WO2010142822A2 - Procedimiento para la detección de apertura de puertas en ascensores y circuito para la puesta en práctica del mismo - Google Patents
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- B66B13/02—Door or gate operation
- B66B13/14—Control systems or devices
- B66B13/143—Control systems or devices electrical
Definitions
- the present invention relates to a method for detecting the number of open doors of an elevator.
- the method is applicable in elevator safety, specifically in preventing unauthorized access to the elevator shaft.
- the proposed method is based on the injection of a periodic signal in the elevator safety line, through which a current flows that will be interrupted when a door is opened. Additionally, by means of a suitable circuitry, a signal offset will be induced each time a door is opened, said offset being used to monitor the number of open doors at a given time.
- the circuit with which to carry out the door opening detection procedure is also object of the invention.
- the prevention of unauthorized access to the elevator shaft is a very important aspect for its safety. Usually, to ensure that there have been no intrusions to the elevator shaft, unauthorized opening of the doors is prevented.
- REPLACEMENT SHEET (Rule 26) doors of the same. There are currently numerous methods to prevent the opening of an unauthorized door that will be discussed below.
- the proposed invention would add additional security to these traditional methods with the advantage of not needing a significant investment when leveraging existing infrastructure.
- the proposed technique injects a periodic signal at one end of the safety line and detects the offset caused by an additional circuitry H ⁇ * 1
- REPLACEMENT SHEET (Rule 26) door opening mechanism.
- the value of this offset can be related to the number of doors open at a given time.
- the main advantage of this method is that, based on the existing infrastructure in the elevator, the cost of its implementation is very low.
- the method proposed by the invention is to inject a periodic signal into the elevator safety line. Additionally, the door opening hardware is modified so that each open door behaves like a condenser in series with the safety line (said capacitor does not compromise the safety of the elevator, since in the event of failure of the elevator, the opening of this, never its short circuit). As a consequence, each open door will produce a certain lag in the periodic signal that can be used as an unauthorized intrusion alarm.
- the operation of the circuit is based on the property of an RC circuit to add a lag to a periodic signal depending on the capacitor value used.
- An assembly will be made such that an RC circuit is formed between the safety line input and the output, so that the value of the capacitor is a function of the number of elevator doors open at a given time. For this, it will only be necessary to add a condenser to the door opening mechanism.
- a periodic signal will be injected at the beginning of the safety line and a simultaneous sensing of the injected signal and the signal existing at the other end of the line will be performed.
- the gap between these two signals will be a measure of the
- Figure L- shows an electrical scheme corresponding to the preferred embodiment of the invention.
- Figure 2.- shows, according to an electrical scheme, the conventional operation of the safety line.
- Figure 3.- shows, according to an electrical scheme, a possible implementation of the phase detector.
- Figure 4.- shows a Bode diagram where you can verify that the offset introduced to the signal is different depending on the number of open doors of the elevator.
- Figure 5 shows the shape of the two signals processed by the phase detector (original signal and signal after passing through the safety line) after passing through a comparator. You can verify that the offset (nodes C and D) between the two signals
- REPLACEMENT SHEET (Rule 26) It can be obtained through a simple digital circuit that generates a signal modulated by PWM pulse width (node E).
- Figure 1 shows the preferred embodiment of the invention in a complete assembly on the elevator safety line. Next, the operation of the proposed method will be explained, previously commenting on how the safety line acts in a conventional installation.
- FIG 2 shows the operation of the conventional safety line. It is very important that the elevator doors have electrical safety devices that prevent the elevator from operating if any of the doors are not closed properly. For this, the doors of the cabins have an electrical contact (1) that will only be closed if the door is properly closed. Usually, these electrical contacts are connected in series together with other devices in what is called the safety line.
- an alternating signal (2) is provided, which in the present case, and only by way of example is 110V in amplitude and 50 Hz in frequency, but that could logically vary without affecting the essence of the invention.
- REPLACEMENT SHEET (Rule 26) Looking at the scheme in Figure 2, it can be verified that there is no difference between the cases of one or more open doors. That is, in both cases no AC signal will reach the contactor coil and the elevator will stop. It is important to note that, if one elevator door is open (in normal operation) at a given time and simultaneously another door is forced, it would be impossible to detect that an intrusion has occurred in the elevator shaft. There is, therefore, the risk of unauthorized access to the elevator shaft with the consequent danger of crushing.
- the preferred embodiment of the invention is illustrated in Figure 1.
- the method is based on connecting a capacitor (5) of value C P in parallel with the electrical contact (4) of the door.
