CN101633463A - 电梯终端位置检测限速装置及定位检测变速控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电梯终端位置检测限速装置，包括一限速机构、一定位速度检测装置和一控制装置。该定位速度检测装置检测电梯轿厢的速度并输出一信号至控制装置，通过该控制装置将信号转换并与一允许上限速度的固定阈值相比较，输出控制信号控制该限速机构工作。本发明在电梯轿厢进入强迫减速区后能在每一点对轿厢的速度进行检测并限速，使其运行的安全系数更高。

Description

电梯终端位置检测限速装置及定位检测变速控制装置

技术领域

本发明涉及一种检测变速装置，尤其是一种电梯终端位置的检测限速装置，以及定位检测变速控制装置。

背景技术

电梯是人们的日常生活中不可缺少的垂直升降的代步设备，电梯运行的安全可靠性对电梯乘客的人身安全非常重要。请参阅图1，其是现有技术电梯井道区间划分示意图。为了防止电梯的蹲底和冲顶，在电梯井道的底楼1楼和顶楼N楼附近分别设定了强减区间D、限位区间H以及缓冲区间L，每一层楼的楼层高度为h。其中，强减区间D分别是设定在底楼1楼上方和顶楼N楼下方的一段空间，限位区间H是分别设定在底楼1楼下方和顶楼N楼上方的一段空间，缓冲区间L是分别设定在底楼1楼限位区间H下方以及顶楼N楼限位区间H上方的一段空间。此外，在强减区间D的入口设置一强减开关，在限位区间H的入口设置一限位开关，在缓冲空间L的入口设置一极限开关。该电梯还包括一限速器(图未示)以保证其任何时候都不超过额定梯速运行。

当电梯正常运行时，轿厢通过强减区间D入口，强减开关将发出一信号至该电梯的中央控制系统使其在强减区间D减速运动，准确停靠在指定楼层1楼或N楼停靠点。当电梯出现故障，越过强减区间D进入限位区间H时，限位开关将再发出一信号至该电梯的中央控制系统使其制动。当轿厢仍以一定速度越过缓冲空间L的入口时，极限开关直接对该轿厢进行电控制动，使其尽快停止运动。其中，该缓冲空间L保证了即使电梯以额定速度冲过极限开关，也有足够的空间防止轿厢冲顶或蹲底。

然而，随着电梯梯速的提高，缓冲空间L所需的长度增加很快，如当梯速增加一倍时，缓冲空间L需要原来3倍的长度。当电梯运行时，只是在强减开关、限位开关两处发出减速信号，如果驱动-曳引装置失控没有进行减速，则存在轿厢以高于额定速度越过限位开关的风险。而极限开关是最后的电控安全措施，不能提前对电梯进行制动。此外，当发生了超越限位的保护后，电梯无法继续运行，必须由工作人员手工复位后才能恢复工作。

目前，也有一些针对上述缺陷的改进技术，如在电机上安装编码器、在限速器上安装编码器、或在井道安装激光或多普勒测速装置。以上技术都是在强迫减速区检测电梯的梯速是否处于容许上限内进行的保护，但是在电机上安装编码器在拽引失效时并不起保护作用；而在限速器上安装编码器的成本较高，且其不直接检测轿厢速度，也存在失效的风险；在井道安装激光或多普勒测速装则需要很高的成本。以上三种改进技术不是或不完全是直接的距离和速度检测装置，很难成为独立的安全保护设备。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种能够直接同时检测距离和速度并对其按剩余距离进行限速的电梯终端位置限速装置。本发明还提供一种定位检测变速控制装置。

一种电梯终端位置检测限速装置，其包括一限速机构、一定位速度检测装置和一控制装置。该定位速度检测装置检测电梯轿厢在某固定点的速度，通过该控制装置将信号转换并与一允许上限速度的固定阈值相比较，输出控制信号控制该限速机构工作。

一种定位检测变速控制装置，其包括定位速度检测装置和一控制装置。该定位速度检测装置检测运动物体在某一固定点的速度信号，通过该控制装置将速度信号转换并与一固定阈值相比较，再输出变速控制信号。

相对于现有技术，本发明在电梯轿厢进入强迫减速区后能在每一点对轿厢的速度进行检测并限速，由于固有的距离-速度相关特性，使其运行的安全系数更高。在不降低电梯安全水平的前提下，大大减小电梯井道的终端缓冲空间。

