非侵入式电梯控制柜状态监测器的制作方法

本实用新型涉及的是一种电梯控制领域的技术，具体是一种非侵入式电梯控制柜状态监测器。

背景技术：

近年来，电梯的保有量增加迅猛，超期服役的老旧电梯的数量也在持续增加。电梯为一种自动化机电设备，需要定期维护，由于维护不当、电梯老化和保有量增加等因素造成的电梯安全事故逐年增加。电梯的自动化和信息化水平参差不齐，给不同技术层次的电梯安装远程安全监控系统也成为了一个技术难题。现有的电梯远程监控系统存在以下问题：电梯的通信接口不统一；电梯的监控终端设置于电梯轿厢上，并设置有多种独立的传感器，使得监控传感器的数量受成本和安装方式的影响。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提出一种非侵入式电梯控制柜状态监测器，能够灵活应用于不同型号的电梯。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型包括：信号处理电路以及分别与之相连的多个并联的直流电流互感器、参考信号发生电路以及MCU，其中：参考信号发生电路的输出端分别与MCU和信号处理电路相连。

所述的直流电流互感器设置于电梯控制柜的控制信号线上，为穿心式电流互感器。

所述的信号处理电路包括：上限比较器、下限比较器和输出稳压电路，其中：直流电流互感器的输出端分别与上限比较器的同向输入端和下限比较器反向输入端相连，上限比较器的反向输入端和下限比较器同向输入端分别与参考信号发生电路的输出端相连，上限比较器和下限比较器的输出端与输出稳压电路的输入端相连，输出稳压电路的输出端与MCU相连。

所述的信号处理电路中在输入端和上、下限比较器之间进一步设有反向放大器，该反向放大器的输入端与直流电流互感器的输出端相连，输出端分别与上限比较器的同向输入端和下限比较器反向输入端相连。

所述的输出稳压电路包括：上拉负载电路和限流限压保护电路，其中上拉负载电路并联连接在上限比较器及下限比较器的输出端并与限流限压保护电路的输入端相连，限流限压保护电路的输出端与MCU相连。

所述的参考信号发生电路包括：上限参考信号发生电路和下限参考信号发生电路，其中：上限参考信号发生电路为两个级联的反向放大器组成，其输出端与信号比较电路的上限比较器的反向输入端相连，下限参考信号发生电路为一个反向放大器，其输出端与信号比较电路的下限比较器同向输入端相连。

所述的MCU为具有IO、AD采样、I2C通信和串口通信的微型处理器。

所述的MCU的输入端设有用于测量环境温度的温度传感器，温度传感器的输出端接MCU的AD采样输入端或者I2C数字输入端。

所述的MCU的输出端设有用于提供对外数据和命令输入输出的串口通信接口。

技术效果

与现有技术相比，本实用新型将电梯控制器控制信号采用精密比较器与上下限电压进行比较，得到可靠的检测结论；能够改变的上下限比较电压，所以适用于不同厂家、不同型号的电梯；通过温度传感器校准上下限比较电压，能够减小温度漂移对控制信号状态量判断的影响，减少错误并扩大测量范围。

附图说明

图1为本实用新型的示意图；

图2为信号比较电路示意图；

图3为信号比较电路的变种示意图；

图4为上限参考信号发生电路；

图5为下限参考信号发生电路；

图中：直流电流互感器J1、信号处理电路2、MCU3、参考信号发生电路4、温度传感器5、串口通信接口6、第一电阻～第十三电阻RJ1～R13、上限比较器U1A、下限比较器U1B、第一运算放大器U2A、第二运算放大器U3A、第三运算放大器U3B、第四运算放大器U3C、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、第二电容C2。

具体实施方式

如图1所示，本实施例包括：若干直流电流互感器J1、信号处理电路2和MCU3，其中：直流电流互感器J1、信号处理电路2和MCU3依次相连，信号处理电路2和MCU3之间设有参考信号发生电路4。

如图2所示，所述的信号处理电路2的电源由VCC12V，VEE-12V及GND组成的正负电源提供，电压输出信号VSIG通过第二电阻R2接地，信号处理电路2共三条支路，每条分别连有第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5，其中：第三电阻R3与上限比较器U1A的同相端连接，第四电阻R4分别与上限比较器U1A的反相端和下限比较器U1B的同相端连接，第五电阻R5与下限比较器U1B的反相端连接，上限比较器U1A与下限比较器U1B并接在一起并通过第六电阻R6与测试系统的电源VDD相连，并且上限比较器U1A和下限比较器U1B的输出通过第七电阻R7后输出Dout信号至第一二极管D1的正极和第二二极管D2的负极。

