CN1056236C

CN1056236C - 液压电梯动态性能测试仪

Info

Publication number: CN1056236C
Application number: CN95109361A
Authority: CN
Inventors: 赵国军; 杨华勇
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT; Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT; Zhejiang University ZJU
Priority date: 1995-09-01
Filing date: 1995-09-01
Publication date: 2000-09-06
Anticipated expiration: 2015-09-01
Also published as: CN1135045A

Abstract

一种液压电梯动态性能测试仪，包括一套具有数据采集和处理的计算机系统、速度传感器反馈接口电路，键盘与显示电路，脉宽调制D/A输出电路，通讯接口电路。利用装在液压电梯轿箱上的速度传感器输出的脉冲信号，经数据采集和处理，可在显示器上显示电梯运行参数，如运行速度、加速度、最大瞬时速度等动态性能。通过仪器的运行曲线输出电路，用示波器观察电梯各种运行曲线，本仪器具有较高的抗干扰能力、高频响、高精度、安装方便，具有较高的使用价值。

Description

液压电梯动态性能测试仪

本发明涉及一种能测量电梯轿箱位置、速度、加速度以及运行曲线的装置。

在国内外背景技术领域中，测量液压电梯的加速度一般是通过采用加速度传感器测出液压电梯轿箱的加速度，而液压电梯的运行速度测量，则是通过目测轿箱运行的一定距离所用的时间，然后计算出液压电梯的速度，这种方法误差较大。由于现有的液压电梯测试技术中还不能直接测量诸如液压电梯的瞬时最大加速度等有关特性，因此往往不能对液压电梯的动态性能作出正确的评价，有的甚至仅靠检测人员的直觉来判断液压电梯的动态性能，而液压电梯的安全性和舒适性是衡量液压电梯性能的重要指标(参见中华人民共和国国家标准“电梯试验法”GB10059-88)。

本发明的目的是：采用以单片机组成的，利用位移传感器的输出脉冲数，测出液压电梯动态性能的测试仪，能解决背景技术中存在的问题。

本发明采用的技术方案是：它包括带扩展系统的单片机以及外围接口电路组成。如图1、图2所示，带扩展系统的单片机：包括计算机系统采用带扩展系统的单片机14，扩展RAM数据寄存器2、扩展EPROM程序存储器3和EEPROM动态数据保持寄存器4，8098单片机14的8位数据总线分别为EPROM程序存储器3，EEPROM动态数据保持寄存器4，RAM外部数据寄存器2以及74LS373地址锁存器15的数据口相连接构成系统数据总线，74LS373地址锁存器15用作低8位地址总线，为EPROM 3、EEPROM4和RAM2提供低8位地址，高位地址线由8098单片机14的A8～A13地址线提供，A14、A15通过74LS138译码器16译码分别作为EEPROM4、RAM2和8155扩展芯片10的片选信号线，8155扩展芯片的PB和PA、PC分别输至键盘11和显示电路。外围接口电路：速度传感器12的两路输出信号输到速度传感器反馈接口电路13，由接口输出电路合成为一路脉冲信号输到8155扩展芯片10的计数器输入端TIN口，8155扩展芯片10的定时器输出端与单片机14的高速输入口HS1连接，键盘11和LED显示器9电路通过8155扩展芯片10与单片机系统的数据总线相连，测试系统的数据输出采用多路PWM脉宽调制D/A输出电路5输出，用示波器6观察液压电梯运行曲线，采用RS232通讯接口电路7与个人计算机8相连，电源电路1用市电供电，经变压器变压及整流稳压后为测试仪提供电源。

利用速度传感器的输出脉冲数，测出液压电梯运行的动态性能，其动态性能包括：液压电梯运行平均速度、平均加速度、最大瞬时速度、最大瞬时加速度、整个运行曲线、重复精度等重要参数，并可实时数字显示上述有关数据，通过D/A转化直接输出液压电梯运行曲线以供示波器观察。测试仪把数据寄存器内的液压电梯运行数据，通过通讯接口与计算机通讯，在计算机上进一步分析液压电梯的运行参数，因此测试仪本身又是一个液压电梯运行参数记录仪，通过计算机程序分析、计算，可输出液压电梯运行的所有参数。

本发明与背景技术相比，所具有的有益的效果是：它可同时测量液压电梯的多种重要参数，并可在显示器上直接观察到有关重要数据，通过示波器可直接观察到液压电梯运行的各种曲线，其本身带有数据记录功能，把有关数据输入计算机进一步分析计算，为液压电梯性能测试提供了有效的测量仪器，也为检测部门提供直接、真实、可靠的数据。本仪器具有较高的抗干扰能力、高频响、高精度、安装方便，具有较高的使用价值。