为了能更清晰的理解本发明，以下将结合附图说明阐述本发明的具体实施方式。

附图说明

图1是现有技术电梯井道区间划分示意图。

图2是本发明电梯终端位置检测限速装置中的检测装置的结构示意图。

图3是图2所示的检测装置的安装位置示意图。

图4是本发明电梯终端位置检测限速装置中的控制装置的电路方框图。

图5是电梯轿厢运行上限速度和距离的V-S关系图。

图6是本发明的电梯终端位置检测限速装置的电梯上行保护应用逻辑图。

具体实施方式

实施例1

本发明的电梯终端位置检测限速装置包括一检测装置、一控制装置以及一限速机构。请同时参阅图2、图3和图4，其中，图2是本发明电梯终端位置检测限速装置中的检测装置100的结构示意图，图3是该检测装置100的安装位置示意图，图4是该控制装置200的电路方框图。

该检测装置100包括一检测头110以及一检测参考机构120。在本实施例中，该检测装置100为一光电检测装置。该检测头110包括一检测光源112和一光敏感测元件114；该检测参考机构120包括一可透射光线或吸收光线的托板122，在该托板122上按一定间距变化设置多个反射系数高的反射条纹纸124，由此，在该检测参考机构120上形成间隔设置的反射区和透射或吸光的非反射区。该检测光源112和该光敏感测元件114组成的检测头110设置在电梯轿厢A的厢顶外侧，该检测参考机构120设置在井道一侧的墙面或安装支架上，并与井道轨道平行。该检测参考机构120的托板122的长度贯穿强减区间D、限位区间H和缓冲区间L。该检测参考机构120上的反射区和非反射区的条纹间距从强减区间至缓冲区间方向依序逐渐递减。

该控制装置200包括一信号整形电路210、一频率-电压转换电路220、一第一比较器230和一第二比较器240。该控制装置200接受该光敏感测元件114发送的信号，并进过信号调整及信号转换后，输出相应的信号控制该限速机构是否工作。

以下详细说明该电梯终端位置检测限速装置的工作原理：

请参阅图5，其是电梯轿厢运行上限梯速和检测点的速度位置V-P关系图。轿厢在进入强减区间D之前以额定梯速运行，进入强减区间D后进行减速运动。轿厢在强减区间D到缓冲区间L对应的每一点P都具有一可允许的上限速度Vmax，电梯在终端区间运行时的速度在该上限速度以下时是安全的。上限速度的斜率由电梯条例规定的电梯正常减速的最大减速度来确定。在本发明中，当轿厢在某一点的运行速度超过其上限速度时，将通过该检测装置100和控制装置200发出一控制信号控制该限速机构进行制动。

具体的，随电梯轿厢一起运动的检测光源112发出的光线经过该检测参考机构120的反射区的反射条纹纸124的反射后，由光敏感测元件114感测到其反射信号。该控制装置200将光敏感测元件114感测到的信号经信号调整后形成方波信号，其中该方波信号的频率由电梯轿厢A的运行速度以及反射条纹的间距共同决定。该方波信号通过频率-电压转换电路220转换成一电压模拟信号。该电压模拟信号将同时与第一比较器230的超速阀值电平和第二比较器240低速阀值电平做比较。其中，该超速阀值电平和低速阀值电平分别均为一固定值。当模拟信号的电压值大于第一比较器230中的超速阀值电平时，第一比较器230输出一超速信号至中央控制系统，通过中央控制系统控制限速机构对轿厢进行制动；当模拟信号的电压值小于第二比较器240中的低速阀值电平时，该第二比较器240也将输出一低速信号至中央控制系统，提示其速度过低可能存在故障，如当出现该检测装置100失电或该检测头110失效时，其检测的速度为零低于低速阀值，则该第二比较器240也将输出一低速信号至中央控制系统提示，因此该第二比较器240还可用于该检测装置100的失效检测。

具体的，该方波信号的频率f＝1/ΔT(ΔT为经过条纹间距ΔS的时间)，

则f＝1/ΔT＝V/ΔS

设Vmax为上限速度，由图5可知：

$S=\frac{V{\max }^2}{2a}$ (S为检测点到允许上限速度为零处的极限之间的距离，a为规定的最大减速度)

设 $\mathrm{\Δs}=K\sqrt{S}$ (K为常数)

