CN105223014A - 一种便携式电梯轿厢制停距离检测仪及其检测方法 - Google Patents

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本发明涉及一种便携式电梯轿厢制停距离检测仪及其检测方法，由小量程激光测距传感器、单片机、波峰比较器，波谷比较器组成，所述单片机内设有控制模块、数据分析计算模块、存储模块、LCD显示模块以及输出模块，所述小量程激光测距传感器的传感探头实时监测钢丝绳螺纹，所述小量程激光测距传感器通过信号线将传感信号传输连接至控制模块的信号输入端，控制模块将采样分析数据信号通过其信号输出端分别传输连接至波峰比较器、波谷比较器，所述波峰比较器、波谷比较器的信号输出端分别连接至数据分析计算模块信号输入端，数据分析计算模块信号输出端连接至LCD显示模块以及存储模块，通过输出模块与外接CPU连接。可以简便、准确测量电梯制停距离。

Description

一种便携式电梯轿厢制停距离检测仪及其检测方法
[技术领域]
本发明涉及电梯检验技术领域，具体的说是一种便携式电梯轿厢制停距离检测仪及其检测方法，用于电梯断电或手动制停检测，判断电梯制动器性能的可靠性。
[背景技术]
上行制动试验与下行制动试验是电梯检验中的两项重要试验。上行制动试验的主要目的是对电梯曳引能力的直接验证，同时也是对制动器制动性能的间接检验，下行制动试验(有载荷)是对制动器性能和曳引能力检验的结合，既有对制动器制动能力的检验，又有对电梯下行紧急制动工况下曳引能力的检验。电梯的曳引能力是电梯安全的重中之重，制动器则是电梯安全最关键的部件之一。如果电梯曳引能力不足或制动器制动性能下降，很可能导致电梯上行过程中冲顶或者下行过程中蹲底。
近几年，电梯溜梯、冲顶、蹲底事故频发，将检验机构推到舆论的风口浪尖，其中很多电梯冲顶事故和蹲底事故都源于制动器性能和曳引能力这两个关键因素。在上海，近几年发生了多起由于电梯制动器失效导致电梯冲顶或蹲底事故，例如：2011年9月某日上午，一女乘客欲乘电梯前往位于大楼32层的公司上班，电梯上行至7楼时，其速度越来越快，并最终冲顶，女乘客当场倒地不起。事故直接原因是由于制动部件和控制系统元器件老化，机械部件动作不灵活和电气元件接触不良，制动器未能有效抱闸，导致电梯冲顶。2012年9月某日下午，在松江区某新开发的小区内，一台无机房电梯从16楼运行至1楼，电梯轿厢平层开门后，轿厢突然向上启动运行，随即速度越来越快，并最终冲顶，巨大的冲击造成轿厢内乘客肢体骨折。事故的直接原因是制动器因机械卡阻，无法提供足够的制动力制停轿厢，导致轿厢冲顶伤人。
1标准对制停减速度要求
GB7588-2003《电梯制造与安装规范》(以下简称标准)附录M规定，任何情况下，减速度不应小于下面数值：a)对于正常情况，为0.5m/s2；b)对于使用了减行程缓冲器的情况，为0.8m/s2。标准第12.4.2.1条规定：当轿厢载有125％额定载荷并以额定速向下运行时，操作制动器应能使曳引机停止运转。在上述情况下，轿厢的减速度不应超过安全钳动作或轿厢撞击缓冲嚣所产生的减速度(上述所指减速度为平均减速度不大于1gn)，由此电梯制停减速度有一个0.5m/s2(对减行程缓冲器为0.8m/s2)至1gn的区间取值，根据电梯额定速度，可非常近似的计算出理论的制停距离区间。但是这个区间非常大，以额定速度2m/s无减行程缓冲器为例，计算出的理论制停距离范围约在0.2m至4m之间，但是上述1gn减速度是最大允许的平均减速度，在实际情况中，其平均减速度并非能达到标准规定的最大值，实际的制停距离范围也没有这么大。
