一种电梯门锁啮合深度检测装置及其检测方法与流程

本发明涉及电梯检测设备技术领域，尤其涉及一种电梯门锁啮合深度检测装置及其检测方法。

背景技术：

电梯门系统事故占电梯事故的80％，确保电梯门系统的正常运行至关重要。在电梯国标GB10060-1993《电梯安全验收规范》及国家质检总局颁布的《电梯监督检验规定》中明确提出：电梯轿厢在锁紧元件啮合长度不小于7mm时才能启动。

目前，检验员主要采用直尺测量电气装置触点刚刚闭合时锁紧元件的啮合深度。广州市特种机电设备检测研究院发明了一种电梯门扇锁紧元件啮合长度测量装置及测量方法，基于容栅传感技术，通过门锁开关信号采集触发电路，使其进入保持模式，再用直尺对啮合深度进行测量，此方法侧重于获取触发及时信号的研究，并没有对啮合深度的测量过程进行深入探讨。北京市朝阳区特种设备检测所设计了电梯门锁啮合深度视频检测系统，利用门锁电路通断瞬间产生的磁场变化获取图像采集信号，采用模板匹配的方法实现电梯门锁啮合深度的测量，但是由于电梯门锁的结构多变，此方法不具有广泛的实用性。因此现有的电梯门锁啮合深度的检测方法仍然存在自动化程度低、检验精度低的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电梯门锁啮合深度检测装置及其检测方法。

本发明采用的技术方案是：

一种电梯门锁啮合深度检测装置，所述挂钩包括相互配套的挂钩触头和挂钩弹片，所述挂钩弹片为两片，两片挂钩弹片相互平行且互不连通，当挂钩触头和挂钩弹片接触时，挂钩触头将两片挂钩弹片连通；所述检测装置包括位移传感器、挂钩开始啮合瞬间检测模块、挂钩触头与挂钩弹片接触瞬间检测模块、相对位移显示模块和微处理器，所述位移传感器为拉杆自复位式位移传感器，位移传感器的拉杆前端安装有遮挡片；当挂钩勾上开始啮合瞬间挂钩触头与遮挡片相互平行，同时挂钩触头的底部与遮挡片的上端面接触；位移传感器的输出端与一ADC采样电路连接，ADC采样电路、挂钩开始啮合瞬间检测模块和挂钩触头与挂钩弹片接触瞬间检测模块分别连接微处理器，挂钩开始啮合瞬间检测模块用于检测挂钩是否勾上开始啮合并在挂钩开始啮合的瞬间输出一挂钩开始啮合信号至微处理器，挂钩触头与挂钩弹片接触瞬间检测模块用于检测挂钩触头和挂钩弹片是否接触完成啮合并在挂钩触头和挂钩弹片接触的瞬间输出一挂钩完成啮合信号至微处理器，微处理器的输出端连接相对位移显示模块，相对位移显示模块用于显示经微处理器处理后获得的挂钩的实际位移数据。

所述挂钩开始啮合瞬间检测模块包括变送器和构成全桥电路的四个具有相同阻值的电阻应变片，其中一个电阻应变片安装于位移传感器的遮挡片的上端面感应形变，其他三个电阻应变片保持不变形，四个电阻应变片的输出端连接变送器的输入端，变送器的输出端连接微处理器。

所述挂钩触头与挂钩弹片接触瞬间检测模块包括第一导线和第二导线，第一导线的一端接地，第一导线的另一端与一片挂钩弹片连接，另一挂钩弹片通过第二导线连接微处理器的一个输入端口。