则上限速度Vmax对应的检测频率 $f_0=\frac{\sqrt{2a}}{K}$ 是一固定值，与S和V无关的常数。

因此，当该检测参考机构120的反射区条纹的间距ΔS以

的规律分布，且电梯轿厢以上限速度Vmax运行时可得到一固定频率f₀，再经频率-电压转换电路220转换后得到一固定超速阀值电平Uo。

如果减速曲线不是上述恒定减速度定义的曲线，也可用类似的方法推导一条Δs和距离S的关系公式，保证任何位置的固定频率f₀和距离S无关。

确定了条纹间距ΔS的分布规律后，电压模拟信号的电压值U与轿厢的运行速度V相对当前位置容许上限速度的比率成正比，即某点的Vp达到该点容许速度V0的120％，则检测电压U为超速阀值电平Uo的120％。当轿厢的运行速度在某一条纹处的速度V_p超过其预设上限梯速时，电压模拟信号的电压值U_p则大于超速阀值电平Uo，从而启动限速机构进行制动；当轿厢的运行速度在某一条纹处的速度V_p低于其预设上限梯速时，电压模拟信号的电压值U_p则小于超速阀值电平Uo，该第一比较器230则不输出超速信号，该限速机构将不限制其运动。

请参阅图6，其是本发明的电梯终端位置检测限速装置的电梯上行保护应用逻辑图。以电梯上行运动为例，其中，UP是电梯上行运行信号触点(闭合有效)，OV是保护装置超速输出信号触点(闭合有效)，LV是保护装置低速输出信号触点(断开有效)，UD是上行强迫减速信号(断开有效)，JOB是检修信号(闭合有效)，J1、J2是辅助继电器，其输出信号触点均为断开有效，SAF是安全继电器。

具体的超速保护是：当UP和OV同时闭合有效，辅助继电器J1动作，其常闭输出信号触点断开，这时安全回路断开，电路进入超速保护状态，限速机构动作。

具体的失效保护是：当在强减区内UD断开，该电梯终端位置检测限速装置失电或该光电检测头检测失效或电梯轿厢运行速度低于低速阀值时，低速检测信号触点LV断开，辅助继电器J2动作，其常闭输出信号触点断开，导致辅助继电器J1动作，安全回路断开，电路进入检测装置失效保护状态，限速机构动作。此外，当检修时，电梯轿厢的速度可能会低于低速阀值，此时检修时需要将JOB闭合，关闭该失效检测电路。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，其区别在于：该检测参考机构120的托板122是一反射板，在该托板122上按一定间距变化设置多个吸光系数高的吸光条纹纸124，由此，在该检测参考机构120上形成间隔设置的反射区和吸光区。其中，该反射区或非反射区的条纹间距ΔS从强减区间至缓冲区间方向依序按 $\mathrm{\Δs}=K\sqrt{S}$ 的规律排布。

实施例3

本实施例与实施例1基本相同，其区别在于：该检测参考机构120的托板122是一透射系数高的透明板，在该托板122上按一定间距变化设置多个吸光系数高或反射系数高的条纹纸124，由此，在该托板122上形成间隔设置的透射区和吸光或反光的非透射区。其中，该透射区或非透射区的条纹间距ΔS从强减区间至缓冲区间方向依序按 $\mathrm{\Δs}=K\sqrt{S}$ 的规律排布。该检测头110的光敏感测元件114设置在与该检测光源112相对的托板122的背侧，并与该轿厢同步运行。当检测光源112发出的光线从该检测参考机构120的托板122的透射区透射，该光敏感测元件114同步接收信号并传送至该控制装置。

相对于现有技术，本发明在电梯轿厢进入强迫减速区后能在每一点对轿厢的速度进行检测并限速，由于固有的距离-速度相关特性，使其运行的安全系数更高。本发明的检测方法十分简单，容易实现，其通过对检测参考机构的反射区或透射区的间距按一定规律设置后，即可用同一检测参考值与梯速进行比较，电路简单，其抗干扰和容错性也相对较高。此外，本发明还具有低速检测功能，该低速检测的信号还可用于自身的失效检测。在不降低电梯安全水平的前提下，大大减小电梯井道的终端缓冲空间。

本发明的终端位置检测限速装置不限于对电梯进行检测和限速，还可用于其他需要检测某点速度并对其采取进一步控制的情形，如火车的定位停靠、或者是需要检测物体在做直线运动时在特定位置的速度并改变其速度，因此该控制装置输出的信号可为加速信号、减速信号等变速信号。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (15)

