CN107176521A - 电梯称重装置及称重方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电梯称重装置，包括压电材料层、设于电梯轿厢外壁的电压放大电路及单片机；压电材料层铺设于电梯轿厢的地板上；电压放大电路与压电材料层电性连接，用于对压电材料层产生的电压进行放大；单片机分别连接电压放大电路、电梯控制系统，单片机用于对电压放大电路放大后的电压与预设电压进行比较，并将比较结果输出至电梯控制系统，电梯控制系统根据比较结果控制电梯运行。由于将压电材料层设于电梯轿厢的地板上，因此可以除去轿厢自重，无需试重除皮，并消除皮重、钢丝绳重量、导轨摩擦的侧向压力等对数据准确性的影响，且压电材料层反应灵敏、受温度影响小，使称重数据更准确，大小载重的电梯都适用。本发明还公开一种电梯称重方法。

Description

电梯称重装置及称重方法

技术领域

本发明涉及电梯技术领域，尤其涉及一种结构简单、容易实现的电梯称重装置及称重方法。

背景技术

电梯称重功能是电梯非常重要的功能，其主要作用是判断电梯的载重，对载重安全具有一定的监控作用。现有电梯的称重方法基本分为两种：

第一种是利用检测开关，其主要利用电梯轿厢在重压下会向下移位的特点，当轿厢移动达到开关的动作行程时，检测开关动作，电梯控制系统判定为超载并进行显示。但是一般机械式开关的检测距离为2mm～3mm，光电式开关的检测距离为1mm～1.8mm，且按国家标准当110％载重时，要能检测出来；但800kg以下的电梯，当轿厢内有110％额定载重时，轿厢下沉移动的距离小于1mm，因此上述检测开关无法检测出来，也就是说，检测开关只适用于大载重的电梯，通常用在3吨以上的货梯上。

第二种是使用压力传感器，利用压力传感器输出的电压信号随其所受压力的增大而增大的特性，配合单片机对压力传感器信号进行处理，处理结果传输给电梯控制系统，电梯控制系统根据单片机传输的开关量信号来判断电梯轿厢内的重量，以监控满载和超载，当出现满载或超载，电梯控制系统会采用相应的安全对策，例如满载时，电梯控制系统控制电梯进行声光提醒，同时电梯运行过程中对外召不起作用。但压力传感器安装在绳头或者轿底，因此称重时把轿厢重量也计算进去，同时还把电梯的部分钢丝绳与随行电缆的重量也计算进去，且电梯运动时钢丝绳和随行电缆重量分到压力传感器的重量是变化的，因此即便是将轿厢重量做除皮处理，依然还是会导致称重数据不准；再者，压力传感器材质是合金的，夏天时温度会使其输出数据偏高，从而使电梯经常出现超载(现场现象为：轿厢内没有物体，但电梯指示已经超重，电梯停止不运行)。

鉴于此，有必要提供一种结构简单、反应灵敏、称重数据准确、受温度影响小的电梯称重装置及电梯称重方法，以解决上述现有技术所存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、反应灵敏、称重数据准确、受温度影响小的电梯称重装置。

本发明的另一目的在于提供一种称重数据准确的电梯称重方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种电梯称重装置，其包括压电材料层、电压放大电路及单片机；所述压电材料层铺设于电梯轿厢的地板上；电压放大电路设于所述电梯轿厢的外壁并与所述压电材料层电性连接，用于对所述压电材料层产生的电压进行放大；单片机设于所述电梯轿厢的外壁并分别连接所述电压放大电路、电梯控制系统，所述单片机用于对所述电压放大电路放大后的电压与预设电压进行比较，并将比较结果输出至所述电梯控制系统，所述电梯控制系统根据所述比较结果控制电梯运行。

较佳地，所述压电材料层包括多个呈长条形的压电单元，多个所述压电单元依次并紧铺设于所述电梯轿厢的地板上，且多个所述压电单元依次串联。

较佳地，所述压电材料层设于所述电梯轿厢的轿底与地板砖之间。

较佳地，所述电梯称重装置还包括设于所述电梯轿厢的外壁的整流电路、应急电源及设于所述电梯轿厢内的应急灯，所述整流电路连接于所述电压放大电路、所述应急电源之间，所述应急灯连接于所述应急电源、所述电梯控制系统之间，所述压电材料层产生的电流经所述整流电路整流后储存于所述应急电源中，电梯断电时，所述应急电源对所述应急灯进行供电。

