CN101888962A - 电梯轿厢位置检测系统和用于确定电梯轿厢在电梯井道中的位置的方法 - Google Patents

Abstract

一种电梯轿厢位置检测系统(10)，包括：被安装到电梯轿厢(100)上的激发装置(1)；被安装到电梯井道的侧壁上的传感器带(20)和控制电子装置(21)。所述激发装置(1)优选的是发光装置，激发包括馈线(25)、电阻器线(24)和定位在它们之间的传感器(23)的传感器带(20)的一部分。所述传感器(23)优选地是光学传感器，在被激发装置(1)激发时，导电以在所述馈线(25)和电阻器线(24)之间产生电连接，并且因此改变在所述电阻器线的端部(A)和所述馈线的端部(B)之间所产生的电阻。控制电子装置(21)基于所述电阻器线的端部(A)和所述馈线的端部(B)之间所产生的电阻来确定电梯轿厢(100)的精确位置。

Description

电梯轿厢位置检测系统和用于确定电梯轿厢在电梯井道中的位置的方法

技术领域

本发明涉及能够精确地指示电梯在电梯井道中的准确的垂直位置的电梯轿厢位置检测系统以及确定电梯井道中的电梯轿厢的位置的相对应的方法。

背景技术

已知的问题是，因为电梯的吊索可能随时改变它们的长度或由于温度变化而改变它们的长度，和因为由于滑动或其它的不可预测的事件造成缠绕这些缆索的绞盘产生一些误差，所以仅仅通过定位悬挂系统不能确定电梯轿厢的精确位置。这意味着，即使绞盘的旋转圈数和轿厢的高度之间存在直接关系，也可能有多个因素能够影响这一关系。为此，需要专门的定位系统，以能够精确地确定所述井道中的电梯轿厢的实际位置。因为如果使用非常长的吊索，那么其可能导致几厘米至几米的范围内的严重的误差，所述检测不应当依赖于缠绕的缆索的长度或绞车的旋转位置，所以这样的系统必须独立于悬挂系统。

在本领域中已知可以用于确定电梯轿厢的精确位置的几种方法。这些方法中的一种方法建议使用安装在轿厢上的激光器或其它强光源和安装在所述井道的一端且用以测量光束从发射器行进至检测器所需要的时间的检测器。基于这一测量时间和已知的信号(大多数情况下是光)的传播速度，可以确定上述两者之间的距离，因此可以确定电梯轿厢的位置。如果光源安装在电梯井道的一端且反射镜放置在电梯轿厢上以将光反射至传感器，那么相同的原理以相同的方式起作用。然而，在这两种情形中，产生几个缺点和困难：因为电梯井道的端部和电梯之间的空间通常被电梯系统的吊索、通信或电源线缆以及其他元件所占据，所以在检测器和光源之间保证清晰的视线通常是一个难题。另一个难题是在非常高的井道(高层电梯)中即使轿厢的小的振动也可能导致光束的相当大的偏离，从而使得所述束的检测并且因此轿厢的位置的检测是不可靠的。确保光源、检测器以及在一些情况下的反射镜的清晰度在特定的情况下也可能成为一难题。

一些电梯定位系统使用平行于轿厢的路径延伸的带标记的带或条带和固定的扫描器，所述固定的扫描器对随着轿厢移动穿过它的标记的数量进行计数。然而，这样的系统仅可以检测轿厢的相对运动，而不能检测绝对位置，据此，在扫描中误差可能经过一延长的时间周期而未被检测到。

在美国专利No.6,435,315中描述了一种不同的方法。在这种方法中，编码轨被安装到电梯井道的侧壁上且靠近轿厢的行进路径，所述编码轨包含光学可读的标记，和被安装到轿厢之上的照相机，所述照相机用于扫描编码轨标记以确定轿厢在所述井道中的位置。然而，即使这一系统在多数情况下能够很好地工作，其构造也是相当复杂的。这一系统的构思需要检测照相机被安装到轿厢自身上，这意味着需要在轿厢中的位置检测系统和所述井道中的电梯电机的控制系统之间进行某种通信。可以通过有线通信线路或通过无线通信来实现这种通信。上述两者都具有相当大的缺点。一方面，由于吊索和其它的可移动元件的存在，在所述井道和轿厢之间具有额外的缆索可能是有问题的。在敞开的或玻璃覆盖的井道中，在美观上不期望具有悬挂的额外的缆索。另一方面，在轿厢和井道中电梯电机的控制系统之间的无线通信需要额外的部件和电能。与其它无线装置的干涉(interference)或甚至信号的有意的干扰(jamming)可能导致系统是不可靠的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供在所有情况下可靠的电梯轿厢位置检测系统，其在轿厢和井道之间不需要额外的通信线路，其对于轿厢的振动不敏感，且同时能够精确地指示电梯轿厢的绝对位置。本发明的另外的目的是提供一种尽可能简单和有成本效益的方案，其适合于各种各样的应用且易于优选地在正常的情况下在操作期间维持不需要保养。

