CN113620134B - 一种电梯安全部件嵌入式诊断装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种电梯安全部件嵌入式诊断装置，包括电压转换电路、信号转换电路、输出电路。一种电梯安全部件嵌入式诊断装置，电压转换电路能够保证电路所需不同供电电压，根据不同信号对电路进行电压转换，保证信号传输完整及电路效率。信号转换电路接收到上一级传输的信号后，会通过振荡电路部分进行变频处理，变频后的信号频率增大，保证了电路处理的时效性，并经过滤波筛选分路存储有意义的信号，有较高处理速度及足够的存储能力。输出电路将处理后的电信号放大输出，保证了故障诊断检测的实时性，且将整个电路恢复到检测前状态，保证下一次检测工作顺利进行，电路具有功耗低，简化电路的优点，保证了安全部件诊断装置的时效性。
Description
技术领域
本申请涉及电梯装置与电子电路领域，具体涉及一种电梯安全部件嵌入式诊断装置。
背景技术
伴随国内电梯市场的不断扩大，人们对电梯的服务质量提出了更高的要求，其中安全性和可靠性越来越成为人们高度重视的问题。在日常生活中，电梯卡人、故障停梯、不正常运行等问题频繁出现，这些故障给人们的生命及财产安全带来了极大的困扰。国外来看，1989年，Schienda，Gregory A等人申请了一项关于电梯诊断监控装置的专利，其中提到通过该装置的诊断输出数据的融合可以诊断出故障的原因。1998年，日本关西大学的Kaneda.M，Kawata.A等人利用小波分析法成功实现了电梯钢丝绳缺陷故障诊断。同年，Uehler，Steffe等人提出将专家系统理论与电梯系统的故障诊断相结合，该方法具有一定的实用价值，但是能诊断的故障类型较少。国内也有越来越多的高校投入到电梯故障诊断的研究中。2009年，为了提高故障诊断的全面性、准确度和稳定性，李端等人根据电梯发生故障中信息量大的特点，在电梯故障诊断领域中引入了信息融合技术，通过验证，这种方法很大程度上提高了故障原因诊断结果的可靠性与准确性。2010年，李屹等人提出了一种基于神经网络的可以实时地采集电梯运行数据并进行存储的智能电梯动态监测系统，该方法基于最优小波包理论进行信号特征融合，最终建立了BP神经网络模型，实现了电梯故障原因的诊断。但是总体国内在电梯诊断方法和技术上还不是很成熟，对电梯控制系统的故障诊断多数还处于非智能的人工经验诊断上，真正用到实际中的人工智能诊断少之又少。所以本设计着眼于当前国内电梯频繁发生故障且国内电梯企业安全产品无法满足市场需要这样的事实，设计并开发一种安全部件嵌入式诊断装置。该装置对电梯安全、国内物业管理等多方面具有重要的意义。设计采用了嵌入式系统设计思路设计和开发电梯故障报警与诊断装置。
如图1所示，为现有技术的电压转换电路，其核心是芯片AD650，对输入电压信号频率较为敏感，需要精度极高的基准电压，容易发生信号误判，信号处理错误率较高。
如图2所示，为现有技术的输出滤波电路，采用放大器U3A的闭环滤波功能，来完成信号的稳定输出，但驱动能力差，无法满足后续多个模块的拓展，使用领域受限。
发明内容
(一)技术问题
1.现有技术的电梯信号检测技术，信号诊断错误率高，应答速度慢。
2.现有技术的电梯电路模块，外部拓展困难，适用领域小。
(二)技术方案
针对上述技术问题，本申请提出一种电梯安全部件嵌入式诊断装置，包括电压转换电路、信号转换电路、输出电路。
电压转换电路，保证电路所需不同供电电压，根据不同信号对电路进行电压转换，保证信号传输完整及电路效率，信号输入转换电路，通过二极管D1单向流入放大器U1A的反相端，流过放大器U1A达到比较放大的目的，通过电容C1和电阻R3达到去噪的目的，通过电阻R6和二极管D2流入放大器U1B的同相端对信号进行放大，通过电容C3、电容C4和电阻R9进行RC滤波处理，反馈信号能够调整电压转换值，电感L2能够稳定信号，处理后的电压转换信号通过电阻R5进行输出，二极管D5以及TVS管D4能够保护信号，保证了电路能满足所需不同供电电压的要求，提高了信号传输完整性及安全部件装置诊断效率。