较佳地，所述整流电路为桥式整流电路，其包括第一节点、第二节点、第三节点及第四节点，其中，所述第一节点、所述第二节点分别连接所述电压放大电路，所述第三节点连接于所述电梯控制系统的开关的一端，所述第四节点连接于所述应急灯的一端，所述应急灯的另一端连接于所述电梯控制系统的开关的另一端，所述应急电源连接于所述第三节点、所述第四节点之间。

较佳地，所述整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管及第四二极管，所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阴极连接于所述第三节点，所述第三二极管的阳极、所述第四二极管的阳极连接于所述第四节点，所述第一二极管的阳极、所述第四二极管的阴极连接于所述第一节点，所述第二二极管的阳极、所述第三二极管的阴极连接于所述第二节点。

较佳地，所述应急电源为电容，所述电容的正极连接于所述第三节点，所述电容的负极连接于所述第四节点。

与现有技术相比，由于本发明的电梯称重装置，通过在电梯轿厢的地板上设置压电材料层，当乘梯人员进入电梯轿厢后，轿厢内的总重量是不变的，经毫秒级时间后，压电材料层输出的电压是个稳定值，该电压值经电压放大电路放大后输出至单片机，单片机对该电压进行比较并输出比较结果至电梯控制系统，电梯控制系统根据该比较结果控制电梯正常运行或不关门不运行，同时控制电梯提示满载或超载。由于将压电材料层设于电梯轿厢的地板上，因此可以除去轿厢的自重，因为没有皮重，因此无需试重除皮，现场人员不用费力的搬砝码，而且消除了皮重、钢丝绳重量、导轨摩擦的侧向压力等对数据准确性的影响，同时压电材料层反应灵敏、受温度影响小，使称重数据更准确，且大小载重的电梯都适用，并使电梯称重装置的结构简单。

对应地，本发明还提供一种电梯称重方法，其包括如下步骤：

获取压电材料层产生的称重电压；

分别比较所述称重电压与第一预设电压、第二预设电压的大小并输出比较结果，其中，所述第一预设电压小于所述第二预设电压；

根据所述比较结果控制电梯正常运行或不运行。

较佳地，所述“分别比较所述称重电压与第一预设电压、第二预设电压的大小并输出比较结果”具体包括：

当所述称重电压小于所述第一预设电压时，输出未满载信号；

当所述称重电压大于等于所述第一预设电压并小于所述第二预设电压时，输出满载信号；

当所述称重电压大于等于所述第二预设电压时，输出超载信号。

较佳地，所述“根据所述比较结果控制电梯正常运行或不运行”具体包括：

当电梯未满载时，控制电梯关门并正常运行。

当电梯满载时，控制电梯显示满载并控制电梯关门正常运行，同时控制电梯不响应外招指令；

当电梯超载时，控制电梯显示满载并控制电梯不关门、不运行。

与现有技术相比，由于本发明的电梯称重方法，通过设于电梯轿厢地板上的压电材料层产生的称重电压来判断电梯是否满载、超载，因此可以除去轿厢自重，因为没有皮重，因此无需试重除皮，现场人员不用费力的搬砝码，而且减去了皮重、钢丝绳重量、导轨摩擦的侧向压力等对数据准确性的影响，同时压电材料层反应灵敏、受温度影响小，使称重数据更准确，大小载重的电梯都适用。

附图说明

图1是本发明电梯称重装置的原理框图。

图2是本发明电梯称重装置的电路原理图。

图3是本发明电梯称重装置中轿厢的剖视图。

图4是本发明电梯称重方法的流程图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

如图1-3所示，本发明所提供的电梯称重装置100，其包括压电材料层110、电压放大电路120及单片机130。其中，所述压电材料层110铺设于电梯轿厢300的地板310上；电压放大电路120设于电梯轿厢300的外壁并与压电材料层110电性连接，用于对压电材料层110产生的电压进行放大；单片机130设于电梯轿厢300的外壁并分别连接电压放大电路120、电梯控制系统200，所述单片机130用于对电压放大电路120放大后的电压与预设电压进行比较，并将比较结果输出至所述电梯控制系统200，电梯控制系统200根据所述比较结果控制电梯运行。

