电磁制动器实时状态监测预警方法和装置与流程

1.本发明涉及电磁制动器，具体说是电磁制动器实时状态监测预警装置及方法。


背景技术：

2.电磁制动器是起重设备（包括电梯）运行极其重要的安全保护装置。电磁制动器包括衔铁、定子和线圈。在没有安装监测预警装置的电磁制动器，它与上位机控制系统之间是由线圈线路连接。将衔铁动作行程即衔铁与定子的距离称为气隙
⊿
x。当给线圈通电，衔铁受到电磁力作用与定子吸合，制动器吸合后
⊿
x=0；线圈断电，衔铁受到弹簧作用复位，制动器释放即制动，此时
⊿
x最大。
⊿
x的大小是电磁制动器运行状态最重要的参数，为保证起重设备的安全运行，需要对电磁制动器的
⊿
x经常监测。目前常见的监测手段是在衔铁的位置设置微动开关，仅能实现衔铁动作状态监测，不能对电磁制动器的气隙位置、动作距离给出定量监测，同时由于衔铁行程小，一般不超过0.5mm，甚至更小，并不能使微动开关可靠工作，因此采用微动开关的监测装置可靠性不高。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种电磁制动器实时状态监测预警方法和装置。
4.本发明电磁制动器实时状态监测预警方法是：步骤1：测量线圈电流i和电压u。
5.步骤2：计算线圈电感l,具体是，电磁制动器的等效电路是rl串联电路，该电路满足的微分方程是:u=l
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di/dt+ir
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(1)式（1）电阻r对于一种型号的制动器是固定值，测量后可得到，由式（1）得l＝（u
‑ꢀ
ir）/( di/dt)
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(2)。
6.步骤3：计算
⊿
x，制动器总气隙长度（x0‑⊿
x）与电感l的关系为已知公式x0‑⊿
x＝k/l
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(3)式（3）中k为制动器结构系数；x0为磁路折算后的等效气隙，是由特定制动器的磁路长度和初始气隙位置确定的已知标定数据。
7.当
⊿
x数据超过预设范围时，发出预警信息。
8.实施上述电磁制动器实时状态监测预警方法的电磁制动器实时状态监测预警装置（以下简称监测预警装置），安装在制动器与上位机控制系统之间的线圈线路上，采集线圈线路的电流i和电压u信号，监测预警装置将计算后得到的动态
⊿
x通过监测预警线路返回给上位机控制系统。监测预警装置包括上位机控制系统和制动器线圈线路，其特征是：它还包括电流采样模块、电压采样模块、单片计算机mcu构件和监测预警输出模块(与上位机连接的通讯模块)，电流采样模块串联在线圈线路、电压采样模块并联在线圈线路，分别将
采集到的线圈线路电流和电压转换后输送给mcu构件，制动器结构系数k和测量后得到的电阻r阻值以及磁路折算后的等效气隙x0存入mcu构件中，mcu构件将采集到的电流和电压信号计算出动态
⊿
x，传输给监测预警输出模块，监测预警输出模块将监测预警信息转换成与上位机相应的数据形式，通过监测预警线路传输给上位机控制系统。
9.与现有技术相比，本发明的积极效果是：对电磁制动器的气隙位置、动作距离实现了定量监测，而且即使衔铁行程小，亦能实现定量监测、实时给出，可靠性显著地提高。
附图说明
10.下面结合附图进一步说明本发明。
11.图1是监测装置记录的电磁制动器线圈电流波形的示意图。
12.图2是与图1对应的电感波形的示意图。
13.图3是依式（3）计算的制动器等效间隙示意图。
14.图4是监测预警装置电原理示意图。
具体实施方式
15.本发明电磁制动器实时状态监测预警方法是：步骤1：测量线圈电流i和电压u。
16.当制动器电阻r为3.3欧、制动器结构系数k＝0.4462e
‑
003、初始气隙x
0+
=0.68e
‑
003、外施电源电压为12v时（实时采集的测量电压u是外施电压的测量值），监测装置记录的电磁制动器线圈电流i的波形见图1。
17.步骤2：计算线圈电感l,具体是，电磁制动器的等效电路是rl串联电路，该电路满足的微分方程是:u=l
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di/dt+ir
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(1)式（1）电阻r对于一种型号的制动器是固定值，测量后可得到，由式（1）得l＝（u
‑ꢀ
ir）/( di/dt)
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(2)，参见图2。
18.步骤3：计算
⊿
x，制动器总气隙长度（x0‑⊿
x）与电感l的关系为x0‑⊿
x＝k/l
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(3)式（3）中k为制动器结构系数；x0为磁路折算后的等效气隙，是由制动器的磁路长度和初始气隙位置决定的已知标定数据；当
⊿
x数据超过预设范围时，发出预警信息。
19.参见图4，实施上述电磁制动器实时状态监测预警方法的监测预警装置，安装在制动器与上位机控制系统之间的线圈线路上，采集线圈线路的电流i和电压u信号，监测预警装置将计算后得到的动态
⊿
x通过监测预警线路返回给上位机控制系统。监测预警装置包括上位机控制系统和制动器线圈线路，其特征是：它还包括电流采样模块采用amc1200、电压采样模块采用amc1200、单片计算机mcu构件采用stm32f103和监测预警输出模块采用tja1050，电流采样模块串联在线圈线路、电压采样模块并联在线圈线路，分别将采集到的线圈线路电流和电压转换后输送给mcu构件，制动器结构系数k和测量后得到的电阻r阻值
以及磁路折算后的等效气隙x0存入mcu构件，mcu构件将采集到的电流和电压信号计算出动态
⊿
x，传输给监测预警输出模块，监测预警输出模块将监测预警信息转换成与上位机相应的数据形式，通过监测预警线路传输给上位机控制系统。