2检规对制停试验的要求
TSGT7001-2009《电梯监督检验和定期检验规则—曳引与强制驱动电梯》(以下简称检规)第8.10条上行制动试验要求：轿厢空载以正常运行速度上行时，切断电动机与制动器供电，轿厢应当完全停止，并且无明显变形和损坏；第8.11条下行制动试验要求：轿厢装载1.25倍额定载重量，以正常运行速度下行至行程下部，切断电动机与制动器供电，曳引机应当停止运转，轿厢应完全停止，并且无明显变形和损坏。但“完全停止”没有可参考的数值，究竟如何检查制停情况，以多少的制停距离为合格，在检规中没有明确，这就给日常检验带来了不便。
3一般的试验方法
目前，电梯检验人员做制停试验的方法是：(1)电梯平层停在行程上部(大约l/3处)，在曳引轮最高点同水平平齐的曳引钢丝绳上做一清晰标记；(2)轿厢空载(125％额定载重量的载荷)，以额定速度向上(向下)直驶至钢丝绳标记点到达曳引轮最上方的瞬间，一人发出指令，另一人同时断开电梯主电源开关；(3)以制停后的曳引轮上的最高点为基准，在钢丝绳上做一标点，作为测量点，测量曳引钢丝绳原标记点与测量点的距离(需考虑钢丝绳倍率问题)，此距离即电梯上行(下行)制停距离。这种检验方法的不足之处在于：(1)受心理因素影响较大，需要两人配合完成，若两个人配合不默契，导致测量的误差值较大。(2)一些电梯检验人员为了简便，省略了做标记的步骤，采用直接断开电梯主电源开关，目测滑移距离的方法，这种方法误差更加大。(3)对于无机房电梯，因曳引机设置在井道内，在做制停试验过程中，检验人员根本无法观察到电梯钢丝绳的滑移距离，从而无法做出正确判断。(4)由于没有实测数据，检验人员全凭经验做出的检验结论，针对同一台电梯，同样的制停距离，不同检验人员可能得出完全不同的检验结论。
[发明内容]
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种新型的便携式电梯轿厢制停距离检测仪及其检测方法，提供一种电梯轿厢制动时速度、加速度及位移检测，检测轿厢上升或者下降断电时轿厢的运动随时间的变化。
为实现上述目的，设计一种便携式电梯轿厢制停距离检测仪，其特征在于：由小量程激光测距传感器、单片机、波峰比较器，波谷比较器组成，所述单片机内设有控制模块、数据分析计算模块、存储模块、LCD显示模块以及输出模块，所述小量程激光测距传感器的传感探头实时监测钢丝绳螺纹，所述小量程激光测距传感器通过信号线将传感信号传输连接至控制模块的信号输入端，控制模块将采样分析数据信号通过其信号输出端分别传输连接至波峰比较器、波谷比较器，所述波峰比较器、波谷比较器的信号输出端分别连接至数据分析计算模块信号输入端，数据分析计算模块信号输出端连接至LCD显示模块以及存储模块，通过输出模块与外接CPU连接。
波峰比较器内设有波峰比较电路，由传感器输入模拟电压、单片机设定波峰阈值以及比较器组成，比较器的正输入端与小量程激光测距传感器相连获得传感器输入模拟电压，负输入端与控制模块相连获得单片机设定波峰阈值，输出端与数据分析计算模块信号输入端连接。
波谷比较器内设有波谷比较电路，由传感器输入模拟电压、单片机设定波峰阈值以及比较器组成，比较器的正输入端与小量程激光测距传感器相连获得传感器输入模拟电压，负输入端与控制模块相连获得单片机设定波峰阈值，输出端与数据分析计算模块信号输入端连接。
所述钢丝绳外表面螺纹间距相等，与小量程激光测距传感器的初始距离恒定，钢丝绳运行速度不同，经过小量程激光测距传感器检测到的波峰波谷周期不同，通过检测钢丝绳的表面螺纹变化获取钢丝绳的运动位移、速度以及加速度。