下面结合附图对本发明用进一步的描述。

图1、本发明的结构框图；

图2、扩展单片机系统图；

图3、速度传感器反馈接口电路图；

图4、键盘与显示电路图；

图5、PWM脉宽调制D/A输出电路图；

图6、RS232通讯接口电路图；

图7、速度传感器安装示意图。

如图2所示为扩展单片机系统图，它具有16K程序存储空间，且其中8K为可电擦除在线写空间，使用更加方便；数据存储器外部扩展为8K，与片内RAM阵列一起作为系统的数据存取空间。微处理器采用8098单片机14，其8位数据总线分别为EPROM程序存储器3、EEPEOM动态数据保持寄存器4、RAM外部数据寄存器2以及74LS373地址锁存器15的数据口相连接构成系统数据总线，74LS373地址锁存器15用作低8位地址总线，为EPROM3、EEPROM4和RAM2提供低8位地址，高位地址线由8098单片机14的A8～A13地址线提供，A14、A15通过74LS138译码器16译码输出分别作为EEPROM4、RAM2和8155扩展芯片10的片选信号线，8155扩展芯片10的PA、PB和PC输至键盘和显示电路。上述电路中的EEPROM可存储8K字节的电梯运行参数，其目的是为了仪器可作离线数据处理。把现场所测得的电梯运行数据存在EEPROM中，然后通过RS232通讯口输入个人计算机再作进一步数据处理。

如图3所示为速度传感器反馈接口电路图，速度传感器12的脉冲信号A、B分别输至光电耦合器01、02输入口，电阻R1、R2为速度脉冲信号的负载电阻，光电耦合器01、02的输出口经异或门电路N35：A(如4070)将A、B脉冲信号合成为一组脉冲信号输至8155扩展芯片10的计数器输入端TIN口，电阻R3、R4分别为光电耦合器01、02输出端负载电阻。

8155扩展芯片10内具有1个14位减法计数器，可对输入脉冲进行减法计数。外部有两个计数器引脚Tin和Tout。Tin为计数器的计数脉冲输入，Tout为计数器输出。通过对8155扩展芯片10操作可在Tout口实现不同的分频输出。位移传感器12的脉冲信号A、B通过光电耦合器01、02隔离后，输至8155扩展芯片10的Tin口。经过8155扩展芯片10的Tout口输出至8098单片机14的HIS高速输入口申请中断。由中断服务程序测出相邻两次中断脉冲的时间，中断触发方式为每次正跳变触发，中断方式为FIFO满中断。液压电梯的运行速度范围为0～1.5m/s，利用8155扩展芯片10的计数分频功能，可提高速度测量精度。

位移的测量：8098单片机14通过读取8155扩展芯片10计数寄存器的计数值N，计数值N乘以位移传感器一个脉冲所对应的位移量K，即可得到电梯轿厢的位移值D；

D＝K×N (1)

瞬时速度的测量：设定8155扩展芯片10计数器的分频数为2，由8155扩展芯片的Tout口输出中断信号至8098单片机。测得相邻两个脉冲的时间间隔t，即可计算出瞬时速度Vs；

Vs＝K/t (2)

平均速度的测量：通过设定8155芯片不同的分频数n，即可测得各种平均速度Vp

Vp＝K×n/t (3)

加速度、加加速度可根据瞬时速度通过数学运算得到。

如图4所示为键盘与显示电路，键盘11的两个公共端输至8155扩展芯片10的PB口、PC口，经驱动器17与显示器9的位选端相连，8155扩展芯片10的PA口经驱动器17与显示器9的段选信号线相连，8155扩展芯片10的数据线与单片机系统的数据总线相连。键盘与显示电路，用于把测得的位移、速度、加速度和加加速度等值，通过键盘选择分别在显示器上显示出相对应的位移、速度、加速度和加加速度数值。

如图5所示PWM脉宽调制D/A输出电路，反相器N6：A(如7406)的1脚接单片机14的PWM输出口，反相器N6：A的2脚接由电阻R5和电容C1组成的积分电路，再输至由运算放大器N2：B(如LF353)、电阻R6、R7电容C2组成的低通滤波放大器。