上述示出的目的可以由本发明来实现，通过采用位于电梯井道的壁上且直接连接至控制电子装置的传感器带和安装在电梯轿厢上的激发装置(优选是发光装置)来实现。激发装置被定位使得它作用于(分别照射)所述传感器带的一部分，其包括馈线和电阻器线，其中传感器(优选地是光学传感器)定位在它们之间。随着电梯移动，激发装置激发不同的传感器，在其被激发时传导电力以在馈线和电阻器线之间产生局部的电连接，从而修改在所述馈线和所述电阻器线的端部之间所产生的电阻。基于所述所产生的电阻由控制电子装置来确定电梯轿厢的精确位置。

由本发明所提供的方案提供了多个优点，它们之中最重要的是极大地简化了系统，即传感器带包括简单的且可靠的部件，例如电阻器，在优选的实施例中光电二极管作为光学传感器。

同时，在系统中没有机械地移动的元件，其增加了可靠性且降低了系统的维护要求。另外，注意到，非常重要的是，在井道中的控制电子装置和轿厢之间不需要通信线路。

系统的另外的优点是从电阻器线和馈线之间所产生的电阻能够直接获得轿厢的绝对位置。这意味着在系统中不需要存储器或寄存器，以恒定地保持轿厢的当前位置，这意味着即使在停电之后也可以确定轿厢的位置。对于仅可以检测轿厢的相对运动且如果轿厢的绝对位置由于不可预见的事件被丢失而造成在没有干预的情况下相对运动不能被转换成绝对位置的系统来说，这是一个明显的优点。

附图说明

在下文中通过所述描述和参考附图对本发明的另外的特点和优点进行详细描述，所述附图显示：

图1A是根据本发明的电梯轿厢位置检测系统的优选实施例的示意图；

图1B是显示根据本发明的电梯轿厢位置检测系统的传感器带的单元的示意图；

图2A是根据本发明的电梯轿厢位置检测系统的优选实施例的简化视图，显示出在传感器带中的一个光学传感器被照射时电阻器线的一端和馈线的一端之间所产生的电阻；

图2B是根据本发明的电梯轿厢位置检测系统的另外的实施例的简化视图，显示出在光学传感器被不等间距地分离开时电阻器线的一端和馈线的一端之间所产生的电阻；

图3A是安装在电梯井道中的本发明的具有电梯轿厢位置检测系统的电梯系统的示意图；

图3B是显示出根据本发明的另一实施例的电梯轿厢位置检测系统的额外的传感器带的单元的示意图，其显示出额外的发光装置的略微散射的光束；和

图4A是根据本发明的电梯轿厢位置检测系统的另外的实施例。

具体实施方式

图1A显示出电梯轿厢检测系统10的优选的实施例。本发明所依据的想法是传感器带20与控制电子装置21和安装在电梯轿厢100的顶部上的发光装置1结合使用。传感器带20包括垂直的馈线25和垂直的电阻器线24，其中光学传感器23设置在它们之间。如图1B所示，光学传感器23设置在电阻器线24的节点26和馈线25的节点27之间。在优选的实施例中，光学传感器23是光电二极管或光电晶体管，其在被照射时传导电力，以在馈线25和电阻器线24之间产生局部的电连接，并且因此修改电阻器线24的端部或终端A和馈线25的端部或终端B之间所产生的电阻R_res。光学传感器23的极化是基于传感器带20连接至控制电子装置21的方式来确定的，即极化是根据电路中的电流的流动方向确定的。例如，如果端部B连接至控制电子装置21的正端子且端部A连接至负端子，那么光学传感器23的第一端28(即阴极)连接至电阻器线26的节点，且第二端29(即光电二极管的阳极)连接至馈线27的节点。然而应当注意到，这种极化在本发明的整个构思中不会起到任何决定性的作用，且不应当限制本发明的范围。

