专利名称：用于测定电梯的负载量和负载补偿量的装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测定电梯负载量和负载补偿量的装置及其方法，具体而言，本发明涉及一种用于测定负载和负载补偿量的装置和方法，该测定装置及其测定方法能够测定出电梯内乘客的重量，即使用于测定电梯内乘客重量的负载测定装置不具有与负载量成比例的线性关系；该测定装置及其测定方法能够根据电梯轿厢所在的楼层通过分别控制驱动电机的初始起动扭矩测定出精确的负载补偿量，从而改进电梯开始移动时乘坐的舒适性；该测定装置及其测定方法还能够提高基本操作数据的可靠性，例如电梯在使用过程中的情况分析，如乘客满载时的测定，计算出在各个楼层进出乘客的数量，从提高电梯的工作效率。
图1为根据现有技术，用于测定电梯负载量和负载补偿量的装置的示意性的方框图。
如图所示，在电梯轿厢1内部的下部设置有橡胶绝缘体2，该绝缘体2的位移量根据电梯内乘客的重量而变化；负载测定装置3，用于将橡胶绝缘体的位移量转化为电信号；位置测定装置9，用于测定电梯轿厢1的位置。
负载测定装置3的输出信号被传送给转换器4，转换器4将负载测定装置3的模拟信号转换为一个数字信号，并将数字信号传送到输入单元5。
传送给输入单元5的数字信号被传送到CPU 8，此时如果电梯轿厢1内没有乘客，那么根据负载量测定的运算表达式，乘客的负载百分值将为0％并存储于存储单元6内；如果乘客的重量达到额定的负载量，那么负载百分值将为100％并被存储于存储单元的特定区域内。
根据需要，从存储单元6内读取乘客负载的百分值，通过预定的运算表达式将该百分值转换为用作操作控制数据的基本数据和驱动电机的扭矩信号，接着通过输出单元7将数据和信号输出。
根据现有技术用于测定电梯负载量和负载补偿量的装置的操作如下所述。
首先，将负载测定装置3的输出数据设定为无负载状态，即电梯轿厢1的负载为‘0’，电梯内乘客的当前负载量可通过满载情况即电梯轿厢1处于额定负载状态下负载测定装置3的输出数据检测出来，这里假设对于所有的负载状态，负载测定装置3都具有线性的输出特性。
图2为在负载测定装置3的输出数据范围内测定电梯乘客载重百分值的操作曲线，其中Y轴表示电梯乘客的载重百分值，而X轴表示负载测定装置3的输出数据。这里，Ya表示电梯轿厢1内没有乘客的情况，即载重百分值为0的无负载状态；Xa表示无负载状态下负载测定装置3的输出数据。Yb表示电梯轿厢1内的乘客达到额定负载量的状态，即载重百分值为100％的满载状态，Xb表示满载状态下载重测定装置3的输出数据。
当电梯已安装好时，设定与无负载状态相对应的点Q1和与满载状态相对应的点A5，如果电梯被安装好之后实际负载量与根据负载量运算得出的负载量之间存在误差，那么就需要对其进行重新设定。
当前电梯负载量的测定可通过连接点Q1和点Q2的直线上的线性函数f(x)计算出来。当函数f(x)由a1+a2表示时，函数f(x)的斜率a1就是(Yb-Ya)/(Xb-Xa)，而a2可通过点Q1和点Q2中的一个值计算出来。这样计算出来的数值被存储于图1的存储单元内，该存储单元如图3所示。
图4为根据上述方法测定负载量的过程的流程图，这将在下文中加以说明。
首先，通过输入单元读取负载测定装置的测定值(步骤410)。例如，可假设测定值为Xc。此后，读取存储单元内函数f(x)的系数a1和a2(步骤420)。假设所需的负载百分值为Yc，该值按照a1x+a2被计算出来(步骤430)。计算结果被传送到输出单元(步骤440)。
现参照图2对负载量的测定进行说明。
如果负载测定装置的测定值为Xc，那么为得到负载的百分值，从Xc向连接Q1和Q2的直线作一条垂线，该垂线与直线在点Q3相交，从点Q3向Y轴作一条直线。这样，该点就与Y轴相交，即Yc就是当前电梯轿厢内部负载状态的负载百分值。
