CN206437724U - 电梯用电磁控制装置和系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电梯用电磁控制装置和系统，涉及自动控制的技术领域，其中，该装置包括：单片机、PWM隔离驱动模块、脉宽调制MOS开关、电流隔离采样模块、续流管和电磁线圈；电流隔离采样模块对电路中的电流进行隔离采样发送给单片机，单片机将实时采样的电流与预设的维持电流值进行对比后向PWM隔离驱动模块发送控制指令，通过对脉宽进行调制控制脉宽调制MOS开关的闭合或断开，在脉宽调制MOS开关闭合时导通电流为电磁线圈供电，在脉宽调制MOS开关断开时通过续流管为电磁线圈供电，从而保证有恒定的电流通过电磁线圈，对电磁制动器进行恒流的控制，保证维持力的同时节约了用电量，达到节能的目的。

Description

电梯用电磁控制装置和系统

技术领域

本实用新型涉及自动控制领域，具体而言，涉及一种电梯用电磁控制装置和系统。

背景技术

随着电梯在日常生活中的普及，以及对电梯的频繁使用，电梯的安全受到了人们的广泛关注，电磁控制器在电梯中是一个非常重要的安全部件，因此，电磁控制系统能耗高的问题成为了一个亟待解决的问题。

相关技术中的电梯电磁控制器，其电磁铁驱动控制是以电压全波整流启动，进入半波维持，或者采用电子电路，采用全压启动，维持时降至维持恒电压，以维持电梯的制动系统进行正常的工作。

在实际操作过程，现有技术中的电磁控制系统的控制方式仍然存在着对电能消耗较高的问题，对电能产生了极大的浪费，因此，需要高效、安全和节能的方式对电磁控制系统进行控制。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种电梯用电磁控制装置和系统，以实现通过恒流的控制方式对电磁制动器进行控制，保证电磁制动器安全高效的工作的情况，减少用电量。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种电梯用电磁控制装置，所述装置包括：单片机、PWM隔离驱动模块、脉宽调制MOS开关、电流隔离采样模块、续流管和电磁线圈；

所述单片机分别与所述PWM隔离驱动模块和所述电流隔离采样模块连接；

所述PWM隔离驱动模块还与所述脉宽调制MOS管连接；

所述脉宽调制MOS开关还与所述电流隔离采样模块连接；

所述电磁线圈分别与所述电流隔离采样模块和所述续流管连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述装置还包括：去剩磁控制模块和所述去剩磁MOS开关；

所述去剩磁控制模块分别与所述单片机和所述去剩磁MOS开关连接；

所述去剩磁MOS开关还分别与所述电磁线圈和所述电流隔离采样模块连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述装置还包括：电压隔离采样模块；

所述电压隔离采样模块分别与所述单片机和所述脉宽调制MOS开关连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述装置还包括：声光预警模块；

所述声光预警模块与所述单片机连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述装置还包括：热启动隔离输入模块和热/冷启动设置模块；

所述热启动隔离输入模块和所述热/冷启动设置模块分别与所述单片机连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述装置还包括：电源模块；

所述电源模块分别与所述单片机、所述电压隔离采样模块、所述电流隔离采样模块、所述PWM隔离驱动模块和去剩磁控制模块连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述电源模块包括：电磁干扰处理单元、整流单元和隔离稳压电源；

所述整流单元分别与所述电磁干扰处理单元和所述隔离稳压电源连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述装置还包括：CAN隔离接口和串口；

所述CAN隔离接口和所述串口分别与所述单片机连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述装置还包括：预警隔离输出触点；

所述预警隔离输出触点与所述单片机连接。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种电梯用电磁制动系统，所述系统包括：第一方面所述电梯用电磁控制装置和电梯控制装置；