技术特征：
1.一种电磁制动器实时状态监测预警方法，其特征是：步骤1：测量线圈电流i和电压u；步骤2：计算线圈电感l,具体是，电磁制动器的等效电路是rl串联电路，该电路满足的微分方程是:u=l
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di/dt+ir
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(1)式（1）电阻r对于一种型号的制动器是固定值，测量后可得到其阻值，由式（1）得l＝（u
‑ꢀ
ir）/( di/dt)
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(2)；步骤3：计算
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x，制动器总气隙长度（x0‑⊿
x）与电感l的关系为，x0‑⊿
x＝k/l
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(3)式（3）中k为制动器结构系数；x0为磁路折算后的等效气隙，是由制动器的行将磁路长度和初始气隙位置决定的已知标定数据；当
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x数据超过预设范围时，发出预警信息。2.实施权利要求1所述的电磁制动器实时状态监测预警方法的监测预警装置，包括上位机控制系统和制动器线圈线路，其特征是：它还包括电流采样模块、电压采样模块、单片计算机mcu构件和监测预警输出模块；电流采样模块串联在线圈线路、电压采样模块并联在线圈线路，分别将采集到的线圈线路电流和电压转换后输送给mcu构件，制动器结构系数k和电阻r阻值以及磁路折算后的等效气隙x0保存在mcu构件中，mcu构件将采集到的电流和电压信号计算出动态
⊿
x，传输给监测预警输出模块，监测预警输出模块将监测预警信息转换成与上位机相应的数据形式，通过监测预警线路传输给上位机控制系统。

技术总结
本发明提供一种电磁制动器实时状态监测预警方法和装置，要点是：首先由电流采样模块、电压采样模块分别测量线圈电流i和电压U；其次MCU构件依RL串联电路的微分方程计算线圈电感L；依制动器气隙与电感L的关系计算


技术研发人员：张伟 张安戈 于长广 吴辉 吕文彩
受保护的技术使用者：辽宁优力安机电设备有限公司
技术研发日：2021.11.02
技术公布日：2021/12/30