- Said capacitor will have such a value that at the frequency of the AC alternating current signal (6) that is injected into the safety line, it is seen as a very high impedance. In this way, before the opening of a door, the AC signal will not reach the coil (7), thus ensuring that the elevator cannot be running with any door open.
- a periodic signal (8) will be applied in parallel to the point of the safety line where the succession of elevator doors through the condenser (9) C D begins. This periodic signal will have a different frequency than the AC signal
- REPLACEMENT SHEET (Rule 26) (6) applied to the principle of the safety line.
- a sinusoidal signal of 20KHz frequency and 15V amplitude is used.
- a detector (10) measures the offset between two signals: the original signal (8) injected into node A and the signal existing at the other end of the safety line (node B).
- analog filtering is performed with a capacitor Cc (11) and a resistor R L (I 2). This filtering could also be done digitally.
- Another possible implementation could use a coil instead of the resistance (12).
- the system can also be calibrated by modifying the frequency of the signal (8) injected into node A. It is possible to perform this calibration manually or, using the offset measurements made by the detector (10) to adjust a digitally programmable resistor (13). The calibration would consist in choosing an appropriate resistance value (12) to obtain the expected offset, and selecting the offset value that maximizes the difference between the offset obtained with no one, one or two doors open. It is also possible to perform the calibration by modifying the frequency of the signal (8) applied to node A.
- FIG. 3 A possible implementation of the detector (10) is shown in Figure 3. It consists of using comparators (14) and XOR doors (15) to generate a PWM signal in which pulse width is proportional to the offset.
- the PWM input (16) of a microcontroller can be used to perform the offset sensing.
- REPLACEMENT SHEET (Rule 26) Another possible parameter that may require a calibration of the DC level of the signals at the input of the comparators.
- programmable potentiometers can also be used. This parameter can be easily calibrated by matching the width of the pulses obtained at nodes C and D (see figure 5).
- Figure 5 shows the signals obtained at the outputs of the comparators of the detector (nodes C and D). It can be seen that the gap between the two signals could be easily sensed with a simple digital circuit like the one in Figure 3.
- an insulating element (17) composed of a capacitor (21) and a coil (22) could be used. This isolation would prevent the signal injected into node A from passing to other parts of the safety line outside the zone of the doors being monitored.
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Abstract
La presente invención de refiere a un método para la detección del número de puertas abiertas de un ascensor. El método es de aplicación en la seguridad del ascensor, en concreto en la prevención de accesos no autorizados al hueco del ascensor. De forma más concreta, el método propuesto está basado en la inyección de una señal periódica en la línea de seguridad del ascensor, por la que circula una corriente que se verá interrumpida al abrir una puerta. Adicionalmente, mediante una circuitería adecuada, se inducirá un desfase a la señal cada vez que se abra una puerta, utilizándose dicho desfase para monitorizar el número de puertas abiertas en un instante determinado. Es asimismo objeto de la invención el circuito con el que llevar a cabo el procedimiento de detección de apertura de puertas.
Description
PROCEDIMIENTO PARA LA DETECCIÓN DE APERTURA DE PUERTAS EN ASCENSORES Y CIRCUITO PARA LA PUESTA EN PRÁCTICA DEL MISMO
D E S C R I P C I Ó N
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención de refiere a un método para la detección del número de puertas abiertas de un ascensor. El método es de aplicación en la seguridad del ascensor, en concreto en la prevención de accesos no autorizados al hueco del ascensor.
De forma más concreta, el método propuesto está basado en la inyección de una señal periódica en la línea de seguridad del ascensor, por la que circula una corriente que se verá interrumpida al abrir una puerta. Adicionalmente, mediante una circuitería adecuada, se inducirá un desfase a la señal cada vez que se abra una puerta, utilizándose dicho desfase para monitorizar el número de puertas abiertas en un instante determinado.
Es asimismo objeto de la invención el circuito con el que llevar a cabo el procedimiento de detección de apertura de puertas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La prevención de accesos no autorizados al hueco del ascensor es un aspecto muy importante para la seguridad del mismo. Usualmente, para asegurar que no han existido intrusiones al hueco del ascensor, se impide la apertura no autorizada de las
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puertas del mismo. Actualmente existen numerosos métodos para impedir la apertura de una puerta no autorizada que serán comentados a continuación.