所述电梯用电磁控制装置与所述电梯控制装置连接。

本实用新型实施例提供的一种电梯用电磁制动装置和系统，通过设置单片机、PWM隔离驱动模块、脉宽调制MOS开关、电流隔离采样模块、续流管和电磁线圈，电流隔离采样模块对电路中的电流进行隔离采样发送给单片机，单片机将实时采样的电流与预设的维持电流值进行对比向PWM隔离驱动模块发送控制指令，通过对脉宽进行调制控制脉宽调制MOS开关的闭合或断开，在脉宽调制MOS开关闭合时导通电流为电磁线圈供电，在脉宽调制MOS开关断开时通过续流管为电磁线圈供电，从而保证有恒定的电流通过电磁线圈，对电磁制动器进行恒流的控制，保证维持力的同时节约了用电量，达到节能的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型实施例所提供的一种电梯用电磁制动装置的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例所提供的一种电梯用电磁制动装置的另一结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例所提供的脉宽调制MOS开关、去剩磁MOS开关管和续流管的电路结构图；

图4示出了本实用新型实施例所提供的单片机、预警隔离输出触点、CAN接口和声光预警模块的电路结构图。

图5示出了本实用新型实施例所提供的电压隔离采样模块和电流隔离采样模块的电路结构图；

图6示出了本实用新型实施例所提供的PWM隔离驱动模块和去剩磁控制模块的电路结构图；

图7示出了本实用新型实施例所提供的电磁干扰处理单元和整流单元的电路结构图；

图8示出了本实用新型实施例所提供的隔离稳压电源的电路结构图；

图9示出了本实用新型实施例所提供一种电梯用电磁制动系统的结构示意图。

图标：

附图1中，各标号所代表的部件列表如下：

1-单片机； 2-PWM隔离驱动模块；

3-脉宽调制MOS开关； 4-电流隔离采样模块；

5-电磁线圈； 6-续流管。

附图2中，各标号所代表的部件列表如下：

7-去剩磁控制模块； 8-去剩磁MOS开关；

9-电压隔离采样模块； 10-声光预警模块；

11-电源模块； 12-热启动隔离输入模块；

13-热/冷启动设置模块； 14-CAN隔离接口；

15-串口； 16-预警隔离输出触点。

附图9中，各标号所代表的部件列表如下：

17-电梯用电磁控制装置； 18-电梯控制装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

考虑到相关技术中的电梯电磁控制器，其电磁铁驱动控制是以电压全波整流启动，进入半波维持，或者采用电子电路，采用全压启动，维持时降至维持恒电压，以维持电梯的制动系统进行正常的工作。在实际操作过程，现有技术中的电磁控制系统的控制方式仍然存在着对电能消耗较高的问题，对电能产生了极大的浪费，因此，需要高效、安全和节能的方式对电磁控制系统进行控制。基于此，本实用新型实施例提供了一种电梯用电磁控制装置和系统，下面通过实施例进行描述。

实施例1

为了实现对电梯用电磁控制装置进行恒流控制，节约电能的消耗。参见图1，本实施例提供了一种电梯用电磁控制装置，该装置包括：单片机1、PWM隔离驱动模块2、脉宽调制MOS开关3、电流隔离采样模块4、续流管6和电磁线圈5；