信号转换电路，通过振荡电路部分进行变频处理，变频后的信号频率增大，保证了电路处理的时效性，信号流入放大器U3进行放大和振荡处理，经过倍频处理后的信号频率增大，保证了诊断装置电路处理的时效性，通过电阻R25和电容C10进行阻容滤波处理，变频后的信号通过三极管Q4、三极管Q5进行放大处理，然后通过放大器U2处理后进行输出，通过电阻R19稳定输出信号，钳位二极管D10对信号进行钳位，保证了电路有较高处理速度及足够的存储能力。
输出电路，处理后的电信号放大输出，保证了故障诊断检测的实时性，且将整个电路恢复到检测前状态，保证下一次检测工作顺利进行，先将处理后的部分信号通过电感L3耦合输入，通过三极管Q1和三极管Q6组成的差分电路，对信号进行差分处理，再流过功率MOS晶体管Q3放大电路，保证了电路输出效率，信号触发功率MOS晶体管Q2通过二极管D6、二极管D7、钳位二极管D8、二极管D9将整个电路恢复到检测前状态，保证下一次检测工作顺利进行，信号流过电容C7和电容C9进行变频处理，保证了故障诊断检测的实时性，达到了电梯部件诊断输出的稳定性及时效性。
电路通过电压转换电路、信号转换电路、输出电路的处理，将检测到的有意义的电梯安全部件故障信号经过筛选、变频等处理，稳定的、高效的、实时的输出给下一级处理器，保证了电梯安全部件诊断装置能及时判断电梯故障，提高了电梯运行的安全性和可靠性。
(三)有益效果
一种电梯安全部件嵌入式诊断装置，首先，选用S3C2440为核心CPU，针对故障报警与数据传输功能，除了利用丰富的接口开发各个模块之外，还可以利用它强大的运算能力开发人工智能算法，达到电梯安全部件诊断装置高效，智能的目的。其次，选择WinCE作为EOS，基于嵌入式应用开发，内核可精简、可剪裁、具有高度的模块化，提供了美观的、操作便捷的人机交互界面，很好地支持了网络和常用端口，并随着开发工具发展成熟，保证了设计的装置良好的操作性，稳定的实时性。
附图说明
图1为现有技术的电压转换电路。
图2为现有技术的输出滤波电路。
图3为本申请的电压转换电路原理图。
图4为本申请的信号转换电路原理图。
图5为本申请的输出电路原理图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
如图3、图4、图5所示，本申请提出一种电梯安全部件嵌入式诊断装置，包括电压转换电路、信号转换电路、输出电路。
电压转换电路，保证电路所需不同供电电压，根据不同信号对电路进行电压转换，保证信号传输完整及电路效率，信号输入转换电路，通过二极管D1单向流入放大器U1A的反相端，流过放大器U1A达到比较放大的目的，通过电容C1和电阻R3达到去噪的目的，通过电阻R6和二极管D2流入放大器U1B的同相端对信号进行放大，通过电容C3、电容C4和电阻R9进行RC滤波处理，反馈信号能够调整电压转换值，电感L2能够稳定信号，处理后的电压转换信号通过电阻R5进行输出，二极管D5以及二极管D4能够保护信号，保证了电路能满足所需不同供电电压的要求，提高了信号传输完整性及安全部件装置诊断效率。
具体而言，所述电压转换电路输入端口Vin，2个二极管D1、D2，放大器U1A，5个电阻R1、R3、R4、R6、R7，电容C1，所述电压转换电路中输入端口Vin与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端分别与电阻R1的一端、放大器U1A的2号接口连接，电阻R1的另一端与放大器U1A的1号接口连接，放大器U1A的4号接口分别与地线、电容C1的负极连接，电容C1的正极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端分别与电阻R6的一端、二极管D2的正极连接，电阻R6的另一端与放大器U1A的1号接口连接，放大器U1A的3号接口与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端接地，放大器U1A的8号接口与高电平VCC连接。