如图3所示，电梯轿厢300的地板310包括钢结构轿底311与地板砖312，所述压电材料层110设于钢结构轿底311与地板砖312之间，且压电材料层110包括多个呈长条形的压电单元111，多个压电单元111依次并紧铺设于钢结构轿底311与地板砖312之间，且多个压电单元111依次串联。当乘梯人员走进电梯轿厢300时，其双脚将先后踩踏于轿厢的地板310上，压电材料层110受到压力很快就有少量的电流产生，当一定数量的乘梯人员都进入电梯轿厢300后，轿厢300内的总重量是不变的，经毫秒级时间后，压电材料层110输出的电压是一个稳定值，类似断路电容，有电压没电流，此电压经过电压放大电路120处理后，将被单片机130采集并进行对比。

继续参看图1-2所示，所述电梯称重装置100还包括设于电梯轿厢300的外壁的整流电路140、应急电源及设于所述电梯轿厢300内的应急灯L，整流电路140连接于电压放大电路120、应急电源之间，应急灯L连接于应急电源、电梯控制系统200之间，当乘梯人员踩踏于轿厢的地板310上时，压电材料层110很快就会产生少量的电流，该电流经过整流电路140的整流作用后储存于应急电源中，当电梯断电时，电梯控制系统200的开关K因没电而由断开状态变为闭合状态，此时应急电源中储存的电量将会对应急灯L进行供电。

参看图2所示，所述整流电路140为桥式整流电路，具体地，整流电路140包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3及第四二极管D4，其中，第一二极管D1的阳极、第四二极管D4的阴极连接于第一节点A1，第二二极管D2的阳极、第三二极管D3的阴极连接于第二节点A2，第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阴极连接于第三节点A3，第三二极管D3的阳极、第四二极管D4的阳极连接于第四节点A4，且第一节点A1、第二节点A2分别连接电压放大电路120，第三节点A3连接于电梯控制系统200的开关K的一端，所述第四节点A4连接于应急灯L的一端，应急灯L的另一端连接于所述电梯控制系统200的开关K的另一端，所述应急电源连接于第三节点A3、第四节点A4之间。

本发明中，所述应急电源为电容C，电容C的正极连接于第三节点A3，电容C的负极连接于第四节点A4，同时，电容C的负极还接地。

下面结合图1-3所示，对本发明电梯称重装置100的工作原理进行描述。

电梯正常运行状态下，当电梯轿厢300到达层站并开门后，乘梯人员步入电梯轿厢300内时，乘梯人员的两只脚将先后踩踏在轿厢的地板310上，导致压电材料层110很快就会产生少量的电流，该电流经整流电路140整流后储存在电容C里。

当一定人数乘梯人员进入电梯轿厢300后，轿厢300内的总重量是不变的，经毫秒级时间后，压电材料层110输出的电压是个稳定值(以下称为称重电压)，此时，压电材料层110类似断路电容，有电压没电流，其产生的称重电压经过电压放大电路120被放大后输出至单片机130，单片机130将该称重电压与第一预设电压、第二预设电压分别进行比较，其中，第一预设电压小于第二预设电压，当称重电压低于或等于第一预设电压时，单片机130输出未满载信号至电梯控制系统200，电梯控制系统200控制电梯关门并正常运行，同时对称重不做判断；当称重电压大于第一预设电压并小于等于第二预设电压时，单片机130输出满载信号至电梯控制系统200，电梯控制系统200控制电梯外呼装置、轿厢300内的显示装置均显示满载，同时控制电梯关门并正常运行，且在电梯运行过程中不再响应外召指令，即满载时电梯只能减少重量，不能增加重量；当称重电压大于第二预设电压时，单片机130输出满载信号至电梯控制系统200，电梯控制系统200控制电梯外呼装置和轿厢300内的显示装置分别显示超载，并控制蜂鸣器鸣叫提醒，同时控制电梯不关门也不运行，只有当电梯轿厢300内的重量减少到超载或超载以下时，即，称重电压小于等于第二预设电压时，电梯控制系统200才控制电梯正常关门，关门后正常运行。电梯轿厢300到达每一层站，都重复上述检测过程。

