CN111372881A - 具有布置在电梯系统的电梯轿厢上的信号生成单元的电梯系统 - Google Patents

Abstract

一种电梯系统，其包括能够移位地接收在电梯井道内的轿厢和实施为驱动轿厢的线性驱动器。传感器设置在电梯井道中，并且信号生成单元设置在轿厢上，所述信号生成单元实施为在传感器中生成测量信号，该测量信号取决于轿厢在电梯井道中的(位移)速度。此外，该电梯系统具有安全控制单元，该安全控制单元实施为基于测量信号来探知电梯轿厢的加速度，并且如果所探知的加速度超过极限值，则使线性驱动器进入安全运行状态。

Description

具有布置在电梯系统的电梯轿厢上的信号生成单元的电梯 系统

技术领域

本发明涉及一种电梯系统，其具有设置在电梯系统的轿厢上的信号生成单元和设置在电梯井道上的用于检测信号生成单元的信号的传感器。因此，可以可靠且快速地探知轿厢的速度或加速度。

背景技术

现在，线性驱动器已经作为电梯构造中的线缆驱动器的替代而出现。这种线性驱动器包括固定地安装在电梯井道中的定子单元和固定地安装在轿厢上的至少一个转子单元。本发明可以应用于具有轿厢和用于驱动轿厢的这种线性驱动器的电梯系统。例如，在DE10 2010 042 144A1或DE 102014 017 357 A1中公开了具有线性马达驱动器的电梯系统，其中，线性马达的初级部分由电梯系统的适当呈现的导轨来提供，并且线性马达的次级部分由包括线性马达的转子的轿厢的托架来提供。

当向上行进时，原则上，轿厢可以以不超过重力加速度而被制动。通过将驱动器设置为空挡，可以实现最快的可能临界安全减速度。如果除了重力加速度之外还有其他向下指向的制动力作用在轿厢上，则轿厢以在量值上大于重力加速度的减速度制动。这种增大的减速度可能已经由导轮的滚动阻力生成。

对于轿厢中的人而言，这意味着与地板失去接触，因此存在相当大的伤害风险。为了将制动设计为对于乘客而言是舒适的，连续地减小驱动功率以用于制动目的。这导致明显小于重力加速度的减速度。

首先，线性驱动器的故障会导致在向上方向上的驱动力的中断，因此轿厢由于重力加速度而减速。其次，短路会突然在轿厢上生成向下作用的驱动力。因此，轿厢以比重力加速度更大的速率减速，并且乘客不可避免地头首先朝天花板的方向抛起，并且在最坏的情况下撞击天花板。此外，指向轿厢地板的方向并且压缩乘客或者将乘客压靠在地板上的加速度不是没有危险的，即使在这种情况下预期伤害较不严重并且乘客可以更好地补偿这种力的作用。

轿厢的这种危险减速度可以通过附接到轿厢的加速度传感器来探知。然而，所探知的减速度值必须非常快地传输到安全设备，该安全设备可以启动适当的安全措施。越来越多地使用无线数据传输路径来在轿厢与安装在井道中的单元之间传输信号，以便能够省去行进线缆。在每个井道具有多于两个吊舱(或轿厢)的电梯系统的情况下，不再可能使用这种行进线缆。然而，现有的无线数据传输路径(例如WLAN)使数据传输延迟重要的毫秒并且因此太慢而因此太不可靠。

发明内容

因此，本发明的目的在于开发一种用于测量具有线性驱动器的电梯系统中的轿厢的加速度的改进概念。

该目的通过独立专利权利要求的主题来实现。其他有利实施例是从属专利权利要求的主题。

实施例公开了一种电梯系统，其包括能够移位地接收在电梯井道内的轿厢和实施为驱动轿厢的线性驱动器(也称为线性马达驱动器、线性马达，简称：驱动器)。在电梯井道中设置有传感器，并且在轿厢上设置有信号生成单元。信号生成单元实施为在传感器中生成测量信号，该测量信号取决于轿厢在电梯井道中的(位移)速度。此外，电梯系统具有安全控制单元，该安全控制单元实施为基于测量信号来探知轿厢的加速度，并且如果所探知的加速度超过极限值，则使线性驱动器进入安全运行状态。

通过使用固定地安装在电梯井道中的传感器，可以省去无线数据传输和借助于行进线缆的减速度值的数据传输两者。因此，数据传输即使没有行进线缆也可以以有线方式实现，并且因此所述数据可以非常快地传输到安全控制单元(安全设备)，安全控制单元启动适当的安全措施。本发明的概念是通过轿厢相对于设置在电梯井道中的传感器的移动来(机械地)调制在轿厢上生成的(电磁或磁)信号。以这种方式调制的信号在传感器中被检测并被转换成可以被(电子地)解调或处理的电信号。以下分别以示例性实施例在三个不同方面解释该共同的发明概念。

因此，在第一方面的一个示例性实施例中，信号生成单元具有第一部段和第二部段的交替布置。传感器包括发射器和接收器，其中，接收器实施为接收由发射器所发射的电磁信号。第一部段实施为将电磁信号引导至接收器，并且第二部段实施为防止将电磁信号引导至接收器。接收器基于所接收到的电磁信号的部分、即入射在第一部段上的电磁信号的部分来输出测量信号。传感器可以是例如发射可见光谱或红外光谱中的光的光电屏障。(光电载体或传感器的)发射器和接收器可以设置成使得所发射的电磁信号被信号生成单元反射以用于接收目的，从而接收器可以接收所发射的电磁信号的入射在信号生成单元的第一部段上的部分。然后，发送器和接收器在轿厢同一侧上设置在电梯井道中。替代地，(光电屏障或传感器的)发射器和接收器可以设置成使得所发射的电磁信号被信号生成单元传输以用于接收目的，从而接收器可以接收所发射的电磁信号的入射在信号生成单元的第一部段上的部分。在这种情况下，穿孔带优选竖直地设置在轿厢上。也就是说，当电磁信号基本平行于轿厢的壁延伸时，电磁信号穿过穿孔带的传输部分(例如，孔)。然后，发射器和接收器优选地设置在电梯井道的不同侧上，例如在相对侧上。替代地，发射器和接收器也可以设置在电梯井道的同一侧上，其中，发射器基本平行于电梯井道的该侧发射电磁信号。在这两种情况下，穿孔带均在发射器与接收器之间被引导。