在附图中，发光装置1定位到轿厢100的顶部上。然而，发光装置1的位置可以根据特定需要进行改变，只要控制电子装置21警示发电装置1所处的精确位置即可，这是因为所检测的位置实际上是发光装置1的位置。通常，期望精确地控制电梯轿厢100的底部水平，用于确保轿厢100的地板和建筑物的入口地板之间的平坦的且水平的过渡。

电梯轿厢位置检测系统10的操作原理被在图2A中示意性地显示，其中光学传感器23被显示为简单的开关，这是因为实际上这是它们的电气功能。在图2A中显示出的优选的实施例中，电阻器线24由一系列的单个电阻器22构成，所述电阻器22与每一对电阻器22之间的电阻器线26的节点串联连接。

在图2A的视图中，粗线显示端部A和端部B之间的电连接，即电流实际上流过的段。所示出的情形对应于发光装置1照射第四(从顶部)光学传感器23时的时刻，从而在电阻线24和馈线25之间产生了电连接。所产生的电阻R_res在这种情形中是上部三个电阻器22的电阻与电阻线24和馈线25的电线段的电阻的总和，最后的两个与电阻器22的电阻相比可以忽略不计。所产生的电阻R_res用于确定哪一光学传感器23被照射，并且因此可以推断出电梯轿厢的实际位置。

在本发明的特定实施例中，在光学传感器23被等间距地分开且电阻器22具有相等的值时，被照射的单个光学传感器23可以用下述的简单的公式进行计算：

$N=\frac{R_{\mathrm{res}}}{R}$

其中，N表示第N个光学传感器，R_res是在A和B之间所产生的电阻，R是参考电阻，在图2A显示的实施例中为每一电阻器22的电阻。已知N，且D是每一对光学传感器23之间的距离，电梯相对于第一光学传感器23的参考位置H₀的位置H可以按下述公式进行计算：

H＝H₀-N·D

在本发明的另外的实施例中，光学传感器23被不等间距地分开。由于下述的几个原因这可能是优选的。一个原因是确定轿厢100的位置所必须的精度是变化的，即在止动器S的附近区域P中所需要的精度大于其它区域。在这种情形中，在低精度需要区域中使用比止动器S的附近区域P中更少的传感器是更经济的。然而，这种光学传感器的间距的不相等性在确定位置时必须被考虑。一种方法是具有所谓的查找表，其中所产生的电阻R_res的预先记录的值对应于电梯轿厢100的每一可检测的位置。

图2B示出了对于不相等地间隔开的光学传感器23的另外的方案，即使用具有不同的电阻R₁、R₂……R_N的电阻器22，每一值被单独地计算以与相对应的连续的光学传感器23之间的距离(例如D₁)成正比。例如如果D₁(第二和第三(从顶部数起)光学传感器23之间的距离)是参考距离D的距离的两倍，那么位于第二和第三光学传感器23之间的电阻器22的电阻是R₂＝2*R，其中R是对应于参考距离D的参考电阻。在这种情形中，上述的简化的公式的使用也正确地确定了所照射的光学传感器23的高度H。使所产生的电阻与光学传感器23的位置成正比的相同的原理可以通过由单个纵向的电阻器制造整个电阻器线24来实现。这种电阻器22具有在纵向上均匀的电阻，其中光学传感器23的第一端28直接连接至这一电阻器22。在这种情形中，当光学传感器23使电阻器22的一部分短路时，所产生的电阻R_res再次与特定的光学传感器23的位置成比例，其由于发光装置1的照射而使一部分电阻器22被短路。

