CN103995153A - 一种电梯限速器测试仪动作速度校准装置 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种电梯限速器测试仪动作速度校准和检定装置，该校准装置的组成包括动作信号产生模块，信号调理电路，光耦隔离电路，信号处理与控制模块，日历时钟，打印机，小键盘和液晶显示模块。其中，动作信号产生模块包括无刷直流电机(BLDC)、继电器组、动作信号产生电路、光电编码器和校准轮盘。信号处理与控制模块由数字信号处理器(DSP)和单片机组成，单片机主要控制按键扫描和液晶显示模块，DSP是主控制器，执行对电梯限速器测试仪的相应动作速度校准和参数测量功能。单片机和DSP之间通过RS232串口通讯。该校准装置解决了在检定电梯限速器测试仪时，不能有效测量和准确检定测试仪的动作速度问题，同时该校准装置操作简单、携带方便，能够直观显示所需的测量结果，提高了工作效率。

Description

一种电梯限速器测试仪动作速度校准装置

技术领域

本发明涉及电梯安全检测技术领域，更具体的说，是涉及一种电梯限速器测试仪动作速度校准装置。

背景技术

电梯作为高层建筑最主要的垂直交通运输工具，在人们的生活和工作中发挥着越来越重要的作用，因此电梯的安全性也愈加受到关注。电梯限速器是电梯运行安全保护的重要部件，当电梯因为故障失控时，电梯轿厢超速下降，当运行速度超过规定范围时，电梯限速器动作，带动相应安全部件动作使电梯轿厢减速直至停止，起到保护作用。因此，电梯限速器的安全性和可靠性关系到电梯的运行安全，对电梯限速器的检测是一个关乎电梯上乘客与货物安全的重要检验项目。

电梯限速器测试仪作为检测电梯限速器的常用测量仪器，主要用来检测电梯限速器的电气动作速度和机械动作速度，因此电梯限速器测试仪的测量准确度和可靠性关系到能否正确的用于检测待检的电梯限速器的各个性能参数，如果用于检测的电梯限速器测试仪自身的测量误差太大，就不能正常的用于检测电梯限速器，因此在用电梯限速器测试仪检测电梯限速器前，为了达到统一量值、溯源的目的，电梯限速器测试仪应该作为被检设备，用一个校准装置对电梯限速器测试仪进行相应的检测和校准，以确保电梯限速器测试仪的测量精度满足相关要求。

目前，对电梯限速器测试仪电气动作速度和机械动作速度还不能进行有效的检测和校准，这样就不能快速、可靠、准确的测量相关数据，使得校准效率低、校准结果不够全面。随着我国首部《电梯限速器测试仪校准规范》正式发布，为我国电梯限速器测试仪的校准提供了统一的技术规范，因而对电梯限速器测试仪进行校准也越来越受到重视。

发明内容

为了解决现有技术所存在的一些不足之处，本发明提供了一种电梯限速器测试仪校准装置，可以对电梯限速器测试仪电气动作速度和机械动作速度的测量精度进行有效的校准，同时检测电梯限速器测试仪在加速时，加速度的大小是否在规定的范围之内。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种电梯限速器测试仪动作速度校准装置，由动作信号产生电路，信号调理电路，信号处理与控制单元，日历时钟，打印机，键盘和液晶显示模块组成。动作信号产生电路是在达到设定的电气动作速度和机械动作速度的时候产生相应的电气动作信号和机械动作信号；信号调理电路对编码器产生的速度脉冲信号进行整形和滤波，信号处理与控制单元主要进行数据处理与控制，由数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407和单片机STC11F32XE组成，单片机主要控制按键扫描和液晶显示，DSP主要控制校准装置外设，执行相应校准功能，两者之间通过RS232串口进行通讯，日历时钟模块和打印机模块主要作用是打印出校准结果和校准时间。

所述的动作信号产生模块分为电气动作信号产生电路和机械动作信号产生模块，其中机械动作信号产生模块由双端输出不带电的三相无刷直流电机、2000线光电编码器，校准轮盘和继电器组组成，无刷直流电机一端固定校准轮盘，一端固定2000线光电编码器，并将无刷直流电机固定在一个托架上，该托架为一个带凹槽的梯形台，凹槽内固定无刷直流电机；无刷直流电机所带的校准轮盘是由金属材料制成的，直径为100mm，厚度为10～15mm。

用校准装置检测电梯限速器测试仪电气动作速度和机械动作速度测量精度的方法，主要包括以下几个步骤：

第一步：将校准装置的动作信号产生模块安装好，固定在托架上，设置好参数，开始检测，用电梯限速器测试仪的驱动轮带动校准装置的校准轮盘加速转动，校准装置不断的通过2000线光电编码器采集到校准轮盘转动的速度信号，将该信号经过信号调理电路后送给DSP微控制器实时的计算其线速度的大小v，判断一组测量中已经测得10个速度值时，根据测得的速度值和已知两次测速之间的时间差Δt，计算得到校准轮盘的加速度的大小a；

