一种电梯承运质量测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及电梯质量检测设备技术领域，尤其涉及一种电梯承运质量测试装置。


背景技术：

2.电梯承运质量包括电梯的加速度、振动、速度等参数，这些参数直接与电梯乘客感知相关，是除了电梯的安全性和可靠性之外的，电梯乘坐舒适感方面的评价内容。电梯承运质量反映出了电梯的设计、安装和服务水平，是电梯制造与维护企业竞争力的体现，越来越受到电梯用户的关注。
3.虽然电梯承运质量测量的国家标准《gb/t 24474.1—2020》已经于2021年开始实施，但是标准中并未提供相应的检测设备。因此有必要提供一种电梯承运质量测试装置，能够合理的对电梯承运质量中的部分指标进行可靠的检测。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提出了一种能够对待测电梯的振动和加速度情况进行持续检测、可靠的电梯承运质量测试装置。
5.本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种电梯承运质量测试装置，包括设置在电梯井内的电梯轿厢；还包括采集单元(1)、振动测量单元(2)和若干速度测量单元(3)；
6.采集单元(1)设置在电梯井竖直延伸方向的一端；采集单元(1)设置与振动测量单元(2)或者各速度测量单元(3)通信连接；
7.振动测量单元(2)设置在电梯轿厢上；振动测量单元(2)测量电梯的加速度或者振动，并将加速度信号或者振动信号无线发送至采集单元(1)中；
8.各速度测量单元(3)，沿着电梯井的竖直延伸方向间隔设置；速度测量单元(3)在电梯轿厢经过时，持续发出接近触发信号，并将接近触发信号无线发送至采集单元(1)中。
9.在以上技术方案的基础上，优选的，所述振动测量单元(2)包括第一处理器u5、绝对方向传感组件u1和无线收发单元u2；第一处理器u5包括若干通用输入输出端口和串行通信端口；绝对方向传感组件u1包括三轴加速度传感器和三轴陀螺仪；三轴加速度传感器的片选端或者无线收发单元u2的片选端分别与第一处理器u5的通用输入输出端口电性连接；三轴加速度传感器的输出端或者三轴陀螺仪的输出端分别与第一处理器u5的通用输入输出端口或者一组串行通信端口电性连接；无线收发单元u2的使能端和输出端分别与第一处理器u5的通用输入输出端口及另一组串行通信端口电性连接。
10.优选的，所述绝对方向传感组件u1的引脚1、引脚5、引脚14、引脚15、引脚16和引脚19分别与第一处理器u5的通用输入输出端口pd13、pd14、pd8、pd9、pd10和pd11一一对应电性连接；绝对方向传感组件u1的引脚9、引脚11和引脚12分别与第一处理器u5的串行通信端口pb13、pb15和pb14一一对应电性连接，绝对方向传感组件u1的引脚17与引脚12电性连接。
11.进一步优选的，各速度测量单元(3)包括第二处理器u6、接近检测芯片u3、实时时钟芯片u4和无线收发单元u2；第二处理器u6也包括若干通用输入输出端口和串行通信端口；接近检测芯片u3的使能端和输出端分别与第二处理器u6的通用输入输出端口及第一串行通信端口电性连接；实时时钟芯片u4与第二处理器u6的第二串行通信端口电性连接；速度测量单元(3)的无线收发单元u2还与第二处理器u6的通用输入输出端口和第三串行通信端口电性连接；接近检测芯片u3在轿厢竖直经过时持续发出接近检测信号，并记录轿厢完全通过接近检测芯片u3的起止时间，速度测量单元(3)的无线收发单元u2将接近检测信号和起止时间无线发送至采集单元(1)中。
