DE9116466U1 - Device for detecting the current position, acceleration or similar of a freight and/or passenger elevator moving within an elevator shaft - Google Patents
Device for detecting the current position, acceleration or similar of a freight and/or passenger elevator moving within an elevator shaftInfo
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Description
Einrichtung zur Erkennung der momentanen Position, der Beschleunigung od.dgl. eines innerhalb eines Aufzugschachtes verfahrbaren Lasten- und/oder Personenaufzuges.Device for detecting the current position, acceleration, etc. of a freight and/or passenger elevator moving within an elevator shaft.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erkennung der momentanen Position, der Beschleunigung od.dgl. eines innerhalb eines zwei feste, d.h. konstant beabstandete Endpunkte aufweisenden Aufzugschachtes verfahrbaren Lasten- und/oder Personenaufzuges. The invention relates to a device for detecting the current position, acceleration or the like of a freight and/or passenger elevator that can be moved within an elevator shaft having two fixed, i.e. constantly spaced end points.
Zur Erkennung der momentanen Position eines zwischen zwei festen Endpunkten bewegbaren Gegenstandes sind allgemein inkrementale Weg- bzw. Winkelme/3systeme bekannt. Diese Systeme arbeiten zuverlässig und geben die Position von Gegenständen ausreichend an, erfordern aber insgesamt einen hohen Installations- und Montageaufwand. Dieser ist besonders hoch, wenn ein solches Wegme/3system nachträglich in einer Anlage eingebaut werden soll.Incremental displacement or angle measuring systems are generally known for detecting the current position of an object that can be moved between two fixed end points. These systems work reliably and indicate the position of objects adequately, but require a lot of installation and assembly work. This is particularly high if such a displacement measuring system is to be subsequently installed in a system.
Weiterhin ist aus dem Lasten- und Aufzugbau bekannt, da/3 die Position von Aufzügen über Inkrementalgeber, Kopierwerke oder Kurvenscheiben jederzeit erkannt werden kann. Diese Vorrichtungen weisen einen recht komplizierten mechanischen Aufbau auf und sind störanfällig und wartungsaufwendig. Montage- und Installationsarbeiten erfordern ebenfalls einen hohen Auf-Furthermore, it is known from freight and elevator construction that the position of elevators can be detected at any time using incremental encoders, copying mechanisms or cam disks. These devices have a very complicated mechanical structure and are prone to failure and require a lot of maintenance. Assembly and installation work also require a high level of effort.
— wand. Dieser erhöht sich bei einer eventuell beabsichtigten Nachrüstung von Anlagen beträchtlich.— wall. This increases considerably if a retrofit of systems is planned.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Erkennung der momentanen Position, der Be-The invention is based on the object of providing a device for detecting the current position, the
schleunigung od.dgl. eines innerhalb eines Aufzugschachtes verfahrbaren Lasten- und/oder Personenaufzuges zu entwickeln, die bei geringem Montage- und Installationsaufwand eine präzise Erkennung der jeweiligen Position des Lasten- und/oder Personenaufzuges zwischen den Endpunkten des Aufzugschachtes ermöglicht, die Arbeitsfunktion des bewegten Aufzuges bei geringem Wartungsaufwand für diesen sicherstellt und sich problemlos in vorhandenen Anlagen unabhängig von deren Alter und Steuerung einsetzen lä/3t.acceleration or similar of a freight and/or passenger elevator that can be moved within an elevator shaft, which enables precise detection of the respective position of the freight and/or passenger elevator between the end points of the elevator shaft with little assembly and installation effort, ensures the working function of the moving elevator with little maintenance effort for it and can be easily used in existing systems regardless of their age and control system.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des eingangs genannten Einrichtung dadurch gelöst, da/3 am Aufzug oder an dem Endpunkt des Aufzugschachtes ein Sendesensor angeordnet ist, der nach einer Kalibrierung mindestens innerhalb einer Streckenlänge des Aufzugschachtes zwischen einem von dessen Endpunkten und dem bewegbaren Aufzug emittierend ein Dauerstrichsignal erzeugt, daß jeweils dem Aufzug oder dem Endpunkt gegenüberliegend angeordnet ein Empfangssensor zur Aufnahme des Dauerstrichsignals und eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, die durch Phasenvergleich zwischen dem empfangenen Signal und dem gleichzeitig gesendeten Signal die Entfernung zwischen dem Sensorpaar elektrisch ermittelt. Durch die erfindungsgemä/3e Einrichtung ist es möglich, die momentane Position eines Lasten- und/oder Personenaufzuges innerhalb eines Aufzugsschachtes zu erkennen, wobei die Einrichtung einfach und mit lediglich geringem technischen Aufwand zu realisieren ist. Es sind zwar generell Verfahren und Vorrichtungen zur Luftschall-Abstandsmessung bekannt (s. z.B.This task is solved in conjunction with the features of the device mentioned at the beginning in that a transmitting sensor is arranged on the elevator or at the end point of the elevator shaft, which after calibration generates a continuous wave signal at least within a section of the elevator shaft between one of its end points and the movable elevator, that a receiving sensor is arranged opposite the elevator or the end point to receive the continuous wave signal and an evaluation unit is provided which electrically determines the distance between the sensor pair by comparing the phase between the received signal and the simultaneously transmitted signal. The device according to the invention makes it possible to recognize the current position of a freight and/or passenger elevator within an elevator shaft, whereby the device can be implemented simply and with only little technical effort. General methods and devices for measuring airborne sound distances are known (see e.g.