1、一种电梯终端位置检测限速装置，包括一限速机构，其特征在于：还包括一定位速度检测装置和一控制装置，该定位速度检测装置检测电梯轿厢的速度并输出一信号至控制装置，通过该控制装置将信号转换并与一允许上限速度的固定阈值相比较，输出控制信号控制该限速机构工作。

2、如权利要求1所述的电梯终端位置检测限速装置，其特征在于：该定位速度检测装置包括一检测头和一检测参考机构，该检测头包括一光源和一感测元件，该检测参考机构包括间隔设置的多个反射区和非反射区，该光源发出的光线通过该反射区反射被感测元件感测。

3、如权利要求2所述的电梯终端位置检测限速装置，其特征在于：该光源和感测元件设置在电梯轿厢厢顶外侧，该检测参考机构设置在井道一侧的墙面或安装支架上。

4、如权利要求1所述的电梯终端位置检测限速装置，其特征在于：该定位速度检测装置是一光电检测装置，其包括一检测头和一检测参考机构，该检测头包括一光源和一感测元件，该检测参考机构包括间隔设置的多个透射区和非透射区，该光源发出的光线通过该透射区被感测元件感测。

5、如权利要求4所述的电梯终端位置检测限速装置，其特征在于：该光源设置在电梯轿厢厢顶外侧，该检测参考机构设置在井道一侧的墙面或安装支架上，该感测元件设置在与该检测光源相对的托板的背侧，并与该光源同步运行。

6、如权利要求2-5任一所述的电梯终端位置检测限速装置，其特征在于：该检测参考机构的长度贯穿井道的强减区间、限位区间和缓冲区间。

7、如权利要求6所述的电梯终端位置检测限速装置，其特征在于：该检测参考机构的反射区或透射区的间距从井道的强减区间至缓冲区间方向递减。

8、如权利要求7所述的电梯终端位置检测限速装置，其特征在于：该检测参考机构的反射区或透射区的条纹间距从强减区间至缓冲区间方向依序按

的规律排布，其中，K是一系数，S为检测点到允许上限速度为零处的极限之间的距离。

9、如权利要求2-5、7-8任一所述的电梯终端位置检测限速装置，其特征在于：该控制装置包括一信号整形电路、一频率-电压转换电路、一第一比较器，该控制装置接受该感测元件发送的信号，并进过信号整形电路调整得到一方波信号，该方波信号经信号频率-电压转换电路转换后得到一电压模拟信号，该电压模拟信号与该第一比较器的固定超速阀值电平相比较，输出相应的信号控制该限速机构是否工作。

10、如权利要求9所述的电梯终端位置检测限速装置，其特征在于：该控制装置还包括一第二比较器，电压模拟信号同时与该第二比较器的固定低速阀值电平相比较，输出一低速信号。

11、一种定位检测变速控制装置，其特征在于：包括定位速度检测装置和一控制装置，该定位速度检测装置检测运动物体的速度信号，通过该控制装置将速度信号转换并与一固定阈值相比较，再输出变速控制信号。

12、如权利要求11所述的定位检测变速控制装置，其特征在于：该定位速度检测装置包括一检测头和一检测参考机构，该检测头包括一光源和一感测元件，该检测参考机构为一板条状，其包括间隔设置的多个反射区和非反射区，该光源发出的光线通过该反射区反射被感测元件感测。

13、如权利要求11所述的定位检测变速控制装置，其特征在于：该定位速度检测装置是一光电检测装置，其包括一检测头和一检测参考机构，该检测头包括一光源和一感测元件，该检测参考机构为一板条状，其包括间隔设置的多个透射区和非透射区，该光源发出的光线通过该透射区被感测元件感测。

14、如权利要求12或13所述的定位检测变速控制装置，其特征在于：检测参考机构的反射区或透射区的间距随速度减慢方向递减。

15、如权利要求11-13任一所述的定位检测变速控制装置，其特征在于：该控制装置包括一信号整形电路、一频率-电压转换电路和一比较器，该控制装置接受该感测元件发送的信号，并进过信号整形电路调整得到一方波信号，该方波信号经信号频率-电压转换电路转换后得到一电压模拟信号，该电压模拟信号与该第一比较器的固定阀值电平相比较，输出相应的速度控制信号。

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