所述微处理器是单片机，另一挂钩弹片通过第二导线连接单片机的一个I/O口。

所述相对位移显示模块为数码管显示模块。

本发明还公开了一种电梯门挂钩状态检测方法，采用了所述的一种电梯门锁啮合深度检测装置，所述检测方法包括以下步骤：

(1)、通过挂钩开始啮合瞬间检测模块检测挂钩是否勾上开始啮合，并当挂钩勾上开始啮合的瞬间输出一挂钩开始啮合信号至微处理器；

(2)、微处理器在接收到挂钩开始啮合信号时通过ADC采用电路模块获取并保存挂钩勾上开始啮合瞬间的位移传感器的第一数据；

(3)、通过挂钩触头与挂钩弹片接触瞬间检测模块检测挂钩触头与挂钩弹片是否接触完成啮合，并当挂钩触头与挂钩弹片接触完成啮合时输出一挂钩完成啮合信号至微处理器；

(4)、微处理器在接收到挂钩完成啮合信号时通过ADC采用电路模块获取并保存挂钩触头和挂钩弹片接触完成啮合瞬间的位移传感器的第二数据；

(5)、微处理器基于位移传感器的第一数据和位移传感器的第二数据生成实际位移数据，并将实际位移数据输出至相对位移显示模块；

(6)、相对位移显示模块接收并显示实际位移数据。

进一步地，步骤(1)中挂钩开始啮合瞬间检测模块包括变送器和构成全桥电路的四个具有相同阻值的电阻应变片，其中一个电阻应变片安装于位移传感器上端面并感应挂钩勾上时对电阻应变片的形变，进而在全桥电路输出端形成电压的变化，构成挂钩开始啮合信号。

进一步地，步骤(3)中挂钩触头与挂钩弹片接触瞬间检测模块包括第一导线和第二导线，第一导线的一端接地，第一导线的另一端与一片挂钩弹片连接，另一挂钩弹片通过第二导线连接微处理器的一个输入端口。

进一步地，所述微处理器是单片机，另一挂钩弹片通过第二导线连接单片机的一个I/O口，当挂钩触头与挂钩弹片接触瞬间挂钩触头将两片挂钩弹片连通，与另一挂钩弹片连接的单片机的I/O口由高电位变为低电位，构成挂钩完成啮合信号。

进一步地，步骤(5)中微处理器基于位移传感器的第一数据和位移传感器的第二数据生成实际位移数据的具体方法为：计算获取相对数据，所述相对数据为位移传感器的第二数据与位移传感器的第一数据之差，微处理器将相对数据转化成实际位移。

本发明采用以上技术方案，挂钩开始啮合瞬间检测模块通过设于位移传感器上的应变片检测挂钩勾上开始啮合的瞬间，经由该应变片形变构成的阻值生成一挂钩开始啮合信号，并将此信号传递给微处理器(单片机)，微处理器(单片机)记录下该勾上开始啮合时刻位移传感器的数值；挂钩触头与挂钩弹片接触瞬间检测模块检测挂钩触头与弹片是否接触完成啮合，当挂钩触头与挂钩弹片接触完成啮合瞬间，由于一片挂钩弹片接地，两片挂钩弹片连通后输出一低电位的挂钩完成啮合信号，并将此信号传递给微处理器(单片机)的输入端，单片机记录下该接触瞬间通过ADC采样电路获取的位移传感器的数值。最终单片机对这一系列的数据进行处理转换成挂钩实际挂上的位移数据，并将数据传递给数码管并显示出来。本发明设计合理，结构简单，便于对电梯门的挂钩状态进行快速检测，且检测精度高，便于大范围的市场推广和应用。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；

