CN101983909A - 电梯用的超薄型塑料召唤盒的按钮电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电梯用的超薄型塑料召唤盒的按钮电路，按钮电路通过CPU及通讯模块将信号传输至电梯控制柜，CPU通过反馈的电平信号，解码电梯控制柜的命令，经CPU处理的信号通过显示模块显示电梯运行信息，CPU、显示模块及按钮电路安装于PCB线路板的正面下方，5V电源与按钮电路的第一电阻相联后分列两路，一路通过上行开关及第二电阻后接入CPU的输入口，二路通过下行开关及第三电阻后接入CPU的另一输入口；CPU的两个输出口分别联接按钮电路的第四、五电阻，第四电阻依次串接第一三极管、第一二极管及第六电阻，第五电阻依次串接第二三极管、第二二极管及第七电阻。本电梯召唤盒将电子元器件部分从线路板的背面移至正面下方，减薄了显示装置的厚度。
Description
本发明专利申请是中华人民共和国国家知识产权局受理的申请号：200910097212.5，申请日：2009.3.30，申请人：杭州优迈科技有限公司，发明名称：电梯用的超薄型塑料召唤盒及其按钮电路的分案申请。
技术领域
本发明属于电梯配件制造技术领域，特别涉及一种电梯用的超薄型塑料召唤盒及其按钮电路。
背景技术
在电梯楼宇中，每一楼层都需装配至少一只电梯召唤盒，其用于召唤电梯的上行与下行。目前的电梯无底召唤盒的结构参见图1-5，其包括无底的壳体1、显示盖板2、按钮装置3、显示装置4。因金属材料具有强度高、外形美观等优点，目前的壳体通常采用不锈钢、铝合金等金属材料制成，但其也存在一些缺陷，如制造工艺复杂、成本高等；此外，金属壳体需要焊接来增加固定部件，可靠性不高，且加工工艺复杂。
传统电梯召唤盒的按钮装置3采用独立式结构，参见图3，其包括按钮活动主体3.1、按钮回复件(如弹簧或钣簧)3.2、按钮壳体3.3、线路板3.4、按钮固定件3.5。现有独立式按钮存在的弊端：首先，部件较多，结构复杂，不便于安装，而且成本也高；其次，按钮回复件通常采用弹簧或钣簧，而这些回复部件都遵循胡克定律，从而使按钮在不同行程时有不同的返回力，致使手感差，且弹簧或钣簧易疲劳，使用寿命短。
现有电梯召唤盒的显示装置4通常包括显示模块4.1、PCB线路板4.2和电子元器4.3件三部分，如图4、5所示，显示模块4.1叠加在PCB线路板4.2的正表面，电子元器件4.3则叠加在PCB线路板4.2的背面。参见图5，显示装置4的总厚度为显示模块4.1的厚度t1、PCB线路板4.2的厚度t2、电子元器件4.3的厚度t3三者之和。而为了容纳显示装置4，壳体1的厚度必须大于t1、t2、t3之和，从而致使电梯召唤盒的总体厚度较厚。
按钮与显示模块间需要通过按钮电路来实现信号的传输。现有的按钮电路如图6、7所示：其中图6的电路集成于PCB线路板中，图7的电路则装配于按钮之上，两电路之间通过插座P1和P2对接四根导线而电联接。
按键电源取自控制柜，VDD为DC24V-DC32V。乘客呼梯时，按键S1吸合，此时，P1-1和P1-3导通，in端接入控制芯片的一个输入口，检测到一个高电平信号时，则认为此按钮有呼梯信号，控制芯片将呼梯信号传输给主控制器，控制器响应后回传给控制芯片一个呼梯灯信号，控制芯片接收到信号后，通过控制Out端使三极管N1导通，从而使P1-2端的电压加到P2-2和P2-4之间，点亮按钮灯LED1。
对于中间楼层，因为必须同时具备呼梯上行和呼梯下行功能，每个显示器都必须包含两个相对应的图6、7配合电路。
上述按钮电路存在的缺陷是：
1、按钮与PCB线路板之间必须通过至少3根电缆进行信号传输，而电梯召唤盒在楼宇的每个楼层中都需要配置至少1个，这样就需要很多的电缆，增加了成本；而且，安装和维修时需要连接和拆装很多电缆，不便于安装和维护。