信号生成单元可以是穿孔带(也可以是穿孔格栅带)，其具有材料和在材料被冲出的区域中的偏离于该材料的物质，其中，该材料形成信号生成单元的一个部段(如果检测到反射，则典型地为第一部段，并且如果检测到传输，则典型地为第二部段)，并且该物质形成信号生成单元的另一部段。该物质可以是空气或例如与穿孔格栅带的材料不同的、对于由发射器所发射的电磁辐射具有反射系数或传输系数的材料。因此，发射器可以接收入射在两个区域中的一个上的电磁信号，而该信号在入射在两个区域中的另一个上时不被引导到接收器，并且因此不能被接收。因此，当电磁信号撞击第二部段时，穿孔格栅带通过至少一个部段中的抑制而根据电磁信号在接收器中生成脉冲信号(测量信号)。安全控制单元可以根据测量信号的脉冲频率来确定速度，并且根据脉冲频率的变化来确定轿厢的(正或负)加速度。

在第二方面的示例性实施例中，信号生成单元包括多个磁体，这些磁体以在电梯井道中在第一方向和第二方向上交替地(以交替的方式)生成磁场的方式设置。该传感器具有磁场检测器，该磁场检测器实施为检测交变磁场并且基于交变磁场探知轿厢的加速度。多个磁体可以对齐，使得北极和南极交替地面对传感器，以便生成第一方向和第二方向的磁场。因此，在轿厢与传感器之间相对移动的情况下，传感器暴露于交变磁场。磁场(或磁通量)的这种永久变化在磁场传感器(例如线圈)中生成(感应出)交变电流(或AC电压)。感应的AC电压或交流电的频率取决于轿厢的速度(或与轿厢的速度成比例)。加速度可以根据频率的变化(频率的一阶导数)来探知。该示例性实施例是有利的，因为信号生成单元对(常见的)污染不敏感。

在第三方面的示例性实施例中，信号生成单元具有多个线圈，其中，多个线圈中的第一线圈耦合到交流电源，该交流电源实施为向第一线圈馈送具有第一相移和恒定频率的交流电流。此外，多个线圈中的第二线圈耦合到该交流电源。该交流电源实施为向第二线圈馈送具有第二相移和恒定频率的交流电流。第一相移不同于第二相移。该差值例如为180°。交流电流流过每个线圈，并且因此生成变化的(转动的)交变磁场，即行进场。这是有利的，因为即使当轿厢处于静止时，传感器也可以检测测量信号。因此，例如当轿厢在传感器前方时，可以直接检测到传感器失效。同样，信号生成单元对于(常见的)污染较不敏感。

在轿厢与传感器之间相对移动的情况下，即当轿厢行进经过传感器时，每个线圈的交变磁场被(机械地)调制。如果传感器暴露于交变磁场，则在传感器中感应出取决于轿厢速度的相应交流电(测量信号)。在相邻的交变磁场之间的相位差为180°的情况下，交变磁场(载波频率)被与轿厢的速度相对应的频率的包络线调制。轿厢的速度可以根据该频率和/或测量信号的幅度变化来探知。该包络线与第二方面的测量信号相当。换句话说，该示例性实施例的低通滤波后的测量信号与第二方面的测量信号相当。因此，根据第二方面的示例性实施例确定了加速度。

在第三方面的另一示例性实施例中，除了前述的示例性实施例之外，多个线圈还具有第三线圈和第四线圈。第一相移(第一线圈)与第二相移(第二线圈)之间的差值为90°。交流电源实施为向第三线圈馈送移相180°的第一线圈的交流电，并且向第四线圈馈送移相180°的第二线圈的交流电。

如果向两个线圈馈送相同的AC电压，则可以通过沿相反的卷绕方向卷绕两个线圈来生成180°的相位偏置。如果两个这样的线圈设置成与两个相同的然而馈送有偏移90°的AC电压的线圈彼此嵌套，则在电梯井道中出现分别偏移90°的四个交变磁场。换句话说，交流电源实施为向多个线圈中的相邻线圈馈送邻近线圈的希尔伯特变换信号。从第一线圈上的正弦电压(sin)开始，向第二线圈馈送偏移180°的余弦(-cos)，向第三线圈馈送偏移180°的正弦(-sin)，并且向第四线圈馈送余弦(cos)。多个线圈根据其编号(第一、第二、第三、第四线圈)沿着轿厢的行进方向以升序设置。多个线圈能够通过任何数量的另外的线圈延伸，直到线圈占据最大高度(轿厢在行进方向上的范围或延伸)。顺便提及，这通常类似地应用于三个方面的各个信号生成单元。

向相邻线圈馈送相邻线圈的希尔伯特变换信号是有利的，因为信号移相90°并且因此彼此垂直。换句话说，信号彼此正交或不相干。正交信号非常适合作为载波信号用于在同一信道上传输两个有用信号，因为有用信号理论上以理想的方式可以从所接收的测量信号中(在任何时间)提取或解调。

使用移相90°(正弦或余弦形)的载波信号的另一个优点来自于移动轿厢的调制。这里，载波信号的不同分量始终由传感器来检测。因此，传感器接收载波信号，尽管与没有相位移的正弦电压相比，载波信号的相位角对于四个相继线圈的区域中的每个点是唯一的。因此，轿厢相对于传感器的位置可以根据相位角来确定。轿厢的速度从位置的导数出现，并且位置的二阶导数提供轿厢的加速度。换句话说，为了探知轿厢的加速度，安全控制单元可以确定测量信号的相位角以便获得轿厢的位置，并且对相位角关于时间进行两次微分以便探知轿厢的加速度。使用相位角来传输信息具有多种优点。首先，对位置的确定非常精确。根据线圈或传感器的实施例并且根据轿厢的速度，轿厢位置的解析度处于几毫米至几厘米之间。此外，相位角的确定相对于测量信号的幅度的放大和衰减是鲁棒的，因为所评估的不是幅度而是相位，相位与幅度无关。