上述述便携式电梯轿厢制停距离检测仪的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)上电，各部件运行，利用小量程激光测距传感器检测运行过程中钢丝绳表面螺纹与小量程激光测距传感器的距离变化，间接测量钢丝绳位移，获得若干组采样数据信号；
(2)AD采样分析，小量程激光测距传感器将每一组采样数据信号通过信号线传输至单片机控制模块，经控制模块对采样信号分析，调整传感器的初始距离至合适位置，并输出设定阈值；
(3)经控制模块对采样信号分析后设定波峰波谷设定阈值，分别输出至波峰比较器、波谷比较器，波峰比较器、波谷比较器分别将一组对应的两个高电平脉冲传输至数据分析计算模块；
(4)判断钢丝绳运动，每一组高电平脉冲经数据分析计算模块计算获得螺距，通过微分计算速度和加速度，判断是否减速作为轿厢断电后制动过程依据；
(5)螺距采集，当轿厢一旦开始减速，即重复步骤(4)，并累计减速阶段若干组螺距，继而获得对应的若干组速度，并累计制停期间所有螺距，其和作为制停位移；
(6)将步骤(5)获得的数据，保存于存储模块中，并于LCD显示模块中显示，并通过输出模块与外接CPU连接，直至制动完毕。
其中数据分析计算模块的计算方法：
(1)计传感器测距所获正弦波周期为T，钢丝绳螺距为d，计算电梯的匀速时速度为:
V＝d/T；
(2)可微分计算每个螺距前进时钢丝绳的均速
Vm＝d/Tm；
(3)判断Vm的是否连续递减作为电梯开始制停依据，计起始时刻为T0，停止时刻为T1；
(4)累计T0-T1之间的脉冲个数作为制停位移；
(5)对Vm进行微分求最大加速度:
am＝Vm/tm。
波峰比较器内设有波峰比较电路，比较传感器输入和单片机的设定波峰阈值获取期望波峰脉冲。
波谷比较器内设有波谷比较电路，比较传感器输入和单片机的设定波谷阈值获取期望波谷脉冲。
本发明在分析电梯制停试验重要性和电梯标准对制停距离要求及现有制停试验方法不足的基础上，提出了一种新型便携式电梯制停距离检测仪。针对标准对制停距离范围与实际差别较大、检规对制停效果描述较为笼统、电梯制动试验中存在的不足之处，本文提出一种可以简便、准确测量电梯制停距离的检测仪器，随着该制动距离检测仪的研发并投入使用，可解决现阶段电梯检验人员主要凭主观判断而带来的检验结论不确定性，及早发现电梯制动器或电梯曳引能力的问题，并要求维保单位及时采取有效措施，防范电梯停车溜梯、冲顶、蹲底事故的发生。特别是对于无机房电梯，因曳引机设置在井道内，在做制停试验过程中，检验人员根本无法观察到电梯钢丝绳的滑移距离，从而无法做出正确判断。而本仪器的检测点设置在钢丝绳上，触发装置位于井道外，只要设置好仪器，做好制停试验后，便可得出检测结果，从而可以很好解决这一问题。
[附图说明]
图1为制停距离检测仪工作模块图
图2为制停距离检测仪工作流程图
图3为匀速行驶传感器检测钢丝绳螺纹曲线
图4为制停过程传感器检测钢丝绳螺纹曲线
图5为波峰比较电路
图6为波谷比较电路
[具体实施方式]
现结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步阐述相信对本领域技术人员来说是清楚的。