该电路用于速度、加速度和加加速度模拟信号波形的输出，通过键盘选择可分别输出速度、加速度或加加速度的模拟信号供示波器观察电梯运行过程。程序只需把所测得的速度、加速度或加加速度数值定时送入PWM寄存器，即可从运算放大器N2：B的输出端7输出模拟信号。

如图6所示为RS232通讯接口电路，单片机14的串行通讯口TXD、RXD分别与MC1488集成电路18和MC1489集成电路19相连，其输出口分别接个人计算机8的RXD、TXD口。

MC1488和MC1489集成电路作用除了电平调正外，还实现正负逻辑电平的转换。通过所设置的RS232通讯接口，把测得的所有数据输入到个人计算机，作进一步分析研究。

如图7所示为速度传感器安装示意图，图中(a)与(b)为两种安装方法。图7(a)是把速度传感器12固定在地基上，(b)是把速度传感器12固定在电梯轿箱20上。以图7(b)为例说明：工作时油缸柱塞21作上下运动时，带动柱塞顶上的滑轮22运动，并通过一端固定而另一端与电梯轿箱20连接的钢丝绳23带动电梯轿箱20上下运动。钢丝绳24穿过速度传感器12的滑轮组，两端固定在电梯井道的顶部和底部，当电梯轿箱带动速度传感器上下运动时，速度传感器12滑轮组与钢丝绳产生相对运动，从而带动滑轮组转动速度传感器输出与轿箱位移相对应的脉冲数。输出的脉冲数与位移有作对应的线性关系，测出每个脉冲的周期即可计算出液压电梯运行速度、加速度等液压电梯动态性能。

Claims

1.一种液压电梯动态性能测试仪，其特征是它包括带扩展系统的单片机以及外围接口电路组成：

1)带扩展系统的单片机：包括计算机系统采用带扩展系统的单片机[14]，扩展RAM数据寄存器[2]、扩展EPROM程序存储器[3]和EEPROM动态数据保持寄存器[4]，8098单片机[14]的8位数据总线分别为EPROM程序存储器[3]，EEPROM动态数据保持寄存器[4]，RAM外部数据寄存器[2]以及74LS373地址锁存器[15]的数据口相连接构成系统数据总线，74LS373地址锁存器[15]用作低8位地址总线，为EPROM[3]、EEPROM[4]和RAM[2]提供低8位地址，高位地址线由8098单片机[14]的A8～A13地址线提供，A14、A15通过74LS138译码器[16]译码分别作为EEPROM[4]、RAM[2]和8155扩展芯片[10]的片选信号线，8155扩展芯片的PB和PA、PC分别输至键盘[11]和显示电路；

2)外围接口电路：速度传感器[12]的两路输出信号输到速度传感器反馈接口电路[13]，由接口输出电路合成为一路脉冲信号输到8155扩展芯片[10]的计数器输入端TIN口，8155扩展芯片[10]的定时器输出端与单片机[14]的高速输入口HS1连接，键盘[11]和LED显示器[9]电路通过8155扩展芯片[10]与单片机系统的数据总线相连，测试系统的数据输出采用多路PWM脉宽调制D/A输出电路[5]输出，采用RS232通讯接口电路[7]与个人计算机[8]相连。

2.根据权利要求1所述的液压电梯动态性能测试仪，其特征是：

1)速度传感器反馈接口电路[13]：速度传感器[12]的脉冲信号A、B分别输至光电耦合器01、02输入口，电阻R1、R2为速度脉冲信号的负载电阻，光电耦合器01、02的输出口经异或门电路N35：A将A、B脉冲信号合成为一组脉冲信号输至8155扩展芯片[10]的计数器输入端TIN口，电阻R3、R4分别为光电耦合器01、02输出端负载电阻；

2)键盘与显示电路：键盘[11]的两个公共端输至8155扩展芯片[10]的PB口、PC口，经驱动器[17]与显示器[9]的位选端相连，8155扩展芯片[10]的PA口经驱动器[17]与显示器[9]的段选信号线相连，8155扩展芯片[10]的数据线与单片机系统的数据总线相连；

3)PWM脉宽调制D/A输出电路[5]：反相器N6：A的1脚接单片机[14]的PWM输出口，反相器N6：A的2脚接由电阻R5和电容C1组成的积分电路，再输至由运算放大器N2：B、电阻R6、R7电容C2组成的低通滤波放大器；

4)RS232通讯接口电路[7]：单片机[14]的串行通讯口TXD、RXD分别与MC1488集成电路[18]和MC1489集成电路[19]相连，其输出口接个人计算机[8]的RXD、TXD口。