专利名称：电梯轿厢的载荷测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种电梯轿厢的载荷测量装置，具体而言，本实用新型涉及一种采用非接触式测量方式、成本低、抗干扰能力强、传输距离远的通讯方式和电源、信号共用一对双绞线传输的电梯轿厢的载荷测量装置。
背景技术：
随着高层建筑中电梯的普遍使用，人们越来越关心电梯运行的安全性和舒适性。电梯轿厢载荷测量装置是一种重要的安全辅助设备，它能实时监测电梯轿厢的载荷，在满载及超载等情况下自动报警。尤其是在无司机状态下，可靠的超载保护功能对于确保乘客的人身安全是至关重要的。随着现代电梯控制技术的进一步发展，越来越多的新的功能都离不开电梯轿厢载荷测量装置。比如，在不同的负载情况下自动调整电梯的启动转矩，以改善电梯的启动性能，使电梯乘坐的舒适性、运行的稳定性以及节能性达到最佳状态。另外，电梯群控系统的调度算法、防捣乱功能、满载直驶功能等的实现都需要一个测量精确度高、可靠性强的电梯轿厢载荷测量装置。
传统的电梯的轿厢载荷测量装置，一般只有单一的超载信号输出，而且普遍采用的是接触式的测量方式，比如杠杆式机械开关式、差动变压器式、应变电阻片式。基于这些方式的载荷测量装置都需要和轿厢做机械接触或者连接，这种结构决定了存在着机械磨损和故障，导致了测量装置的寿命不长，需要及时更换零件，否则可能会导致严重后果。
而其中的一些具有模拟电压/电流输出的载荷测量装置，其安装方式都是直接安装在轿厢顶部或者底部，输出的模拟量要通过长距离电缆传到电梯运动控制柜上，这期间不可避免地会引入电磁干扰和衰减，导致电梯运行效果变差。而有的载荷测量装置分为传感器端和控制器端，传感器端输出的信号通过总线传送到控制器端，这样的装置元件成本过高，而且传感器端还需要单独的电源线，增加了线束。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种采用非接触式测量方式、成本低、抗干扰能力强、传输距离远的通讯方式和电源、信号共用一对双绞线传输的电梯轿厢的载荷测量装置，以克服上述的不足。
为了实现本实用新型的目的，本实用新型包括磁性元件、传感器模块和主控制器模块，其特点是磁性元件设置于轿厢底部，传感器模块设置于磁性元件垂直方向的正下方，主控制器模块安装在机房控制柜中，其中传感器模块的输出与主控制器模块数据输入端相连接；上述传感器模块的输出与主控制器模块数据输入端通过一对双绞线相连接；上述主控制器模块通过双绞线以信号线馈电的方式为传感器模块提供电源；上述传感器模块固定在轿厢下梁的连接支架上，轿厢底部与轿厢下梁之间设置有减震橡胶；上述传感器模块由磁敏元件、前端信号调理电路、模/数转换电路、微控制器MCU1、看门狗、DTMF信号发送电路、信号耦合电路、端口保护电路、稳压器以及安装位置指示元件构成，其中磁敏元件输出端与前端信号调理电路输入端相连接，前端信号调理电路输出端与模/数转换电路的模拟量输入引脚相连接，模/数转换电路与MCU1相连接，MCU1还与看门狗、DTMF信号发送电路以及安装位置指示元件相连接，DTMF信号发送电路的输出端通过信号耦合电路和端口保护电路与双绞线连接，稳压器的输入端与端口保护电路相连接，而稳压器的输出端为传感器模块的各个电路提供电源。
上述主控制器模块由信号解耦电路、DTMF信号接收电路、微控制器MCU2、存储器、看门狗、继电器驱动电路、继电器、模/数转换电路、输出信号调理电路、键盘、外部控制信号输入电路、LCD液晶显示器、端口保护电路、DC/DC变换器以及稳压器构成。外部电源输入主控制器模块，经过端口保护电路后，与DC/DC变换器输入端相连接，DC/DC的正电压和地(GND)输出端与稳压器输入端相连接，稳压器的输出端为主控制器模块的各个电路提供电源，同时，信号解耦电路分别与DC/DC的电压输出端、DTMF信号接收电路输入端以及双绞线相连接，微控制器MCU2分别与DTMF信号接收电路、存储器、看门狗、继电器驱动电路、模/数转换电路、键盘、外部控制信号输入电路以及LCD液晶显示器相连接。模/数转换电路的输出经过输出信号调理电路转换成相应范围的电流/电压模拟量输出，外部控制信号经过端口保护电路与外部控制信号输入电路相连接，继电器驱动电路输出与继电器组相连接。