如图1所示，便携式电梯轿厢制停距离检测仪，由小量程激光测距传感器、单片机、波峰比较器，波谷比较器组成，所述单片机内设有控制模块、数据分析计算模块、存储模块、LCD显示模块以及输出模块，所述小量程激光测距传感器的传感探头实时监测钢丝绳螺纹，所述小量程激光测距传感器通过信号线将传感信号传输连接至控制模块的信号输入端，控制模块将采样分析数据信号通过其信号输出端分别传输连接至波峰比较器、波谷比较器，所述波峰比较器、波谷比较器的信号输出端分别连接至数据分析计算模块信号输入端，数据分析计算模块信号输出端连接至LCD显示模块以及存储模块，通过输出模块与外接CPU连接。
波峰比较器内设有波峰比较电路，由传感器输入模拟电压、单片机设定波峰阈值以及比较器组成，比较器的正输入端与小量程激光测距传感器相连获得传感器输入模拟电压，负输入端与控制模块相连获得单片机设定波峰阈值，输出端与数据分析计算模块信号输入端连接。
波谷比较器内设有波谷比较电路，由传感器输入模拟电压、单片机设定波峰阈值以及比较器组成，比较器的正输入端与小量程激光测距传感器相连获得传感器输入模拟电压，负输入端与控制模块相连获得单片机设定波峰阈值，输出端与数据分析计算模块信号输入端连接。
所述钢丝绳外表面螺纹间距相等，与小量程激光测距传感器的初始距离恒定，钢丝绳运行速度不同，经过小量程激光测距传感器检测到的波峰波谷周期不同，通过检测钢丝绳的表面螺纹变化获取钢丝绳的运动位移、速度以及加速度。
如图2、3所示，一种如权利要求1所述便携式电梯轿厢制停距离检测仪的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)上电，各部件运行，利用小量程激光测距传感器检测运行过程中钢丝绳表面螺纹与小量程激光测距传感器的距离变化，间接测量钢丝绳位移，获得若干组采样数据信号；
(2)AD采样分析，小量程激光测距传感器将每一组采样数据信号通过信号线传输至单片机控制模块，经控制模块对采样信号分析，调整传感器的初始距离至合适位置，并输出设定阈值；
(3)经控制模块对采样信号分析后设定波峰波谷设定阈值，分别输出至波峰比较器、波谷比较器，波峰比较器、波谷比较器分别将一组对应的两个高电平脉冲传输至数据分析计算模块；具体的说，波峰比较器内设有波峰比较电路，比较传感器输入和单片机的设定波峰阈值获取期望波峰脉冲。波谷比较器内设有波谷比较电路，比较传感器输入和单片机的设定波谷阈值获取期望波谷脉冲。
(4)判断钢丝绳运动，每一组高电平脉冲经数据分析计算模块计算获得螺距，通过微分计算速度和加速度,判断是否减速作为轿厢断电后制动过程依据；
(5)螺距采集，当轿厢一旦开始减速，即重复步骤(4)，并累计减速阶段若干组螺距，继而获得对应的若干组速度，并累计制停期间所有螺距，其和作为制停位移；
(6)将步骤(5)获得的数据，保存于存储模块中，并于LCD显示模块中显示，并通过输出模块与外接CPU连接，直至制动完毕。
数据分析计算模块的计算方法：根据图4，
(1)计传感器测距所获正弦波周期为T，钢丝绳螺距为d，计算电梯的匀速时速度为:
V＝d/T；；
(2)可微分计算每个螺距前进时钢丝绳的均速
Vm＝d/Tm；
(3)判断的是否连续递减作为电梯开始制停依据，计起始时刻为T0，停止时刻为T1；
(4)累计T0-T1之间的脉冲个数作为制停位移；
(5)对Vm进行微分求最大加速度:
am＝Vm/tm。

Claims (8)

1.一种便携式电梯轿厢制停距离检测仪，其特征在于：由小量程激光测距传感器、单片机、波峰比较器，波谷比较器组成，所述单片机内设有控制模块、数据分析计算模块、存储模块、LCD显示模块以及输出模块，所述小量程激光测距传感器的传感探头实时监测钢丝绳螺纹，所述小量程激光测距传感器通过信号线将传感信号传输连接至控制模块的信号输入端，控制模块将采样分析数据信号通过其信号输出端分别传输连接至波峰比较器、波谷比较器，所述波峰比较器、波谷比较器的信号输出端分别连接至数据分析计算模块信号输入端，数据分析计算模块信号输出端连接至LCD显示模块以及存储模块，通过输出模块与外接CPU连接。