根据第三方面的一个示例性实施例，安全控制单元可以包括用于探知轿厢的加速度的解调器，所述解调器借助于相干解调来解调测量信号。相干解调表示易于实现的选项，以用于通过希尔伯特变换(即分别移相90°)的载波信号对测量信号进行解码并且获得有用信号。通过将测量信号乘以载波信号并且将测量信号乘以希尔伯特变换的载波信号来获得两个调制信号。这种解调的副产品可以通过低通滤波器来滤除。可以随时从第一有用信号中读取相位角的同相分量或x分量，并且从第二有用信号中读取相位角的正交分量或y分量。

在另一示例性实施例中，使用已知方法而不是相位角来评估测量信号的频率。正如相位角一样，测量信号的当前频率取决于轿厢的行进速度。替代地，这里也可以使用相干解调来获得两个调制信号。然后，可以基于调制信号的频率来探知轿厢的速度。这可以类似于第二方面中对轿厢速度的确定来实现。

此外，公开了一种用于运行电梯系统的方法，其包括以下步骤：使能够移位地接收在电梯井道内的轿厢移位；使用线性驱动器驱动轿厢；在电梯井道中设置传感器；在轿厢上设置信号生成单元；在传感器中生成测量信号，其中，该测量信号取决于轿厢在电梯井道中的速度；基于测量信号来探知轿厢的加速度；如果所探知的加速度超过极限值，则使线性驱动器进入安全运行状态。

此外，公开了一种用于测量电梯系统的轿厢的加速度的方法，其包括以下步骤：在轿厢上生成彼此不同的一连串至少四个交变磁场，其中，相邻的交变磁场分别彼此垂直，其中，该一连串至少四个交变磁场沿着轿厢的行进方向串接，并且其中，该一连串至少四个交变磁场生成合成磁场；使能够移位地接收在电梯系统的电梯井道内的轿厢移位；在电梯井道中的测量位置处测量测量信号，当轿厢通过该测量位置时，由合成磁场生成测量信号；对测量信号进行解码，以便获得与轿厢在电梯井道中的测量位置处的加速度相关的信息。与轿厢的加速度相关的信息可以是例如轿厢的位置或速度，根据位置或速度可以通过微分或通过确定其中的变化来确定加速度。电梯井道中的测量位置是传感器的设置位置。

在该方法的示例性实施例中，对测量信号进行解码包括以下步骤：根据测量信号的相位角来确定轿厢相对于电梯井道中的测量位置的位置序列；对轿厢的位置进行两次微分，以便获得轿厢在轿厢的测量位置处的加速度。

根据该方法的其他示例性实施例，根据第一和第二调制信号来确定测量信号的相位角，其中，第一调制信号调制该至少四个交变磁场中的第一交变磁场，并且其中，第二调制信号调制该至少四个交变磁场中的第二交变磁场，其中，第一调制信号和第二调制信号从轿厢相对于测量位置的位移中出现。

该方法可以在用于在计算机上执行计算机程序时执行该方法的计算机程序的程序代码中实现。

附图说明

下面参照所附的附图来解释本发明的优选的示例性实施例。在附图中：

图1：示出电梯系统2的示意图；

图2在图2a中示出本发明的第一方面的示例性实施例的示意图，在图2b中示出本发明的第二方面的示例性实施例的示意图，并且在图2c中示出本发明的第三方面的示例性实施例的示意图；

图3示出电梯系统的示例性实施例的示意图，其表示对来自图2c的先前的示例性实施例的修改；

图4示出来自于图3的示例性实施例的测量信号的示意图；

图5示出当轿厢处于静止时在四个不同时间的电梯系统的示意图；

图6示出当轿厢运动时在三个不同时间的电梯系统的示意图；

图7示出用于阐明测量信号的相位移的概念模型的示意图；

图8在顶部示出描绘借助于移动的轿厢来调制测量信号的等效电路图，在底部示出用于解调测量信号的(电子)解调器的示意图；和

图9示出根据其他示例性实施例的电梯系统的结构的示意图。

具体实施方式

在下面基于附图更详细地解释本发明的示例性实施例之前，注意以下事实：在各个附图中相同的、功能等同或具有相同效果的元件、对象和/或结构设置有相同附图标记，并且因此在不同示例性实施例中呈现的这些元件的描述是可互换的或者可以应用至彼此。

图1示出了电梯系统2的示意图。该电梯系统包括轿厢4、线性驱动器6、传感器8、信号生成单元10和安全控制单元12。轿厢4能够移位地(或能够移动地)接收在电梯井道14(简称：井道)内。如图1所示，轿厢4能够在例如竖直方向上移位。然而，本发明同样适用于能够在其他移动方向上移位的轿厢，例如能够水平地或对角地或倾斜地移位的轿厢4。然后，如下面将针对信号生成单元12的描述更详细地解释的，应当将信号生成单元12根据轿厢4的移动方向设置在轿厢4上。如果轿厢能够在多个移动方向上(例如，竖直地和水平地)移位，则信号生成单元也可以在多个移动方向上或在多个移动方向中的每一个上设置在轿厢上。替代地，信号生成单元以可转动的方式设置在轿厢上。

线性驱动器6实施为驱动轿厢4。线性驱动器6可以包括固定地安装在井道中的定子装置16和附接到轿厢4的转子18。定子装置16可以包括多个定子，这些定子沿着电梯井道16相继地设置并且通过所分配的逆变器来运行。交流发电机可以将具有至少三个相位的多相交流电馈送到所分配的定子中的每一个；定子的各个线圈分别具有以针对性方式应用于其的一个相电流。例如，在国际专利申请WO 2016/102385A1中公开了关于借助于线性驱动器来驱动轿厢的进一步解释描述，其中结合了同步马达。

当轿厢4移动时，位于转子的影响范围内的线圈各自具有以针对性方式应用于其的多相交流电的相位。逆变器各自生成正弦的相继的相电流，在3相定子的情况下分别具有120°的相位偏置。在这种情况下，多个定子的第二定子的线圈的激活紧接在多个定子的第一定子的线圈的激活之后。因此，由线圈生成行进磁场，该行进磁场驱动转子18在其前面。这里描述的线性驱动器6的结构在图1中仅示意性地示出，因为本发明本身独立于线性驱动器6，并且还可以在具有其他驱动器(例如线缆驱动器)的电梯系统中使用。然而，在具有线性驱动器的电梯系统中测量轿厢的加速度明显更复杂，因此本发明不仅可以可以替代地而且可以有利地使用开发。这尤其是由于多个轿厢可以在一个电梯井道中同时且彼此独立地行进的事实。

