CN1047764C - 电梯的位置检测装置 - Google Patents

Abstract

一种电梯的位置检测装置，其中设有电池备用装置，以便在电源故障或是电源装置的输出电平降到预定电平以下时代替电源装置来持续供电，从而能不间断地持续检测电梯轿厢的相对位置。当电源故障后恢复供电时，轿厢就按照电源故障前的相同运行方向运行，根据这种情况，如果由一个邻近的绝对位置检测装置检测到了轿厢的绝对位置，就综合考虑该绝对位置和相对位置，从而立即使电梯恢复正常运行。

Description

电梯的位置检测装置

本发明涉及电梯的位置检测装置，它在电源故障或软件出错时仍能检测出电梯轿厢的当前位置。

为了电梯的安全运行，对电梯轿厢当前位置的检测是非常重要的，因此，电梯轿厢的位置检测装置是电梯运行及其控制系统的基础。惯用的电梯轿厢位置检测装置包括一个采用螺纹装置的机械位置检测装置，它随着轿厢在电梯运行导轨上的移动而运动，提供一种按预定比例缩小的指示，以及一种用于检测电梯位置的电子方法，即在电梯轿厢移动了一个固定距离时由脉冲发生装置产生一个脉冲，并且对脉冲信号记数。还有一种方法是在电源故障之后恢复供电时按照预先计数的参数根据电梯轿厢的惯性运行距离和电子制动的实际速度来计算其滑动量，以便更精确地检测出电梯轿厢的位置。在正常运行状态下，这种方法能非常有效地检测出电梯轿厢的位置，这是因为，即使在电梯轿厢运行期间发生电源故障，仍可以用预先设定的参数计算出滑动距离。

图1是电梯轿厢的惯用位置检测装置的框图，它包括电梯轿厢1；电动机2，用于产生驱动电梯轿厢的力；旋转编码器3 ，用于检测电动机2的转数并且输出对应其转数的脉冲信号；波形整形装置4，用于把旋转编码器3提供的脉冲信号整形成适合用数字电路处理的波形；脉冲检测装置5，用于对波形整形装置4提供的脉冲波形计数，并且执行脉冲时间调制；控制器6，使用由脉冲检测装置5提供的信号，用于检测出电梯轿厢的当前位置。

以下将要说明具有上述结构的惯用电梯轿厢位置检测装置的工作原理。当乘客在门厅里发出一个要求乘梯的门厅呼叫或是在电梯轿厢里发出一个轿厢呼叫时，控制器6就响应该呼叫去驱动电动机2，控制电梯轿厢1的上升或下降运行，从而使电梯轿厢1到达指定楼层。同时，旋转编码器3输出与电动机2的转数相对应的脉冲，并且由波形整形装置4对脉冲的波形进行整形，然后提供给脉冲检测装置5。脉冲检测装置5对波形整形装置4提供的信号的脉冲数计数，并将脉冲提供给控制器6，然后由控制器6根据脉冲的计数识别出电梯轿厢1的位置。

当控制器6在一个预定周期(例如10 ms)中读出了脉冲检测装置5的记数值“A”，并且识别出该值“A”是一个增加的值之后，它就将电梯轿厢1的运动方向判定为上升方向。这样，控制器6就把计数值加到当前的方位值上，从而计算出电梯轿厢1的当前位置值。然而，如果脉冲检测装置5的计数值“A”是减小的，控制器6就在下一周期中读出脉冲检测装置5的计数值“B”。如果值“B”没有减少，也就是说，如果计数值即未增加也未减少，控制器6就判定轿厢1是停止的。在此期间，如果计数值“B”是减少的，就判定轿厢1正在下降，因而控制器6就从当前的方位值中减去该计数值，从而计算出电梯轿厢1的当前位置值。

另一方面，在发生电源故障时，电梯的控制系统就启动一个磁力制动器，以便阻止轿厢的任何移动。在这种情况下，由于在电源故障后需要一段时间(以300ms)来启动磁力制动器，由子电源的故障，轿厢在这段时间内的移动距离无法被检测，该距离应该根据一个预先确定的表来获得。另外，即使轿厢在电源故障期间由于轿厢的滑动或缆绳的拉伸而移动，由于很难测量其移动距离，因此就应该在电源恢复时根据预定的滑动距离表来计算出当前位置。