DE-OS 36 21 819). Dabei wird ein Schallimpuls (Impuls-Echomethode) in einem Sensor erzeugt und auf ein reflektierendes,DE-OS 36 21 819). A sound pulse (pulse-echo method) is generated in a sensor and directed onto a reflective,
— in diesem speziellen Fall heißes Objekt gerichtet. Über den Schallimpuls wird die Laufstrecke des Schalls und damit über die Zeit, wie z.B. auch im Fall des allgemein bekannten Echolots, die Entfernung zwischen Sensor und Objekt elektrisch ermittelt. Zur Vermeidung von Unregelmäßigkeiten der Schall-— in this particular case, a hot object. The sound pulse is used to electrically determine the path of the sound and thus the distance between the sensor and the object over time, as is the case with the well-known echo sounder. To avoid irregularities in the sound
ausbreitung wird entlang der Laufstrecke des Schalls und diese vollständig einschließend eine zeitlich konstante Luftströmung aufrecht erhalten. Diese sehr aufwendige Lösung ist auf Anwendungsfälle begrenzt, bei denen die zu messende Entfernung nicht allzu groß ist, da der vom Ventilator erzeugte Luftstrom über eine längere Strecke keine gleichbleibenden Bedingungen für den Ultraschall erreichen kann. Durch diese reine Zeitmeßmethode mittels Schall ist es aber weder möglich noch naheliegend, eine Entfernungsbestimmung mittels Phasenvergleich durchzuführen.propagation, a temporally constant air flow is maintained along the path of the sound and completely enclosing it. This very complex solution is limited to applications in which the distance to be measured is not too great, since the air flow generated by the fan cannot achieve constant conditions for the ultrasound over a longer distance. However, this pure time measurement method using sound makes it neither possible nor obvious to carry out a distance determination using phase comparison.
Vorteilhafterweise können ein aufzugsgebundener zweiter Sendesensor und ein zweiter, am anderen Endpunkt des Aufzugschachtes angeordneter Empfangssensor zum Ausgleich von Unregelmäßigkeiten der Schallausbreitung innerhalb der Streckenlänge zwischen den Endpunkten des Aufzugschachtes vorgesehen sein, wobei zusätzlich zu dem ersten Dauerstrichsignal zwischen dem am Aufzug und einem der Endpunkte des Aufzugschachtes angeordneten Sensorpaar der zweite Sendesensor ein weiteres Dauerstrichsignal zu dem zweiten Empfangssensor ausstrahlt und dieses weitere Signal von diesem empfangen wird und bei Abstandsänderungen zwischen den Sensoren des zweiten Sensorpaares die Entfernung von der Auswerteeinheit elektrisch ermittelt wird, um für die zwei Sensorpaare zwei Wegstreckenwerte zu erzeugen. Somit können evtl. mögliche Meßfehler infolge Umgebungsveränderungen ausgeglichen werden.Advantageously, a second transmitter sensor connected to the elevator and a second receiver sensor arranged at the other end point of the elevator shaft can be provided to compensate for irregularities in the sound propagation within the length of the path between the end points of the elevator shaft, whereby in addition to the first continuous wave signal between the sensor pair arranged on the elevator and one of the end points of the elevator shaft, the second transmitter sensor emits a further continuous wave signal to the second receiver sensor and this further signal is received by it and in the event of changes in the distance between the sensors of the second sensor pair, the distance is determined electrically by the evaluation unit in order to generate two distance values for the two sensor pairs. In this way, possible measurement errors due to environmental changes can be compensated.