所述电压转换电路包括输出端口Va，2个二极管D2、D5，TVS管D4，2个放大器U1A、U1B，3个电容C3、C4、C2，电感L2，5个电阻R2、R5、R9、R12、R15，所述电压转换电路中二极管D2的负极与放大器U1B的5号接口连接，放大器U1B的6号接口分别与电容C3的正极、电阻R9的一端、电容C4的一端连接，电容C3的负极接地，电阻R9的另一端接地，电容C4的另一端接地，放大器U1B的7号接口分别与电阻R5的一端、电感L2的一端、二极管D5的正极连接，电阻R5的另一端分别与输出端口V、TVS管D4的3号接口连接，电感L2的另一端与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与放大器U1A的5号接口连接，二极管D5的负极分别与地线、的人C2的一端、连接，电容C2的另一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与放大器U1A的1号接口连接，TVS管D4的1号接口接地，2号接口与高电平VCC连接。
信号转换电路，通过振荡电路部分进行变频处理，变频后的信号频率增大，保证了电路处理的时效性，信号流入放大器U3进行放大和振荡处理，经过倍频处理后的信号频率增大，保证了诊断装置电路处理的时效性，通过电阻R25和电容C10进行阻容滤波处理，变频后的信号通过三极管Q4、三极管Q5进行放大处理，然后通过放大器U2处理后进行输出，通过电阻R19稳定输出信号，钳位二极管D10对信号进行钳位，保证了电路有较高处理速度及足够的存储能力。
具体而言，所述信号转换电路包括输入端口Va，放大器U3，电容C10，2个三极管Q4、Q5，3个电阻R17、R20、R25，所述信号转换电路中输入端口Va与电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端分别与高电平VCC、放大器U3的2号接口、三极管Q4的集电极连接，三极管Q4的基极分别与放大器U3的3号接口、高电平VCC连接，三极管Q4的发射极分别与放大器U3的4号接口、三极管Q5的发射极、电阻R25的一端、电容C10的一端连接，三极管Q5的集电极与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端与高电平VCC连接，放大器U3的5号接口接地。所述信号转换电路包括输出端口Vb，三极管Q5，放大器U2，钳位二极管D10，电容C10，4个电阻R19、R25、R26、R27，所述信号转换电路中电容C10的另一端分别与电阻R25的另一端、电阻R27的一端、钳位二极管D10的一端连接，电阻R27的另一端分别与放大器U2的1号接口、电阻R26的一端连接，电阻R26的另一端分别与钳位二极管D10的另一端、放大器U2的4号接口、电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端与输出端口Vb连接，放大器U2的5号接口接地，放大器U2的3号接口与三极管Q5的集电极连接，放大器U2的2号接口与三极管Q5的基极连接。
输出电路，处理后的电信号放大输出，保证了故障诊断检测的实时性，且将整个电路恢复到检测前状态，保证下一次检测工作顺利进行，先将处理后的部分信号通过电感L3耦合输入，通过三极管Q1和三极管Q6组成的差分电路，对信号进行差分处理，再流过功率MOS晶体管Q3放大电路，保证了电路输出效率，信号触发功率MOS晶体管Q2通过二极管D6、二极管D7、钳位二极管D8、二极管D9将整个电路恢复到检测前状态，保证下一次检测工作顺利进行，信号流过电容C7和电容C9进行变频处理，保证了故障诊断检测的实时性，达到了电梯部件诊断输出的稳定性及时效性。
