CN1920506A - 电梯曳引钢丝绳张力均匀度分析测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电梯曳引钢丝绳张力均匀度分析测试仪，该仪器是采用光电探头分别采集各根钢丝绳的振动周期，将振动周期转换为振动频率存储在单片机的内存中，通过仪器上的光电探头采集各根钢丝绳的振动周期，并将各周期转换为振动频率后存储在单片机的内存中，再通过该频率与张力的函数关系计算出各根钢丝绳的张力百分比值，最后通过仪器上的LED显示出结果。由于本分析仪完全摆脱了拉力计与钢直尺，测量时操作十分方便。又因为通过测量钢丝绳的振动周期来获取各根钢丝绳的张力信息，因此测量结果具有高度的重现性，不受测量人员主观因素的影响。测量完成后，仪器内部的单片机能够迅速给出最终结果，因此，检测效率大大提高。

Description

电梯曳引钢丝绳张力均匀度分析测试仪

技术领域

本发明涉及一种通过测量电梯曳引钢丝绳(以下简称钢丝绳)的振动周期来分析其张力均匀程度的仪器，适合对曳引驱动电梯的各根钢丝绳的张力均匀状况进行分析，并以百分比的形式显示出各根钢丝绳的张力与所有钢丝绳张力平均值的偏差。

背景技术

电梯曳引钢丝绳张力的均匀程度，直接影响电梯钢丝绳和曳引轮的使用寿命。目前国内的测量方法主要是通过拉力计和钢直尺进行配合测量，首先将电梯轿厢运行至行程的上三分之二位置处，检测人员在电梯轿顶，用拉力计分别测量出各根钢丝绳被拉动相同距离时的张力值。这种方法因为操作困难，所以测量精度很难保证。而且在检测完毕后，还要利用计算器算出各根钢丝绳张力偏离平均值的百分比，方能判定各根钢丝绳的张力是否满足要求，效率很难提高。

发明内容

本发明的任务是在保证测量精度的基础上，提供一种操作方便，并能自动计算出各根钢丝绳张力偏差百分比的一种测量分析仪器。

本发明的任务是以如下方式完成的：通过仪器上的光电探头采集各根钢丝绳的振动周期，并将各周期转换为振动频率后存储在单片机的内存中，再通过该频率与张力的函数关系计算出各根钢丝绳的张力百分比值，最后通过仪器上的LED显示出结果。由于本分析仪完全摆脱了拉力计与钢直尺，测量时操作十分方便。又因为通过测量钢丝绳的振动周期来获取各根钢丝绳的张力信息，因此测量结果具有高度的重现性，不受测量人员主观因素的影响。测量完成后，仪器内部的单片机能够迅速给出最终结果，因此，检测效率大大提高。

其检测原理是：由于曳驱动电梯在静止状态时，各根钢丝绳相当于一根根振弦，其张力T与振动频率f呈下述函数关系：

$f=1/\left(21\right)\sqrt{T/\mathrm{\ρ}}$

其中l为振弦的长度，ρ为振弦的线密度。

将上式做一变换得：

T＝4l²ρf²

设a＝4l²ρ，则上式转换为：

T＝af²

由于当电梯处于静止状态时，l、ρ皆为常数，因此a也为常数。

又设电梯共有n根钢丝绳，则其张力平均值T_平为：

T_平＝a(f₁ ²+f₂ ²+f₃ ²+…+f_n ²)/n

单根钢丝绳的张力T_i偏离张力平均值T_平的百分比P_i为：

P_i＝(T_i-T_平)/T_平×100％

  ＝(T_i/T_平-1)×100％

  ＝{f_i ²/[(f₁ ²+f₂ ²+f₃ ²+…+f_n ²)/n]-1}×100％

由此可以看出，要想求取单根钢丝绳的张力偏差百分比P_i，只需测取各根钢丝绳的振动频率(或周期)值，并知道钢丝绳的根数n即可。

附图说明

图1是电梯曳引钢丝绳张力均匀度分析测试仪的立体结构图；

图2是电梯曳引钢丝绳张力均匀度分析测试仪电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对发明的电梯曳引钢丝绳张力均匀度分析测试仪作进一步的详细描述。