La mayor parte de estos métodos están basados en contactos eléctricos que se cierran al cerrar la puerta (ES 0332917) o en la existencia de mecanismos (como llaves de seguridad, o sensores que detectan la presencia de la cabina) que impidan la apertura no autorizada de una puerta (ES 2081552, ES 2281701, US 7237655, US
6006866). La invención propuesta añadiría seguridad adicional a estos métodos tradicionales con la ventaja de no necesitar una inversión significativa al aprovechar la infraestructura existente.
Otros métodos utilizados (US 7093693, US 5283400) implican la utilización de sensores o líneas de seguridad adicionales, lo que implica un aumento significativo de la complejidad y coste de la instalación del ascensor.
Otra posible medida de seguridad (US 5175400, US 5170865) consiste en controlar el motor eléctrico que realiza la apertura de puertas mediante un microcontrolador. Se manifestaría la apertura no autorizada de la puerta utilizando sensores que detecten si el motor es forzado. Esta solución implica añadir circuitería adicional a cada puerta, aumentando significativamente el coste de la instalación.
Por último, otro posible método consiste en incluir diferentes transmisores y receptores (US 4958707) en los diferentes elementos a controlar y conectarlos mediante líneas de transmisión. Esta medida también incrementaría mucho el coste de la instalación.
La técnica propuesta inyecta una señal periódica en un extremo de la línea de seguridad y detecta el desfase producido por una circuitería adicional H<*1
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mecanismo de apertura de puerta. El valor de dicho desfase se puede relacionar con el número de puertas abiertas en un instante determinado. La ventaja principal de este método es que, al apoyarse en la infraestructura existente en el ascensor, el coste de su implementación es muy bajo.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El método que la invención propone consiste en inyectar una señal periódica en la línea de seguridad del ascensor. Adicionalmente, se modifica el hardware de apertura de puerta para que cada puerta abierta se comporte como un condensador en serie con la línea de seguridad (dicho condensador no compromete la seguridad del ascensor, ya que en caso de fallo del mismo, siempre se produce la apertura de este, jamás su cortocircuito). Como consecuencia, cada puerta abierta producirá un determinado desfase en la señal periódica que puede ser utilizado como alarma de intrusión no autorizada.
La operación del circuito se basa en la propiedad de un circuito RC de añadir un desfase a una señal periódica en función del valor de condensador utilizado. Se realizará un montaje tal que se forme un circuito RC entre la entrada de la línea de seguridad y la salida, de forma que el valor del condensador sea función del número de puertas del ascensor abiertas en un instante dado. Para ello sólo será necesario añadir un condensador al mecanismo de apertura de la puerta.
Se inyectará una señal periódica al comienzo de la línea de seguridad y se realizará un sensado simultáneo la señal inyectada y la señal existente en el otro extremo de la línea. El desfase existente entre estas dos señales será una medida de la
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- A -
cantidad de puertas abiertas en un momento dado, información de la que puede extraerse accesos no autorizados al hueco del ascensor.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura L- muestra un esquema eléctrico correspondiente a la realización preferente de la invención.
La figura 2.- muestra, según un esquema eléctrico, el funcionamiento convencional de la línea de seguridad.
La figura 3.- muestra, según un esquema eléctrico, una posible implementación del detector de fase.
La figura 4.- muestra un diagrama de Bode dónde se puede comprobar que el desfase introducido a la señal es diferente en función del número de puertas abiertas del ascensor.
La figura 5.- muestra la forma de las dos señales que procesa el detector de fase (señal original y señal tras pasar por la línea de seguridad) tras pasar por un comparador. Se puede comprobar que el desfase (nodos C y D) entre las dos señales
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puede obtenerse mediante un sencillo circuito digital que genera una señal modulada por anchura de pulso PWM (nodo E).
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
En la figura 1 se muestra la realización preferente de la invención en un montaje completo sobre la línea de seguridad del ascensor. A continuación se explicará el funcionamiento del método propuesto, comentando previamente cómo actúa la línea de seguridad en una instalación convencional.
En la figura 2 se muestra el funcionamiento de la línea de seguridad convencional. Es muy importante que las puertas del ascensor disponga de dispositivos de seguridad eléctricos que impidan que funcione el ascensor si alguna de las puertas no está bien cerrada. Para ello las puertas de las cabinas cuentan con un contacto eléctrico (1) que sólo estará cerrado si la puerta está correctamente cerrada. Usualmente, estos contactos eléctricos están conectados en serie junto con otros dispositivos en lo que se denomina línea de seguridad.
Al principio de la línea se seguridad se proporciona una señal alterna (2), que en el presente caso, y únicamente a modo de ejemplo es de 110V de amplitud y 50 Hz de frecuencia, pero que lógicamente podría variar sin afectar por ello a la esencia de la invención.