电源故障的状态是指提供给所有必要的电梯控制和驱动部件的电源被切断的状态。这样，为了控制电梯的运行，在对异常状态进行预测时可能会导致一种很危险的形势。例如，如果电源的瞬时故障持续了几毫秒到几百ms，有些电子或电气电路可以持续工作而不会察觉到电源的故障状态，而其他电子或电气电路则可能会感知电源的故障并且操作一个保护电路，换言之免得其原有的功能被失效。因此，如果发生从几ms到数小时的电源故障，通过预测各种状态来估算轿厢的位置是很困难的，从实际情况来看是不可能的。更槽的情况是，用于轿厢的弹簧的机械特性和磁性盘的磁力都会发生变化，使得在实际上不同的场合安装的不同机器具有不同的偏差。此外，由于电梯乘客的数量的变化而造成的电梯轿厢负载重量的变化，在估算惯性运行距离和异常停止期间的移动距离时会造成很大的误差。

因此，为了避免这些缺点而使用了以下的方法。那就是在电源故障后恢复供电时立即用不同于正常运行速度的低速把电梯厢移动到最近的一个楼层的门区，在该位置处把检测值与一个参考表的值进行比较。在比较时，如果两值间的差处于容限之内，电梯就回到正常运行状态并且恢复其运行。然而，在这种情况下会出现其他的问题，那就是说，如果两值间的差超出了容限的限度，或是当轿厢正处于跨越楼层的位置时发生了电源故障，因而使楼层值发生变化时，或是由于噪声或是控制电梯运行的软件程序的损坏而出现数据错误时，就需要重新编制参考表。

本发明的目的是要提供一种即使在电源故障时也能精确并可靠地检测出电梯轿厢的任何移动的电梯位置检测装置。

为了实现上述目的，本发明的位置检测装置包括一个旋转编码器，用于检测电梯轿厢的驱动电动机的转数，并且输出多个相位不同的脉冲信号；一个波形整形装置，用于把旋转编码器输出的相位不同的脉冲信号整形成适合由数字电路处理的波形；一个脉冲计数器用于对波形整形装置提供的多个脉冲信号记数；一个控制器用于在一个预定周期中把脉冲计数器提供的脉冲计数值与一个参考值相比较；以及一个电池备用装置用于在电源故障期间的预定时间内向旋转编码器，波形整形装置及脉冲计数器供电；其中，所述电池备用装置包括一电池充电装置，用于检查电池的电压并仅在预定的电压范围内对电池充电，并且相应地输出一充电电压；一电源故障检测和计数装置用于检查电源装置的输出电平；以及一DC/DC转换装置用于根据电源故障检测和计数装置的输出信号来提供电池充电装置的输出电压。

由于本发明的位置检测装置的电池备用装置设有电池充电装置，其可在电池在预定电压范围内对电池充电，从而可保证检测装置始终精确可靠地工作。

以下结合实施例参考附图说明本发明的电梯位置检测装置的结构和操作。

附图简要说明

图1是电梯轿厢的惯用位置检测装置的框图；

图2是图1的电梯轿厢位置检测操作的流程图；

图3是本发明的电梯轿厢相对位置检测装置的框图；

图4是图3的局部细节；

图5是图3中电池备用装置的详细框图；

图6是图3中用于检测电梯轿厢位置的操作流程图；以及

图7是本发明的一个电梯轿厢绝对位置检测装置的框图。

图3是本发明的一个电梯轿厢相对位置检测装置的框图，它包括电梯轿厢1；用于产生电梯轿厢的驱动力的电动机2；旋转编码器3，用于检测电动机2的转数并且输出具有两个不同相位(A和B)脉冲信号的脉冲信号；一个波形整形装置10用于把旋转编码器3提供的信号整形成适合用数字电路处理的波形；一个脉冲计数器20用于对波形整形装置10提供的两个脉冲信号(A和B相)计数；一个控制器40，用于根据脉冲计数器20提供的信号检测电梯轿厢1的当前位置；以及一个电池备用装置30，用于在电源故障期间的预定时间内向旋转编码器3，波形整形装置10以及脉冲计数器20供电。

图7是本发明的一个电梯轿厢绝对位置检测装置，它包括轿厢1；用于控制电梯的全部操作的控制器40；设在升降通道52的每个楼层或几个楼层处的绝对位置检测装置57，用于在轿厢1通过绝对位置检测装置57时输出轿厢1的绝对位置；缆绳54用于在电动机的驱动作用下沿着升降通道52中的导轨53使轿厢1垂直运动；连接在升降通道52的每个门厅处的楼层指示板55，用于指示各个楼层；连接在轿厢1的预定位置上的传感器56，用于检测楼层指示板55；以及一通信线路58用于把传感器56和绝对位置检测装置57的输出信号送，给控制器40。