传感器8特别是以固定的方式设置在电梯井道14中。传感器8应当以使得传感器8不与轿厢4或信号生成单元10(机械地)接触的方式紧固在电梯井道14中。这可以最小化由于摩擦而引起的磨损和损失。信号生成单元10可以实施为在传感器8中生成测量信号20，该测量信号取决于轿厢4在电梯井道14中的(行进)速度。例如由于信号生成单元10具有流过其中的电流或者具有永磁体，因此，信号生成单元可以独立地(主动地)生成(电磁或磁)信号20'。替代地，信号生成单元10还可以被动地影响或调制外部信号并且生成如下信号，该信号在传感器8中生成测量信号20并且不同于外部信号。在以下附图中描述用于配置信号生成单元10的示例性实施例。

安全控制单元12实施为基于测量信号20来探知轿厢4的加速度。如果所探知的加速度超过极限值，安全控制单元12使线性驱动器6进入安全运行状态。为了激活安全运行状态，安全控制单元12可以将相应的信息21传输到线性驱动器6或线性驱动器的控制器。测量信号20可以是由传感器8基于由信号生成单元10所生成的信号20'来生成的电信号。换句话说，传感器8将信号生成单元10的信号20'转换成测量信号20。极限值可以根据是否存在正加速度还是存在负加速度而不同。特别地，用于容许正加速度的极限值可以低于用于容许负加速度的极限值。正加速度表示导致沿轿厢天花板方向作用在乘客上的力的轿厢加速度，而负加速度表示导致沿轿厢地板方向作用在乘客上的力的轿厢加速度。当轿厢正在向上行进并且制动时，或者当轿厢正在向下行进并且加速时，发生正加速度。当轿厢正在向上行进并且加速时，或者当轿厢正在向下行进并且制动时，发生负加速度。在整个公开内容中，如果不进行明确区分，则正加速度和负加速度都被包含在术语加速度中。

本发明能够应用于具有能够经由导轨在井道中移位的至少一个吊舱(轿厢)、特别是多个轿厢的电梯系统(电梯设施)。至少一个固定的第一导轨固定地设置在井道中并且在第一方向、特别是竖直方向上对齐。至少一个固定的第二导轨在井道中在第二方向、特别是水平方向上对齐。能够相对于井道转动的至少一个第三导轨紧固在转动平台上，并且能够在沿第一方向对齐与沿第二方向对齐之间转移。这种系统基本上在WO 2015/144781A1以及德国专利申请10 2016 211 997.4和10 2015 218 025.5中描述。

图2在图2a中示出了本发明的第一方面的示例性实施例的示意图，在图2b中示出了本发明的第二方面的示例性实施例的示意图，并且在图2c中示出了本发明的第三方面的示例性实施例的示意图。从图3继续示出了第三方面的其他示例性实施例。为了改进地概述视图，通常不再赘述电梯井道14和安全控制单元12，使得仅示出了轿厢4和传感器8。然而，这些设置在电梯井道中，如图1所述。

图2a中的传感器8包括发射器8a和接收器8b。接收器8b实施为接收由发射器8a所发射的信号20'a(例如，电磁信号)。图2a中的信号生成单元10具有第一部段22a和第二部段22b的交替布置。第一部段22a可以将电磁信号20'a引导至接收器，并且第二部段22b可以防止将电磁信号20'a引导至接收器8b。接收器8b可以基于所接收的电磁信号20'a来输出测量信号20(参见图1)。

因此，信号生成单元10可以是具有反射和吸收部段22a、22b的穿孔带。传感器8(例如光电屏障)可以照射穿孔带，即，在轿厢4或信号生成单元10的方向上发射电磁信号20'a。反射部段(例如，第一部段22a)将电磁信号20'a投射回到接收器8b。在电磁信号20'a撞击信号生成单元的非反射或吸收部段(例如，第二部段22b)的情况下，接收器8b不接收电磁信号并且因此也不产生测量信号。在这种布置中，以反射方式来采用光电屏障。替代地，也可以以传输方式来使用光电屏障。然后，第一部段22a传递光电屏障的电磁信号而第二部段吸收该信号或者在发射器的方向上反射该信号。然后，信号生成单元应当在空间上附接在发射器与接收器之间。

当轿厢运动时，电磁信号20'a以及因此作为接收器8b的输出信号的测量信号20借助于信号生成单元10进行脉冲化。换句话说，存在具有交替状态的二进制测量信号。脉冲或状态的频率与轿厢4的速度成比例；频率的变化与速度的变化成比例，并且因此与轿厢4的加速度成比例。

来自图2b的信号生成单元10包括多个磁体24，磁体24以在电梯井道中在第一方向和第二方向上交替地生成磁场的方式设置。例如，多个磁体可以对齐，使得其北极和南极交替地指向传感器8。磁体可以是永磁体或电磁体，即例如流过直流电流的线圈。传感器8具有磁场检测器，例如(接收器)线圈8c。磁场检测器8能够检测交变磁场，并且基于交变磁场来探知轿厢4的加速度。在传感器8中，当轿厢4行进经过传感器8时，交变磁场生成(感应出)交流电作为测量信号20。交流电的频率与轿厢4的速度成比例。频率的变化与速度的变化成比例，并且因此与轿厢4的加速度成比例。与第一方面的实施例相比，第二方面的实施例在信号生成单元10或传感器8的污染方面具有降低的敏感性。