Si todos los contactos eléctricos se encuentran cerrados la señal alterna llegará a una bobina (3) que permitirá que funcione el ascensor. Por el contrario, si alguna de las puertas está abierta la señal no llegara a los contactores y el ascensor no podrá ponerse en marcha.
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Observando el esquema de la figura 2 se puede comprobar que no existe ninguna diferencia entre los casos de una o más puertas abiertas. Es decir, en ambos casos no llegará señal AC a la bobina del contactor y se detendrá el ascensor. Es importante notar que, si una puerta del ascensor está abierta (en su funcionamiento normal) en un instante dado y simultáneamente otra puerta es forzada, sería imposible detectar que se ha producido una intrusión en el hueco del ascensor. Existe, por tanto, el riesgo de que se produzca un acceso no autorizado al hueco del ascensor con el consiguiente peligro de aplastamiento.
En la presente invención se pretende aprovechar esta infraestructura de seguridad existente en los ascensores para implementar de forma económica y segura un método que permita la detección del número de puertas abiertas simultáneamente. Esta información puede utilizarse para advertir la posibilidad de un acceso no deseado al hueco del ascensor.
De forma más concreta, y de acuerdo ya con la invención, en la figura 1 se ilustra la realización preferente de la invención. El método se basa en conectar en paralelo con el contacto eléctrico (4) de la puerta un condensador (5) de valor CP. Dicho condensador tendrá un valor tal, que a la frecuencia de la señal de corriente alterna AC (6) que se inyecta en la línea de seguridad, se vea como una impedancia muy alta. De esta forma, ante la apertura de una puerta la señal AC no alcanzará la bobina (7), asegurándose de esta forma que el ascensor no pueda estar en marcha con alguna puerta abierta.
Se aplicará paralelamente una señal periódica (8) al punto de la línea de seguridad dónde comienzan la sucesión de puertas del ascensor a través del condensador (9)CD. Esta señal periódica tendrá una frecuencia diferente a la señal AC
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(6) aplicada al principio de la línea de seguridad. A modo de ejemplo, se utiliza una señal senoidal de 20KHz de frecuencia y 15V de amplitud.
Un detector (10) realiza la medida del desfase entre dos señales: la señal original (8) inyectada en el nodo A y la señal existente en el otro extremo de la línea de seguridad (nodo B). Para evitar la influencia de la señal AC(6) de 50 Hz se realiza un filtrado analógico con un condensador Cc (11) y una resistencia RL(I 2). Este filtrado podría realizarse también de forma digital. Otra posible implementación podría utilizar una bobina en lugar de la resistencia (12).
Para hacer más robusto el sistema es posible incluir una calibración (13) en el valor de la resistencia Rl (12) o del condensador Cc (11). Así mismo también se puede calibrar el sistema modificando la frecuencia de la señal (8) inyectada en el nodo A. Es posible realizar esta calibración de forma manual o, utilizando las medidas del desfase realizadas por el detector (10) ajustar una resistencia programable digitalmente (13). La calibración consistiría en escoger un valor de resistencia (12) adecuado para obtener el desfase esperado, y seleccionar el valor del desfase que maximice la diferencia entre el desfase obtenido con entre ninguna, una y dos puertas abiertas. Es posible también realizar el calibrado modificando la frecuencia de la señal (8) aplicada al nodo A.
Una posible implementación del detector (10) se muestra en la figura 3. Consiste en utilizar comparadores (14) y unas puertas XOR (15) para generar una señal PWM en la cual anchura del pulso es proporcional al desfase. Por otro lado, se puede utilizar la entrada PWM (16) de un microcontrolador para realizar el sensado del desfase. Existen otras formas de implementar el detector del desfase utilizando circuitos analógicos y digitales
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Otro posible parámetro que podría necesitar una calibración el nivel DC de las señales a la entrada de los comparadores. En este caso también se pueden utilizar potenciómetros programables. Se puede calibrar fácilmente este parámetro igualando la anchura de los pulsos obtenidos en los nodos C y D (ver figura 5).