Weiterhin können die Sendesensoren und die Empfangssensoren so ausgebildet und angeordnet sein, daß zwischen dem AufzugFurthermore, the transmitting sensors and the receiving sensors can be designed and arranged so that between the elevator
und jedem Endpunkt des Aufzugschachts jeweils von den Sende-— sensoren ein Ultraschall-Signal als Dauerstrichsignal mit einer bestimmten Frequenz gesendet und die dabei sich ergebende jeweilige Phasenanzahl zwischen den Sensorpaaren in der Auswerteeinheit korreliert wird, wodurch ein Koeffizient ermittelt wird, der mit der konstanten Länge hx der Wegstreckeand each end point of the elevator shaft, an ultrasonic signal is sent from the transmitter sensors as a continuous wave signal with a specific frequency and the resulting number of phases between the sensor pairs is correlated in the evaluation unit, whereby a coefficient is determined which is related to the constant length h x the distance
multipliziert wird. Eine so aufgebaute Einrichtung ermöglicht eine Ultraschallstreckenmessung innerhalb eines Aufzugschachtes trotz wechselnder Umweltbedingungen, wie zum Beispiel Temperaturänderungen, Änderung der Luftfeuchtigkeit od.dgl., und kann dabei diese UmweltSchwankungen vollständig kompensieren. Dies wird dadurch erreicht, da/3 nach Installation der erforderlichen Sender und Empfänger eine Kalibrierung der in ihrer Abmessung bekannten, konstanten Strecke hx zwischen den beiden Endpunkten des Aufzugschachtes erfolgt, indem Ultraschall-Signale ausgesendet und empfangen werden und die dabei ermittelte Phasenanzahl in der Auswerteeinheit gespeichert und der festen und unveränderlichen Länge bzw. Abmessung hx zwischen den beiden Endpunkten zugeordnet wird. Die gezählte Phasenanzahl der Kalibrierung ist die Konstante, unabhängig davon, ob sich der bewegbare Aufzug an einem der Endpunkte oder zwischen diesen befindet. Nach der Kalibrierung kann die Position des bewegbaren Aufzuges zwischen den Endpunkten jederzeit sicher erkannt werden, indem zwischen jedem Endpunkt des Aufzugschachtes und dem Aufzug ein Ultraschall-Signal erzeugt wird, das jeweils zwischen dem Aufzug und einem Endpunkt eine bestimmte Phasenanzahl, die nicht ganzzahlig sein mu/3, je nach den jeweiligen Umwelteinflüssen und der Position des Aufzuges aufweist. Diese sich real ergebenden Phasenanzahlen werden von der Auswerteeinheit aufgenommen und mit der bei der Kalibrierung festgestellten Phasenanzahl verglichen.multiplied. A device constructed in this way enables ultrasonic distance measurement within an elevator shaft despite changing environmental conditions, such as changes in temperature, changes in humidity, etc., and can completely compensate for these environmental fluctuations. This is achieved because, after installation of the necessary transmitters and receivers, a calibration of the known, constant distance h x between the two end points of the elevator shaft is carried out by sending and receiving ultrasonic signals and the number of phases determined in this way is stored in the evaluation unit and assigned to the fixed and unchanging length or dimension h x between the two end points. The number of phases counted in the calibration is the constant, regardless of whether the movable elevator is at one of the end points or between them. After calibration, the position of the movable elevator between the end points can be reliably detected at any time by generating an ultrasonic signal between each end point of the elevator shaft and the elevator, which has a certain number of phases between the elevator and an end point, which does not have to be an integer/3, depending on the respective environmental influences and the position of the elevator. These actual phase numbers are recorded by the evaluation unit and compared with the number of phases determined during calibration.