来自图2c的信号生成单元10包括多个线圈26(至少两个)。多个线圈中的第一线圈26a耦合到交流电源28，交流电源28实施为向第一线圈馈送具有第一相移

和恒定频率(f)的交流电流30a。多个线圈中的第二线圈26b耦合到交流电源28，其中，第二线圈26b可以被馈送具有第二相移

和恒定频率(f)的交流电流30b。该交流电流可以是正弦或余弦形的。在第三方面，该恒定频率(f)也称为载波频率。

在一个示例性实施例中，第一相移

与第二相移

之间的差值(在量值方面)是180°(或π弧度)。此外，频率(f)应当选择为大于轿厢或线性驱动器的最大设计速度与线圈数量的长度(L)之商的25倍、100倍或1000倍，该长度对应于不同相移或交流电流的数量(在本公开中也称为格栅)；即，在这种情况下，从第一线圈的开始到第二线圈的结束(对于四个线圈的长度L，参见图6)。因此，可以通过轿厢4的运动将有用信号调制到(载波)频率(f)上(同样参见图3)。有用信号形成频率(f)的包络线f，该包络线的频率取决于轿厢的速度。换句话说，频率(f)是幅度调制的。包络线的频率根据轿厢的(当前)速度与两个线圈的长度之和(即长度(L))的商来确定。例如，可以借助于低通滤波器来提取包络线，该低通滤波器从测量信号中过滤载波频率。结果，然后，应当以与第二方面的示例性实施例类似的方式来考虑包络线。包络线的频率与轿厢4的速度成比例；频率的变化与速度的变化成比例，并且因此与轿厢4的加速度成比例。正如第二方面的示例性实施例，该示例性实施例对污染不敏感。然而，当轿厢停在传感器前方时，传感器8也可以接收测量信号。

图3示出了表示对先前的示例性实施例的修改的示例性实施例的示意图。这里，除了第一线圈26a和第二线圈26b之外，多个线圈26还包括第三线圈26c和第四线圈26d。交流电源(图3中未示出)可以向第一和第二线圈馈送具有90°的相位移(例如正弦和余弦)的第一和第二信号30a、30b。交流电源可以向第三线圈26c馈送第三信号30c，该第三信号相对于第一信号30a具有180°的相位移。交流电源可以向第四线圈26d馈送第四信号30d，该第四信号相对于第二信号30b具有180°的相位移。在图3中，信号30a-30d按照如下升序选取：正弦、余弦、负正弦(-sin)、负余弦(-cos)。这些信号用作载波信号。信号30a-30d的频率有利地相同，并且例如处于1kHz至10MHz之间。典型的频率是大于5kHz、大于50kHz或大于200kHz。因此，线圈26a-26d各自生成交变磁场，该交变磁场可以由传感器8来检测。通过在例如具有线圈或导体回路的传感器8中感应出交流电来实现检测。此外，线圈中的传感器可以具有利用极片来封闭的(铁)芯。发射器线圈26也可以具有相同的结构。

如果仅为了说明，传感器8没有叠加测量信号而是单独地检测这些测量信号，则当轿厢在移动方向32上移动时，传感器8将接收在图3中示意性地示出的单独的测量信号208-20d。各个测量信号20a-20d各自具有载波信号30a-30d，该载波信号通过轿厢的移动来进行幅度调制，结果各个测量信号20a-20d各自被包络线34a-d限制。包络线也被称为有用信号或调制信号。

合成测量信号20来自于各个测量信号20a-20d的叠加。图4示出了该信号的两个示意图。测量信号20在底部单独示出，而顶部示出与纯正弦信号(虚线)相比的测量信号20(实线)。从测量信号20与正弦信号的比较可以清楚地看出，这些信号首先是全等的。这种情况一直持续到线圈26a和传感器8彼此相对(以全等的方式)或者直到由线圈26b生成的磁场在传感器8的检测区域中被由线圈26a生成的磁场叠加。在该时间t1之后，测量信号的频率由于相邻磁场的叠加而增加，这会在传感器8中感应出移相(90°)的电流。测量信号的相位角速度也随着频率增加。换句话说，在测量信号20与正弦信号之间出现相位差。

在图5和图6中，再次基于总共7个状态的相量图50a-g示出相位角。在图5的四个图示中，轿厢上的线圈26a-d处于静止状态，即相对于传感器8、8'和8"处于相同位置。然而，四个图示之间有时间差

其中ω_t是载波信号的角频率。从相量图可以清楚地看出，由交流电源向线圈26a-d馈送的电压U_t和测量电压U_m20都随每个时间步长转过90°。两个电压以相同的相位角速度同步运行。

图6示出了具有行进轿厢的电梯系统。三个所示状态各自同时(或以2π/ω_t倍数的时间差)对状态进行成像。虽然在第一图示中测量信号U_m的电压和载波信号U_t的电压仍然具有相同的相位角，但是在第二图示中相位角偏移了45°。该相位角偏移来自于两个线圈26a、26b的载波信号的叠加，这两个线圈各自以相等的部分(即，大约50％)与传感器8'重叠。第三图像示出了线圈26a-d相对于传感器8'进一步偏置线圈26'长度的一半。第二线圈26b和传感器8'完全重叠。传感器8'仅接收第二线圈26b的载波信号，第二线圈26b的载波信号相对于第一线圈26a的载波信号移相了90°。因此，测量信号U_m的相位相对于第一线圈的载波信号的相位也具有90°的角度。从数学上得出以下事实：

其中，除了已经指定的变量之外，t表示时间，s表示第一线圈的中心相对于传感器的中心的偏置，并且L表示四个测量线圈的总长度。

在图7中，由于线圈26a-26d不是以线性方式而是以类似于电动马达的定子的方式设置在传感器8(其在这种情况下取代了转子)周围的圆中，因此基于概念模型再次阐明了该相位差36。如果载波信号30a-30d馈送到线圈26a-26d，则明显的是，传感器8在每个可能位置(即在传感器8的每个转动角中)的所得测量信号相对于馈送到线圈26a的正弦信号具有对应于转动角的相位角。

图8在顶部示出了用于生成测量信号U_m(t)的电子等效电路图的示意图。关于图3，信号I(t)表示各个测量信号20a、c的包络线34a、c，并且信号Q(t)表示各个测量信号20b、d的包络线34b、d。从数学的观点来看，来自图3的具有有用信号或包络线的角频率Ω并且具有载波信号的角频率ω_t的各个测量信号20a-d可以分段地如下定义：

对于

sin(ω_tt)·cos(Ωt)+cos(ω_tt)·sin(Ωt)

对于

cos(ω_tt)·cos(Ωt)+-sin(ω_tt)·sin(Ωt)＝

sin(ω_tt)·-sin(Ωt)+cos(ω_tt)·cos(Ωt)

对于

-sin(ω_tt)·cos(Ωt)+-cos(ω_tt)·sin(Ωt)＝

sin(ω_tt)·-cos(Ωt)+cos(ω_tt)·-sin(Ωt)

