专利名称：便携式电梯限速器检测装置及其对电梯限速器的检测方法
技术领域：
本发明涉及一种便携式电梯限速器检测装置及其对电梯限速器的检测方法。
背景技术：
现代社会，作为垂直交通工具的电梯在人们的工作和生活中发挥着越来越重要的作用，其安全性也愈加受到关注。电梯限速器是载人载物电梯中的最关键的安全保障部件， 其工作原理是当电梯出现意外情况高速下滑时，一旦轿厢速度达到限速器设定的最大值， 限速器便带动安全钳动作使电梯制停或减速，从而保证运行安全，避免事故发生。因此，电梯限速器的检测是一个关乎电梯上乘客与货物安全的重要检验项目。国家质检总局《电梯监督检验和定期检验规则——曳引与强制驱动电梯》规定，使用周期达到两年的、动作速度出现异常的或者各调节部位封记损坏的限速器，其动作速度应符合标准规定。对电梯限速器的检测，就是通过对限速器的几何参数以及运行参数的测量和处理，来判断限速器是否合格。电梯限速器的检测方式有两种拆装送检和上门检验。由于限速器拆装送检费时费力，同时拆装和运输过程也易使限速器受到损坏，影响其动作速度，因此，对于一些特殊场合，如医院、住宅小区等，一般需要检验者上门检测。随着高层建筑的增多，每年需要上门检测的电梯限速器数量剧增。目前国内用来检测电梯限速器的设备虽然较多，但多数仪器结构笨重，构造复杂，不便于携带，主要用于电梯限速器的出厂检验。现有的用于上门检验的便携式的限速器检测仪，检测部件安装困难，部件之间接插件多，检测时需要多人配合， 每检测一次均需输入多个参数，操作繁琐，效率低，同时精度不高，仪器的可靠性也差，越来越难满足限速器的实际检测需要。申请日为2006年3月31日、授权公告日为2009年9月30日、授权公告号为 CN100545620C的中国发明专利公开了一种便携式电梯限速器测试装置及其采集信号的处理方法。该测试方法基于一套测试装置，该装置主要由三个部件组成第一个部件是一只带有测速轮的光电编码器，测速轮靠压在限速器轮盘的外缘上，跟随限速器轮盘一起转动；第二个部件是一台带双轴输出的直流电机，一端的输出轴上固定一只驱动轮，该驱动轮靠压在限速器轮盘的外缘上，另一端的输出轴上安装一只光电码盘；第三个部件是单片机信号处理单元。测试方法是采用单片机信号处理单元接收并处理光电编码器输出的限速器轮盘线速度并作实时显示；接收由光电码盘输出的用于电机PID闭环控制的速度反馈信号， 经单片机控制系统向整流驱动模块输出直流电机的调压、调速信号。实际使用中，上述测试装置存在以下问题
1、所用部件多，连接电缆多，接插件多，插拔费时，接头易坏，装置可靠性差。2、带测速轮的光电编码器依靠落地式的支架，现场摆放困难，不能可靠地与限速器轮盘的外缘保持接触，当限速器轮盘高速旋转时，光电编码器测速不准。3、驱动电机安装费时，带驱动轮的双轴电机因为内含变压器和整流驱动模块，体积大，重量重，调整三脚架上的螺母不能很好地保证驱动轮与限速器轮盘外缘的良好接触；同时由于驱动轮是圆柱形的，与限速器轮盘外缘的摩擦力小，容易打滑，导致驱动轮的线速度不能准确地传递给限速器轮盘。4、在检测现场，限速器轮盘节圆周长不便测量。5、采用数码管显示，信息量少，不直观。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理、 操作起来简单快捷、效率高、效果好的便携式电梯限速器检测装置及其对电梯限速器的检测方法。本发明解决上述问题所采用的技术方案是一种便携式电梯限速器检测装置，其特征在于包括电机总成、驱动轮、电源系统；