同时，在控制驱动电机的初始起动扭矩以当电梯起动时保持乘坐的舒适性的过程中，根据无载荷状态下电梯轿厢1的位置区域和运行方向分别设定一个偏移量，这对于初始起动扭矩而言是一个关键的因素。
驱动电机的初始起动扭矩的运算表达式如下
初始起动扭矩＝(乘客的重量×起动补偿增益)+偏移量 (1)在上述的等式中，起动补偿增益是指满载状态下初始起动扭矩的补偿量，而偏移量是指空载状态下初始起动扭矩的补偿量，根据电梯轿厢1的运行方向及位置区域，后者具有不同的数值。
当电梯轿厢在初始起动扭矩相对电梯轿厢内的乘客很小的状态下向上移动时，电梯轿厢1开始向上移动，同时有一个向下的滑动；当电梯轿厢1在初始起动扭矩相对电梯轿厢内的乘客较大的状态下向上移动时，将会产生震动，从而使电梯轿厢1在向上震动之后以预定的速度移动，这样就破坏了乘坐的舒适性。
图5示出了当电梯轿厢1沿向上的方向移动时，其各个位置的上偏移量，其中X轴表示偏移量，Y轴表示电梯轿厢1的位置。在图中，点R表示设定在最底层的上偏移量为点R，设定在中间楼层的上偏移量为点S，设定在最高楼层的上偏移量为点T。
电梯轿厢1相对各个楼层的上偏移量以如下方式应用将从最底层到最高层的距离划分为三个部分，即下部区域、中部区域和上部区域，从而，当电梯轿厢1位于下部区域时，将使用与点R对应的上偏移量，当电梯轿厢1定位于中部区域时，使用与点S对应的上偏移量，当电梯轿厢1定位于上部区域时，使用与点T对应的上偏移量。
图6示出了使用电梯位置的上偏移量的情况下，电梯轿厢向上运行的流程图。
首先，在步骤601，从电梯位置测定装置输出的数值从输入单元输入。
接着，判断电梯轿厢当前的运行方向是否为向上的方向。这里，在步骤602，假定运行方向为向上。
此后，在步骤630和640判断电梯的当前位置是否位于上部区域或中部区域内。
在步骤660和670，如果判断出电梯位于上部区域，那么就从存储单元6内读出‘T’值，如果判断出电梯位于中部区域，那么就从存储单元内读取‘S’值。
接下来，在步骤680将读取的数值输出到输出单元。
如果电梯的当前位置与两个区域都不对应，那么就判断出电梯位于下部区域内，基于此，在步骤650，从存储单元内读取偏移量R，并在步骤680将该偏移量输送到输出装置。
当起初安装电梯时，以与设定电梯轿厢1的位置区域偏移量和运动方向的相同方式应用向下方向的下偏移量。在这方面，如果电梯的行程很大，那么位置区域的偏移量可被划分为三个区间，偏移量可应用于这三个区间。
但是，现有技术中存在一些问题由于负载测定装置的输出数据不能根据负载量的增加而呈线性，因此不能提供精确的负载量值，所以在测定负载量的过程中存在错误。而且，由于电梯轿厢实际所在的楼层的偏移量不能在电梯轿厢开始移动的初始起动扭矩的操作过程中被精确测定出来，从而产生错误，因此不可能计算出精确的起动扭矩。
因此，本发明的一个目的在于提供一种测定负载量的装置和方法，即使电梯的输出与乘客的重量不具有线性特征，本发明的装置和方法也能够精确测定乘客的重量。
本发明的另一目的在于提供一种测定电梯的负载补偿量的装置和方法，本发明的装置和方法可精确测定出电梯轿厢实际所在楼层的偏移量，从而控制驱动电机的初始驱动扭矩。
为实现本发明的上述目的和其它优点，本发明提供一种电梯系统中用于测定电梯负载量的装置，该装置测定电梯轿厢内乘客的重量，其包括负载测定装置，用于测定电梯内乘客的重量并输出电信号；输入单元，用于将负载测定装置测定出来的信号输入到CPU内；CPU，用于接收来自输入单元的信号，在负载测定装置的输出数据与负载量之间得到至少两个非线性关系的函数表达式，并存储这些表达式，而且基于该至少两个函数表达式判断和选择负载量；存储单元，用于存储由CPU得出的该至少两个非线性关系的函数表达式；输出单元，用于向外输出CPU测定出来的负载量。