如图3所示，为所述的信号处理电路2的一个变种，在如图2所述的信号处理电路2的第四电阻R4的线路上增加一个信号调理的缓冲电路，如图3的虚线框框出部分，通过第一电阻R1接第一运算放大器U2A的同相端，第一运算放大器U2A的反相端接输出端，该输出端通过第四电阻R4分别于上限比较器U1A的反相端和下限比较器U1B的同相端相连。

如图4所示，所述的参考信号发生电路4的上限比较电压信号VHRef的产生电路，单片机产生的信号PWMH通过第八电阻R8与第二运算放大器U3A的同相端相连，第二运算放大器U3A的同相端通过第一电容C1与地相连，第二运算放大器U3A的反相端输出VHRef信号。

如图5所示，所述的参考信号发生电路4的下限比较电压信号VLRef的产生电路，单片机产生信号PWML通过第九电阻R9和第二电容C2组成的低通滤波电路，第九电阻R9的输出端与第十二电阻R12相连，第十二电阻R12与第三运算放大器U3B的反相端相连，第三运算放大器的U3B的反相端通过第十三电阻R13与第三运算放大器U3B的输出端相连，第三运算放大器U3B的同相端与由电源VDD、第十电阻R10、第十一电阻R11和地GND组成的分压电路相连，第三运算放大器U3B的输出端与第四运算放大器U3C的同相端相连，第四运算放大器U3C的反相端与第四运算放大器U3C的输出端相连，第四运算放大器U3C的反相端输出VLRef信号。

上述装置通过以下原理工作：本实用新型利用穿心式直流电流互感器J1感应电梯控制回路中的电流信号，通过由比较器组成的上下限比较电路判断控制回路内是否有电流，当控制回路中有电流通过，且直流电流互感器J1输出电压VSIG大于上限比较阈值VHRef或小于下限比较阈值VLRef时，电路输出低电平；当控制电流中没有电流通过，电路输出高电平。以此判断电梯控制回路中控制信号的状态。

电梯控制回路的控制信号为直流时通常分为0和1两种状态，两种状态分别对应的待测电流IP分为0mA和一个固定值Idc，该值通常为mA级；电梯控制回路的控制信号为交流时也是0和1两种状态，两种状态分别对应的待测电流IP分为0mA和一个有效值为Iac的交流信号，该值通常为100mA以上级别。直流电流互感器J1输出电压信号VSIG，其电压值与待测电流呈线性关系：VSIG＝VOE+VOT+VPN*IP/IPN，其中：VOE为直流电流互感器J1零点偏移电压，VOT为直流电流互感器J1零点温度漂移电压，VPN为额定输出电压，IP为待测量电流，IPN为额定测量电流。直流电流互感器J1的零点偏移电压VOE在其校准温度25℃时接近于0V，直流电流互感器j1的零点温度漂移电压VOT随温度固定变化。以温度传感器5测得当前实际的环境温度，根据预先保存在单片机内的VOT随温度变化曲线数据对上限比较电压VHRef和下限比较电压VLRef的值进行动态调整偏移量，从而消除直流电流互感器J1的零点温度漂移电压VOT对待测电流IP的影响。

输入信号VSIG接到由上限比较器U1A和下限比较器U1B组成的上下限比较电路，比较电路后面是由第六电阻R6和第七R7及第一二极管D1和第二二极管D2组成的信号调理电路，输出信号为Dout。当控制回路中有电流IP通过，并且直流电流互感器J1输出电压VSIG大于电压比较电路的上限比较阈值VHRef(或小于下限比较阈值VLRef)时，上限比较器U1A(或下限比较器U1B)的输出端处于闭合状态，并通过信号调理电路调理成测量系统所需0V电平，电压信号Dout输出低电平0V，当控制电流中没有电流通过，即VSIG小于VHRef且VSIG大于VLRef，上限比较器U1A及下限比较器U1B的输出端处于打开状态，通过信号调理电路调理成测量系统所需电平VDD，电压信号Dout输出高电平VDD。从而判断电梯控制回路的控制信号状态。

通常不同型号的电梯和同一型号电梯不同的控制信号的工作时的电流值都有所不同，但相同型号的电梯的相同回路控制信号工作时的电流值则差异极小。利用本实用新型的参考信号发生电路4，可以针对不同的电梯和不同的回路，灵活地配置上下限比较电压，同时兼顾灵敏性和可靠性。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本实用新型的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本实用新型之约束。