专利名称：一种电梯自动轿门运行速度控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电梯自动轿门运行速度控制器，特别是通过检测轿门的位置来确定门的速度的速度控制装置。
现有技术的电梯自动轿门，由于运动距离短，为做到门运动到开门或关门极限时能够平稳地停止，而且运动过程平稳、运动时间最短(效率高)，如何确定门的运行速度曲线很重要，如果能够随时测得门所在的位置，并根据门的位置来确定门的速度是最好的方法。
目前现有技术中主要有二种方法来确定门的速度曲线一种方法是用几个与门的位置相对的限位开关，当门在不同位置时，相应的限位开关接通，门速度控制器根据限位开关检测的开关信号，产生速度曲线，控制门电动机加速或减速。由于只有在限位开关动作时，才能知道门的准确位置，而其它时间只能用推断的方法来估计门的位置，而门的实际速度与给定速度必然会误差，所以无法准确的推断出门的位置，这样就造成门的速度控制难以做到最好。
另一种方法是在电动机的轴上安装光电编码器，同时在门的关门极限和开门极限位置安装限位开关，这种方法可以通过对光电脉冲累计的方法来测出门的位置，做到门速度的最优控制。但是在初次通电时，由于是通过对光电编码器的脉冲累计测量门位置的，这就需要门运动到极限位置时，限位开关动作，才能知道门的位置。同时此方法既要安装光电编码器，还要安装限位开关，也比较复杂，成本高。
本发明目的是克服现有技术的不足，提供一种由微机根据检测的连续门位置信号产生控制的电梯轿门速度控制器。
本发明采用旋转角度传感器连续检测门的位置，采用单片微机产生加速曲线、减速曲线，调节门运行过程、控制运行状态，在轿门关门时夹到人或物时自动反向开门，采用自关断的电力电子器件组成的功率变换器驱动电动机，电动机通过机械传动装置驱动门做开门关门运动。
本发明是这样实现的一种电梯自动轿门运行速度控制器，包括门位置传感器、微机控制系统，其特征是(1)、门位置传感器是一个装在门的机械传动装置中曲柄轮或传动轮上的旋转角度传感器，(2)、微机控制系统由软、硬件共同实现了门运行速度曲线发生器，它接受来自输入接口的开或关门命令，并根据随时接收来自角度传感器的即时门位置信号，产生S形开或关门速度曲线，速度曲线信号输给功率变换器，驱动执行电动机按门速度曲线即时给定的速度指令对应转速运转、带动门的机械传动装置拖动电梯轿门。门运行速度曲线发生器包括一个加速速度寄存器按时间原则产生速度值V1、一个减速速度寄存器根据即时的门位置值按距离原则产生速度值V2，将二者比较取值小者作为即时控制门速度给定值Vg输出。在关门过程中门运行速度曲线发生器对门位置信号进行两次差分求得门的实际运行加速度am、对门给定运行速度Vg进行一次差分求得给定加速度ag，若(am-ag)小于一个设定值，则判断为门此时已夹人或物，速度发生器便立即停止关门过程、自动进入开门过程。
以上述方案在实现本发明时还可还具有由微机控制系统软、硬件实现的门动作力控制器接于速度曲线发生器与功率变换器之间，它对电动机工作电流进行采样判断，若该电流大于设定值时则对速度曲线发生器的即时输出值进行限幅后再输给功率变换器，若该电流小于设定值时则速度曲线发生器的即时输出值直接传递给功率变换器。
实施本发明时，角度传感器可选用旋转调值电位器或旋转变压器、绝对码盘等可直接测量角度值的传感器件。
本发明优点在于由于采用角度传感器，可以随时得到门的位置信号，单片微机根据连续位置信号可得出优化的速度曲线，使轿门按一条S型速度曲线运行，可以使门平稳到达门的极限位置，而且时间最短。同时采用单片微机进行速度控制、关门力控制，也使本速度控制器的体积大大缩小，提高了控制器的可靠性，减化了调整过程。由一个旋转角度传感器检测门的位置也使其安装方便，成本低。
图1为本发明原理框图。
图2为本发明速度曲线发生器工作流程图。
图3为本发明具体结构实施例1电路原理图。
图4为本发明具体结构实施例2电路原理图。