12.更进一步优选的，接近检测芯片u3的引脚5分别与电阻r2的一端和第二处理器u6的通用输入输出端口pe10电性连接，电阻r2的另一端与+3.3v电源电性连接；接近检测芯片u3的引脚7分别与电阻r3的一端和第二处理器u6的另一通用输入输出端口pe11电性连接，电阻r3的另一端分别与接近检测芯片u3的引脚11和+3.3v的电源电性连接；接近检测芯片u3的引脚9和引脚10与第二处理器u6的第一串行通信端口pb11和pb10电性连接；接近检测芯片u3的引脚2、引脚3、引脚4、引脚6和引脚12均接地；实时时钟芯片u4的引脚15分别与电阻r5的一端和第二处理器u6的第二串行通信端口pb7电性连接；实时时钟芯片u4的引脚16分别与电阻r4的一端和第二处理器u6的第二串行通信端口pb6电性连接；电阻r5的另一端和电阻r4的另一端均与+3.3v电源电性连接；实时时钟芯片u4的引脚14还与电池bat电性连接；实时时钟芯片u4的引脚4与第二处理器u6的通用输入输出端口pe12电性连接。
13.更进一步优选的，所述无线收发单元u2的使能端与第一处理器u5或者第二处理器u6的通用输入输出端口pc2电性连接；无线收发单元u2的复位端与第一处理器u5或者第二处理器u6的通用输入输出端口pc1电性连接；无线收发单元u2的通信端口与第一处理器u5或者第二处理器u6的串行通信端口pa2与pa3电性连接。
14.在以上技术方案的基础上，优选的，所述振动测量单元(2)的设置在电梯轿厢的表面，且振动测量单元(2)位于电梯轿厢靠近采集单元(1)所在一侧的水平端面上。
15.在以上技术方案的基础上，优选的，相邻速度测量单元(3)之间的间距为电梯轿厢的竖直高度。
16.本实用新型提供的一种电梯承运质量测试装置，相对于现有技术，具有以下有益效果：
17.(1)本方案分别在电梯轿厢内部以及电梯轿厢竖直经过的路径上设置振动测量单元和多个速度测量单元，分别对轿厢在启动、加速、平稳运行、减速和停止过程进行连续的振动以及速度检测，为电梯承运质量测试提供完整、连续的检测信号支持；
18.(2)本方案的各单元采用基于wifi的无线通信，在电梯井内能够可靠的进行信号传输，在电梯运行过程中，振动测量单元持续工作，各速度测量单元在电梯轿厢经过时，逐一进行工作，保证了检测信号的连续和可靠。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提
下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型一种电梯承运质量测试装置的结构前视图；
21.图2为本实用新型一种电梯承运质量测试装置的结构框图；
22.图3为本实用新型一种电梯承运质量测试装置的振动测量单元的一种接线图；
23.图4为本实用新型一种电梯承运质量测试装置的速度测量单元的一种接线图；
24.图5为本实用新型一种电梯承运质量测试装置的采集单元的一种接线图。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
26.如图1所示，本实用新型提供了一种电梯承运质量测试装置，包括设置在电梯井内的电梯轿厢、采集单元1、振动测量单元2和若干速度测量单元3；
27.采集单元1设置在电梯井竖直延伸方向的一端；采集单元1设置与振动测量单元2或者各速度测量单元3通信连接；如将采集单元1设置在电梯井的顶部，且正对电梯井的内壁设置。
28.振动测量单元2设置在电梯轿厢上；振动测量单元2测量电梯的加速度或者振动，并将加速度信号或者振动信号无线发送至采集单元1中；振动测量单元2用于测量轿厢在运行时在三个轴向的加速度或者倾角；此处三个轴向可以人为定义为：垂直于轿厢开门方向的轴向为x轴，即前后方向；垂直于轿厢底板的轴向方向为z轴，即铅垂方向；与x轴及z轴分别垂直的轴向方向为y轴，即轿厢的左右方向。