单片机1分别与PWM隔离驱动模块2和电流隔离采样模块4连接；

PWM隔离驱动模块2还与脉宽调制MOS管连接；

脉宽调制MOS开关3还与电流隔离采样模块4连接；

电磁线圈5分别与电流隔离采样模块4和续流管6连接；

单片机1，用于接收电流隔离采样模块4采集的电流，并将电流与预存储的维持电流值进行对比，根据对比结果向PWM隔离驱动模块2发送控制指令；

PWM隔离驱动模块2，用于接收单片机1发送的控制指令，根据控制指令对脉冲信号的脉宽进行调制；

脉宽调制MOS开关3，用于根据PWM隔离驱动模块2输出的脉冲信号控制电流的通断；

电流隔离采样模块4，用于对电路中的电流进行隔离采样，将采集的电流反馈至单片机1；

续流管6，用于在脉宽调制MOS开关3断开时，为电磁线圈5供电；

电磁线圈5，用于在恒定电流的控制下产生恒定的推力，使制动器保持打开的状态。

电梯电磁制动器是一种完成推力，达到克服弹簧反力，以释放制动臂或制动块，让曳引机顺利工作的装置，其足够的推力是第一位指标，也是我们最为关心的。

在忽略铁芯磁阻的影响和漏磁的作用下，电磁铁推力的公式为：

F＝(IN)²μ₀S/δ²

其中I表示线圈电流，N表示线圈匝数，μ₀表示空气磁导率，S表示工作气隙有效面积，δ表示气隙。

从上式中，我们可以看到，对于一个已成型的电磁铁对象，其随时间和空间对电磁铁的影响只有两个：一是气隙δ，即行程，与气隙的平方成反比，即推力会随气隙的变小而指数式上升，理论上说在0气隙时，推力为无穷大，但因为实际铁芯面的不平整，灰尘，油渍，水汽的存在对磁导率产生影响，因此仍需要一定的维持功率；另一个是电流I，推力与电流的平方成正比，电磁铁的电流与推力是最直接对应的正向关系，因此电流是影响推力的外部最直接原因。

制动器必须满足在最大气隙时的启动推力，在瞬时跑完全部气隙，如启动推力不够，则再多的时间也不会到达0气隙。由于启动过程的时间极短，一般在1秒以下，而相对于启动时间，维持的时间较长，特别是对于自动扶梯。因此维持时的维持推力应是我们研究的重点，也是节能的重点，智能控制的重点，以及可靠性研究的重点。

由于维持时推力与电流的平方成正比，这就意味着在维持时，恒定的电流意味着恒定的推力，以电流作为闭环控制对象是最为合理的。

采用脉宽调制的方式，利用场效应开关管的导通和关断，将直流电压变成直流脉冲，电磁铁线圈在脉冲高位时有电流，而在脉冲低位时由于电 感的储能特性，通过与其并联的续流二极管形成续流，从而得到了连续的电流，调节脉冲高位和低位的时间，即占空比，则可以调节电流的平均值。设定一个维持电流值，采样实际值与设定的电流值进行比较，通过调节占空比就可以对输出电流进行恒定的控制。

电磁铁的平均电流与占空比的关系是：

其中τ＝L/R为电磁铁时间常数，是电磁铁电感与电阻的比值，T为PWM的周期，D为PWM的占空比，U为整流后输入电压，R为电磁铁直流电阻，L为电感。

在电磁铁的时间常数一定时，线圈中的电流平均值及波动值取决于PWM的周期及占空比，当占空比在0-100％之间变化时，电流就在0-U/R之间变化，PWM频率越高，即T周期时间越短，电流的波动越小，电流平均值与占空比趋于线性关系。

恒流型控制器的控制及智能依赖于最基本的参数，即对所控制的电磁制动器对象的维持电流，不同的制动器，需要设置不同的维持电流，即维持电流对应相应的制动器维持力要求。

为了消除电磁线圈5上产生的剩磁，参见图2、图3和图6，本实施例提供了一种电梯用电磁控制装置，该装置还包括：去剩磁控制模块7和去剩磁MOS开关8；

去剩磁控制模块7分别与单片机1和去剩磁MOS开关8连接；

去剩磁MOS开关8还分别与电磁线圈5和电流隔离采样模块4连接；

去剩磁控制模块7，用于接收单片机1发送的去磁控制指令，根据去磁控制指令对去磁电平信号进行电平转换；

去剩磁MOS开关8，用于根据去剩磁控制模块7发出的去磁电平信号控制电流的通断。

通过以上实施例可以看出，由于电磁线圈5是一个大的电感，具有储能特性，断电后不能够马上消失，通过去剩磁控制模块7和去剩磁MOS开关8控制与电磁线圈5并联的续流管6形成续流，从而得到连续的电流，以达到通过恒定电流对电梯的制动器进行控制，实现节约电能的目的。

为了能够对电路中的电压及时的进行采集，实时的将电路中采集的电压传输给单片机1，参见图5，本实施例提供了一种电梯用电磁控制装置，该装置还包括：电压隔离采样模块9；

电压隔离采样模块9分别与单片机1和脉宽调制MOS开关3连接；

电压隔离采样模块9，用于对电路中的电压进行隔离采样，将采集到的电压值发送给单片机1。

通过以上实施例可以看出，电压隔离采样模块9对电路中的电压进行实时的隔离采样，将采集到的电压值发送给单片机1，单片机1对电压值是否正常进行判断，但出现异常电压时进行报警，便于对电路或设备进行及时的检查与维修。