图1为本发明一种电梯门锁啮合深度检测装置的原理框图；

图2为本发明一种电梯门锁啮合深度检测装置的位移传感器结构示意图；

图3为本发明一种电梯门锁啮合深度检测装置的位移传感器安装示意图；

图4为本发明一种电梯门锁啮合深度检测装置的ADC采样电路示意图；

图5为本发明一种电梯门锁啮合深度检测装置的挂钩开始啮合瞬间检测模块的全桥电路示意图；

图6为本发明一种电梯门锁啮合深度检测装置的相对位移显示模块的电路示意图；

图7为本发明一种电梯门锁啮合深度检测装置的检测方法的流程示意图。

具体实施方式

如图1-7之一所示，本发明公开了一种电梯门锁啮合深度检测装置，所述挂钩包括相互配套的挂钩触头12和挂钩弹片11，所述挂钩弹片11为两片，两片挂钩弹片11相互平行且互不连通，当挂钩触头12和挂钩弹片11接触时，挂钩触头12将两片挂钩弹片11连通；所述检测装置包括位移传感器、挂钩开始啮合瞬间检测模块、挂钩触头与挂钩弹片接触瞬间检测模块、相对位移显示模块和微处理器，所述位移传感器为拉杆自复位式位移传感器，位移传感器2的拉杆前端安装有遮挡片21；当挂钩勾上开始啮合瞬间挂钩触头12与遮挡片21相互平行，同时挂钩触头12的底部与遮挡片21的上端面接触；位移传感器2的输出端与一ADC采样电路连接，ADC采样电路、挂钩开始啮合瞬间检测模块和挂钩触头与挂钩弹片接触瞬间检测模块分别连接微处理器，挂钩开始啮合瞬间检测模块用于检测挂钩是否勾上开始啮合并在挂钩开始啮合的瞬间输出一挂钩开始啮合信号至微处理器，挂钩触头与挂钩弹片接触瞬间检测模块用于检测挂钩触头12和挂钩弹片11是否接触并在挂钩触头12和挂钩弹片11接触的瞬间输出一挂钩完成啮合信号至微处理器，微处理器的输出端连接相对位移显示模块，相对位移显示模块用于显示经微处理器处理后获得的挂钩的实际位移数据。

作为一种实施方式，如图2所示，本发明采用PY2FS-25微型拉杆自复位式位移传感器2，该传感器利用滑动变阻器的原理来实现对位移的测量，当滑竿的位移发生变化时，滑动变阻器的输出电阻将随位移呈现线性变化关系。由于位移传感器2误差的存在，在实际实验的过程中发现传感器的实际量程为27毫米。PY2FS-25传感器共有3个接线端子，分别为电源正极、接地端和信号输出端。

如图4所示，本发明的ADC采样电路采用了8位ADC转换器PCF8591。PCF8591转换器是飞利浦公司设计生产的一款性价比较高的ADC转换器，它具有4路A/D通道和1路D/A通道，采用I2c通讯方式，其性能完全符合本检测电路的需求。其中P1口是ADC转换器PCF85914路A/D通道的输入口。PY2FS-25位移传感器2的信号输出端可以接到P1端口的任意一个端子上，其中所述微处理器是单片机U1。

所述挂钩开始啮合瞬间检测模块包括变送器和构成全桥电路的四个具有相同阻值的电阻应变片，其中一个电阻应变片安装于位移传感器2的遮挡片21的上端面感应形变，其他三个电阻应变片保持不变形，四个电阻应变片的输出端连接变送器的输入端，变送器的输出端连接微处理器。

如图5所示，本发明的全桥应变电路的四个桥臂均接入电阻应变片分别为R1/R2/R3/R4，并且各应变片的电阻标称值等参数完全相同，即初始时R1＝R2＝R3＝R4，。B、D两端的输出电压为：

本发明通过判断位移传感器2前段安装的遮挡片21与固定挂钩的侧面平行来判断电梯门挂钩是否已经勾上。本发明采用粘贴在位移传感器2的遮挡片21的上端面的应变片来判断上述两者的平行，当应变片发生形变的时候，应变片的电阻发生变化，从而把非电量变化转化成电阻值的变化，再经过全桥电路转变成电量的输出。显然，在不考虑外界干扰因素的情况下，全桥应变电路的输出与电阻应变片的电阻相对变化量成线性关系，并且电压灵敏度较高。而且，由于四个应变片两两对称，温度对其阻值造成的影响两两抵消，因此在一定程度上，全桥差动电路还具有温度补偿的功能。由于应变片全桥检测电路的输出电压比较小，故在实际使用的过程中增加了一个变送器。通过探测变送器的输出端电压的大小来判断应变片是否发生形变，即可完成挂钩勾上开始啮合瞬间检测。

所述挂钩触头与挂钩弹片接触瞬间检测模块包括第一导线和第二导线，由于固定挂钩弹片11的装置与其他物体是绝缘的，故可以将第一导线的一端接地，第一导线的另一端与一片挂钩弹片11连接，另一挂钩弹片11通过第二导线连接微处理器的一个输入端口，从而构成一个无自锁功能的开关。

另一挂钩弹片11通过第二导线连接单片机U1的一个I/O口，在单片机U1系统中，I/O管脚在通常状态下是高电平，故可以通过单片机U1检查某个I/O管脚的电平变化来判断挂钩触头12是否与挂钩弹片11接触。