上述传感器模块和主控制器模块中，所有电源输入接口、外部信号输入接口均设置了端口保护电路，端口保护电路由自恢复保险丝、整流桥和瞬态电压抑制器构成，可以防止电源或信号反接，在浪涌电压、雷击或短路时起到保护作用。
由于本实用新型采用了利用磁场进行测量的非接触式测量方式，使得这种电梯轿厢载荷测量装置在安装时无需改变电梯轿厢原有的结构，不受油污、灰尘和湿度的影响。由于采用DTMF信号传输方式，使该装置成本低、抗干扰能力强、传输距离远，而且实现了电源和信号共用一对双绞线进行传输，节省了线束。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的原理框图。
图3为本实用新型的传感器模块的电路原理框图。
图4为本实用新型的主控制器模块的电路原理框图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。
本实用新型包括磁性元件2、传感器模块1和主控制器模块8，磁性元件2设置于轿厢底部4，随电梯轿厢内载荷的变化做垂直方向的位移，传感器模块1设置于磁性元件2垂直方向的正下方(图1)，传感器模块1中检测单元用于测量磁性元件所产生的磁场强度，将其转化为数字量，经微处理器单元MCU1处理后，送入信号调制单元调制成DTMF信号后通过双绞线5发送给主控制器模块8。主控制器模块8安装于机房控制柜，其中信号解调单元接收并解调传感器模块1发送过来的信号，经微处理器单元MCU2计算得到对应的轿厢载荷状况，控制模拟量输出单元和开关量输出单元输出相应的模拟信号和开关量信号。人机接口单元用于设置工作参数和显示相应信息(图2)。
磁性元件2与传感器模块1无任何形式接触，传感器模块1与主控制器模块8之间采用双绞线5连接，主控制器模块8采用信号线馈电的方式为传感器1模块提供电源，即两者之间的电源、信号共用双绞线5传输。
传感器模块1中的磁敏元件将其所在点的磁场强度转化为模拟电压信号，通过前端信号调理电路和模/数转换电路把此电压转化为数字信号，微处理器单元MCU1读到这个数字信号后，再通过DTMF信号发送电路把将该数字信号调制成DTMF信号，并通过信号耦合电路耦合至双绞线5上传送给主控制器模块8(图3)。
主控制器模块8上电后，微处理器单元MCU2从存储器里读取各项参数的设定值，双绞线5上的DTMF信号通过信号解耦电路被取出，送入DTMF信号接收电路解调得到数字信号，即获得了磁敏元件2输出的电压值，微处理器单元MCU2对此电压值的计算得到对应的轿厢载荷量，控制LCD液晶显示器显示当前载荷状况，控制模/数转换电路和输出信号调理电路输出相应的模拟电压/电流信号，控制继电器驱动电路输出不同的空载、轻载、半载、重载、满载、超载6种继电器开关量信号。若微处理器单元MCU2通过外部控制信号输入电路检测到外部控制信号有效，则锁定模/数转换电路输出的模拟量信号和继电器驱动电路输出的开关量信号。操作人员可以通过键盘可以设定各项参数，改变输出信号的范围和形式。通过存储器保存各项参数值，避免因为掉电而丢失(图4)。
传感器模块1在安装时，安装位置指示元件将帮助操作者确定合适的安装位置。当电梯轿厢为空载时，应将磁性元件2与传感器模块1的间隙调整为28～30mm之间。当传感器模块1通过轿厢底部横梁上的支架安装于磁性元件2正下方，并沿垂直方向移动到适合安装的范围内时，安装位置指示元件将给出提示信号，以便操作者固定传感器模块1，若超过这个范围，安装位置指示元件也会给出相应信号，提示操作者将传感器远离或靠近磁性元件。
在本实用新型的实施例中，用于激发磁场的磁性元件为一圆形的永久磁铁，安装于轿厢底部，随电梯轿厢内载荷的变化做垂直方向的位移。
由于不同的电梯控制系统需要的启动转矩补偿模拟量的类型和范围等参数不一样，在本实用新型的实施例中，可以通过键盘对这些参数进行现场设置，LCD液晶显示器用于人机交互以及显示载荷百分比，所有工作参数保存在存储器(EEPROM)中。