电机总成包括交流伺服电机和测控系统，交流伺服电机和测控系统电连接；所述的测控系统包括单片机、显示系统、输入系统、霍尔式接近开关、磁钢、电气开关，显示系统、输入系统、霍尔式接近开关、电气开关均与单片机电连接，霍尔式接近开关与磁钢配合； 驱动轮与电机总成连接； 电源系统与电机总成连接。本发明所述的显示系统包括IXD显示控制芯片和IXD显示器，IXD显示控制芯片分别与单片机和LCD显示器电连接。本发明所述的输入系统包括键盘系统，键盘系统包括键盘和相应的矩阵键盘管理芯片，键盘系统与单片机电连接。本发明还包括存储器，存储器与单片机电连接。本发明所述的电梯限速器检测方法，其特征在于采用上述的便携式电梯限速器检测装置对电梯限速器进行检测；方法如下
a、测量限速器轮盘的节圆直径，通过输入系统将限速器轮盘的节圆直径信息传送给单片机；
b、通过输入系统输入初始速度，输入系统将输入的初始速度信息传送给单片机；
C、在限速器轮盘上吸上磁钢，并使得限速器轮盘旋转一周时，磁钢有且只有一次对准霍尔式接近开关的时候；
在限速器轮盘的支架上吸上电气开关；
d、将驱动轮靠压在限速器轮盘上；电机总成通过驱动轴带动驱动轮旋转，同时，驱动轮又带动限速器轮盘转动；单片机控制交流伺服电机的转速，在一段时间之内将限速器轮盘节圆的线速度从零快速升到步骤b所设定的初始速度，并勻速保持一段时间；
在此期间，电机总成检测限速器轮盘节圆的实际线速度；线速度的公式是V= π D/t，公式中D为限速器轮盘的节圆直径，t为限速器轮盘转动一周需要的时间，t通过霍尔式接近开关与磁钢配合将时间脉冲信号传输给单片机，并由单片机处理得出；实际线速度由单片机处理得出并在显示系统上显示；
e、步骤d持续一段时间之后，在电机总成的控制下，限速器轮盘节圆的线速度以一定的加速度缓慢上升；随着时间的推移，限速器轮盘的转速越来越快，最终限速器轮盘上的甩块因离心力作用碰到电气开关，使得吸附在限速器轮盘支架上的电气开关产生动作，单片机通过磁钢和霍尔式接近开关配合产生的时间脉冲信号，检测并锁定此时限速器轮盘节圆的实际线速度，此速度即为限速器的电气动作速度值；限速器轮盘继续加速旋转，直至限速器轮盘被卡死，单片机通过磁钢和霍尔式接近开关配合产生的时间脉冲信号，检测并锁定限速器轮盘突然停转之前的节圆实际线速度值，此速度即为限速器的机械动作速度值，同时单片机还控制驱动轮立即停转；电气动作速度值和机械动作速度值即为测量结果，并通过显示系统显示出来。本发明在步骤d中，单片机控制交流伺服电机的转速，在3秒之内将限速器轮盘节圆的线速度从零快速升到步骤b所设定的初始速度，并勻速保持7秒。本发明在步骤d持续一段时间之后，在电机总成的控制下，限速器轮盘节圆的线速度以0. 01m/s2加速度缓慢上升。本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果
1、本发明装置在保证电梯限速器测量精度的前提下，便于携带，具有体积小、重量轻、 部件少、连接电缆少、接插件少、适于现场检测、参数测量方便、显示信息直观、参数掉电后不丢失等优点。2、本发明方法在满足电梯限速器检测精度的前提下，操作起来简单快捷，检验效率大幅提高。
图1是本发明实施例便携式电梯限速器检测装置的结构示意图。图2是本发明实施例测控系统的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。实施例
参见图1和图2，便携式电梯限速器检测装置包括电机总成6，其内部包括交流伺服电机13和测控系统。测控系统包括八位的单片机15、非易失性的存储器16、显示系统、输入系统、霍尔式接近开关11、磁钢10、电气开关21。单片机15型号为AT89S52。显示系统包括IXD显示控制芯片17和IXD显示器4，IXD显示控制芯片17分别与单片机15和IXD显示器4电连接，即显示系统与单片机15电连接。IXD显示控制芯片17 型号为T6963C。输入系统包括键盘系统5，键盘系统5包括键盘和相应的矩阵键盘管理芯片18。键盘系统5与单片机15电连接，即输入系统与单片机15电连接。霍尔式接近开关11与单片机15电连接，并与磁钢10配合。