2、按钮输入和按钮信号灯输出电源都取自控制柜直接出来的DC24V-DC32V，若电压不稳，或者有高压串入，很容易损坏按钮信号灯，甚至击穿CPU输入端口。
发明内容
本发明公开了一种电梯用的超薄型塑料召唤盒及其按钮电路，其解决了现有电梯召唤盒存在厚度较厚、结构复杂、成本高及维护麻烦的技术问题。
为解决上述存在的技术问题，本发明所采取的技术方案如下：电梯用的超薄型塑料召唤盒，包括无底的塑料壳体(5)、按钮(7.1、7.2)、显示装置(8)、按钮触动装置(9)，壳体(5)背部形成一容纳区，壳体(5)开有显示窗口(5.6)及按钮通孔(5.7、5.8)，显示窗口(5.6)由盖板(6)封盖；显示装置(8)包括显示模块(8.1)、PCB线路板(8.2)及电子元器件(8.3)，PCB线路板(8.2)正面上方安装显示模块(8.1)，PCB线路板(8.2)置入壳体(5)的容纳区时，显示模块(8.1)对应于壳体(5)的显示窗口(5.6)；PCB线路板(8.2)的正面下方安装电子元器件(8.3)及按钮触动装置(9)；所述的按钮触动装置(9)包括回复垫(9.1)、第一导电膜(9.2)、绝缘膜(9.3)及第二导电膜(9.4)，回复垫(9.1)通过壳体(5)的按钮通孔(5.7、5.8)后正对按钮(7.1、7.2)，回复垫(9.1)背面紧贴第一导电膜(9.2)，第一导电膜(9.2)的背面紧贴绝缘膜(9.3)，绝缘膜(9.3)与两按钮(7.1、7.2)的相对处被穿孔，绝缘膜(9.3)背面紧贴第二导电膜(9.4)；当按钮(7.1、7.2)被按压后，推动回复垫(9.1)挤压第一导电膜(9.2)，并使第一导电膜(9.2)的导电覆层通过绝缘膜(9.3)的穿孔后与第二导电膜(9.4)的导电覆层相接触。
所述的超薄型塑料召唤盒，显示模块(8.1)通过自带的插针焊接PCB线路板(8.2)上的预留插针孔。
所述的超薄型塑料召唤盒，显示模块(8.1)通过扁平电缆线(8.1.2)连接PCB线路板(8.2)上的插座(8.1.3)。
所述的超薄型塑料召唤盒，显示模块(8.1)采用LED数码管、LCD或OLED。
所述的超薄型塑料召唤盒，壳体(5)与PCB线路板(8.2)通过螺钉连接成一体。
一种电梯召唤盒的按钮电路，按钮电路通过CPU及通讯模块将信号传输至电梯控制柜，CPU通过反馈的电平信号，解码电梯控制柜的命令，经CPU处理的信号通过显示模块显示电梯运行信息，CPU、显示模块及按钮电路安装于PCB线路板(8.2)的正面下方，5V电源与按钮电路的第一电阻(R5)相联后分列两路，第一路通过上行开关(S2)及第二电阻(R6)后接入CPU的输入口，第二路通过下行开关(S3)及第三电阻(R7)后接入CPU的另一输入口；CPU的两个输出口分别联接按钮电路的第四、五电阻(R10、R11)，第四电阻(R10)依次串接第一三极管(N2)、第一二极管(LED3)及第六电阻(R9)，第五电阻(R11)依次串接第二三极管(N3)、第二二极管(LED2)及第七电阻(R8)。
所述的电梯召唤盒的按钮电路，通讯模块通过一差分放大电路联接CPU。
所述的电梯召唤盒的按钮电路，CPU通过控制一个三极管(N5)的通断，将信号通过通讯模块回传至电梯控制柜。
本发明将现有的金属壳体由塑料壳体替代，其一次成型，该改进极大地减少了制造成本，且制造工艺简单、外观容易实现；另，塑料壳体可采用卡扣式或塑料件内镶嵌铜螺柱作为内部元器件的固定方式，解决了现有技术存在的加工复杂及可靠性问题。
本发明的电梯召唤盒对显示装置进行超薄设计，其将现有的电子元器件部分从线路板的背面移至线路板的正面，并下移至原空余空间中，参见图9，显示装置的总厚度为电子元器件的厚度t3，因t3大于显示模块的厚度t1与线路板的厚度t2之各，因此，本发明的显示装置厚度直接减少了t1与t2之和。本发明巧妙地利用空余空间，减薄了显示装置的厚度，解决了电梯无底召唤盒的厚度问题。