Debido a que la capacidad equivalente entre los nodos A y B depende el número de puertas abiertas, entre ambos nodos se producirá un retraso que introducirá un desfase diferente en función del número de puertas abiertas en un determinado instante. En la figura 4 se puede observar el diagrama de Bode considerando la entrada del sistema en el nodo A y la salida en el nodo B. Se puede comprobar que el desfase obtenido será diferente para los siguientes casos estudiados: ninguna puerta abierta (18), una puerta abierta (19) y dos puertas abiertas (20). En una posible implementación se podría utilizar la capacidad de calibración del sistema (13) para conseguir la máxima diferencia de desfase a la frecuencia de la señal (8). Se podría utilizar otros elementos, diferentes a los condensadores (5), para introducir un retraso controlado en función del número de puertas (como por ejemplo líneas de retardo).
En la figura 5 se puede observar las señales obtenidas a las salidas de los comparadores del detector (nodos C y D). Se puede comprobar que el desfase existente entre las dos señales podría ser fácilmente sensado con un simple circuito digital como el de la figura 3.
Es posible que haya algún elemento dentro de la línea de seguridad que no admita la existencia de una señal de alta frecuencia en la misma. En este caso se podría utilizar un elemento aislador (17) compuesto por un condensador (21) y una bobina (22). Este aislamiento impediría que la señal inyectada en el nodo A pase a otras partes de la línea de seguridad fuera de zona de las puertas que está siendo monitorizada.
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26)
Claims
R E I V I N D I C A C I O N E S
Ia.- Procedimiento para la detección de apertura de puertas en ascensores, del tipo de los que incorporan una línea o circuito de seguridad, en el que las puertas de las cabinas cuentan con un contacto eléctrico que sólo estará cerrado si la puerta está correctamente cerrada, estando dichos elementos conectados en serie, caracterizado porque consiste en la introducción de una señal periódica al comienzo de la línea de seguridad del ascensor, así como incluir una circuitería adicional generadora de un retraso en la señal por cada puerta abierta en el ascensor, de manera que dicho desfase se añade a la señal original en función de las puertas abiertas permitiendo la monitorización del número de puertas abiertas en función de la señal recibida al otro extremo de la línea.
2a.- Circuito para la puesta en práctica del procedimiento de la reivindicación Ia, que partiendo de un circuito de seguridad en el que participa un generador de señales de corriente alterna AC (6), al que están conectados en serie tantos contactos eléctricos (4) como puertas existan en la instalación, y asociados a los mecanismos de apertura y cierre de las mismas, circuito que se conecta por su otro extremo a una bobina (7), caracterizado porque a cada contacto eléctrico (4) se le conecta en paralelo un condensador (5) de alta impedancia, habiéndose previsto que en el punto de la línea de seguridad donde comienza la sucesión de puertas del ascensor y correspondientes contactos eléctricos (4), se conecte en paralelo y a través de un condensador (9) un generador de una señal periódica (8) de diferente frecuencia a la señal AC (6), con la particularidad de que el circuito incorpora un detector (10) medidor de desfase de señales conectado a la salida o nodo (A) del generador de señales periódicas (8) y a la salida o nodo (B) de la línea de seguridad anteriormente a la bobina (7).
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26)
3a.- Circuito para la puesta en práctica del procedimiento de la reivindicación Ia, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la conexión del detector (10) medidor de desfase de señales se conecta al nodo (B) a través de un elemento de filtrado.
4a.- Circuito para la puesta en práctica del procedimiento de la reivindicación
Ia, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento de filtrado a través del que se lleva a cabo la conexión del detector (10) medidor de desfase de señales al nodo (B), es un elemento de filtrado analógico, en el que participan un condensador (11) y una resistencia (12) o una bobina.
5a.- Circuito para la puesta en práctica del procedimiento de la reivindicación
Ia, según reivindicaciones 2 y 3, caracterizado porque el elemento de filtrado a través del que se lleva a cabo la conexión del detector (10) medidor de desfase de señales al nodo (B), es un elemento de filtrado digital a base de potenciómetros digitales u otros dispositivos programables.
6a.- Circuito para la puesta en práctica del procedimiento de la reivindicación Ia, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el detector (10) medidor de desfase de señales participa lógica digital generadora de una señal PWM en la que la anchura de los pulsos es proporcional al desfase.
7a.- Circuito para la puesta en práctica del procedimiento de la reivindicación Ia, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el caso de que algún elemento dentro de la línea de seguridad no admita la existencia de una señal de alta frecuencia en la misma, la línea de seguridad incorpora en sus extremos un elemento aislador (17) compuesto por un condensador (21) y una bobina (22).
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26)
Applications Claiming Priority (2)
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Cited By (1)
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- 2009-06-09 ES ES200901386A patent/ES2350219B1/es active Active
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2010
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| WO2010142822A3 (es) | 2011-07-14 |
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