电气开关21通过电气开关信号线23与单片机15电连接。电气开关21中带有撞针，撞针可控制电气开关21产生动作。电气开关21为开关领域的现有技术。测控系统还包括复位电路19、晶振电路20、伺服电机驱动器14，复位电路19、晶振电路20、伺服电机驱动器14分别与单片机15电连接。交流伺服电机13通过伺服电机驱动器14与单片机15连接。驱动轴3与交流伺服电机13的转轴连接，在驱动轴3上固定驱动轮2。驱动轮2 用较软的耐磨橡胶制成，轮缘呈梯形，可与限速器轮盘1的钢丝绳槽充分接触。电机总成6的前侧面设置有把手12，操作者可用左手握住把手12，右手掌的四指托起电机总成6的底部，让橡胶驱动轮2骑靠在限速器轮盘1的钢丝绳槽内，用右手的大拇指操作键盘系统5上的按键。电源转换模块8通过电源输出电缆7与电机总成6连接，给电机总成6提供工作电压(包括单片机系统的工作电压和伺服电机的工作电压)，电源转换模块8通过电源输入电缆9与市电连接。本发明采用便携式电梯限速器检测装置对电梯限速器的总体检测方法是
用一单片机系统控制一台交流伺服电机，按照设定的加速度带动一只驱动轮产生旋转运动，该驱动轮又带动被测电梯限速器的轮盘进行旋转，使得限速器轮盘节圆的线速度逐渐上升；利用所述单片机通过一只霍尔开关来接收吸附在限速器轮盘端面的一只磁钢的脉冲信号，结合限速器轮盘的节圆直径即可计算出限速器轮盘节圆的线速度。当单片机控制交流伺服电机不断加速时，限速器轮盘的转速越来越高，最终限速器因离心力作用产生限位动作，轮盘被卡死，单片机便锁定限速器动作瞬间的线速度。本发明采用便携式电梯限速器检测装置对电梯限速器的检测方法具体如下
a、将电源输入电缆9接入220V市电，显示系统的IXD显示器4显示“请输入节圆直径”。b、测量限速器轮盘1的节圆直径，可通过测量限速器轮盘1两侧悬挂的钢丝绳的中心距获得。在键盘系统5上选择数字键输入此直径(单位为mm)，检查无误后，按“确认” 键，LCD显示变为“请输入初始速度”。键盘系统5将限速器轮盘1的节圆直径信息传送给单片机15。C、在键盘系统5上选择数字键输入初始速度，通常置为被检电梯的额定速度，单位为m/s ；检查无误后，按“确认”键，LCD显示变为“请选择电机转向”。键盘系统5将输入的初始速度信息传送给单片机15。d、在键盘系统5上按“左”或“右”键选择电机旋转方向(面对驱动轮2，“左”表示顺时针，“右”表示逆时针)，检查无误后，按“确认”键，LCD显示变为“安装磁钢后按‘检测’ 键”。e、在限速器轮盘1右侧靠近外缘的端面上，吸上磁钢10，保证磁钢10的N极朝上， 并使得限速器轮盘1旋转一周时，磁钢10有且只有一次对准霍尔式接近开关11的时
候，磁钢10和霍尔式接近开关11不需要接触，距离在5-10mm左右。在限速器轮盘支架22上，通过磁性连接吸附带有撞针的电气开关21，电气开关21 位于限速器甩块的附近，在限速器甩块因离心力作用而发生的移动路径上。当限速器甩块因离心力作用碰到电气开关上的撞针时，电气开关21产生动作。f、左手握住电机总成6上的把手12，右手掌的四指托起电机总成6的底部，让驱动轮2靠压在限速器轮盘1的钢丝绳槽内，用右手的大拇指点一下键盘系统5上的“检测” 键。电机总成6便通过驱动轴3带动驱动轮2以设定的方向开始旋转，同时，驱动轮2又带动限速器轮盘1转动起来。根据电机总成6内的单片机15所设定，在3秒之内限速器轮盘1节圆的线速度从零快速升到步骤c所设定的初始速度，并勻速保持7秒。在此期间，IXD显示器4显示“试测速度XXXX”，这里的“XXXX”表示按“检测”键之后10秒内所检测的限速器轮盘1节圆的实际线速度。线速度的公式是V= π D/t，公式中D 为限速器轮盘1的节圆直径，t是这样取得的根据霍尔式接近开关11的特性，磁钢10在对准霍尔式接近开关11 一次时，霍尔式接近开关11将接收到一个时间脉冲信号，霍尔式接近开关11将该时间脉冲信号传输给单片机15，单片机15记录一个时间点；在限速器轮盘 1转动一周后，磁钢10再一次对准霍尔式接近开关11，霍尔式接近开关11又接收到一个时间脉冲信号，霍尔式接近开关11再将该时间脉冲信号传输给单片机15，单片机15再记录一个时间点，单片机15计算两时间点的时间差值，该差值即为限速器轮盘1转动一周需要的时间t。单片机15再根据线速度的公式计算出实际的线速度，并通过LCD显示器4进行显