采用光电探头分别采集各根钢丝绳的振动周期，将振动周期转换为振动频率存储在单片机的内存中，通过振动频率与张力的函数关系计算出各根钢丝绳的张力百分比值，最后通过LED显示器显示出结果，仪器的结构是由壳体2、检测探头和检测电路组成，壳体2的边部设置两个由金属方管1制成的检测探头，检测探头相对的内侧分别设置有红外发射二极管和红外接收二极管，在壳体1上的仪表盘面上设置有电源开关K、光电探测电源指示灯D、数码显示器LED和控制按键AN1-AN5；

检测电路是由单片机IC1、光电信号处理电路IC2、电阻R1-R5、电容C1-C4、开关K、三极管Q1-Q5、数码管LED、晶体T和光电管GD组成，其中单片机IC1的1-8脚与数码管T的1-8脚相接，21脚并接三极管Q1-Q5的发射极，31脚接电源正极，36-40和脚分别串限流电阻R6-R10串联后接三极管Q1-Q5的基极；三极管Q1-Q5的集电极分别接数码管LED的9-12脚，单片机IC1的9脚串电容C1接电源正极，开关K与电容C1并接，单片机IC1的12-16脚分别串按钮开关AN1-AN5接地，晶体并接在集成电路IC1的18-19脚之间，电容串接在晶体T的两端，电容的中间接点并接地，光电信号处理电路IC2的4、6脚接IC1的18脚，IC2的3、7脚并接后串电阻R5接地，IC2的8脚串电容接地，电阻R4、R3串接在IC2的2脚和5脚之间，电阻R4、R3的中间接点串红外接收二极管D2接地，红外光电发射二极管D1串电阻R2接电源VCC，集成电路IC1、IC2的18脚和IC2的5脚并接电源VCC，电容C1电阻R1串接在IC1的9脚与地线之间，电容C1电阻R1的中间接点接电源VCC，开关K与电容C1并接。红外发射二极管D1和红外接收二极管D2分别相对设置在两个横截面形状为正方形的中空金属管1腔中，中空金属管1与仪器壳体2连接在一起，电路板和电池设置在仪器壳体2之中，仪器壳体2的面板上设置数码管LED、开关K和按钮开关AN1-AN5。

单片微型计算机采用AT8951或AT8952型号的单片机微处理器。

数据的显示采用5位LED数码管。

实施例

在仪器的设计中，采用两个横截面形状为正方形的中空金属管组成的光电探测装置被塑铸在绝缘外壳的上部。为保证两个金属管的固定强度，使该光电探测装置不但起到探测钢丝绳振动周期的作用，而且还能排除旁边钢丝绳对被测钢丝绳的干涉，在塑铸前最好将两个金属管的塑铸部分用金属焊接或铆接在一起，两个金属管的外露部分长度建议达到200mm。在两个金属管外露部分的中间位置开口处，分别装设有红外光电发射二极管和红外接收二极管。在绝缘外壳的中上部设置了5位LED数码管，用以显示分析仪的各类信息。其中左数第一位，用以显示被测钢丝绳的序号；左数第二位用以显示分析仪的工作状态(检测状态或运算状态)；最后三位显示被测钢丝绳的周期值(在检测状态时)或百分比值(在运算状态时)。在数码管的下方，是分析仪的键盘，其具体功能参见图1中的相关描述。

电路采用直流3V-6V电源供电(建议采用4节7号碱性电池)，当总电源开关K1接通后，红外发射管D1与限流电阻R2串联后开始工作。与此同时，红外接收管D2与偏置电阻R3将电源电压分压，经电阻R5及瓷片电容C2的滤波后送入555光电信号处理电路IC2。当红外接收管D2能够接收到红外发射管D1的照射时，其阻值将变小，使555时基电路IC2的输出端3为高电平；反之，当红外接收管D2不能够接收到红外发射管D1的照射时，其阻值将变大，使555光电信号处理电路IC2的输出端3为低电平。该高低电平脉冲信号在被送入微处理器89C51的17脚的同时，还能够流经限流电阻R5后将发光管D点亮或熄灭。