确定电梯轿厢100的位置的分辨率/精度必须在电梯止动器S的邻近区域P中非常高且在电梯井道的其它部分中是相当低的要求还可以通过图3A所显示的布置来满足。在这种布置中，使用两个不同类型的传感器带20。第一类型的传感器带20位于电梯轿厢100的每一止动器S的邻近区域P中，且被设计用于精确地确定电梯轿厢100相对于止动器S的位置。第二类型的传感器带20(额外的传感器带20’)是较低的分辨率的传感器带，即光学传感器23被以较大的距离间隔放置。这意味着位置确定的精度比第一类型的传感器带20的精度低很多，但是如由所述传感器带的长度所计算的，成本被显著地降低，这是因为需要较少的光学传感器23和电阻器22。这一额外的传感器带20’被沿着电梯井道的整个高度设置，且意图是仅与第一类型的传感器带20结合使用。这一额外的传感器带20’用于近似地确定电梯轿厢100沿所述井道的位置，即确定电梯轿厢100位于哪一止动器S的附近区域P中。如果止动器S被识别且轿厢到达其的附近区域P，那么传感器带20用于精确地确定电梯轿厢100的位置。传感器带20在优选的实施例中具有足以能够根据特定的止动器S的建筑物地板的底部完美地定位电梯轿厢的地板的检测分辨率。在图3A的布置的优选的实施例中，使用额外的发光装置1′来照射额外的传感器带20′。这是优选的，因为额外的传感器带20′的光学传感器23被以较大的距离分开，以便确保一直至少一个光学传感器23被照射，额外的发光装置1′必须提供被略微散射的光束，使其能够照射等于D/2的传感器带的至少一部分，其中D是额外的传感器带20′中的两个连续的光学传感器23之间的距离，如由图3B所显示的。应当注意到，这种具有被略微散射的光束的额外的发光装置1′不适合于与高精度的传感器带20结合使用，这是因为它将一次照射多于一个的光学传感器23。为此，发光装置1提供准直的窄光束，从而确保一次仅仅照射传感器带20中的单个的光学传感器23。

图4显示出电梯轿厢位置检测系统10的另一实施例，尤其是传感器带20的馈线25。在这一实施例中，馈线包括类似于电阻器线24的电阻器22的一系列电阻器22。在这种情形中，之前列出的相同的位置确定公式仍然适用，不同之处在于所产生的电阻R_res高达具有可忽略的电阻的馈线的情形的电阻R_res的两倍。对于这一另外的实施例，控制电子装置21仅被略微地进行修改，即它考虑了在被照射时每一光学传感器连接馈线25和电阻器线24，使得与图1A至3B中显示的实施例相比在A和B之间的电流通过两倍数量的电阻器。

本发明的另一的实施例设置有清洁装置，其意图是保持光学传感器23是清洁的，使得发光装置1可以照射它们。这些清洁装置是被安装略高于和低于发光装置1的刷子，且被设置使得在电梯轿厢100在井道中上下行进时，它们清扫光学传感器23的表面，以保持它们没有灰尘。这保证了整个电梯的轿厢位置检测系统10具有较长时间的不用维护的操作。这些清洁装置的主要要求是足够软和平滑，以便不会划伤或以其它方式损坏光学传感器23。在这些清洁装置的优选的实施例中，这些刷子是可移除的或易于接近以在灰尘在其之上积累时被清洁。应当注意，与手动地清洁位于电梯井道内部的传感器带23(在特定的情形中，全部都沿着非常深的电梯井道的侧壁200)相比，这种定期的清洁这些刷子需要非常小的劳动和非常少的时间来完成。

传感器带20可以被安装到支撑带上或连接至支撑带。例如，这种支撑带可以是纸状带的塑料带。传感器带20与支撑带一起可以被缠绕到毂上，使得当安装它时，可以被展开且连接至井道200的壁上。在优选的实施例中，支撑带在其背侧上具有胶，使得它被固定至井道200的壁上。

Claims (15)

1.一种电梯轿厢位置检测系统(10)，所述电梯轿厢位置检测系统包括：

传感器带(20)，所述传感器带被安装到电梯井道的侧壁(200)上；

激发装置(1)，所述激发装置被安装到电梯轿厢(100)上且被定位使得它作用到所述传感器带(20)的一部分上；

控制电子装置(21)，

其特征在于：

所述传感器带(20)包括

馈线(25)；

电阻器线(24)；和

传感器(23)，所述传感器被定位在所述电阻器线(24)和所述馈线(25)之间，其中在所述传感器(23)被所述激发装置(1)激发时，在所述馈线(25)和电阻器线(24)之间产生局部的电连接，并且因此修改在所述电阻器线的端部(A)和所述馈线(25)的端部(B)之间所产生的电阻(R_res)。

