CN213802417U - 一种电梯安全卫士电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电梯安全卫士电路，包括：MCU电路、电源电路、RS485电路、RS232电路、LORA模块电路、网络电路、JTAG电路、液晶显示电路、蜂鸣器电路、指示灯电路、EEPROM电路、FLASH电路、IO输入电路、RTC电池电路、SD卡电路、拨码开关、模拟信号采集电路、电压监控电路、温度监控电路及重力加速度监控电路。本实用新型电路具有完善的供电方案，确保设备能在停电的情况下，能正常工作；具有良好的防止电源接反功能，以及过压、过流保护功能；高精度电压基准和高精度AD/C的使用，确保数据获取的精确性；丰富的通信接口和灵活的通信方式，使得数据传输简单；TFT触摸显示屏的使用，使设备调试和参数的设置更为简单。

Description

一种电梯安全卫士电路

技术领域

本实用新型涉及电梯安全卫士，具体涉及一种电梯安全卫士电路。

背景技术

目前的电梯安全电路整体成本上，有些偏高；对电池电压和外部供电电压的监控，没有采用运算放大器进行射随，并且是采用CPU内部的AD/C进行采集，精度不高。

发明内容

本实用新型针对上述问题，提供一种电梯安全卫士电路，包括：MCU电路、电源电路、RS485电路、RS232电路、LORA模块电路、网络电路、JTAG电路、液晶显示电路、蜂鸣器电路、指示灯电路、EEPROM电路、FLASH电路、IO输入电路、RTC电池电路、SD卡电路、拨码开关、模拟信号采集电路、电压监控电路、温度监控电路及重力加速度监控电路；

所述MCU电路分别电性连接电源电路、RS485电路、RS232电路、LORA模块电路、网络电路、JTAG电路、液晶显示电路、蜂鸣器电路、指示灯电路、EEPROM电路、FLASH电路、IO输入电路、RTC电池电路、SD卡电路、拨码开关、模拟信号采集电路、电压监控电路、温度监控电路及重力加速度监控电路。

进一步地，所述模拟信号采集电路包括4路模拟信号采集单元、电压基准芯片U11及外围电路、模数转换芯片U21及外围电路；

电压基准芯片U11及外围电路分别连接4路模拟信号采集单元；

所述4路模拟信号采集单元分别连接模数转换芯片U21及外围电路。

更进一步地，所述网络电路包括RJ45电路和LAN电路，RJ45电路和LAN电路分别连接MCU电路。

更进一步地，所述IO输入电路包括若干斯密特触发反相器电路、若干光电转换电路、桥电路，若干斯密特触发反相器电路与若干光电转换电路逐一对应连接；桥电路分别连接若干斯密特触发反相器电路。

更进一步地，所述MCU电路包括MCU芯片STM32F407ZGT6及其外围电路。

更进一步地，所述重力加速度监控电路包括重力加速度监控芯片U31和外围电路。

本实用新型的优点：

本实用新型电路具有完善的供电方案，确保设备能在停电的情况下，能正常工作；

具有良好的防止电源接反功能，以及过压、过流保护功能；

高精度电压基准和高精度AD/C的使用，确保数据获取的精确性；

丰富的通信接口和灵活的通信方式，使得数据传输简单；

TFT触摸显示屏的使用，使设备调试和参数的设置更为简单；

高性能CPU的使用，使设备运行更流畅；

大容量存储器的使用，确保在通信出现故障的情况下，数据能保存在设备本地存储；

使用了重力加速度芯片，可以有效的监控电梯的运行平稳度。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型实施例的电源主供电回路原理图 ；

图2是本实用新型实施例的RS485电路原理图 ；

图3是本实用新型实施例的RS232电路原理图 ；

图4是本实用新型实施例的LORA模块电路原理图 ；

图5是本实用新型实施例的网络电路原理图 ；

图6是本实用新型实施例的JTAG电路原理图 ；

图7是本实用新型实施例的液晶显示电路原理图 ；

图8是本实用新型实施例的蜂鸣器电路原理图 ；

图9是本实用新型实施例的指示灯电路原理图 ；

图10是本实用新型实施例的EEPROM电路原理图 ；

图11是本实用新型实施例的FLASH电路原理图 ；

图12是本实用新型实施例的IO输入电路原理图 ；

图13是本实用新型实施例的RTC电池电路原理图 ；

图14是本实用新型实施例的SD卡电路原理图 ；

图15是本实用新型实施例的拨码开关电路原理图 ；

图16是本实用新型实施例的电压监控电路原理图 ；

图17是本实用新型实施例的温度监控电路原理图 ；

图18是本实用新型实施例的重力加速度监控电路原理图 。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参考图1至图18，一种电梯安全卫士电路，包括：