2.如权利要求1所述的一种便携式电梯轿厢制停距离检测仪，其特征在于，波峰比较器内设有波峰比较电路，由传感器输入模拟电压、单片机设定波峰阈值以及比较器组成，比较器的正输入端与小量程激光测距传感器相连获得传感器输入模拟电压，负输入端与控制模块相连获得单片机设定波峰阈值，输出端与数据分析计算模块信号输入端连接。
3.如权利要求1所述的一种便携式电梯轿厢制停距离检测仪，其特征在于，波谷比较器内设有波谷比较电路，由传感器输入模拟电压、单片机设定波峰阈值以及比较器组成，比较器的正输入端与小量程激光测距传感器相连获得传感器输入模拟电压，负输入端与控制模块相连获得单片机设定波峰阈值，输出端与数据分析计算模块信号输入端连接。
4.如权利要求1所述的一种便携式电梯轿厢制停距离检测仪，其特征在于，所述钢丝绳外表面螺纹间距相等，与小量程激光测距传感器的初始距离恒定，钢丝绳运行速度不同，经过小量程激光测距传感器检测到的波峰波谷周期不同，通过检测钢丝绳的表面螺纹变化获取钢丝绳的运动位移、速度以及加速度。
5.一种如权利要求1所述便携式电梯轿厢制停距离检测仪的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)上电，各部件运行，利用小量程激光测距传感器检测运行过程中钢丝绳表面螺纹与小量程激光测距传感器的距离变化，间接测量钢丝绳位移，获得若干组采样数据信号；
(2)AD采样分析，小量程激光测距传感器将每一组采样数据信号通过信号线传输至单片机控制模块，经控制模块对采样信号分析，调整传感器的初始距离至合适位置，并输出设定阈值；
(3)经控制模块对采样信号分析后设定波峰波谷设定阈值，分别输出至波峰比较器、波谷比较器，波峰比较器、波谷比较器分别将一组对应的两个高电平脉冲传输至数据分析计算模块；
(4)判断钢丝绳运动，每一组高电平脉冲经数据分析计算模块计算获得螺距，通过微分计算速度和加速度,判断是否减速作为轿厢断电后制动过程依据；
(5)螺距采集，当轿厢一旦开始减速，即重复步骤(4)，并累计减速阶段若干组螺距，继而获得对应的若干组速度，并累计制停期间所有螺距，其和作为制停位移；
(6)将步骤(5)获得的数据，保存于存储模块中，并于LCD显示模块中显示，并通过输出模块与外接CPU连接，直至制动完毕。
6.如权利要求5所述便携式电梯轿厢制停距离检测仪的检测方法，其特征在于，数据分析计算模块的计算方法：
(1)计传感器测距所获正弦波周期为T，钢丝绳螺距为d，计算电梯的匀速时速度为:
V＝d/T；
(2)可微分计算每个螺距前进时钢丝绳的均速
Vm＝d/Tm；
(3)判断Vm的是否连续递减作为电梯开始制停依据，计起始时刻为T0，停止时刻为T1；
(4)累计T0-T1之间的脉冲个数作为制停位移；
(5)对Vm进行微分求最大加速度:
am＝Vm/tm。
7.如权利要求5所述便携式电梯轿厢制停距离检测仪的检测方法，其特征在于，波峰比较器内设有波峰比较电路，比较传感器输入和单片机的设定波峰阈值获取期望波峰脉冲。
8.如权利要求5所述便携式电梯轿厢制停距离检测仪的检测方法，其特征在于，波谷比较器内设有波谷比较电路，比较传感器输入和单片机的设定波谷阈值获取期望波谷脉冲。
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