第二步：当检测到校准轮盘线速度大小达到设置的电气动作速度大小时，校准装置控制电气动作信号产生电路工作即控制继电器组中的一个5V电磁继电器触点由闭合到断开来模拟电梯限速器电气开关的动作过程，测试仪检测到这个变化接收到电气动作产生信号，此时对应的校准轮盘的线速度大小即为电气动作速度v_e，将测试仪检测到的电气动作速度v’_e和校准装置实际产生的电气动作速度大小v_e进行比较，得到测试仪电气动作速度的测量精度；

第三步：当检测轮盘达到设置的机械动作速度大小的时候，校准装置通过继电器组控制不带电的三相无刷直流电机的三根控制线U、V、W短接，这样无刷直流电机的线圈有相电流流过，会产生一个与转动方向相反的电磁转矩阻碍无刷直流电机的转动，校准轮盘也会受到一个与转动方向相反的力矩，从而产生了机械动作，这个过程模拟电梯限速器达到机械动作速度大小时，突然停止转动这一过程，测试仪检测到这个变化，此时对应的校准轮盘的线速度大小即为机械动作速度v_m，将测试仪检测到的机械动作速度v’_m和校准装置实际产生的机械动作速度大小v_m进行比较，得到测试仪机械动作速度的测量精度；

第四步：根据第一步计算得到的校准轮盘的加速度的大小a，从而得到整个加速过程中的最大加速度a_max即电梯限速器测试仪在加速阶段最大的加速度大小，判断其是否在规定的范围之内。

本发明所涉及的一种电梯限速器测试仪动作速度校准装置，校准轮盘在电梯限速器测试仪驱动轮的带动下加速转动，通过高分辨率的光电编码器对校准轮盘的线速度进行实时测量，控制动作信号产生模块在达到设置的电气动作速度和机械动作速度时，分别产生相应的电气动作信号和机械动作信号，从而检测测试仪测量电气动作速度和机械动作速度的精度，同时计算校准轮盘在测试仪驱动轮带动下加速转动过程中的最大加速度，判断测试仪加速时加速度是否在规定的范围之内，并将最后的校准结果在液晶显示屏上显示并打印。

本发明的技术效果在于：

(1)普通的电梯限速器测试仪校准装置往往仅对速度进行校准，不能有效准确的检验的检测测试仪电气动作和机械动作速度测量的精度，以及判断测试仪是否是在规定范围内加速，本发明能够设置电气动作速度和机械动作速度大小，并在对应的速度大小产生相应的动作，发出相应的动作信号，这样可以直接检验测试仪测量电气动作和机械动作速度的精度，同时在测试仪加速的过程中，校准装置能够测量其加速度的大小，并得到整个加速过程中的最大加速度，从而判断测试仪加速时，加速度大小是否在规定的范围之内，这样对测试仪的各个参数都进行了检验，操作简单，参数校准全面。

(2)对电梯限速器测试仪的所有校准结果，直接在液晶屏上显示和通过打印机打印，无需检测人员进行二次运算，检测方便，减少检验时间，提高了工作效率。

附图说明

图1为校准装置的结构框图。

图2为固定架的结构图

图3为校准装置的软件流程图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，本发明一种电梯限速器测试仪动作速度校准装置，其组成包括用于在达到设定的电气动作速度和机械动作速度时产生相应电气动作信号和机械动作信号的动作信号产生模块；用于对编码器产生的速度脉冲信号进行整形和滤波的信号调理电路，用于进行数据处理与控制的信号处理与控制单元，用于确定校准时间的日历时钟模块，用于打印出校准结果的打印机模块，用于参数设置的键盘管理模块，用于显示操作界面和校准结果的液晶显示模块。其中信号处理与控制单元由数字信号处理器(DSP)和单片机组成，数字信号处理器(DSP)选择TMS320LF2407，单片机芯片选择STC11F32XE，单片机主要控制按键扫描和液晶显示，DSP主要控制校准装置外设，执行相应校准功能，两者之间通过RS232串口通讯，液晶显示模块为点阵式结构(分辨率320×240)，选用的打印机型号为WD-全系列微型打印机，小键盘包括六个按键。电梯限速器测试仪驱动轮带动校准轮盘转动时，需要将校准轮盘和无刷直流电机固定好，如图2所示，将无刷直流电机固定在梯形台的凹槽中，凹槽的前端四个孔为安装孔，与电机的四个安装孔一一对应。

如图1所示，本发明校准装置中，在控制继电器组工作的过程中，为了防止继电器闭合以及断开对DSP造成影响，需要在中间加一个光耦隔离芯片(例如TLP521-2)，同时经过光耦器件后的控制信号再通过电流放大芯片(例如ULN2003)后对继电器进行控制。为了模拟电梯限速器的工作过程，校准装置的机械动作信号产生模块用了不带电的双端输出的三相无刷直流电机。电机本体的一端固定一个校准轮盘，另一端固定一个2000线光电编码器，测试仪的驱动轮带动校准轮盘加速转动时，校准装置为了测量校准轮盘的线速度，通过2000线的光电编码器采集到校准轮盘的速度脉冲信号，并将脉冲信号经过调理电路(包括滤波以及整形电路)送给DSP进行计数，DSP采用M法得到校准轮盘的速度，当达到电气动作速度时，校准装置产生电气动作信号的电路工作即控制一个5V电磁继电器触点由闭合到断开，达到机械动作速度的时候，通过控制不带电的三相无刷直流电机的三根控制线U、V、W短接，这样无刷直流电机的线圈有电流流过，会产生一个电磁力矩阻碍无刷直流电机的转动，从而产生了机械动作，这样测试仪检测到这个变化，接收到了机械动作信号，并在这个过程中根据测量得到的一系列速度值和已知两次测速之间的时间差得到校准轮盘的加速度的大小，从而得到整个加速过程中的最大加速度即电梯限速器测试仪在加速阶段最大的加速度大小。