具体而言，所述输出电路包括输入端口Vb，2个电感L3、L1，2个三极管Q1、Q6，3个电容C5、C6、C8，8个电阻R8、R10、R13、R14、R16、R18、R22、R24，输出电路中输入端口Vb与电感L3的一端连接，电感L3的另一端分别与电容C6的一端、电阻R16的一端、电阻R13的一端、电阻R14的一端连接，电容C6的另一端分别与电阻R16的另一端、电阻R18的一端、电容C8的一端连接，电容C8的另一端接地，电阻R14的另一端分别与电容C5的一端、电阻R18的另一端、电阻R22的一端、三极管Q1的发射极连接，电阻R13的另一端分别与电阻R8的一端、电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端分别与电容C5的另一端、三极管Q1的基极连接，电阻R8的另一端与高电平VCC连接，电阻R22的另一端分别与电阻R24的一端、三极管Q6的基极连接，电阻R24的另一端接地，三极管Q6的发射极接地，三极管Q1的集电极与电感L1的一端连接，电感L1的另一端与高电平VCC连接。所述输出电路包括输出端口Vout，2个三极管Q1、Q6，2个功率MOS晶体管Q2、Q3，4个二极管D3、D6、D7、D9，钳位二极管D8，2个电容C7、C9，3个电阻R11、R21、R23，输出电路中功率MOS晶体管Q3的栅极与三极管Q1的发射极连接，功率MOS晶体管Q3的漏端与三极管Q1的集电极连接，功率MOS晶体管Q3的源端与二极管D7的正极连接，二极管D7的负极分别与三极管Q6的集电极、电阻R21的一端、钳位二极管D8的一端、电阻R23的一端、电容C7的一端、电容C9的一端、二极管D6的负极连接，电阻R21的另一端接地，电阻R23的另一端接地，电容C9的另一端接地，钳位二极管D8的另一端与二极管D9的负极连接，二极管D9的正极接地，电容C7的另一端分别与功率MOS晶体管Q2的栅极、电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端分别与二极管D3的负极、功率MOS晶体管Q2的漏端连接，二极管D3的正极与三极管Q2的集电极连接，功率MOS晶体管Q2的源端与二极管D6的正极连接，输出端口与二极管D6的负极连接。
电路通过电压转换电路、信号转换电路、输出电路的处理，将检测到的有意义的电梯安全部件故障信号经过筛选、变频等处理，稳定的、高效的、实时的输出给下一级处理器，保证了电梯安全部件诊断装置能及时判断电梯故障，提高了电梯运行的安全性和可靠性。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (3)
1.一种电梯安全部件嵌入式诊断装置，包括依次连接的电压转换电路、信号转换电路、输出电路，其特征在于：所述电压转换电路包括输入端口Vin，2个二极管D1、D2，放大器U1A，5个电阻R1、R3、R4、R6、R7，电容C1，所述电压转换电路中输入端口Vin与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端分别与电阻R1的一端、放大器U1A的2号接口连接，电阻R1的另一端与放大器U1A的1号接口连接，放大器U1A的4号接口分别与地线、电容C1的负极连接，电容C1的正极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端分别与电阻R6的一端、二极管D2的正极连接，电阻R6的另一端与放大器U1A的1号接口连接，放大器U1A的3号接口与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端接地，放大器U1A的8号接口与高电平VCC连接；
所述电压转换电路包括输出端口Va，2个二极管D2、D5，TVS管D4，2个放大器U1A、U1 B，3个电容C3、C4、C2，电感L2，5个电阻R2、R5、R9、R12、R15，所述电压转换电路中二极管D2的负极与放大器U1 B的5号接口连接，放大器U1 B的6号接口分别与电容C3的正极、电阻R9的一端、电容C4的一端连接，电容C3的负极接地，电阻R9的另一端接地，电容C4的另一端接地，放大器U1 B的7号接口分别与电阻R5的一端、电感L2的一端、二极管D5的正极连接，电阻R5的另一端分别与输出端口Va、TVS管D4的3号接口连接，电感L2的另一端与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与放大器U1A的3号接口连接，二极管D5的负极分别与地线、电容C2的一端连接，电容C2的另一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与放大器U1A的1号接口连接，TVS管D4的1号接口接地，2号接口与高电平VCC连接。