此外，本发明针对现有独立式按钮的缺点，把按钮装置整合到显示装置中，并进行一体式设计，由薄膜组件替代原先的微动开关，由回复垫替代回复件，并取消了按钮壳体及按钮固定件，简化了按钮结构，同时解决了按钮的空间、厚度、回弹的手感及成本的问题。
本发明的按钮电路集成于线路板之上，不仅提高了传输的可靠性，同时还减少了大量电缆，节约了成本，安装及维护也方便。
本发明的按键输入和按钮灯输出均取自经显示电源模块处理后的+5V电源，提高了按钮的可靠性。
附图说明
图1是现有电梯召唤盒的立体图。
图2是现有电梯召唤盒的立体爆炸图。
图3是现有电梯召唤盒的按钮装置的立体爆炸图。
图4是现有电梯召唤盒的显示装置的立体爆炸图。
图5是现有电梯召唤盒的显示装置的叠加厚度关系图。
图6是现有电梯召唤盒集成于线路板部分的按钮电路图。
图7是现有电梯召唤盒装配于按钮之上部分的电路图。
图8是本发明电梯召唤盒的立体爆炸图。
图9是本发明电梯召唤盒的结构分解图。
图10是本发明电梯召唤盒的显示装置的立体爆炸图。
图11是本发明电梯召唤盒的显示装置的叠加厚度关系图。
图12是本发明电梯召唤盒的显示装置的立体图。
图13是本发明电梯召唤盒的显示装置的另一方向的立体图。
图14是图11的I部放大图。
图15是本发明按钮触动装置的立体爆炸图。
图16是按钮触动装置动作前结构图。
图17是按钮触动装置动作后结构图。
图18是本发明电梯召唤盒的功能模块图。
图19A、19B是本发明按钮电路原理图。
图20是本发明采用的差分电路原理图。
图21是本发明控制芯片与电梯控制柜间联接的电路图。
图22是另一实施例显示装置的立体图。
图23是另一实施例显示装置的另一方向立体图。
图24是图23的II部放大图。
具体实施方法
下面结合附图说明本发明作详细说明。
实施例一：如图8-14所示，本发明的电梯召唤盒包括无底的塑料壳体5、按钮7.1、7.2、显示装置8、按钮触动装置9。
壳体5采用塑料制成，呈长方形，其四周边向内侧垂直翻边，各边角圆弧形过渡，壳体5的主体部分与四周翻边5.2、5.3、5.4、5.5围成一容纳区。壳体5的主体沿竖向依次开有矩形显示窗口5.6及矩形的按钮通孔5.7、5.8，显示窗口5.6处于壳体5的上部，该显示窗口5.6由显示盖板6封盖。按钮7.1、7.2装入按钮通孔5.7、5.8，按钮7.1、7.2内侧中部呈矩形凸起7.1.1、7.2.1。于壳体5的容纳区侧面形成六个内嵌铜螺柱5.1。
显示装置8包括显示模块8.1、PCB线路板8.2及电子元器件8.3，显示模块8.1可采用LED数码管、LCD或OLED，其用于显示电梯运行的信息。PCB线路板8.2用于安装显示模块8.1、电子元器件8.3及按钮触动装置9，电子元器件如电源模块、信号处理模块、显示驱动模块等。PCB线路板8.2上开有六个通孔8.2.1，该六个通孔8.2.1分别与壳体5的内嵌铜螺柱5.1相对应。当壳体5与显示装置8组装成一体时，螺钉10穿过PCB线路板8.2的通孔8.2.1后，与壳体5的内嵌铜螺柱5.1旋紧。
PCB线路板8.2正面上方安装显示模块8.1，正面下方安装电子元器件8.3及按钮触动装置9，按钮触动装置9处于PCB线路板8.2的中部。
显示模块8.1上下各自带一排插针，插针插进PCB线路板8.2上的预留插针孔，后通过焊接形成的焊点8.1.1。这样，既可以将显示模块8.1固定于PCB线路板8.2上，又可传输信号。