另外，当电梯没电时，电梯控制系统200里的开关K因没电而由断开状态变为闭合状态，此时电容C所储存的电量将供给应急灯L，以对电梯轿厢300内进行照明。

综上，由于本发明的电梯称重装置100，通过在电梯轿厢300的地板310上设置压电材料层110，当乘梯人员进入电梯轿厢300后，轿厢300内的总重量是不变的，经毫秒级时间后，压电材料层110输出的电压是个稳定值，该电压值经电压放大电路120放大后输出至单片机130，单片机130将该电压与预设电压进行比较，并输出比较结果至电梯控制系统200，电梯控制系统200根据该比较结果控制电梯正常运行或不关门不运行，同时控制电梯提示满载或超载。由于将压电材料层110设于电梯轿厢300的地板310上，因此可以除去轿厢300的自重，因为没有皮重，因此无需试重除皮，现场人员不用费力的搬砝码，而且消除了皮重、钢丝绳重量、导轨摩擦的侧向压力等对数据准确性的影响，同时压电材料层110反应灵敏、受温度影响小，使称重数据更准确，且大小载重的电梯都适用，并使电梯称重装置100的结构简单。

下面参看图4所示，本发明所提供的电梯称重方法，包括如下步骤：

步骤S01：获取压电材料层产生的称重电压；压电材料层设于电梯轿厢的地板上，当有乘梯人员进入轿厢内时，乘梯人员的双脚将先后踩踏在轿厢的地板上，从而使压电材料层产生电流，乘梯人员进入电梯轿厢后总的重量是不变的，经毫秒级时间后，压电材料层输出的电压是个稳定值，类似断路电容，有电压没电流，此电压经过放大后被单片机采集以进行对比处理；

步骤S02：比较所述称重电压是否小于等于第一预设电压，若是，则进行步骤S03，反之，则进行步骤S05；

步骤S03：输出未满载信号；

步骤S04：控制电梯关门并正常运行，并返回步骤S02；

步骤S05：比较所述称重电压是否小于等于第二预设电压，若是，则进行步骤S06，反之，则进行步骤S08；其中，第二预设电压大于第一预设电压；

步骤S06：输出满载信号；

步骤S07：控制电梯显示满载并控制电梯关门且正常运行，同时控制电梯不响应外招指令，并返回步骤S02；具体地，当称重电压大于第一预设电压并小于等于第二预设电压时，系统判断为电梯满载，此时控制电梯外呼装置、轿厢内的显示装置均显示满载，同时控制电梯关门并正常运行，且在电梯运行过程中不再响应外召指令，即满载时电梯只能减少重量，不能增加重量；

步骤S08：输出超载信号；

步骤S09：控制电梯显示超载并控制电梯不关门、不运行，并返回步骤S05，具体地，当称重电压大于第二预设电压时，系统判断为电梯超载，此时控制电梯外呼装置和轿厢内的显示装置均显示超载，并控制蜂鸣器鸣叫提醒，且控制电梯不关门也不运行，只有当电梯轿厢内的重量减少到超载或超载以下时，电梯才能正常关门，关门后正常运行。

更进一步地，在步骤S01之前还包括：预设并存储第一预设电压、第二预设电压，且第一预设电压小于第二预设电压。

以电梯在某一层站时为例进行说明，当电梯轿厢正常运行并到达层站开门后，乘梯人员进入轿厢内，乘梯人员踩踏在轿厢的地板上，因此压电材料层很快就会产生少量的电流，当一定数量的乘梯人员进入电梯轿厢后，轿厢内的总重量不变，经毫秒级时间后，压电材料层输出的电压是个稳定值(下面称为称重电压)，该称重电压经过电压放大电路被放大后输出至单片机，单片机将该称重电压与第一预设电压进行比较，当称重电压小于等于第一预设电压时，单片机输出未满载信号至电梯控制系统，电梯控制系统控制电梯关门并正常运行，同时对称重不做判断；如果称重电压大于第一预设电压，则继续判断该称重电压是否小于等于第二预设电压，其中，第二预设电压大于第一预设电压，当称重电压大于第一预设电压且小于等于第二预设电压时，单片机输出满载信号至电梯控制系统，电梯控制系统控制电梯外呼装置、轿厢内的显示装置均显示满载，同时控制电梯关门并正常运行，但在电梯运行过程中不再响应外召指令，即满载时电梯只能减少重量，不能增加重量；当称重电压大于第二预设电压时，单片机输出满载信号至电梯控制系统，电梯控制系统控制电梯外呼装置和轿厢内的显示装置均显示超载，并控制蜂鸣器鸣叫提醒，同时还控制电梯不关门也不运行，只有当称重电压减小到第二预设电压或以下时，即，电梯轿厢内的重量减少到超载或超载以下时，电梯控制系统才控制电梯正常关门并在关门后正常运行。当电梯运行到另一层站并开门后，则开始下一次的循环。