2.根据权利要求1所述的一种电梯安全部件嵌入式诊断装置，其特征在于：所述信号转换电路包括输入端口Va，放大器U3，电容C10，2个三极管Q4、Q5，3个电阻R17、R20、R25，所述信号转换电路中输入端口Va与电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端分别与高电平VCC、放大器U3的2号接口、三极管Q4的集电极连接，三极管Q4的基极分别与放大器U3的3号接口、高电平VCC连接，三极管Q4的发射极分别与放大器U3的4号接口、三极管Q5的发射极、电阻R25的一端、电容C10的一端连接，三极管Q5的集电极与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端与高电平VCC连接，放大器U3的5号接口接地；
所述信号转换电路包括输出端口Vb，三极管Q5，放大器U2，钳位二极管D10，电容C10，4个电阻R19、R25、R26、R27，所述信号转换电路中电容C10的另一端分别与电阻R25的另一端、电阻R27的一端、钳位二极管D10的一端连接，电阻R27的另一端分别与放大器U2的1号接口、电阻R26的一端连接，电阻R26的另一端分别与钳位二极管D10的另一端、放大器U2的4号接口、电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端与输出端口Vb连接，放大器U2的5号接口接地，放大器U2的3号接口与三极管Q5的集电极连接，放大器U2的2号接口与三极管Q5的基极连接。
3.根据权利要求1所述的一种电梯安全部件嵌入式诊断装置，其特征在于：所述输出电路包括输入端口Vb，2个电感L3、L1，2个三极管Q1、Q6，3个电容C5、C6、C8，8个电阻R8、R10、R13、R14、R16、R18、R22、R24，输出电路中输入端口Vb与电感L3的一端连接，电感L3的另一端分别与电容C6的一端、电阻R16的一端、电阻R13的一端、电阻R14的一端连接，电容C6的另一端分别与电阻R16的另一端、电阻R18的一端、电容C8的一端连接，电容C8的另一端接地，电阻R14的另一端分别与电容C5的一端、电阻R18的另一端、电阻R22的一端、三极管Q1的发射极连接，电阻R13的另一端分别与电阻R8的一端、电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端分别与电容C5的另一端、三极管Q1的基极连接，电阻R8的另一端与高电平VCC连接，电阻R22的另一端分别与电阻R24的一端、三极管Q6的基极连接，电阻R24的另一端接地，三极管Q6的发射极接地，三极管Q1的集电极与电感L1的一端连接，电感L1的另一端与高电平VCC连接；所述输出电路包括输出端口Vout，2个三极管Q1、Q6，2个功率MOS晶体管Q2、Q3，4个二极管D3、D6、D7、D9，钳位二极管D8，2个电容C7、C9，3个电阻R11、R21、R23，输出电路中功率MOS晶体管Q3的栅极与三极管Q1的发射极连接，功率MOS晶体管Q3的漏端与三极管Q1的集电极连接，功率MOS晶体管Q3的源端与二极管D7的正极连接，二极管D7的负极分别与三极管Q6的集电极、电阻R21的一端、钳位二极管D8的一端、电阻R23的一端、电容C7的一端、电容C9的一端、二极管D6的负极连接，电阻R21的另一端接地，电阻R23的另一端接地，电容C9的另一端接地，钳位二极管D8的另一端与二极管D9的负极连接，二极管D9的正极接地，电容C7的另一端分别与功率MOS晶体管Q2的栅极、电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端分别与二极管D3的负极、功率MOS晶体管Q2的漏端连接，二极管D3的正极与三极管Q2的集电极连接，功率MOS晶体管Q2的源端与二极管D6的正极连接，输出端口与二极管D6的负极连接。
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