如图3中校准装置的软件流程图所示，在使用本发明校准装置对电梯限速器测试仪动作速度进行校准时即检验电梯限速器测试仪电气动作速度和机械动作速度的测量精度，并检测测试仪加速时的加速度大小是否在规定的范围之内，首先设置好校准轮盘的直径大小、电气动作速度大小和机械动作速度大小，并将设置的参数发送给DSP控制系统后，开始校准过程；在电梯限速器测试仪上同样设置校准轮盘直径的大小，并将测试仪驱动电机所带的驱动轮压在校准装置的校准轮盘上，在测试仪驱动电机处于加速情况下，驱动轮带动校准轮盘开始加速转动，通过同轴的光电编码器来采集其速度脉冲信号，经过调理电路后送给DSP计算校准轮盘线速度的大小，并根据测得的一系列线速度大小和两次速度之间测量的时间差得到电梯限速器测试仪驱动电机加速度的大小，当速度达到设定的电气动作速度大小的时候，校准装置产生一个电气动作脉冲信号，电梯限速器测试仪检测到该信号时，记录下此时电气动作速度大小，测试仪驱动轮带动校准轮盘继续加速，当到达设定的机械动作速度大小的时候，校准装置产生机械动作，使校准轮盘突然停止，测试仪检测到这个变化，记录下此时的机械动作速度大小，并计算得到整个加速过程中的最大加速度大小，最后将记录的动作速度大小以及最大加速度在液晶显示屏上显示和通过打印机打印，比较测试仪记录的动作速度大小和校准装置实际产生的动作速度大小之间的误差，若在允许的范围之内，说明电梯限速器测试仪动作速度测量精度满足要求，同时根据测得的最大加速度大小来判断测试仪加速时，加速度的大小是否满足规定的要求。

Claims (4)

1.一种电梯限速器测试仪动作速度校准装置，其特征在于，其结构由动作信号产生模块、信号调理电路、基于DSP和单片机的信号处理与控制模块、日历时钟、打印机、小键盘和液晶显示模块组成，DSP和单片机之间通过RS232串口进行通讯。 

2.根据权利要求1所述的一种电梯限速器测试仪动作速度校准装置，其特征在于，所述的动作信号产生模块包括不带电的三相无刷直流电机(BLDC)、2000线光电编码器、校准轮盘和继电器组组成，无刷直流电机的旋转轴耦合一个校准轮盘。 

3.根据权利要求1所述的一种电梯限速器测试仪动作速度校准装置，其特征在于，无刷直流电机固定在一个托架上，该托架为一个带凹槽的梯形台，凹槽内固定无刷直流电机；直流电机所带的校准轮盘是由金属材料制成的，直径为100mm，厚度为10～15mm。 

4.根据权利要求1所述的一种电梯限速器测试仪动作速度校准装置，其特征在于，检定电梯限速器测试仪的电气动作速度和机械动作包括以下步骤： 

第一步。将校准装置的动作信号产生模块安装好，固定在托架上，设置好参数，开始检测，用电梯限速器测试仪的驱动轮带动校准装置的校准轮盘加速转动，校准轮盘被动旋转的速度信号通过编码器变为脉冲信号，再经过信号调理电路后送给DSP实时计算轮盘的线速度大小v，根据测得的速度值和已知两次测速之间的时间差Δt，计算得到校准轮盘的加速度的大小a； 

第二步。当检测到校准轮盘线速度大小达到设置的电气动作速度大小时，校准装置控制电气动作信号产生电路工作即控制继电器组中的一个继电器触点由闭合到断开来模拟电梯限速器电气开关的动作过程，测试仪检测到这个变化，即认为接收到电气动作产生信号，此时对应的校准轮盘的线速度大小即为电气动作速度v_e，将测试仪检测到的电气动作速度v’_e和校准装置实际产生的电气动作速度大小v_e进行比较，可以用于评估测试仪对电气动作速度的检测灵敏度； 

第三步。当检测轮盘达到设置的机械动作速度大小的时候，校准装置通过继电器组控制BLDC的三相端子线U、V、W短接，校准轮盘受到一个与转动方向相反的力矩抵制，从而产生减速动作(用于模拟电梯限速器的突然制动)，测试仪检测到这个速度变化，会记录此时校准轮盘的线速度大小(即认为产生了机械动作速度)v_m，将测试仪检测到的机械动作速度v’_m和校准装置实际产生的机械动作速度大小v_m进行比较，可以用于评估测试仪对于机械动作速度的检测灵敏度。