最后应说明，本实用新型的实施例仅用于说明技术方案而非限制。以上对本实用新型进行了详细说明，使普通技术人员也可以理解，并且其依然可以对本实用新型所揭示的技术方案进行修改或者等同替换。而一切不脱离本实用新型技术方案的精神和范围的修改和替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
权利要求1.一种电梯轿厢的载荷测量装置，包括磁性元件(2)、传感器模块(1)和主控制器模块(8)，其特征在于磁性元件(2)设置于轿厢底部(4)，传感器模块(1)设置于磁性元件(2)垂直方向的正下方，主控制器模块(8)安装在机房控制柜中，其中传感器模块(1)的输出与主控制器模块(8)数据输入端相连接。
2.如权利要求1所述的电梯轿厢的载荷测量装置，其特征在于传感器模块(1)的输出与主控制器模块(8)数据输入端之间采用一对双绞线(5)连接，主控制器模块(8)通过双绞线(5)以信号线馈电的方式为传感器模块(1)提供电源。
3.如权利要求1所述的电梯轿厢的载荷测量装置，其特征在于传感器模块(1)固定在轿厢下梁(6)的连接支架(7)上。
4.如权利要求1所述的电梯轿厢的载荷测量装置，其特征在于磁性元件(2)与传感器模块(1)之间有间隙，无任何形式的接触。
5.如权利要求1所述的电梯轿厢的载荷测量装置，其特征在于磁性元件(2)采用永久磁铁。
6.如权利要求1所述的电梯轿厢的载荷测量装置，其特征在于传感器模块(1)由磁敏元件、前端信号调理电路、模/数转换电路、微控制器MCU1、看门狗、DTMF信号发送电路、信号耦合电路、端口保护电路、稳压器以及安装位置指示元件构成，其中磁敏元件输出端与前端信号调理电路输入端相连接，前端信号调理电路输出端与模/数转换电路的模拟量输入引脚相连接，模/数转换电路与MCU1相连接，MCU1还与看门狗、DTMF信号发送电路以及安装位置指示元件相连接，DTMF信号发送电路的输出端通过信号耦合电路和端口保护电路与双绞线连接，稳压器的输入端与端口保护电路相连接，而稳压器的输出端为传感器模块的各个电路提供电源。
7.如权利要求1所述的电梯轿厢的载荷测量装置，其特征在于主控制器模块(8)由信号解耦电路、DTMF信号接收电路、微控制器MCU2、存储器、看门狗、继电器驱动电路、继电器、模/数转换电路、输出信号调理电路、键盘、外部控制信号输入电路、LCD液晶显示器、端口保护电路、DC/DC变换器以及稳压器构成，外部电源输入主控制器模块，经过端口保护电路后，与DC/DC变换器输入端相连接，DC/DC的正电压和地GND输出端与稳压器输入端相连接，稳压器的输出端为主控制器模块的各个电路提供电源，同时，信号解耦电路分别与DC/DC的电压输出端、DTMF信号接收电路输入端以及双绞线相连接，微控制器MCU2分别与DTMF信号接收电路、存储器、看门狗、继电器驱动电路、模/数转换电路、键盘、外部控制信号输入电路以及LCD液晶显示器相连接，模/数转换电路的输出经过输出信号调理电路转换成相应范围的电流/电压模拟量输出，外部控制信号经过端口保护电路与外部控制信号输入电路相连接，继电器驱动电路输出与继电器组相连接。
专利摘要本实用新型涉及一种电梯轿厢的载荷测量装置，包括磁性元件、传感器模块和主控制器模块，其特点是磁性元件设置于轿厢底部，传感器模块设置于磁性元件垂直方向的正下方，主控制器模块安装在机房控制柜中，其中传感器模块的输出与主控制器模块数据输入端通过一对双绞线相连接，主控制器模块通过该双绞线以信号线馈电的方式为传感器模块提供电源。由于本实用新型采用了利用磁场进行测量的非接触式测量方式，使得这种电梯轿厢载荷测量装置在安装时无需改变电梯轿厢原有的结构，不受油污、灰尘和湿度的影响。由于采用DTMF信号传输方式，使该装置成本低、抗干扰能力强、传输距离远，而且实现了电源和信号共用一对双绞线进行传输，节省了线束。
文档编号B66B5/00GK2889992SQ200520099708
公开日2007年4月18日 申请日期2005年12月29日 优先权日2005年12月29日
发明者全书海, 吴格, 柯跃, 阮波, 郭威, 黄亮, 喻健 申请人:武汉理工大学, 湖北正野电器电梯有限公司