为了在装置运行异常时警示人们及时的进行检查，参见图4，本实施例提供了一种电梯用电磁控制装置，该装置还包括：声光预警模块10；

声光预警模块10与单片机1连接；

声光报警模块，用于在电压隔离采样模块9采集的电压值超出预设的电压值时进行声光报警。

通过以上实施例可以看出，声光预警模块10在检测到电路检测值出现明显异常时，进行声光报警，如：当PWM占空比调至100％，采样电流仍小于维持电流设定值时，则说明维持力下降；控制器的本身温度过高，超过设定的温度值，其中温度主要来自MOS管和续流管6，或单片机1程序出错时看门狗复位重启，马上预警；监测到电压急剧下降时，就可以知道线圈有匝间短路发生。一旦低于设定的短时电压下降比例值，其中，默认值如5％，控制器就可以声光预警提示；由于线圈电阻的发热，其温升不可 避免，在电流恒定时，线圈热阻上升，则电压上升。也就是说线圈的热阻上升，即通过监测电压的上升可以知道线圈的温升，如设定电磁制动器的报警温度，根据漆包线热阻的计算，即常用的电阻法就可以精确的知道实际线圈内部的温升，一旦超过此值，控制器就可以声光预警提示。

为了能够对电梯用电磁控制装置的启动进行控制，本实施例提供了一种电梯用电磁控制装置，该装置还包括：热启动隔离输入模块12和热/冷启动设置模块13；

热启动隔离输入模块12和热/冷启动设置模块13分别与单片机1连接；

热启动隔离输入模块12，用于在对电磁控制装置进行控制时，隔离与其他系统的共地及干扰；

热/冷启动设置模块13，用于对热/冷启动的功能进行设置。

通过以上实施例可以看出，通过设置热/冷启动设置模块13，对热启动和冷启动的功能进行设置和选择，预留外部控制接口，作为电磁制动器的热启动接口，以备供电下的制动器迅速启动，降低了电源的浪涌冲击以及外部控制触点的容量，彻底避免了抱闸回路易触点粘连的发生。

为了有效的为电路提供稳定的电源，参见图7和图8本实施例提供了一种电梯用电磁控制装置，该装置还包括：电源模块11；

电源模块11分别与单片机1、电压隔离采样模块9、电流隔离采样模块4、PWM隔离驱动模块2和去剩磁控制模块7连接；

电源模块11，用于为单片机1、电压隔离采样模块9、电流隔离采样模块4、PWM隔离驱动模块2和去剩磁控制模块7供电。

电源模块11包括：电磁干扰处理单元、整流单元和隔离稳压电源；

整流单元分别与电磁干扰处理单元和隔离稳压电源连接；

电磁干扰处理单元，用于让低频的有用信号通过，而抑制高频干扰信号的传输；

整流单元，用于将交流电压转化为单向脉动性直流电压；

隔离稳压电源，用于稳定电路电压，并将高低电压进行隔离。

通过以上实施例可以看出，通过图7电路中的电磁干扰处理单元对输入的交流电产生电磁干扰的部分进行处理，从通过整流单元将交流电压转化为198V的单向脉动性直流电压，再通过图8中设置的π行滤波和LNK306芯片产生15V电压，通过隔离电源B120SS-1WR3处理产生5V电压。

为了能够实现将电梯用电磁控制装置与外部设备进行连接，本实施例提供了一种电梯用电磁控制装置，该装置还包括：CAN隔离接口14和串口15；

CAN隔离接口14和串口15分别与单片机1连接；

CAN隔离接口14和串口15，用于与电梯控制装置进行连接。

通过以上实施例可以看出，电梯用电磁控制装置设置有多个CAN隔离接口14和多个串口15，来实现与外界设备或者系统进行连接，如通过CAN或串口15接入有远程监控的电梯或扶梯系统，则可以直接从其系统中远程监测和查询历史，如接上作为选件的GPRS、WIFI或LAN的发射或输出模块，则可以发至任何与互联网相连的电脑或手机APP，让电梯用电磁控制装置的状态随时看得见，并且能够查得到历史运行状态。