7J\ ο比较实际线速度与步骤c输入的初始速度，两者应该基本相同。若相差过大，说明检测回路有问题，则按键盘系统5上的“暂停”键，驱动轮2随即停止，IXD显示器4显示“若要继续请按‘检测’键”，待解决问题后再从步骤f开始检测。g、试测过程持续10秒之后，IXD显示变为“开始加速XXXX”，在电机总成6的控制下，限速器轮盘1节圆的线速度以0. 01m/s2的加速度缓慢上升。随着时间的推移，限速器轮盘1的转速越来越快，最终限速器轮盘1上的甩块因离心力作用碰到电气开关上的撞针，使得吸附在限速器轮盘支架22上的电气开关21产生动作，电气开关21将开关信号传递给单片机15，单片机便锁定此时限速器轮盘1节圆的实际线速度，此速度即为限速器的电气动作速度值。限速器轮盘1继续加速旋转，直至限速器轮盘1被卡死，单片机15通过磁钢10 和霍尔式接近开关11配合产生的时间脉冲信号，检测到限速器轮盘1突然停转，单片机再次锁定限速器轮盘1被卡死之前的节圆最大实际线速度，此速度即为限速器的机械动作速度值，同时电机总成6控制驱动轮2立即停转；IXD显示器4轮流显示“电气动作速度XXXX” 和“机械动作速度XXXX”，这两个速度同时保存在电机总成6内的存储器16中，掉电后不丢失，操作者也可将此速度值记录在检测报告中。这两个实际线速度值即为测量结果。单片机15通过磁钢10和霍尔式接近开关11的时间脉冲信号而检测到限速器轮盘1突然停转的方法，可以是如上述所述的，当磁钢10相邻两次对准霍尔式接近开关11的时间间隔超过核定值时，可判定限速器轮盘1突然停转，该核定值可预先在单片机15中设定。若要对一台限速器重复进行多次检测，在IXD显示器4轮流显示“电气动作速度 XXXX”和“机械动作速度XXXX”时，按一下“检测”键即可回到步骤f，不必再从步骤a开始， 节圆直径、初始速度和正反转信息已有存储(掉电后不丢失)。在步骤a到步骤f的整个过程中，若想终止检测，可随时按键盘系统5上的“复位” 键回到步骤a，同时驱动轮2停止旋转。当从步骤a开始时，节圆直径、初始速度和正反转信息三个参数，若不想输入新的值，可按下“检测”键直接进入步骤f，电机总成6内的单片机即调用非易失性存储器中原先保存的数值，实现高效率的一键式检测。与已有技术相比，本发明有益效果体现在
1、本发明装置在保证电梯限速器测量精度的前提下，便于携带，具有体积小、重量轻、 部件少、连接电缆少、接插件少、适于现场操作、参数测量方便、显示信息直观、参数掉电后不丢失等优点。2、本发明的限速器轮盘节圆线速度采用非接触式方法进行检测，避免了接触式测量因测速轮磨损及测速轮与限速器轮槽打滑所带来的测量精度低的问题。3、本发明采用吸附式电气开关测量限速器的电气动作速度，安装快捷、检测方便。4、本发明在重复检测同型号的限速器时，只需按键一次，极大地简化了操作步骤， 提高了检测效率。5、本发明方法在满足电梯限速器检测精度的前提下，操作起来简单快捷，效率高。
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权利要求
1.一种便携式电梯限速器检测装置，其特征在于包括电机总成、驱动轮、电源系统；电机总成包括交流伺服电机和测控系统，交流伺服电机和测控系统电连接；所述的测控系统包括单片机、显示系统、输入系统、霍尔式接近开关、磁钢、电气开关，显示系统、输入系统、霍尔式接近开关、电气开关均与单片机电连接，霍尔式接近开关与磁钢配合；驱动轮与电机总成连接；电源系统与电机总成连接。