在相对位置检测装置中，当轿厢1在电动机2的操作下按正常方式运行时，旋转编码器3产生对应电动机2转数的两个不同相位(A和B相)的脉冲信号。当脉冲信号被输入到波形整形装置10时，波形整形装置10中各自具有一个寄存器和一个电容器构成的低通滤波器11A和11B其分别消除与两个脉冲信号混在一起的高频噪声。然后，第一和第二比较器12A和12B分别接收低通滤波器11A和11B各自的输出信号以及第一和第二参考电压Vref1和Vref2，并且将低通滤波器11A和11B的输出信号分别转换成精确的波形，然后由各个施密特触发器13A和13B消除信号波形的抖动。

脉冲计数器20对来自波形整形装置10的脉冲信号抽样，并且根据轿厢1的上升或下降对脉冲信号进行递增或递减计数，以存储其计数值。也就是说，脉冲计数器20的升/降识别器21识别输入脉冲信号的升/降方向，并且把识别信号和输入脉冲一起提供给脉冲计数器22。脉冲计数器22根据来自升/降识别器21的升/降识别信号对脉冲信号执行递增或递减计数，以便输出控制值。一个16位或32位的数据缓冲器23存储由脉冲计数器22提供的计数值。

控制器40在预定的时刻读出存在数据缓冲器23中的计数值，以便检测轿厢1的任何移动，如图6中所示。如果当前从数据缓冲器23中读出的计数值与先前读出的值相比是增大了，控制器40就判定轿厢1正在上升，反之，如果当前从数据缓冲器23读出的计数值与先前读出的值相比是减小了，就判定轿厢1正在下降。然后，若是当前读出的值与先前的值相比既未增大也未减小，控制器40就判定轿厢1处于停止状态。通过这样来读出计数值就可以知道轿厢1的当前位置。可供使用的计数值依赖于构成脉冲计数器22的容量(例如16位或32位)，或是可以通过累加到当前位置值而获得计数值。

如图5所示，电池备用装置30包括一电池充电装置31，它检查电池(未示出)的电压，从而仅在预定的电压范围内对电池充电，用于在电源故障的情况下提供备用电源，并且延长充电电池的使用寿命；一电源故障检测和计数装置32用于检查供电是否有故障；一DC/DC转换器33用于根据电池充电装置31和电源故障检测和计数装置32的一个输出信号向旋转编码器3，波形整形装置10以及脉冲计数器28提供电池的备用电源。

电池充电装置31的参考电压发生器31A输出两个参考电压Vref3和Vref4，而电池电压检测器31B输出经过分压的电池电压。电池充电控制器31C包括两个比较器，即第三比较器和第四比较器。参考电压Vref3被提供给第三比较器(未示出)的反向输入端，而电池电压检测器31B提供的已分压的电池电压被提供给第三比较器的同向输入端，用第三比较器比较两个电压，以便检测出电池的最大充电电压。同时，参考电压Vref6被提供给第四比较器的反向输入端(未示出)，而已分压的电池电压被提供给第四比较器的同向输入端，用第四比较器比较两个电压，以便检测放电电压。相应地，在电池充电控制器31C中，根据第四比较器的输出信号，如果检测到电池的放电电压，就对电池充电，反之，根据第三比较器的输出，如果检测到了电池的最大充电电压，就停止对电池的充电操作。同样，电池充电控制器31C控制电池能被适当地充电，并且把充电电压输出到DC/DC转换器33。因此，充电和放电在两个比较器的输出电平相同的范围内重复进行，从而可以使电池的充放电循环次数相对减少，这样就能延长电池的使用寿命。

在正常情况下，电源故障检测和计数装置32检查向电梯系统供电的电源装置(SMPS：开关式电源)的输出电平，如果电源装置的输出电平降到一预定电平之下，电源故障检测和计数装置32就向DC/DC转换器33输出一控制信号。为此，用电源故障检测和计数装置32的电源电压检测器32A检测电源装置的输出电压。如果输出的是正常电压，就不向DC/DC转换器33提供控制信号，而DC/DC转换器33就不会接收电池充电装置的任何输出信号，因此就不会输出电池的备用电压。然而，如果电源设备的输出电压因故障或其他原因降到预定电平以下，电源故障检测和计数装置32的电源电压检测器32A就检测到电平的下降并向DC/DC转换器33输出一控制信号。相应地，DC/DC转换器33就将电池充电装置31的输出电压经过放大后输出。因此，在电源故障时，电池备用装置30就向旋转编码器3，波形整形装置10以及脉冲计数器20供电，并且用计数器32B控制DC/DC转换器33输出备用电压的时间。相应地，在正常情况下，从电源装置向编码器3供电，而在电源故障时则从DC/DC转换器33提供一个从大约5V放大到15V的电压，以便能持续地检测轿厢1的相对位置。