本发明电梯召唤盒的显示装置改变了传统叠加方式，加大了PCB线路板8.2，其上半部分用于安装显示模块8.1，同时将显示所需要的电子元器件8.3从PCB线路板8.2的背面移到PCB线路板8.2的正面下半部分，即把显示装置的电子元器件7.3移动到到召唤盒中原按钮区域，从而减薄了电梯召唤盒的显示装置的叠加总厚度，间接减薄了无底召唤盒的厚度。
如图15-17所示，按钮触动装置9包括回复垫9.1、第一导电膜9.2、绝缘膜9.3及第二导电膜9.4，第一导电膜9.2、绝缘膜9.3、第二导电膜9.4为一组3层结构的薄膜组件。回复垫9.1正面上的两凸起9.1.1、9.1.2通过壳体的通孔后正对按钮7.1、7.2的凸起部7.1.1、7.2.1，回复垫9.1背面紧贴第一导电膜9.2，第一导电膜9.2的背面为绝缘膜9.3，绝缘膜9.3与两按钮凸起部7.1.1、7.2.1的相对处被穿孔，绝缘膜9.3背面为第二导电膜9.4。第一导电膜9.2、第二导电膜9.4对应于回复垫9.1的导柱位置上有导电覆层，绝缘膜9.3为不导电层。在非工作状态下即按钮触动装置9动作前，绝缘膜9.3以自身的厚度隔离第一导电膜9.2与第二导电膜9.4。当按钮被按下后，推动回复垫9.1的导柱，导柱挤压第一导电膜9.2，使第一导电膜9.2形变，并使第一导电膜9.2的导电覆层通过绝缘膜9.3的穿孔后与第二导电膜9.4的导电覆层相接触，而实现按钮触动，使电梯召唤盒显示相应的状态。
按钮失去压力后，回复垫9.1使按钮回弹，从而可再次按压按钮。该回复垫9.1采用非线性回弹设计，使得按钮在按压和回弹的过程均匀受力，具有良好的力反馈动作。
本发明把按钮7.1、7.2与显示装置8进行一体式设计，由薄膜组件替代原先的微动开关，由回复垫替代回复件，并取消了按钮壳体及按钮固定件，简化了按钮结构，同时解决了按钮的空间、厚度、回弹的手感及成本的问题。
如图18所示，电源模块：电梯控制柜输出DC24V-DC32V电压，经开关电源模块处理后，输出稳定的5V电压，为控制芯片CPU以及其它各个模块提供工作电压。
通讯模块：控制芯片CPU通过通讯模块向电梯控制柜发送按钮开关信号、拨码开关地址。电梯控制柜通过通讯模块向控制芯片CPU传输呼梯响应信号，如电梯当前所在楼层和运行方向信息。
显示模块：可以采用LED数码管，也可以采用LCD显示屏或者OLD显示屏与驱动电路组成，在控制芯片CPU的作用下，显示电梯运行的当前楼层字符以及运行方向。
拨码开关：6位拨码开关，对应地址0-63，每个拨码开关地址对应一个楼层地址。
按钮开关：用于乘客呼梯，一般中间层都有上下两个按钮开关。
呼梯灯信号：呼梯响应指示灯，一个按钮开关对应一个呼梯灯。
在电梯工作时，控制芯片CPU首先查询拨码开关的地址，并将此地址通过通讯模块发送给电梯控制柜；接着查询上、下呼按钮的开关状态，将其通过通讯模块发送给电梯控制柜。电梯控制柜接收到某一地址的上行或下行呼梯信号后，将响应信号通过通讯模块回传给控制芯片CPU，控制芯片CPU接收到此信号后，输出控制信号点亮响应的呼梯灯。在到达某一楼层时，电梯控制柜通过通讯模块将显示楼层数和运行方向信号发送给控制芯片CPU，通过显示模块显示。此数值将保持到下一显示数据到达时。
如图19A、19B所示，本发明电梯召唤盒的按钮电路原理：上下行呼梯按钮电路集成于一块电路板上，并通过金手指与显示模块电路联接。按键电源取自经电源模块处理后的5V电源。5V电源与按钮电路的电阻R5相联后分列两路，第一路通过上行开关S2及电阻R6后接入CPU的输入口，第二路通过下行开关S3及电阻R7后接入CPU的另一输入口；CPU的两个输出口分别联接按钮电路的电阻R10、R11，电阻R10依次串接三极管N2、二极管LED3及电阻R9，电阻R11依次串接三极管N3、二极管LED2及电阻R8。