29.各速度测量单元3沿着电梯井的竖直延伸方向间隔设置；速度测量单元3在电梯轿厢经过时，持续发出接近触发信号，并将接近触发信号无线发送至采集单元1中。速度测量单元3沿着z轴方向间隔设置。每次电梯的承运质量测试时，会分别进行一次上行过程与下行过程，即顺次经过各速度测量单元3两次。通常，电梯在启动后，在起始位置相邻的一段区间内，如z轴方向距离起始位置5米内，会进行加速运行，加速度为正值；同样的，在电梯的终止位置相邻的一端区间内，如z轴方向距离终止位置5米内，电梯会进入减速运行，加速度为负值。其余区间，电梯如无中途停靠，则基本保持匀速运行。在检测过程中，振动测量单元2始终处于工作状态，持续向采集单元1发送速度信号或者振动信号；而各速度测量单元3在电梯轿厢到达时会触发并立即与采集单元1进行通信，向采集单元1发送接近触发信号，并在电梯经过之后延时一段时间后停止与采集单元1的通信。
30.如图2结合图3所示，振动测量单元2包括第一处理器u5、绝对方向传感组件u1和无线收发单元u2；第一处理器u5包括若干通用输入输出端口和串行通信端口；绝对方向传感组件u1包括三轴加速度传感器和三轴陀螺仪；三轴加速度传感器的片选端或者无线收发单元u2的片选端分别与第一处理器u5的通用输入输出端口电性连接；三轴加速度传感器的输出端或者三轴陀螺仪的输出端分别与第一处理器u5的通用输入输出端口或者一组串行通信端口电性连接；无线收发单元u2的使能端和输出端分别与第一处理器u5的通用输入输出端口及另一组串行通信端口电性连接。
31.第一处理器u5和第二处理器均可以选择stm32f103系列单片机，该单片机具有多组spi、i2c或者uart串行通信接口，可扩展性强。
32.如图所示，绝对方向传感组件u1选用博世公司的bmx055芯片，该芯片集成了三轴加速度传感器、三轴陀螺仪和地磁功能，但是本方案只使用了其三轴加速度传感器与三轴陀螺仪功能。绝对方向传感组件u1的引脚1、引脚5、引脚14、引脚15、引脚16和引脚19分别与第一处理器u5的通用输入输出端口pd13、pd14、pd8、pd9、pd10和pd11一一对应电性连接；绝对方向传感组件u1的引脚9、引脚11和引脚12分别与第一处理器u5的串行通信端口pb13、pb15和pb14一一对应电性连接，绝对方向传感组件u1的引脚17与引脚12电性连接。通过片选端，即绝对方向传感组件u1的引脚5或者引脚16可以对应的启用三轴加速度传感器或者三轴陀螺仪功能，绝对方向传感组件u1可以采用spi接口，即引脚9、引脚11和引脚12进行数据传输，也可以根据需要单独使用引脚19和引脚1作为三轴加速度的长字节的数据输出，或者单独使用引脚14和引脚15作为三轴陀螺仪的长字节的数据输出。
33.如图4所示，各速度测量单元3包括第二处理器u6、接近检测芯片u3、实时时钟芯片u4和无线收发单元u2；第二处理器u6也包括若干通用输入输出端口和串行通信端口；接近检测芯片u3的使能端和输出端分别与第二处理器u6的通用输入输出端口及第一串行通信端口电性连接；实时时钟芯片u4与第二处理器u6的第二串行通信端口电性连接；速度测量单元3的无线收发单元u2还与第二处理器u6的通用输入输出端口和第三串行通信端口电性连接；接近检测芯片u3在轿厢竖直经过时持续发出接近检测信号，并记录轿厢完全通过接近检测芯片u3的起止时间，速度测量单元3的无线收发单元u2将接近检测信号和起止时间无线发送至采集单元1中。接近检测芯片u3使用的是vl53l0x，这是一种红外光检测器件，测量绝对距离达到2米，接近检测芯片u3的检测部水平设置，当轿厢竖直经过接近检测芯片u3的所在位置时，其中断输出端即引脚7向第二处理器u6的pe11端口发出中断信号，接近检测芯片u3自带的i2c端口，即引脚9和引脚10向第二处理器u6的发送距离信号。实时时钟芯片u4会记录电梯轿厢到达接近检测芯片u3的时刻以及电梯轿厢完全经过接近检测芯片u3的时刻；无线收发单元u2将距离信号进一步向采集单元1发送。由于轿厢的高度是固定的，电梯到达接近检测芯片u3的时刻以及电梯轿厢完全经过接近检测芯片u3的时刻之间的时间差是可以测量得到，因此，通过微分运算可以求得电梯轿厢的瞬时速度或者加速度，在此不再赘述。