就用于测定电梯负载量的装置而言，所述非线性关系的函数表达式是一个多项式。
就用于测定电梯负载量的装置而言，CPU以额定负载的50％为基础将各个多项式应用于高于基准值的负载和低于基准值的负载。
为实现上述目的，本发明还提供一种电梯系统中用于测定电梯负载量的方法，即测定电梯轿厢中乘客的重量，其包括下列步骤为空载和满载之间的至少两个负载量设定负载检测装置的输出数据；根据设定的数据，得出负载测定装置的输出数据与负载量之间非线性关系的函数表达式；根据这些关系函数表达式，在至少两个函数表达式中选择出一个；并测定和输出电梯轿厢乘客的负载量。
就测定电梯负载量的方法而言，非线性关系的函数表达式可被划分为一个或多个区间，对这些区间推导出相应的多项式，据此测定出来电梯内乘客的负载量。
就测定电梯负载量的方法而言，在额定负载50％基础上推导出两个非线性关系的函数表达式，根据输入负载的大小应用相应关系的函数表达式，从而测定负载量。
就测定电梯负载量的方法而言，各个区间的非线性函数表达式可通过插值多项式法得出。
为实现上述目的，本发明还提供一种测定电梯负载补偿量的装置，其中可根据电梯轿厢内的乘客控制驱动电机的初始起动扭矩，该装置包括电梯位置测定装置，用于测定电梯轿厢的当前位置；CPU，用于为在电梯移动的最底层与最高层之间的至少两个电梯轿厢位置设定负载量，根据设定的补偿量数据，得出电梯轿厢的位置与负载补偿量之间的非线性关系的函数表达式，并将该函数表达式存储在存储单元内，当电梯轿厢的位置信号从输入单元输入时，根据关系函数表达式运算电梯位置的负载补偿量，并将其输出到输出单元；存储单元，用于存储由CPU得出的非线性多项式关系的函数表达式；输出单元，用于输出由CPU测出的电梯轿厢的位置的负载补偿量。
就用于测定电梯负载补偿量的装置而言，所述非线性关系的函数表达式可被划分为一个或多个区间，为每个区间推导出相应的多项式，从而为电梯的位置测定出负载补偿量。
为实现上述目的，本发明还提供一种用于测定电梯负载补偿量的方法，其中可根据电梯轿厢内的乘客控制驱动电机的初始起动扭矩，该方法包括下列步骤为在电梯移动的最底层与最高层之间的至少两个电梯轿厢的位置设定负载补偿量；根据设定补偿量的数据得出电梯轿厢的位置与负载补偿量之间的非线性关系的函数表达式，函数表达式可被划分为一个或多个区间，对这些区间推导出各个多项式；根据关系函数表达式测出电梯轿厢位置的负载补偿量。
为进一步理解本发明，作为说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，而所作的说明用于解释本发明的原理。附图中
图1为根据现有技术用于测定电梯负载量及负载补偿量的装置的示意性的方框图；图2示出了根据现有技术在负载测定装置的输出数据范围内测定电梯轿厢内乘客的负载百分值的工作曲线图；图3示出了根据现有技术的存储单元的结构；图4为根据现有技术测定电梯轿厢负载量的过程的流程图；图5示出了根据现有技术位于向上方向上的电梯轿厢位置的上偏移量；图6为当将电梯轿厢的位置的偏移量应用于电梯轿厢时，电梯轿厢向上运行的流程图；图7为一示意性的方框图，该图示出了根据本发明用于测定负载量和负载补偿量的装置的结构；图8为一曲线图，该图示出了根据本发明在电梯负载测定装置的输出数据的范围内电梯轿厢内乘客负载的百分值；图9为根据本发明通过根据50％额定负载将负载量划分为两个部分来测定负载量的流程图；图10示出了根据本发明，当电梯轿厢沿向上的方向移动时，在电梯轿厢位置的上偏移量范围内的非线性特征曲线；和图11为根据本发明通过使用非线性特征曲线测定上偏移量的流程图。