Weiterhin kann vorteilhafterweise die Anordnung der Sensorenpaare und der Auswerteeinheit so getroffen sein, da/3 zwischen den beiden Endpunkten des Aufzugschachtes und zwischen einem der Endpunkte und dem Aufzug jeweils ein Ultraschall-Signal als Dauerstrichsignal einer bestimmten Frequenz gesendet undFurthermore, the arrangement of the sensor pairs and the evaluation unit can advantageously be such that an ultrasonic signal is sent as a continuous wave signal of a specific frequency between the two end points of the elevator shaft and between one of the end points and the elevator and
— die sich ergebende jeweilige Phasenanzahl in der Auswerteeinheit korreliert werden, wodurch ein Koeffizient ermittelt wird, der mit der Länge hx multipliziert wird.— the resulting number of phases are correlated in the evaluation unit, whereby a coefficient is determined which is multiplied by the length h x .
Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung lassen sich weiterhin kinematische Daten der Aufzüge, also Fahrweg- und zugehörige Zeitmeßwerte mit geringem Arbeitsaufwand bestimmen, wobei aus den kinematischen Daten die momentanen Kennwerte ermittelt werden können. Insbesondere kann vorteilhaft die Bestimmung von Strecken, Geschwindigkeits- und Beschleunigungswerten erfolgen, aus denen sich z.B. die Wirksamkeit, insbesondere der Grad der Funktionstüchtigkeit der Bremse sowie einer bei Aufzügen stets vorgesehenen Fangvorrichtung ableiten läßt.The device according to the invention also allows kinematic data of the elevators, i.e. travel distance and associated time measurements, to be determined with little effort, whereby the current characteristic values can be determined from the kinematic data. In particular, distances, speed and acceleration values can be advantageously determined, from which, for example, the effectiveness, in particular the degree of functionality of the brake and of a safety gear that is always provided in elevators, can be derived.
Weiter ermöglicht die Einrichtung unter Hinzunahme von Wandlern die Aufnahme von momentanen physikalischen Größen wie Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchte, von Zeitdaten wie Datum und/oder Uhrzeit sowie weiterhin von Vergleichsparametern wie z.B. Höhenwerten. Diese Parameter können stromausfallsicher gespeichert werden.Furthermore, the device, with the addition of converters, enables the recording of current physical quantities such as temperature, air pressure, air humidity, time data such as date and/or time, as well as comparison parameters such as altitude values. These parameters can be stored in a way that is safe from power failure.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen auch darin, daß Über- und Unterwartungen vermieden und somit unnötige Wartungskosten verhindert werden. Es ergeben sich auch ökologische Vorteile, indem Altöl und Altschmierstoffe nur entsprechend dem betriebsmäßigen Ablauf anfallen und Betriebsstörungen und Frühverschleiß rechtzeitig erkannt werden können.The advantages that can be achieved with the invention also include the fact that over- and under-maintenance are avoided and thus unnecessary maintenance costs are prevented. There are also ecological advantages, as used oil and used lubricants are only generated in accordance with normal operational processes and operational malfunctions and early wear can be detected in good time.
Ein zusätzlicher Vorteil kann darin bestehen, daß ein Wartungsanforderungssignal in geeigneter Weise durch Einbindung einer Fernwirkeinrichtung direkt über Telefon an eine Wartungsfirma übertragen werden kann.An additional advantage may be that a maintenance request signal can be transmitted directly to a maintenance company by telephone in a suitable manner by integrating a remote control device.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der ErfindungFurther advantages and applications of the invention
~~* gehen aus des folgenden Beschreibung des in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels hervor, das einen Blockschaltplan für die erfindungsgemäße Einrichtung zeigt.~~* emerge from the following description of the embodiment shown in the schematic drawing, which shows a block diagram for the device according to the invention.