34.具体的，接近检测芯片u3的引脚5分别与电阻r2的一端和第二处理器u6的通用输入输出端口pe10电性连接，电阻r2的另一端与+3.3v电源电性连接；接近检测芯片u3的引脚7分别与电阻r3的一端和第二处理器u6的另一通用输入输出端口pe11电性连接，电阻r3的另一端分别与接近检测芯片u3的引脚11和+3.3v的电源电性连接；接近检测芯片u3的引脚9和引脚10与第二处理器u6的第一串行通信端口pb11和pb10电性连接；接近检测芯片u3的引脚2、引脚3、引脚4、引脚6和引脚12均接地。
35.实时时钟芯片u4选用的是ds3231芯片，时钟精度为
±
2ppm，能够满足测量的需求。实时时钟芯片u4的引脚15分别与电阻r5的一端和第二处理器u6的第二串行通信端口pb7电性连接；实时时钟芯片u4的引脚16分别与电阻r4的一端和第二处理器u6的第二串行通信端口pb6电性连接；电阻r5的另一端和电阻r4的另一端均与+3.3v电源电性连接；实时时钟芯片u4的引脚14还与电池bat电性连接；实时时钟芯片u4的引脚4与第二处理器u6的通用输入
输出端口pe12电性连接。当测量过程开始时，接近检测芯片u3及实时时钟芯片u4均处于激活状态。
36.需要说明的是，振动测量单元2与速度测量单元3均有使用无线收发单元u2，所起的功能完全相同；无线收发单元u2的使能端与第一处理器u5或者第二处理器u6的通用输入输出端口pc2电性连接；无线收发单元u2的复位端与第一处理器u5或者第二处理器u6的通用输入输出端口pc1电性连接；无线收发单元u2的通信端口与第一处理器u5或者第二处理器u6的串行通信端口pa2与pa3电性连接。无线收发单元u2可以选用esp12f芯片，这是一种wifi芯片，支撑uart或者i2c串行通信接口。本方案使用的是uart接口通信。
37.如图5所示，采集单元1与振动测量单元2使用的硬件类似，区别在于采集单元1未使用绝对方向传感组件u1，其使用的第一处理器u5及无线收发单元u2均与振动测量单元2的完全相同。另外，采集单元1的无线收发单元u2处于接收模式，振动测量单元2与速度测量单元3的无线收发单元u2处于发送模式，可在内置程序中进行设置。
38.为了进一步提高信号传输的质量，振动测量单元2的设置在电梯轿厢的表面，且振动测量单元2位于电梯轿厢靠近采集单元1所在一侧的水平端面上。如振动测量单元2设置轿厢的内壁的上表面。为保证各速度测量单元3测量结果的连续性，建议将相邻速度测量单元3之间的间距不小于电梯轿厢的竖直高度，如1.9—2.2米。
39.本实用新型使用时，开启电梯井内的采集单元1、振动测量单元2和若干速度测量单元3，分别进行电梯上行和下行一次，全程记录上行或者下行的三轴加速度传感器或者三轴陀螺仪的输出的轴向加速度或者振动；并分别记录电梯轿厢电梯到达接近检测芯片u3的时刻以及电梯轿厢完全经过接近检测芯片u3的时刻之间的时间差，通过采集单元1的内置程序进行加速度计算，三轴加速度传感器在z轴的加速度与根据接近检测芯片u3和实时时钟芯片u4记录的时间差对应的加速度可以相互进行验证，提高电梯承运质量测试结果的可靠性。
40.以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。