MCU电路、电源电路、RS485电路、RS232电路、LORA模块电路、网络电路、JTAG电路、液晶显示电路、蜂鸣器电路、指示灯电路、EEPROM电路、FLASH电路、IO输入电路、RTC电池电路、SD卡电路、拨码开关、模拟信号采集电路、电压监控电路、温度监控电路及重力加速度监控电路；

所述MCU电路分别电性连接电源电路、RS485电路、RS232电路、LORA模块电路、网络电路、JTAG电路、液晶显示电路、蜂鸣器电路、指示灯电路、EEPROM电路、FLASH电路、IO输入电路、RTC电池电路、SD卡电路、拨码开关、模拟信号采集电路、电压监控电路、温度监控电路及重力加速度监控电路。

本实用新型电路具有完善的供电方案，确保设备能在停电的情况下，能正常工作；

具有良好的防止电源接反功能，以及过压、过流保护功能；

高精度电压基准和高精度AD/C的使用，确保数据获取的精确性；

丰富的通信接口和灵活的通信方式，使得数据传输简单；

TFT触摸显示屏的使用，使设备调试和参数的设置更为简单；

高性能CPU的使用，使设备运行更流畅；

大容量存储器的使用，确保在通信出现故障的情况下，数据能保存在设备本地存储；

使用了重力加速度芯片，可以有效的监控电梯的运行平稳度。

所述模拟信号采集电路包括4路模拟信号采集单元、电压基准芯片U11及外围电路、模数转换芯片U21及外围电路；

电压基准芯片U11及外围电路分别连接4路模拟信号采集单元；

所述4路模拟信号采集单元分别连接模数转换芯片U21及外围电路。

所述网络电路包括RJ45电路和LAN电路，RJ45电路和LAN电路分别连接MCU电路。

所述IO输入电路包括若干斯密特触发反相器电路、若干光电转换电路、桥电路，若干斯密特触发反相器电路与若干光电转换电路逐一对应连接；桥电路分别连接若干斯密特触发反相器电路。

所述MCU电路包括MCU芯片STM32F407ZGT6及其外围电路。

所述重力加速度监控电路包括重力加速度监控芯片U31和外围电路。

本实用新型电路的工作过程：

电梯安全卫士开机后，MCU内部的程序开始运行，先对外围可编程电路和传感器进行初始化并自检，自检完成后，MCU读取板载存储芯片的配置数据，并根据配置参数来运行，并采集各个传感器的数据。

电梯安全卫士开机采集各个传感器的数据。

1、采集电梯距离电梯井顶部的高度。电梯安全卫士通过定时读取激光雷达传感器输出的距离数据，得到电梯距离电梯井顶部的高度，计算电梯当前所在楼层，并通过前后两次读取的高度值，来计算电梯的运行速度和运行状态，判断电梯是上行、下行还是停止；

2、通过MCU内部的AD/C采集温度传感器输出的模拟量，并计算出当前控制室的温度；

3、采集四路直线位移传感器输出的模拟量，监测电梯钢丝绳的形变量，为电梯的按需维保提供依据；

4、检测两路接近开关的状态数据，用于判断电梯轿厢门的开、关状态；

5、采集重力加速度芯片的X、Y、Z三维倾角数据和X、Y、Z三轴加速度数据。根据倾角数据可以得出电梯轿厢是否出现倾斜问题，一旦某个方向的倾斜角度大于一定值，说明电梯存在安全风险，另外，可以根据加速度数据，可以推算出电梯在运行过程中各个方向的晃动程度，即电梯的舒适度；

5、采集外部供电的电压，用于判断是否存在停电的情况发生；

6、采集锂电池的电压，计算在发生停电的情况下，电池剩余的电量；

7、检测活体传感器输出的状态信息，来判断电梯内部是否有乘客，特别是发生电梯停电的情况下，为第一时间解救被困乘客提供科学依据。

MCU采集到各个传感器的数据后，加上帧头、帧尾和校验位等数据，封装成一帧固定格式的数据，并通过网络、4G/5G或者LORA模块传输到服务器。

由于电梯在运行的过程中，如果长时间没有人乘坐电梯，电梯里面的照明灯就会熄灭。D49、D50为整流桥堆，可以将电梯里照明用的220V交流电转为直流电，电路通过检测有没有电就可以判断是否处于休眠(待机)状态。

在正常情况下，设备的供电来自电梯。电源电路的作用是在电梯没有出现停电的情况下，设备由外部供电，并对电池进行充电，一但出现电梯停电的情况，设备则由安装在设备内部的锂电池供电，确保设备在停电的情况下也能正常把电梯的数据传回服务器，特别是发生电梯停电困人的情况，将电梯的数据传回服务器，方便救援人员迅速、准确的救援。