Eine Positionserfassungselektronik eines innerhalb eines Aufzugschachtes verfahrbaren Lasten- und/oder Personenaufzuges setzt im einfachsten Fall zwei von ihrer örtlichen Lage abhängige Eingangssignale in Rechtecksignale um, erkennt hierin und hält inkremental fest den Grobversatz und die Versatzrichtung und bildet, zusätzlich bezogen auf die Positionsinkremente, ein geeignetes feinproportioniertes Differenzsignal, so da/3 Positionsunterschiede äußerst genau erfaßt werden können. Die beiden Signale werden aus Ultraschall-signalen mit einer konstanten Frequenz von z.B. 40 kHz gewonnen. Die Signalaufbereitung erfolgt mit Empfängern IA und Verstärkern PA. Natürlich ist die Anwendung dieses Positionserfassungssystems nicht auf die oben genannte Möglichkeit beschränkt, sondern dieses kann insbesondere wegen seiner Verwendbarkeit mit Computern vielfältig eingesetzt und erweitert werden.In the simplest case, position detection electronics in a freight and/or passenger elevator that can be moved within an elevator shaft convert two input signals that depend on their location into square-wave signals, detect and incrementally record the coarse offset and the offset direction and, in addition, form a suitable finely proportioned differential signal based on the position increments, so that position differences can be detected extremely precisely. The two signals are obtained from ultrasonic signals with a constant frequency of e.g. 40 kHz. The signal processing takes place with receivers IA and amplifiers PA. Of course, the application of this position detection system is not limited to the above-mentioned option, but it can be used and expanded in many different ways, particularly because of its usability with computers.
Die Figur zeigt eine Auswerteeinheit mit Stromversorgung und Hardware-Reset-Möglichkeit RES. Das Signal A wird durch Teilung eines Oszillators XTAL gewonnen. Es folgt eine Leistungsverstärkung mit Hilfe von PA. Die am Aufzug angeordneten Ultraschall-Sende-Bauelemente UT überbrücken akustisch Strecken s-^ und sD. An den Endpunkten des Aufzugschachtes angeordnete Ultraschall-Sensoren UR wandeln die empfangenen akustischen Signale wieder in elektrische Signale zurück, die mit Hilfe der Empfangsschaltung IA für die folgende Auswertung aufbereitet werden. Es stehen ein Rechtecksignal A und zwei Rechtecksignale Bt und Bj3 zur Verfügung, deren Phasenlage proportional dem jeweiligen Weg St und S]3 ist.The figure shows an evaluation unit with power supply and hardware reset option RES. The signal A is obtained by dividing an oscillator XTAL. This is followed by power amplification using PA. The ultrasonic transmitting components UT arranged on the elevator acoustically bridge distances s-^ and s D . Ultrasonic sensors UR arranged at the end points of the elevator shaft convert the received acoustic signals back into electrical signals, which are processed for the subsequent evaluation using the receiving circuit IA. A square-wave signal A and two square-wave signals Bt and Bj 3 are available, the phase position of which is proportional to the respective distance St and S] 3 .
Die Logik gibt die momentane Rasterung eines Weginkrementes,The logic gives the current grid of a path increment,
"■" d.h. Teilbeträge der Phase an den Koordinator. Weiterhin ist die Logik maßgeblich an der Aufbereitung der Phasen beteiligt, so da/3 im Zusammenwirken mit dem Koordinator, hier einem Microcontroller, eine Aufwärts-/ Abwärtszählung vorgenommen werden kann. Zur weiteren Verarbeitung der gewonnenen Da-"■" i.e. partial amounts of the phase to the coordinator. Furthermore, the logic is significantly involved in the preparation of the phases, so that in cooperation with the coordinator, here a microcontroller, an up/down counting can be carried out. For further processing of the data obtained
ten dient eine serielle Schnittstelle V24, an die z.B. ein Personalcomputer angeschlossen werden kann.A V24 serial interface is used to which a personal computer can be connected, for example.
Das beschriebene Positionserfassungs-System wurde speziell für die Stufenüberwachung und Montageunterstützung und die damit verbundenen Einstellarbeiten im Aufzugsbereich entwickelt. Eine Überprüfung der Funktionstüchtigkeit und somit der Reproduzierbarkeit und Me/3genauigkeit erfolgte unter Ausnutzung der seriellen Schnittstelle und unter Zuhilfenahme eines MS-DOS-Rechners. Hinsichtlich einer Stabilitätsbetrachtung kann eine Festplatte als Meßdatenmassenspeicher hinzugezogen und ein angeschlossener Matrixdrucker zwecks besserer Auswertung mit genutzt werden.The position detection system described was specially developed for step monitoring and assembly support and the associated adjustment work in the elevator sector. A check of the functionality and thus the reproducibility and measurement accuracy was carried out using the serial interface and with the aid of an MS-DOS computer. With regard to stability, a hard disk can be used as a mass storage device for measurement data and a connected matrix printer can be used for better evaluation.
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