为了能够对产生预警信号后进行有效的输出，本实施例提供了一种电梯用电磁控制装置，该装置还包括：预警隔离输出触点16；

预警隔离输出触点16与单片机1连接；

预警隔离输出触点16，用于将产生的预警信号进行隔离输出。

通过以上实施例可以看出，但产生预警信号后可以通过预警隔离输出触点16输出给声光预警模块10，有效的实现信号的输出。

综上所述，本实施例提供的一种电梯用电磁控制装置，通过设置单片机、PWM隔离驱动模块、脉宽调制MOS开关、电流隔离采样模块、续流管和电磁线圈，电流隔离采样模块对电路中的电流进行隔离采样发送给单 片机，单片机将实时采样的电流与预设的维持电流值进行对比向PWM隔离驱动模块发送控制指令，通过对脉宽进行调制控制脉宽调制MOS开关的闭合或断开，在脉宽调制MOS开关闭合时导通电流为电磁线圈供电，在脉宽调制MOS开关断开时通过续流管为电磁线圈供电，从而保证有恒定的电流通过电磁线圈，对电磁制动器进行恒流的控制，保证维持力的同时节约了用电量，达到节能的目的。

实施例2

为了能够实现对电梯的有效控制，参见图9，本实施例提供了一种电梯用电磁制动系统，该电梯用电磁制动系统包括上述实施例1中提供的一种电梯用电磁控制装置17和电梯控制装置18，通过电梯用电磁控制装置17与电梯控制装置18连接来控制电梯的有效运行。

本实用新型实施例提供的电梯用电磁制动系统，与上述实施例提供的电梯用电磁制动装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.电梯用电磁控制装置，其特征在于，所述装置包括：单片机、PWM隔离驱动模块、脉宽调制MOS开关、电流隔离采样模块、续流管和电磁线圈；

所述单片机分别与所述PWM隔离驱动模块和所述电流隔离采样模块连接；

所述PWM隔离驱动模块还与所述脉宽调制MOS管连接；

所述脉宽调制MOS开关还与所述电流隔离采样模块连接；

所述电磁线圈分别与所述电流隔离采样模块和所述续流管连接。

2.根据权利要求1所述的电梯用电磁控制装置，其特征在于，所述装置还包括：去剩磁控制模块和去剩磁MOS开关；

所述去剩磁控制模块分别与所述单片机和所述去剩磁MOS开关连接；

所述去剩磁MOS开关还分别与所述电磁线圈和所述电流隔离采样模块连接。

3.根据权利要求1所述的电梯用电磁控制装置，其特征在于，所述装置还包括：电压隔离采样模块；

所述电压隔离采样模块分别与所述单片机和所述脉宽调制MOS开关连接。

4.根据权利要求3所述的电梯用电磁控制装置，其特征在于，所述 装置还包括：声光预警模块；

所述声光预警模块与所述单片机连接。

5.根据权利要求1所述的电梯用电磁控制装置，其特征在于，所述装置还包括：热启动隔离输入模块和热/冷启动设置模块；

所述热启动隔离输入模块和所述热/冷启动设置模块分别与所述单片机连接。

6.根据权利要求3所述的电梯用电磁控制装置，其特征在于，所述装置还包括：电源模块；

所述电源模块分别与所述单片机、所述电压隔离采样模块、所述电流隔离采样模块、所述PWM隔离驱动模块和去剩磁控制模块连接。

7.根据权利要求6所述的电梯用电磁控制装置，其特征在于，所述电源模块包括：电磁干扰处理单元、整流单元和隔离稳压电源；

所述整流单元分别与所述电磁干扰处理单元和所述隔离稳压电源连接。

8.根据权利要求1所述的电梯用电磁控制装置，其特征在于，所述装置还包括：CAN隔离接口和串口；

所述CAN隔离接口和所述串口分别与所述单片机连接。

9.根根据权利要求1所述的电梯用电磁控制装置，其特征在于，所述装置还包括：预警隔离输出触点；

所述预警隔离输出触点与所述单片机连接。

10.电梯用电磁制动系统，其特征在于，所述系统包括：权利要求1至9任一项所述的电梯用电磁控制装置和电梯控制装置；

所述电梯用电磁控制装置与所述电梯控制装置连接。