电源电路的工作原理：

电源电路主要分为两部分。一部分是主供电回路，以U4和U6为核心。U4为BUCK结构的DC/DC电源芯片，作用是把输入7-30V直流电变为5V，特点是效率高。U6是线性LDO电源芯片，作用是把U4输出的5V变为3.3V，给CPU和其他电路供电，特点是纹波小。另一部分是电池充、放电电路，充电电路以U5、U7为核心。U5也是高效率的BUCK结构的DC/DC电源芯片，作用是将输入7-30V直流电变为5V，U7则用U5输出的5V给电池充电。由于U7为线性锂电池管理芯片，所以在前其前级增加高效率的U5，先将较高的直流电变为较低的直流电，这样可以提高充电电路的效率，避免输入较高的直流电直接通过U7给电池充电，出现发热严重的情况，并提高电源的整体效率。电池放电电路以U9和Q3为核心，在外部供电正常的情况下，通过Q3将U9关闭，使其不工作。在外部停电的情况下，U9开始工作，将电池电压升为12V，确保设备在停电的情况下也能工作。

D1-D4组成为整流桥，不仅能有效的防止电源接反，损坏设备，并且在接反的情况下，设备也能正常工作。D28为TVS，当输入电压超过设备允许的最大值时，其电流很大，通过烧断保险丝F1的方式，达到保护设备后级电路的目的。

每栋楼房的每部电梯轿厢上面安装1台智慧电梯安全卫士，安装在轿厢顶部的智慧电梯安全卫士采集电梯的位置(所在楼层)信息、轿厢门开关状态、运行速度、运行平稳度以及电梯的故障信息，智慧电梯安全卫士采集的信息通过无线(LORA)的方式传送到电梯控制机房的通信设备(LORA集中器)，通信设备(LORA集中器)通过4G/5G或者有线网络将智慧电梯安全卫士采集的数据传输到服务器，服务器进行大数据分析，对故障提前预警。

智慧电梯安全卫士的安装采用非侵入的安装方式，不会破坏原有的电梯控制系统；

每栋楼房顶部的电梯控制机房安装1台智慧电梯安全卫士，安装在楼房顶部电梯控制机房的智慧电梯安全卫士采集电梯钢丝绳或者钢丝带的变化数据，用以判断是否需要更换钢丝绳或者钢丝带，达到提前预警、预防事故发生的目的，同时安装在楼房顶部电梯控制机房的智慧电梯安全卫士采集控制室的温度，并控制空调的启停，确保电梯控制设备的长期稳定运行；每栋楼房顶部的电梯控制机房安装一台通信设备(LORA集中器)；每台智慧电梯安全卫士内部均安装有锂电池，在断电的情况下，仍然可以工作。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电梯安全卫士电路，其特征在于，包括：

MCU电路、电源电路、RS485电路、RS232电路、LORA模块电路、网络电路、JTAG电路、液晶显示电路、蜂鸣器电路、指示灯电路、EEPROM电路、FLASH电路、IO输入电路、RTC电池电路、SD卡电路、拨码开关、模拟信号采集电路、电压监控电路、温度监控电路及重力加速度监控电路；

所述MCU电路分别电性连接电源电路、RS485电路、RS232电路、LORA模块电路、网络电路、JTAG电路、液晶显示电路、蜂鸣器电路、指示灯电路、EEPROM电路、FLASH电路、IO输入电路、RTC电池电路、SD卡电路、拨码开关、模拟信号采集电路、电压监控电路、温度监控电路及重力加速度监控电路。

2.根据权利要求1所述的电梯安全卫士电路，其特征在于，所述模拟信号采集电路包括4路模拟信号采集单元、电压基准芯片U11及外围电路、模数转换芯片U21及外围电路；

电压基准芯片U11及外围电路分别连接4路模拟信号采集单元；

所述4路模拟信号采集单元分别连接模数转换芯片U21及外围电路。

3.根据权利要求1所述的电梯安全卫士电路，其特征在于，所述网络电路包括RJ45电路和LAN电路，RJ45电路和LAN电路分别连接MCU电路。

4.根据权利要求1所述的电梯安全卫士电路，其特征在于，所述IO输入电路包括若干斯密特触发反相器电路、若干光电转换电路、桥电路，若干斯密特触发反相器电路与若干光电转换电路逐一对应连接；桥电路分别连接若干斯密特触发反相器电路。

5.根据权利要求1所述的电梯安全卫士电路，其特征在于，所述MCU电路包括MCU芯片STM32F407ZGT6及其外围电路。

6.根据权利要求1所述的电梯安全卫士电路，其特征在于，所述重力加速度监控电路包括重力加速度监控芯片U31和外围电路。

Images