对于

-cos(ω_tt)·cos(Ωt)+sin(ω_tt)·sin(Ωt)＝

sin(ω_tt)·sin(Ωt)+cos(ω_tt)·-cos(Ωt)

通过插入这些部段，出现用于测量信号的以下总体功能：U_m(t)＝sin(ω_tt)·cos(Ωt)+cos(ω_tt)·sin(Ωt)＝I(t)·sin(ω_tt)+Q(t)·cos(ω_tt)。

该功能和图8中的上图描述了调制。第一项I(t)·sin(ω_tt)包括各个测量信号20a和20c，而第二项Q(t)·cos(ω_tt)包括来自图3的各个测量信号20b和20d。I(t)50a也称为同相分量，并且Q(t)50b也称为正交分量。组合载波信号变为sin(ω_tt)52a，其希尔伯特变换载波信号或移相90°的载波信号变为cos(ω_tt)52b。

有用信号可以借助于(电子)相干解调从测量信号中恢复，前提是载波信号的频率和相移在接收器侧是已知的，即例如在安全控制单元中是已知的。相干解调在下面的图8中描述。例如，可以通过第二轨道和第二传感器来实现载波信号的频率和相移的传输，该第二轨道平行于信号生成单元的线圈定位并且具有两个载波信号之一的传输线圈，该第二传感器具有接收器线圈并且平行于传感器8设置(参见图9)。可以基于载波信号(在接收器侧重构)相对于测量信号的相移来推导吊舱相对于传感器8的空间位移。可以根据重构的有用信号来探知测量信号相对于载波信号的相移。在相干解调的情况下，通过将测量信号乘以载波信号来重构第一有用信号，并且通过将测量信号乘以希尔伯特变换或移相90°的载波信号来重构第二有用信号，根据测量信号来重构每个有用信号，并且在乘以增益(乘以2倍)和局部通滤波48a、48b之后获得有用信号。如果沿着x方向绘出的第一有用信号I(t)与沿着y方向绘出的第二有用信号Q(t)在单位圆上进行矢量相加，则测量信号相对于载波信号的相位移从所得矢量的位置出现。换句话说，相位移α能够根据

来确定，其中tan^-1＝arctan表示反正切。在出现错误的情况下，相位移可能并非连续变化，而是例如不连续地或突然变化，并且例如也逆着正常运行方向运行。这种不连续的轮廓由轿厢的更大加速度导致。在电信工程中，这种调制方法例如用于正交幅度调制。

如果在轿厢上设置有多个四线圈的线圈组，则最初可以仅探知线圈组中的点而不探知相关线圈组本身(结果模数L)。然而，电流线圈组的数量可以通过对相移α的完整(360°)圈数进行计数来探知。作为对相位移的圈数进行计数的替代，还可以在传感器8的测量信号与另外的传感器46的测量信号之间进行频率差测量(参见图9)。例如，电流线圈组的数量可以通过对两个信号同相(即，不存在相位差)的次数进行计数来探知。

图9示出了根据示例性实施例的电梯系统的示意性结构，其中借助于相干解调来解调测量信号。设置在轿厢4上的信号生成单元包括多个线圈26，这些线圈26沿着轿厢4的移动方向线性地(在这种情况下竖直地)串接。另外，另外的线圈44a在距多个线圈26一定水平距离处设置在轿厢4上，所述另外的线圈耦合到交流电源28，并且交流电源28实施为将具有恒定频率(f)和第一相移

的交流电馈送到另外的线圈44a。替代地，交流电也可以具有第二相移

另外，另外的传感器46设置在电梯井道上，所述另外的传感器实施为检测由另外的线圈44a所生成的磁场。该磁场在另外的传感器46中生成参考交流电，根据该参考交流电可以探知频率(f)和设定的相移

或者

使用这些参数，可以例如在安全控制单元12中重构(即，例如借助于信号生成器或交流电源来生成)载波信号，并且所述载波信号可以用于借助于相干解调来解调测量信号，如上所述。

可选地，轿厢除了另外的线圈44a之外还具有第二另外的线圈44b，同样将具有恒定频率f和第一相移

或可选的第二相移

的交流电同样馈送到所述第二另外的线圈。因此，在轿厢4向上和向下行进期间，当多个线圈26中的第一线圈进入传感器8的检测范围时，另外的传感器46可以通过附接到轿厢两端的线圈44a、44b直接探知载波信号。

在示例性实施例中，轿厢具有平行于多个线圈26的多个另外的线圈44，其各自包括相同数量的线圈。因此，多个线圈26和多个另外的线圈44都可以沿着轿厢的行进方向线性地设置。因此，另外的传感器46直接接收与测量信号平行的载波信号，并且因此可以将相干解调应用于测量信号以便重构载波信号而无需其他的信号处理步骤(希尔伯特变换除外)。

如已经在图1中所示的，有利的是为信号生成单元配备单独的线圈而不求助于线性驱动器的线圈。因此，由于使信号生成单元的线圈和传感器尽可能小，所以可以提高位置测量的解析度。线性驱动器的定子和转子线圈不设计成对信号进行测量，而仅设计成驱动或移动轿厢。因此，线圈相对较大。它们可以具有至少25cm的长度，即，平行于轿厢的行进路径(竖直)延伸的长度。由于待传输的功率，还需要用于驱动轿厢的线圈的一定的鲁棒性。如果这些线圈用来测量速度，则由于相对大的范围，它们将具有比较差的解析度，并且因此只能以比较低的精度来探知轿厢的加速度。因此，使用单独的线圈来测量轿厢的速度或加速度是有利的。这些线圈可以具有比线性驱动器的线圈更短的长度(或者在圆形线圈的情况下具有更短的直径)。线圈的长度表示在轿厢的行进方向上的范围。因此，传感器的线圈和信号生成单元的线圈可以具有0.1cm至20cm之间的长度或直径。在示例性实施例中，线圈的长度小于10cm、小于5cm或小于1cm。