下面将参照本发明的优选实施例对本发明进行具体地说明，其中优选实施例在附图中示出。
图7示出了根据本发明用于测定电梯的负载量和负载补偿量的装置的结构，除CPU8将负载测定区域划分为用于得出非线性特征的两个部分之外，该装置与图1所示的现有技术基本相同，因此即使负载测定装置3具有非线性特征，也能够测定出精确的负载量并补偿负载。
为此，CPU8通过接收空载状态下负载测定装置3的输出数据和满载状态下负载测定装置3的输出数据来设定上述的两个部分，其中在空载状态下，电梯轿厢1的负载为‘0’，在满载状态下，电梯轿厢1的负载为额定负载。
此后，负载测定装置3的输出数据分别被设定为电梯轿厢1的额定负载的20％、50％和80％，从而通过连接空载状态下、20％额定负载和50％额定负载状态下设定的三个点而得到非线性的二次函数表达式f1(x)，通过连接50％额定负载状态下、80％额定负载状态下和满载状态下设定的三个点而得到非线性的二次函数表达式f2(x)。
接下来，通过两个函数表达式运算并测定出在负载测定装置3的输出数据的范围内电梯轿厢中乘客的当前负载量。
图8为在负载测定装置3的输出数据范围内测定电梯乘客的负载百分值的运算曲线图，其中Y轴表示电梯乘客的负载百分值，X轴表示负载测定装置3的输出数据，Ya表示在电梯轿厢1内无乘客时的空载状态下负载值为0％，点P1与空载状态Ya下负载测定装置3的输出数据Xa相对应。
Xb具有100％负载值，其表示当电梯轿厢1内的乘客量达到额定负载时的满载状态，点P5与满载状态Yb下的负载测定装置3的输出数据Xb相对应。
Yc为电梯轿厢1内的乘客与20％的额定负载量相对应时的负载量，点P2与负载量状态Yc下负载测定装置3的输出数据Xc相对应，其中Yc状态与额定负载量的20％对应。
Yd表示电梯轿厢1内的乘客与50％的额定负载量相对应时的负载量，点P3与负载量状态Yd下负载测定装置3的输出数据Xd相对应，其中Yd状态与额定负载量的50％对应。
Ye表示电梯轿厢1内的乘客与80％的额定负载量相对应时的负载量，点P4与负载量状态Ye下负载测定装置3的输出数据Xe相对应，其中Ye状态与额定负载量的80％对应。
当电梯安装好时，设定点P1至P5，当实际负载量与根据负载量的数学运算得出的负载量之间存在误差时，这些点可以被重新设定。
电梯轿厢内乘客的当前负载量由对应于点P1至P3的二次函数运算式f1(x)和对应于点P3至P5的二次函数运算式f2(x)所确定。如果负载测定装置3的输出数据介于X1和Xb之间，那么乘客的负载量由二次函数表达式f1(x)所确定。如果负载测定装置3的输出数据大于Xd并且小于xb，那么乘客的负载量由二次函数表达式f2(x)所确定。
由于用于测定各个区域内负载量的运算表达式f1(x)和f2(x)为二次函数表达式，因此，即使负载测定装置3具有非线性的特征，也可测定出精确的负载量。运算表达式f1(x)和f2(x)可通过下述的插值多项式法得出点P1(Xa，Ya)、点P2(Xc，Yc)和点P3(Xd，Yd)的表达式f1(x)如下
f1(x)＝Ya+(X-Xa)f[Xa，Xc]+(X-Xa)(X-Xc)f[Xa，Xc，Xd](2)在表达式(1)中，f[Xa，Xc，Xd]＝(f[Xc，Xd]-f[Xa，Xc])/(Xd，Xa)(3)在表达式(2)和(3)中，f[Xc，Xd]＝(Yd-Yc)/(Xd-Xc)而且，还可以相同的方式得出f2(x)。
通过上述方法得出的二次函数表达式f1(x)和f2(x)的系数被存储在图7所示的存储单元内。
图9为根据本发明，通过以50％额定负载为基准，将负载量划分为两个部分来测定负载量的流程图。
首先，在步骤910和920，负载测定装置的输出值由输入单元输入，并且判断该负载是否大于额定负载的50％。