所述相对位移显示模块为数码管显示模块。如图6所示，本发明的数码管显示模块，其中元件U13中的74537表示芯片74HC537，它是一个8输出锁存器；J12端口作为数据传输端口，连接单片机U1的某一端口传输数据；J16端口作为8个数码管的片选端口，连接单片机U1的某一端口；J12端口将管脚1和2短接。

进一步的，电梯门检测实际就是检测电梯门挂钩从勾上瞬间到挂钩触头12与弹片接触这一段位移传感器2的相对位移，通过这段相对位移来判断电梯门的状态。

如图7所示，本发明还公开了一种电梯门挂钩状态检测方法，采用了所述的一种电梯门锁啮合深度检测装置，所述检测方法包括以下步骤：

(1)、通过挂钩开始啮合瞬间检测模块检测挂钩是否勾上开始啮合，并当挂钩勾上开始啮合的瞬间输出一挂钩开始啮合信号至微处理器；

(2)、微处理器在接收到挂钩开始啮合信号时通过ADC采用电路模块获取并保存挂钩勾上开始啮合瞬间的位移传感器2的第一数据；

(3)、通过挂钩触头与挂钩弹片接触瞬间检测模块检测挂钩触头12与挂钩弹片11是否接触完成啮合，并当挂钩触头12与挂钩弹片11接触完成啮合的瞬间输出一挂钩完成啮合信号至微处理器；

(4)、微处理器在接收到挂钩完成啮合信号时通过ADC采用电路模块获取并保存挂钩触头12和挂钩弹片11接触瞬间的位移传感器2的第二数据；

(5)、微处理器基于位移传感器2的第一数据和位移传感器2的第二数据生成实际位移数据，并将实际位移数据输出至相对位移显示模块；

(6)、相对位移显示模块接收并显示实际位移数据。

进一步地，步骤(1)中挂钩开始啮合瞬间检测模块包括变送器和构成全桥电路的四个具有相同阻值的电阻应变片，其中一个电阻应变片安装于位移传感器2上端面并感应挂钩勾上时对电阻应变片的形变，进而在全桥电路输出端形成电压的变化，构成挂钩开始啮合信号。

进一步地，步骤(3)中挂钩触头与挂钩弹片接触瞬间检测模块包括第一导线和第二导线，第一导线的一端接地，第一导线的另一端与一片挂钩弹片11连接，另一挂钩弹片11通过第二导线连接微处理器的一个输入端口。

进一步地，所述微处理器是单片机U1，另一挂钩弹片11通过第二导线连接单片机U1的一个I/O口，当挂钩触头12与挂钩弹片11接触瞬间挂钩触头12将两片挂钩弹片11连通，与另一挂钩弹片11连接的单片机U1的I/O口由高电位变为低电位，构成挂钩完成啮合信号。

进一步地，步骤(5)中微处理器基于位移传感器2的第一数据和位移传感器2的第二数据生成实际位移数据的具体方法为：计算获取相对数据，所述相对数据为位移传感器2的第二数据与位移传感器2的第一数据之差，微处理器将相对数据转化成实际位移。

本发明采用以上技术方案，挂钩开始啮合瞬间检测模块通过设于位移传感器2上的应变片检测挂钩勾上开始啮合的瞬间，经由该应变片形变构成的阻值生成一挂钩开始啮合信号，并将此信号传递给微处理器(单片机U1)，微处理器(单片机U1)记录下该勾上时刻位移传感器2的数值；挂钩触头与挂钩弹片接触瞬间检测模块检测挂钩触头12与弹片是否，当挂钩触头12与挂钩弹片11接触瞬间，由于一片挂钩弹片11接地，两片挂钩弹片11连通后输出一低电位的挂钩完成啮合信号，并将此信号传递给微处理器(单片机U1)的输入端，单片机U1记录下该接触瞬间通过ADC采样电路获取的位移传感器2的数值。最终单片机U1对这一系列的数据进行处理转换成挂钩实际挂上的位移数据，并将数据传递给数码管并显示出来。本发明设计合理，结构简单，便于对电梯门的挂钩状态进行快速检测，且检测精度高，便于大范围的市场推广和应用。