由于本发明的电梯称重方法，通过设于电梯轿厢地板上的压电材料层产生的称重电压来判断电梯是否满载、超载，因此可以除去轿厢自重，因为没有皮重，因此无需试重除皮，现场人员不用费力的搬砝码，而且消除了皮重、钢丝绳重量、导轨摩擦的侧向压力等对数据准确性的影响，同时压电材料层反应灵敏、受温度影响小，使称重数据更准确，大小载重的电梯都适用。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种电梯称重装置，其特征在于，包括：

压电材料层，所述压电材料层铺设于电梯轿厢的地板上；

电压放大电路，其设于所述电梯轿厢的外壁并与所述压电材料层电性连接，用于对所述压电材料层产生的电压进行放大；

单片机，其设于所述电梯轿厢的外壁并分别连接所述电压放大电路、电梯控制系统，所述单片机用于对所述电压放大电路放大后的电压与预设电压进行比较，并将比较结果输出至所述电梯控制系统，所述电梯控制系统根据所述比较结果控制电梯运行。

2.如权利要求1所述的电梯称重装置，其特征在于，所述压电材料层包括多个呈长条形的压电单元，多个所述压电单元依次并紧铺设于所述电梯轿厢的地板上，且多个所述压电单元依次串联。

3.如权利要求1所述的电梯称重装置，其特征在于，所述压电材料层设于所述电梯轿厢的轿底与地板砖之间。

4.如权利要求1所述的电梯称重装置，其特征在于，还包括设于所述电梯轿厢的外壁的整流电路、应急电源及设于所述电梯轿厢内的应急灯，所述整流电路连接于所述电压放大电路、所述应急电源之间，所述应急灯连接于所述应急电源、所述电梯控制系统之间，所述压电材料层产生的电流经所述整流电路整流后储存于所述应急电源中，电梯断电时，所述应急电源对所述应急灯进行供电。

5.如权利要求4所述的电梯称重装置，其特征在于，所述整流电路为桥式整流电路，其包括第一节点、第二节点、第三节点及第四节点，其中，所述第一节点、所述第二节点分别连接所述电压放大电路，所述第三节点连接于所述电梯控制系统的开关的一端，所述第四节点连接于所述应急灯的一端，所述应急灯的另一端连接于所述电梯控制系统的开关的另一端，所述应急电源连接于所述第三节点、所述第四节点之间。

6.如权利要求5所述的电梯称重装置，其特征在于，所述整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管及第四二极管，所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阴极连接于所述第三节点，所述第三二极管的阳极、所述第四二极管的阳极连接于所述第四节点，所述第一二极管的阳极、所述第四二极管的阴极连接于所述第一节点，所述第二二极管的阳极、所述第三二极管的阴极连接于所述第二节点。

7.如权利要求5所述的电梯称重装置，其特征在于，所述应急电源为电容，所述电容的正极连接于所述第三节点，所述电容的负极连接于所述第四节点。

8.一种电梯称重方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取压电材料层产生的称重电压；

分别比较所述称重电压与第一预设电压、第二预设电压的大小并输出比较结果，其中，所述第一预设电压小于所述第二预设电压；

根据所述比较结果控制电梯正常运行或不运行。

9.如权利要求8所述的电梯称重方法，其特征在于，所述“分别比较所述称重电压与第一预设电压、第二预设电压的大小并输出比较结果”具体包括：

当所述称重电压小于所述第一预设电压时，输出未满载信号；

当所述称重电压大于等于所述第一预设电压并小于所述第二预设电压时，输出满载信号；

当所述称重电压大于等于所述第二预设电压时，输出超载信号。

10.如权利要求8所述的电梯称重方法，其特征在于，所述“根据所述比较结果控制电梯正常运行或不运行”具体包括：

当电梯未满载时，控制电梯关门并正常运行。

当电梯满载时，控制电梯显示满载并控制电梯关门正常运行，同时控制电梯不响应外招指令；

当电梯超载时，控制电梯显示满载并控制电梯不关门、不运行。