2.根据权利要求1所述的便携式电梯限速器检测装置，其特征在于所述的显示系统包括IXD显示控制芯片和IXD显示器，IXD显示控制芯片分别与单片机和IXD显示器电连接。
3.根据权利要求1所述的便携式电梯限速器检测装置，其特征在于所述的输入系统包括键盘系统，键盘系统包括键盘和相应的矩阵键盘管理芯片，键盘系统与单片机电连接。
4.根据权利要求1所述的便携式电梯限速器检测装置，其特征在于还包括存储器，存储器与单片机电连接。
5.一种电梯限速器检测方法，其特征在于采用权利要求1所述的便携式电梯限速器检测装置对电梯限速器进行检测；方法如下a、测量限速器轮盘的节圆直径，通过输入系统将限速器轮盘的节圆直径信息传送给单片机；b、通过输入系统输入初始速度，输入系统将输入的初始速度信息传送给单片机；C、在限速器轮盘上吸上磁钢，并使得限速器轮盘旋转一周时，磁钢有且只有一次对准霍尔式接近开关的时候；在限速器轮盘的支架上吸上电气开关；d、将驱动轮靠压在限速器轮盘上；电机总成通过驱动轴带动驱动轮旋转，同时，驱动轮又带动限速器轮盘转动；单片机控制交流伺服电机的转速，在一段时间之内将限速器轮盘节圆的线速度从零快速升到步骤b所设定的初始速度，并勻速保持一段时间；在此期间，电机总成检测限速器轮盘节圆的实际线速度；线速度的公式是V=H D/t，公式中D为限速器轮盘的节圆直径，t为限速器轮盘转动一周需要的时间，t通过霍尔式接近开关与磁钢配合将时间脉冲信号传输给单片机，并由单片机处理得出；实际线速度由单片机处理得出并在显示系统上显示；e、步骤d持续一段时间之后，在电机总成的控制下，限速器轮盘节圆的线速度以一定的加速度缓慢上升；随着时间的推移，限速器轮盘的转速越来越快，最终限速器轮盘上的甩块因离心力作用碰到电气开关，使得吸附在限速器轮盘支架上的电气开关产生动作，单片机通过磁钢和霍尔式接近开关配合产生的时间脉冲信号，检测并锁定此时限速器轮盘节圆的实际线速度，此速度即为限速器的电气动作速度值；限速器轮盘继续加速旋转，直至限速器轮盘被卡死，单片机通过磁钢和霍尔式接近开关配合产生的时间脉冲信号，检测并锁定限速器轮盘突然停转之前的节圆实际线速度值，此速度即为限速器的机械动作速度值，同时单片机还控制驱动轮立即停转；电气动作速度值和机械动作速度值即为测量结果，并通过显示系统显示出来。
6.根据权利要求5所述的电梯限速器检测方法，其特征在于在步骤d中，单片机控制交流伺服电机的转速，在3秒之内将限速器轮盘节圆的线速度从零快速升到步骤b所设定的初始速度，并勻速保持7秒。
7.根据权利要求5所述的电梯限速器检测方法，其特征在于步骤d持续一段时间之后，在电机总成的控制下，限速器轮盘节圆的线速度以0. 01m/s2的加速度缓慢上升。
全文摘要
本发明涉及一种便携式电梯限速器检测装置及其对电梯限速器的检测方法。用一单片机系统控制一台交流伺服电机，按照设定的加速度带动一只驱动轮产生旋转运动，该驱动轮又带动被测电梯限速器的轮盘进行旋转，使得限速器轮盘节圆的线速度逐渐上升；利用所述单片机通过一只霍尔开关来接收吸附在限速器轮盘端面的一只磁钢的脉冲信号，结合限速器轮盘的节圆直径即可计算出限速器轮盘节圆的线速度。当单片机控制交流伺服电机不断加速时，限速器轮盘的转速越来越高，最终限速器因离心力作用产生限位动作，轮盘被卡死，单片机便锁定限速器动作瞬间的线速度，此速度即为测量结果。本发明结构设计合理、操作起来简单快捷、效率高、效果好。
文档编号G01M13/00GK102331339SQ20111015599
公开日2012年1月25日 申请日期2011年6月11日 优先权日2011年6月11日
发明者庞涛, 朱建新, 祝新伟, 苏万斌 申请人:嘉兴市特种设备检测院