图5另外示出了使用第三方面的示例的电梯系统2的另一示例性实施例，但是这也可以应用于第一和第二方面。因此在传感器8沿着电梯井道14适当布置的情况下，通过一个安全控制单元12(电子地)连接到多个传感器8并且评估所连接的传感器8的测量信号20，可以省去一个或多个安全控制单元12。在图5中，三个传感器8、8'、8"以示例性方式连接到安全控制单元12，安全控制单元12接收并且评估所述传感器的测量信号20、20'、20"。为了通过单个安全控制单元12来评估多个测量信号，有利的是，传感器8的间距对应于信号生成单元的格栅40的整数倍。在第一方面的情况下，格栅40对应于第一部段的两个相邻中心之间的长度，例如穿孔带的两个相邻孔中心之间的长度。在第二方面的情况下，格栅对应于两个磁体的长度。在第三方面的情况下，格栅40对应于载波信号重复的多个线圈的长度。这在偏移180°的载波信号的情况下是两个线圈，并且在两个相邻线圈之间的偏移90°的载波信号的情况下是四个线圈。因此，图5中的格栅40对应于四个线圈的长度L(同样参见图6，例如直径之和)。格栅中的多个线圈也称为线圈组。因此，图4至图6各自示出了设置在轿厢4上的线圈组。图9示出了信号生成单元具有8个线圈并且因此具有两个线圈组的示例性实施例。

通常，可以在轿厢4上设置多个线圈组。这些可以覆盖轿厢的整个高度。在轿厢高度为2.50m并且线圈长度为5cm的情况下，如果线圈组包括四个线圈，则这将允许将12个线圈组附接到轿厢。因此，一个传感器8可以在轿厢的整个高度上连续地监测轿厢4的速度。因此，电梯井道中的两个传感器8之间的距离42可以是2.40m，即线圈组的数量乘以格栅，即线圈组的长度。两个传感器的中心之间的距离可以被视为两个传感器之间的距离。

如果传感器具有信号生成单元的格栅的整数倍，并且如果该倍数小于信号生成单元的格栅的数量，则信号生成单元在特定时间在两个传感器中生成测量信号。这两个测量信号叠加并且由此生成具有两个传感器测量信号的两倍幅度的合成测量信号。通过对这些双重幅度进行计数，可以确定接收具有正常幅度(非两倍幅度)的测量信号的传感器。换句话说，传感器之间的距离小于信号生成单元的长度。然而，传感器之间的距离选择为使得其对应于承载具有相同相移的交流电信号的两个线圈之间的距离的倍数。

尽管结合器件描述了一些方面，但是应当理解，这些方面也表示对对应方法的描述，并且因此器件的区块或部件也应当理解为对应的方法步骤或方法步骤的特征。以与其类似的方式，结合方法步骤或作为方法步骤描述的方面也表示对对应器件的对应区块或细节或特征的描述。

根据特定的实施方式要求，本发明的示例性实施例可以实现为硬件或软件。该实施方式可以使用数字存储介质来执行，例如软盘、DVD、蓝光盘、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或FLASH存储器、硬盘或存储电子可读控制信号的另一磁或光存储工具，该信号可以以执行相应方法的方式与可编程计算机系统交互或进行交互。数字存储介质因此可以是计算机可读的。因此，根据本发明的一些示例性实施例包括具有电子可读控制信号的数据存储介质，该电子可读控制信号能够以执行本文描述的方法之一的方式与可编程计算机系统交互。

通常，本发明的示例性实施例可以实现为具有程序代码的计算机程序产品，其中，当在计算机上执行该计算机程序产品时，该程序代码对于执行方法之一是有效的。该程序代码也可以存储在例如机器可读介质上。其他示例性实施例包括用于执行本文描述的方法之一的计算机程序，其中，该计算机程序存储在机器可读介质上。

换句话说，因此，根据本发明的方法的一个示例性实施例是具有用于当在计算机上执行计算机程序时执行本文描述的方法之一的程序代码的计算机程序。因此，根据本发明的方法的另一示例性实施例是数据介质(或数字存储介质或计算机可读介质)，用于执行本文描述的方法之一的计算机程序存储在该数据介质上。

因此，根据本发明的方法的另一示例性实施例是数据流或信号序列，其表示用于执行本文描述的方法之一的计算机程序。例如，数据流或信号序列可以配置为经由数据通信链路(例如经由因特网)来传送的效果。

另一示例性实施例包括处理设备，例如计算机或可编程逻辑元件，其配置或适配为执行本文描述的方法之一的效果。

另一示例性实施例包括计算机，用于执行本文描述的方法之一的计算机程序安装在该计算机上。

在一些示例性实施例中，可编程逻辑元件(例如，现场可编程门阵列，FPGA)可以用于执行本文描述的方法的功能性中的一些或全部。在一些示例性实施例中，现场可编程门阵列可以与微处理器交互来执行本文描述的方法之一。通常，在一些实施例中，这些方法由任何硬件装置来执行。例如，其可以是通用的硬件器件，比如计算机处理器(CPU)，或者是专用于该方法的硬件，比如ASIC。

上述示例性实施例仅表示对本发明的原理的阐明。应当理解，对本文描述的装置和细节的修改和变化对于本领域的其他技术人员将是显而易见的。因此，意图在于，本发明仅由以下专利权利要求所规定的保护范围来限制，而不由本文中基于对示例性实施例的描述和解释所呈现的具体细节来限制。

附图标记表：

电梯系统 2

轿厢 4

线性驱动器 6

传感器 8、8'、8"

发射器 8a

接收器 8b

接收器线圈 8c

信号生成单元 10

安全控制单元 12

电梯井道 14

定子装置 16

转子 18

测量信号 20、20a、20b、20c、20d、20'、20"

信号生成单元的信号 20'

电磁信号 20'a

信号生成单元的第一部段和第二部段 22a、22b

磁体 24

多个线圈 26、26a、26b、26c、26d

交流电源 28

(载波)信号 30a、30b、30c、30d

移动方向 32

包络线 34a、34b、34c、34d

相位差 36

距离 38

格栅 40

另外的线圈 44

另外的传感器 46

增益和低通滤波 48

同相分量I(t) 50a

正交分量Q(t) 50b

组合载波信号 52a、52b

Claims (15)

1.一种电梯系统(2)，包括以下特征：

轿厢(4)，其能够移位地接收在电梯井道内，

线性驱动器(6)，其实施为驱动所述轿厢(4)；

传感器，其设置在所述电梯井道(14)中；

信号生成单元(10)，其设置在所述轿厢(4)上并且实施为在所述传感器(8)中生成测量信号(20)，其中，所述测量信号(20)取决于所述轿厢(4)在所述电梯井道(14)中的速度；