在步骤960和970，根据判断，如果负载低于额客负载的50％，那么存储于存储单元内的f1(x)的系数将被读出，并计算出函数f1(x)的负载量。接着，在步骤980，计算出来的负载量被输出到输出单元内。
同时，在步骤930和940，根据这种判断，如果负载高于额定负载的50％，那么存储在存储单元内的f2(x)的系数将被读出，并计算出负载量。接着，在步骤950，将计算出来的负载量输出给输出单元。
除涉及图7的特征之外，用于测定电梯负载补偿量的装置的结构及用于得到电梯的驱动电机初始起动扭矩的运算表达式与现有技术基本相同。
如图7所示，图中示出了电梯轿厢1的位置的偏移量，而且不考虑电梯轿厢的行程距离，仅在最底层、中间层和最高层设定偏移量，连接所设定的三个点而得到非线性二次函数表达式，据此测得电梯轿厢1所在楼层的偏移量。
由于电梯轿厢1的位置偏移量的运算函数表达式为二次函数表达式，因此，无论电梯轿厢1定位于什么位置上，都可以测出不同的偏移量，从而根据所在的位置，提供合适的偏移量。
图10示出了当电梯轿厢沿向上的方向移动时，电梯轿厢的位置偏移量，其中X轴表示偏移量，Y轴表示电梯轿厢1的位置，设在最底层的上偏移量为点‘O’，设在中间层的上偏移量为点‘P’，设在最高层的上偏移量为点‘Q’。
由对应于点O、P和Q的二次函数表达式f3(x)确定出电梯轿厢1的当前位置的上偏移量，该偏移量如下点O(Xa，Ya)、点P(Xb，Yb)和点Q(Xc，Yc)的运算表达式f3(x)＝Yb+(X-Xa)f[Xa，Xb]+(X-Xa)(X-Xb)f[Xa，Xb，Xc] (4)在等式(4)中，f[Xa，Xb，Xc]＝f[Xb，Xc]-f[Xa，Xb]/(Xc-Xa)(5)这样得出的非线性特征曲线可被用于电梯的负载测定和负载补偿。
图11为使用电梯负载测定和负载补偿的非线性特征曲线的方法的流程图。
首先，输入电梯位置测定装置的输出值，并判断当前运行位置是否为向上的方向。这里，假设在步骤1110和1120运行方向为向上的方向。
在步骤1130读取存储于存储单元内的用于测定上偏移量的非线性特征曲线的系数。
此后，在步骤1140和1150，通过使用非线性特征曲线和电梯轿厢的当前位置计算出电梯轿厢的当前位置的偏移量，并将计算结果输出给输出单元。
如上所述，根据本发明用于测定电梯的负载量和负载补偿量的装置和方法，当电梯轿厢开始移动时，电梯轿厢内乘客的负载量和被运算为电梯轿厢所在楼层的偏移量的负载补偿量被应用于电机的初始起动扭矩，从而可以防止电梯轿厢在初始起动时所产生的滑动现象，从而改善了乘坐电梯的舒适性。
如果电梯已安装好时电梯轿厢的行程距离很大，由于所有楼层被划分为几个区间，而且得出了每个区间的特征曲线，因此，就可测出电梯轿厢所在楼层的精确偏移量。因此，为电梯的安装和调试提供了方便，而且极大改善了电梯控制的服务效率。
由于在不脱离本发明的保护范围或本质特征的前提下，本发明可以多种形式实施，因此应该理解除非另行说明，否则本发明的实施例并不受上述具体说明的限制，而应该在所附权利要求书限定的保护范围内从广义上构造本发明，因此落入权利要求书的保护范围内的所有变化和修改，或等同替换都在所附权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种用于测定电梯负载量的装置，该装置测定电梯系统中电梯轿厢内乘客的重量，其包括负载测定装置，用于测定电梯内乘客的重量，并以电信号的形式将测得的重量输出；输入单元，用于将负载测定装置测得的信号输入CPU；CPU，用于接收来自输入单元的信号，得出并储存负载测定装置的输出数据和负载量之间的至少两个非线性关系的函数表达式，并根据所述至少两个关系函数表达式判断和选择负载量；存储单元，用于存储由CPU得出的所述至少两个非线性函数表达式；和输出单元，用于向外输出CPU测得的负载量。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述非线性关系的函数表达式为多项式。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述CPU以额定负载的50％为基础将各个多项式分别应用于高于基准值和低于基准值的负载。