2.根据权利要求1所述的电梯轿厢位置检测系统(10)，其中

所述激发装置(1)是发光装置，其被安装在所述电梯轿厢(100)上且被定位使得它照射所述传感器带(20)的所述部分；和

所述传感器(23)是定位在所述电阻器线(24)和所述馈线(25)之间的光学传感器，其中所述光学传感器(23)在被所述发光装置(1)照亮时，导电以在所述馈线(25)和电阻器线(24)之间产生局部的电连接。

3.根据权利要求1或2所述的电梯轿厢位置检测系统(10)，其中

所述控制电子装置(21)基于在所述电阻器线(24)的端部(A)和所述馈线(25)的端部(B)之间所产生的电阻(R_res)来确定所述电梯轿厢(100)的精确位置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电梯轿厢位置检测系统(10)，其特征在于：

所述电阻器线(24)包括一系列串联连接的单独的电阻器(22)；且

所述传感器(23)的第一端(28)连接至每一对所述电阻器(22)之间的电阻器线(24)的节点(26)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电梯轿厢位置检测系统(10)，其特征在于：

所述馈线(25)包括一系列串联连接的单独的电阻器(22)；且

所述传感器(23)的第二端(29)连接至每一对所述电阻器(22)之间的馈线(25)的节点(27)。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的电梯轿厢位置检测系统(10)，其特征在于：

所述电阻器线(24)是单个纵向的电阻器，其具有比所述馈线(25)的电阻值高的电阻值；和

所述传感器(23)的第一端(28)连接至分布在所述电阻器线(24)的长度上的所述电阻器线(24)的节点(26)；和

所述传感器(23)的第二端(29)连接至所述馈线(25)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电梯轿厢位置检测系统(10)，其特征在于：

所述传感器(23)被不等间距地分开；

所述电阻器(22)的电阻的值与相应的连续的传感器(23)之间的垂直距离成正比。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电梯轿厢位置检测系统(10)，其特征在于：

所述控制电子装置(21)包括查找表，其包括对应于所述电梯轿厢(100)的位置在所述电阻器线的端部(A)和所述馈线的端部(B)之间所产生的电阻(R_res)的特定的值。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的电梯轿厢位置检测系统(10)，其特征在于：

它还包括清洁装置，其用于保持所述光学传感器(23)是清洁的，使得所述发光装置(1)能够照射它们。

10.根据权利要求9所述的电梯轿厢位置检测系统(10)，其特征在于：

所述清洁装置是安装到所述电梯轿厢100上的刷子，用于清扫所述光学传感器(23)。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的电梯轿厢位置检测系统(10)，其特征在于：

多个传感器带(20)被安装到所述侧壁(200)上。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的电梯轿厢位置检测系统(10)，其特征在于：

所述传感器带(20)位于所述电梯轿厢(100)的每一止动器(S)的附近区域(P)中。

13.根据权利要求2至12中任一项所述的电梯轿厢位置检测系统(10)，其特征在于：

多个传感器带(20)位于所述电梯轿厢(100)的每一止动器(S)的附近区域(P)中，其被设计用于精确地确定所述电梯轿厢(100)相对于所述止动器(S)的位置，和

额外的传感器带(20’)沿着所述电梯井道的整个高度布置，其被设计以近似指示所述电梯轿厢(100)位于哪个止动器(S)的附近区域(P)中。

14.根据权利要求13所述的电梯轿厢位置检测系统(10)，其特征在于：

它还包括额外的发光装置(1’)，以照射所述额外的传感器带(20’)。

15.一种用于确定电梯轿厢(100)在电梯井道中的位置的方法，所述方法包括以下步骤：

沿着馈线(25)和电阻器线(24)移动所述电梯轿厢(100)，上述两者在所述电梯井道的基本上整个长度上延伸；

在沿着所述馈线(25)和所述电阻器线(24)移动的同时，经由所述电梯轿厢(100)在所述馈线(25)和所述电阻器线(24)之间产生局部的电连接；

测量在所述电阻器线(24)的端部(A)和所述馈线(25)的端部(B)之间所产生的电阻(R_res)值；

基于被测量到的所产生的电阻(R_res)来确定所述电梯轿厢(100)的位置。

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