安全控制单元(12)，其实施为基于所述测量信号(20)来探知所述轿厢(4)的加速度，并且如果所探知的加速度超过极限值，则使所述线性驱动器(6)进入安全运行状态。

2.根据权利要求1所述的电梯系统(2)，

其中，所述信号生成单元(10)具有多个线圈(26)，其中，所述多个线圈(26)中的第一线圈耦合到交流电源(28)，所述交流电源实施为向所述第一线圈(26a)馈送具有第一相移

和恒定频率(f)的交流电，并且其中，所述多个线圈(26)中的第二线圈(26b)耦合到所述交流电源(28)，所述交流电源实施为向所述第二线圈馈送具有第二相移

和所述恒定频率(f)的交流电。

3.根据权利要求2所述的电梯系统(2)，

其中，所述多个线圈(26)包括第三线圈和第四线圈，其中，所述第一相移与所述第二相移之间的差值为90°，并且其中，所述交流电源(28)实施为向所述第三线圈馈送移相180°的所述第一线圈的交流电并且向所述第四线圈馈送移相180°的所述第二线圈的交流电。

4.根据权利要求2所述的电梯系统(2)，

其中，所述交流电源(28)实施为向所述多个线圈(26)中的一个线圈馈送相应的邻近线圈的希尔伯特变换信号。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的电梯系统(2)，

其中，用于探知所述轿厢的加速度的所述安全控制单元(12)包括解调器，所述解调器实施为通过相干解调来解调所述测量信号(20)。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的电梯系统(2)，

其中，所述信号生成单元(10)的所述多个线圈沿着所述轿厢的移动方向相继地线性串接；

其中，另外的线圈与所述信号生成单元(10)具有水平距离地设置在所述轿厢(4)上，所述另外的线圈耦合到所述交流电源(28)，其中，所述交流电源(28)实施为向所述另外的线圈馈送具有所述恒定频率(f)和所述第一相移

或所述第二相移

的交流电；

其中，另外的传感器(46)设置在所述电梯井道(14)上，所述另外的传感器实施为检测由所述另外的线圈所生成的磁场。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电梯系统(2)，

其中，为了探知所述轿厢的加速度，所述安全控制单元(12)确定所述测量信号的相位角以便获得所述轿厢的位置，并且对所述相位角关于时间进行两次微分以便探知所述轿厢的加速度。

8.根据权利要求1所述的电梯系统(2)，

其中，所述信号生成单元(10)具有第一部段和第二部段的交替布置；

其中，所述传感器(8)包括发射器(8a)和接收器(8b)，其中，所述接收器(8b)实施为接收由所述发射器(8a)所发射的电磁信号(20'a)，

其中，所述第一部段实施为将所述电磁信号引导至所述接收器(8b)，并且其中，所述第二部段实施为防止将所述电磁信号引导至所述接收器(8b)，其中，所述接收器(8b)基于所接收的电磁信号输出所述测量信号(20)。

9.根据权利要求1所述的电梯系统(2)，

其中，所述信号生成单元(10)包括多个磁体(24)，所述多个磁体以在所述电梯井道(14)中在第一方向和第二方向上交替地生成磁场的方式设置；

其中，所述传感器(8)具有磁场检测器，所述磁场检测器实施为检测交变磁场并且基于所述交变磁场探知所述轿厢的加速度。

10.根据前述权利要求中任一项所述的电梯系统(2)，包括：

至少一个轿厢(4)，特别是多个轿厢，其各自能够通过导轨在井道中移位，

至少一个固定的第一导轨，其沿第一方向(z)、特别是沿竖直方向固定地对齐；

至少一个固定的第二导轨，其沿第二方向(y)、特别是沿水平方向固定地对齐；

至少一个能够转动的第三导轨，其紧固到转动平台(24a)并且能够在沿所述第一方向(z)对齐与沿所述第二方向(y)对齐之间转移。

11.一种用于运行电梯系统(2)的方法，包括以下步骤：

使能够移位地接收在电梯井道内的轿厢移位，

使用线性驱动器驱动所述轿厢，

在所述电梯井道中设置传感器；

在所述轿厢上设置信号生成单元(10)，

在所述传感器中生成测量信号，其中，所述测量信号(20)取决于所述轿厢在所述电梯井道(14)中的速度；

基于所述测量信号(20)来探知所述轿厢的加速度；

如果所探知的加速度超过极限值，则使所述线性驱动器进入安全运行状态。

12.一种用于测量电梯系统(2)的轿厢的加速度的方法，包括以下步骤：

在所述轿厢上生成彼此不同的一连串至少四个交变磁场，其中，相邻的交变磁场分别彼此垂直，其中，所述一连串至少四个交变磁场沿着所述轿厢的行进方向串接，并且其中，所述一连串至少四个交变磁场生成合成磁场；

使能够移位地接收在所述电梯系统的电梯井道内的所述轿厢移位；

在所述电梯井道中的测量位置处测量测量信号，当所述轿厢(4)通过该测量位置时，所述测量信号(20)由所述合成磁场生成；

对所述测量信号进行解码，以便获得与所述轿厢在所述电梯井道(14)中的所述测量位置处的加速度相关的信息。

13.根据权利要求12所述的方法，

其中，对所述测量信号进行解码包括以下步骤：

根据所述测量信号的相位角来确定所述轿厢相对于所述电梯井道(14)中的所述测量位置的位置序列；

对所述轿厢的位置进行两次微分，以获得所述轿厢在所述轿厢的所述测量位置处的加速度。

14.根据权利要求13所述的方法，

其中，根据第一调制信号和第二调制信号来确定所述测量信号的所述相位角，其中，所述第一调制信号调制所述至少四个交变磁场中的第一交变磁场，并且其中，所述第二调制信号调制所述至少四个交变磁场中的第二交变磁场，其中，所述第一调制信号和所述第二调制信号从所述轿厢相对于所述测量位置的位移中出现。

15.一种计算机程序，其具有用于在计算机上执行所述计算机程序时执行根据权利要求11至14中任一项所述的方法的程序代码。

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