乘客呼梯时，按键S2(呼梯上行)或S3(呼梯下行)吸合，in1或in2端接入控制芯片CPU的两个输入口，检测到一个高电平信号时，则认为此按钮有呼梯信号，控制芯片CPU将呼梯信号传输给电梯控制柜，电梯控制柜响应后回传给控制芯片CPU呼梯灯信号，控制芯片CPU接收到信号后，通过控制out1或out2端使三极管N2或N3导通，从而点亮按钮灯LED2或LED3。其中，in1、in2、out1、out2和+5V与显示模块电路电联接。
显示模块和电梯控制柜之间通过4根导线电联接，联接关系见下表：
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| L1 | L2 | GND | VDD |
其中，VDD的电压范围为DC24V～DC40V。
L1和L2是来自电梯控制柜的差分、同步、串行信号，经过LM393模块电路经差分放大后DA、CK，接入CPU。如图20所示为差分电路，控制芯片CPU通过判断DA、CK端的电平信号，解码电梯控制柜的命令和信号，经处理后传输至按钮显示模块等电路显示出来。
如图21所示，控制芯片CPU与该电路的DO端相连，通过控制DO端的高低电平，控制三极管N5的通断，并将信号通过L1端回传给电梯控制柜。
CPU根据L1和L2的压差，来判断通讯信号的逻辑电平为“0”或者为“1”，区分方法如下表：
| Voltage difference | DI | Ck |
| (L1-L2)＞0.8V | ‘1’ | ‘0’ |
| 0.8V≥(L1-L2)≥0.3V | undefined | ‘0’ |
| 0.3V＞(L1-L2)＞-0.3V | ‘0’ | ‘0’ |
| -0.3V≥(L1-L2)≥-0.8V | ‘0’ | undefined |
| -0.8＞(L1-L2) | ‘0’ | ‘1’ |
实现信号传输判断。
实施例二：如图22-24所示，显示模块8.1引出扁平电缆线8.1.2，通过扁平电缆线8.1.2连接到焊在PCB线路板8.2上的插座8.1.3上，将显示模块8.1和PCB线路板8.2进行连接。
本实施例的其它内容与实施例一相同。
上述只是对本发明实施例所作的解释说明，而并非对其限制。本领域的普通技术人员应当认识到，任何对本发明所作的等同变换都将落入本发明的保护范围。
Claims (3)
1.电梯用的超薄型塑料召唤盒的按钮电路，按钮电路通过CPU及通讯模块将信号传输至电梯控制柜，CPU通过反馈的电平信号，解码电梯控制柜的命令，经CPU处理的信号通过显示模块显示电梯运行信息，其特征在于：所述的CPU、显示模块及按钮电路安装于PCB线路板(8.2)的正面下方，5V电源与按钮电路的第一电阻(R5)相联后分列两路，第一路通过上行开关(S2)及第二电阻(R6)后接入CPU的输入口，第二路通过下行开关(S3)及第三电阻(R7)后接入CPU的另一输入口；CPU的两个输出口分别联接按钮电路的第四、五电阻(R10、R11)，第四电阻(R10)依次串接第一三极管(N2)、第一二极管(LED3)及第六电阻(R9)，第五电阻(R11)依次串接第二三极管(N3)、第二二极管(LED2)及第七电阻(R8)。
2.如权利要求1所述的电梯召唤盒的按钮电路，其特征在于：所述的通讯模块通过一差分放大电路联接CPU。
3.如权利要求1所述的电梯召唤盒的按钮电路，其特征在于：所述的CPU通过控制一个三极管(N5)的通断，将信号通过通讯模块回传至电梯控制柜。
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2009
- 2009-03-30 CN CN 201010520773 patent/CN101983909B/zh active Active
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