另一方面，本发明的电梯绝对位置检测装置可以向控制器40提供这样的信息，即在正常运行的时间内，当轿厢1沿着升降通道52运行经过绝对位置检测器57时，可以提供轿厢1的经过的楼层，并且从下列的表中获得当前的绝对位置值。绝对位置检测装置57的输出信号值可以使控制器40在正常运行时确定运行的安全。此外，在电梯持续运行很长时间之后，由于滑动导致的误差，旋转编码器3的输出值与轿厢1实际位置间的差别会增大，为了周期性地校正这种误差，要使用绝对位置检测装置57的输出信号。

                    表楼层          绝对位置检测装置           绝对位置值

                                         (例)N＋1               N＋1                 (N＋1)×1000N                    N                      N×1000……              ……                       ……2                   2                        20001                   1                        1000

然而，如果在电梯运行期间发生电源故障并切断了控制器40的电源时，由于滑动会使轿厢1的实际位置与控制器40指示的位置值之间出现差别。此时，当供电恢复时，轿厢1就开始按照其在电源故障前的同一运行方向运行。当轿厢1经过绝对位置检测装置57时，相应的绝对位置检测装置57就检测到轿厢并输出一个指示。一旦接收到绝对位置检测装置57的输出信号，控制器40就按照上述的表检测轿厢1的绝对位置。如上所述，控制器40还按照图3的方法检测轿厢1的相对位置，并且将绝对位置和相对位置相结合，以便立即恢复正常运行。

综上所述，在本发明的电梯位置检测装置中，同时检测轿厢的相对位置和绝对位置，并且特别是在电源故障时仍能持续检测其相对位置，这样，在电源故障或软件出现任何错误时仍能直接识别出轿厢位置，从而使电梯能立即恢复正常运行。

Claims (6)

1、一种电梯的位置检测装置，包括：

旋转编码器，用于检测驱动电梯轿厢的电动机的转数并且输出多个不同相位的脉冲信号；

波形整形装置，用于把旋转编码器提供的不同相位的脉冲信号整形成适合用数字电路处理的波形；

脉冲计数装置，用于对波形整形装置提供的多个脉冲信号记数；

控制装置，用于在预定周期内把脉冲计数装置提供的脉冲计数值与一个参考值相比较，根据所述比较来检测电梯轿厢的位置；以及

电池备用装置，用于在电源故障期间的预定时间内向旋转编码器、波形整形装置以及脉冲计数装置供电；

其特征在于，所述电池备用装置包括一电池充电装置，用于检查电池的电压并仅在预定的电压范围内对电池充电，并且相应地输出一充电电压；一电源故障检测和计数装置用于检查电源装置的输出电平；以及一DC/DC转换装置用于根据电源故障检测和计数装置的输出信号来提供电池充电装置的输出电压。

2、按照权利要求1的装置，其特征在于，所述波形整形装置包括一低通滤波装置，用于对旋转编码器提供的多个不同相位的脉冲信号进行低通滤波；一个比较装置把低通滤波装置的输出信号与一个预定的参考电压相比较；以及一个施密特触发器用于消除比较装置输出信号的抖动。

3、按照权利要求1的装置，其特征在于，所述脉冲计数装置包括一升/降识别装置，用于识别波形整形装置提供的输出信号中脉冲数的增/减，并且把识别信号和输入的信号一起输出；一脉冲计数装置根据升/降识别装置提供的升/降识别信号对脉冲信号的脉冲执行递增或递减计数；以及一数据缓冲装置用于存储由脉冲计数装置提供的计数值。

4、按照权利要求1的装置，其特征在于，所述电池充电装置包括一参考电压发生装置，用于输出多个参考电压；一个电池电压检测装置用于分压和输出电池电压；以及一电池充电控制装置，如果检测到电池的最大充电电压，就停止电池的充电操作，如果检测到一放电电压，就对电池充电，并且在接收到来自参考电压发生装置和电池电压检测装置的输出信号时就输出上述充电电压。

5、按照权利要求1的装置，其特征在于，所述的电源故障检测和计数装置包括一电源电压检测装置，用于在正常时检查电源装置的输出电平，并且当电源装置的输出电压降到一预定电平以下时向DC/DC转换装置输出一个控制信号；以及一计数装置，用于根据电源电压检测装置的控制信号来控制通过DC/DC转换装置提供电池充电装置输出电压的时间。

6、按照权利要求1的装置，其特征在于，还包括绝对位置检测装置，它具有设在每个楼层或几个其他楼层上的预定的传感器，用于在电梯轿厢由此经过时检测电梯轿厢的绝对位置。

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