4.一种用于测定电梯负载量的方法，该方法测定电梯系统中电梯轿厢内乘客的重量，这种方法包括下列步骤对空载和满载之间的至少两个负载量设定负载测定装置的输出数据；根据设定的数据，得出在负载测定装置的输出数据与负载量之间的非线性关系的函数表达式；和根据所述关系函数表达式，选择该至少两个函数表达式中的一个，测定并输出电梯轿厢内乘客的负载量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述非线性关系的函数表达式被划分为一个或多个区间，对每个区间推导出相应的多项式，据此测定电梯轿厢内乘客的负载量。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于在额定负载50％的基础上，推导出两个非线性关系的函数表达式，根据输入负载的大小使用对应关系的函数表达式，以测定负载量。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于由插值多项式法推导出各个区间的所述非线性关系的函数表达式。
8.一种用于测定电梯负载补偿量的装置，其中驱动电机的初始起动扭矩是根据电梯轿厢内的乘客控制的，该装置包括电梯位置测定装置，用于测定电梯轿厢的当前位置；CPU，用于对在电梯移动的最底层和最高层之间的至少两个电梯轿厢的位置设定负载数据，根据所设定的补偿量数据，得出电梯轿厢位置和负载补偿量之间的非线性关系的函数表达式，并将所述表达式存储在存储单元内，当从输入单元输入电梯轿厢的位置信号时，根据关系函数表达式运算电梯轿厢位置的负载补偿量，以将其输出到输出单元；存储单元，用于存储由CPU得出的非线性关系的多项式函数表达式；和输出单元，用于输出通过CPU测得的电梯轿厢的位置的负载补偿量。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于所述非线性关系的函数表达式被划分为一个或多个区间，对每个区间推导出相应的多项式，据此为电梯的位置检测出的负载补偿量。
10.一种用于测定电梯负载补偿量的方法，其中驱动电机的初始起动扭矩是根据电梯轿厢内的乘客被控制的，该方法包括以下步骤为电梯移动的最底层与最高层之间的至少两个电梯轿厢位置设定负载补偿量；根据所设定的补偿量数据，得出电梯轿厢位置与负载补偿量之间的非线性关系的函数表达式，所述函数表达式被划分为一个或多个区间，对各个区间分别推导出相应的多项式；和根据所述关系函数的表达式测定出用于电梯轿厢位置的负载补偿量。
全文摘要
一种用于测量电梯负载量的装置和方法,通过该装置和方法可测定电梯系统中电梯轿厢内乘客的重量,其包括下列步骤:为空载和满载之间的至少两个负载量设定负载测定装置的输出数据;根据设定的数据,得出负载测定装置的输出数据与负载量之间的非线性关系的函数表达式;根据关系函数表达式,选择至少两个函数表达式中的一个,并测定和输出电梯轿厢内乘客的负载量。
文档编号B66B3/00GK1266811SQ0010283
公开日2000年9月20日 申请日期2000年1月29日 优先权日1999年1月29日
发明者李寿澈 申请人:Lg.Otis电梯有限公司