对于连接到微处理器89C51的17脚的脉冲信号的采集，完全由其内部的程序来进行控制。

总电源开关K和按钮开关AN1、电解电容C1和电阻R1组成了89C51的上电复位电路及手动复位电路。瓷片电容C3、C4和石英晶振T组成了微处理器的震荡电路。由4个常开按钮开关AN2、AN3、AN4、AN5组成的键盘控制电路，分别接入了89C51的12-16脚，其公共端与电源的负极相连，只要任一按钮被按下，该按钮的89C51接入引脚都将被置为低电平，从而实现对键盘各个按钮状态的判断。

仪器的显示电路采用了5位共阳极LED数码管，其显示采用扫描驱动的显示方式，分别将各位LED数码管的a、b、c、d、e、f、g和小数点“.”引脚一一对应的并联在一起，依次接入单片机89C51的1-8脚。来自单片机89C51的36-40脚的位选信号经5位NPN型三极管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5的功率放大，其发射极分别与5位LED数码管的阳极(位选端)相连接，实现了对LED数码管的分时选择驱动。

光电信号处理电路1C2的型号选用555集成电路。

仪器的壳体采用注塑加工制成，其他电子元器件均为市售产品。

使用本仪器进行测量时，应将电梯停于合适位置处，于轿顶对重侧开启仪器，将待测钢丝绳用手拉入仪器的光电探测装置内，按下检测按钮并保持仪器稳定，然后松开被拉入的钢丝绳，使其在仪器的光电探测装置内振动，当完成一个完整的振动周期后，仪器的LED数码管将立即显示出该根钢丝绳的振动周期。然后按动仪器的序号调节按钮，分别测出其他各根钢丝绳的振动周期。所有的钢丝绳检测完毕后，按动仪器上的状态转换按钮，使之转换为运算状态，此时仪器的LED数码管将立即显示出第一根钢丝绳的张力偏差百分比，通过按动仪器的序号调节按钮，LED数码管将显示出其他各根钢丝绳的张力偏差百分比值。

Claims (4)

1、电梯曳引钢丝绳张力均匀度分析测试仪，其特征是采用光电探头分别采集各根钢丝绳的振动周期，将振动周期转换为振动频率存储在单片机的内存中，通过振动频率与张力的函数关系计算出各根钢丝绳的张力百分比值，最后通过LED显示器显示出测试结果，检测电路是由单片机IC1、光电信号处理电路IC2、电阻R1-R5、电容C1-C4、开关K、三极管Q1-Q5、数码管LED、晶体T和光电管GD组成，其中单片机IC1的1-8脚与数码管T的1-8脚相接，21脚并接三极管Q1-Q5的发射极，31脚接电源正极，36-40和脚分别串限流电阻R6-R10串联后接三极管Q1-Q5的基极；三极管Q1-Q5的集电极分别接数码管LED的9-12脚，单片机IC1的9脚串电容C1接电源正极，开关K与电容C1并接，单片机IC1的12-16脚分别串按钮开关AN1-AN5接地，晶体并接在集成电路IC1的18-19脚之间，电容串接在晶体T的两端，电容的中间接点并接地，光电信号处理电路IC2的4、6脚接IC1的18脚，IC2的3、7脚并接后串电阻R5接地，IC2的8脚串电容接地，电阻R4、R3串接在IC2的2脚和5脚之间，电阻R4、R3的中间接点串红外接收二极管D2接地，红外光电发射二极管D1串电阻R2接电源VCC，集成电路IC1、IC2的18脚和IC2的5脚并接电源VCC，电容C1电阻R1串接在IC1的9脚与地线之间，电容C1电阻R1的中间接点接电源VCC，开关K与电容C1并接。

2.根据权利要求1所述的分析测试仪，其特征在于是由壳体、光电探头和检测电路组成，光电探头的红外发射二极管和红外接收二极管分别相对设置在两个横截面形状为正方形的中空金属管腔中，中空金属管与仪器壳体连接在一起，电路板和电池设置在仪器的壳体之中，仪器壳体的面板上设置数码管LED、电源开关K和按钮开关AN1-AN5。

3.按权力要求书2规定的分析仪器，其特征是单片微型计算机采用AT8951或AT8952型号的单片机微处理器。

4.按权力要求书2规定的分析仪器，其特征是数据的显示采用5位LED数码管。

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