下面结合附图及实施例对本发明做进一步叙述参考图1，本发明组成和工作过程如下当轿门是由曲柄轮通过连杆拖动时，角度传感器1直接与曲柄轮相连，由于曲柄轮的旋转角度与门的位置一一对应，这样通过角度传感器测出曲柄轮的角度，就可以得到门的位置。当轿门是由同步带拖动时，角度传感器通过一个机械减速器与同步带的传动轮相连，由于轿门的位置与同步带的位置相对应，但是由于同步带传动轮的转角＞360°，通过减速器可将其变成转角＜360°，这样角度传感器输出信号的值就代表了门的位置。
门速度曲线发生器2，接收角度传感器1传来的门的位置信号，并根据输入接口5发出的命令在开门命令时根据门的位置产生开门速度曲线，在关门命令时根据门的位置产生关门速度曲线，此曲线为优选的S曲线。
门作用力控制器3，根据电机6工作电流来限制门的动作力，当工作电流小于动作力对应的设定值时，门动作力控制器3直接将门速度曲线发生器2产生的速度曲线传递到功率变换器4，当工作电流大于动作力对应的设定值时，门动作力控制器3对速度曲线的绝对值限位后再将其传递到功率变换器4。门速度曲线发生器2还通过测量门的给定速度变化率与门的实际速度变化率来防止门在关门过程中夹人，并对门的给定速度与实际速度差进行补偿等。功率变换器4可以是直流DC-DCPWM变换器来拖动直流执行电动机6或是三相DC-ACPWM变换器，拖动三相交流电动机6，按门速度指令对应的转速运转，执行电机6通过机械传动装置7，拖动轿门。电流传感器8用来测量电动机的工作电流、供给门动作力控制器3控制端及给功率变换器4做过流保护。
下面参考图2详细说明一下门运动速度曲线的产生过程。在速度曲线发生器2收到开门信号时设开门标志，轿门进行开运动；收到关门信号时设关门标志，轿门进行关门运动。
加速速度寄存器按时间原则递增，即每一个时间增量有一个相应的速度值V1，此增量本身也是一阶惯性环节即由零递加到一定值。同时减速速度寄存器按此时的位置以距离原则产生V2，既每一个相对轿门停止极限点的位置都有一个速度值V2与之相对应，这样就可以保证轿门平稳的到达极限位置，取V1和V2的值小者作门的速度给定值Vg。在关门过程中，还应防止轿门夹到人或其它障碍物，当轿门夹人时，门的速度会在关门速度曲线变化的基础上再产生一个速度突降。门的实际速度Vm是通过对位置信号求微分(差)得到，门的加速度am可通过对Vm求微分得到，在关门过程中如果门的实际加速度am与门的给定加速度ag的差小于一个设定的门限，说明门产生了一个由于夹人引起的速度突降，此时应立即停止关门过程，进入开门过程，起到安全触板的作用。
图3是本发明的直流门机优选实施例电路原理图。
参考图3，用虚线将电原理图分成几个部分，分别用数字代表各部分的名称。第7部分的WM是一个精密导电塑料电位器实现的旋转角度传感器，用来测量门的位置。第1部分是一个包括了A／D转换、数据存贮器RAM、程序存贮器ROM、I／O接口、PWM(脉宽调制脉冲信号)生器、中央处理器CPU的单片微控制器，它通过RA2端采集门位置信号，通过RAO采集电机电枢电流，通过RA1采集电枢电压信号，通过RA3、RA5采集关门速度设定和关门力设定，通过RC2输出代表速度曲线的PWM信号，通过RC5控制继电器ZJ来选择开门或关门操作，通过RBO、RB2接收关门或开门指令。第2部分是输入指令接口。第3部分是驱动放大器，用来将PWM发生器的信号放大成能直接驱动电力电子开关器件的信号。第4部分是参数设定。第5部分是功率变换，它是一个DC-DC变换器，将直流电源电压变换成与PWM信号的占空比成比例的直流电压，加在直流执行电动机MD的电枢两端，第6部分是门的机械传动装置，用来将电动机的机械力变成驱动门作运动的力。
具体的工作过程如下当单片微控制器1通过输入接口2，接收到开或关门命令时，首先通过传感器7采集门位置信号，由此确定门的给定运动速度，同时通过RA1采集电枢电压，通过内部软件调节产生相应占空比的PWM信号使电枢电压与给定速度相一致，并进行速度差补偿。当RAO检测的电枢电流超过力设定值时，自动降低给定速度，当关门过程产生速度突降时，自动进入开门过程防止轿门夹人。
图4是本发明的交流门机优选实施例电原理图。
参考图4，第1部分是一个包括CPU、A／D转换、RAM、ROM、I／O等的单片微控制器，它通过RAO采集门位置信号，通过RA1、RA2、RA3采集设定值，通过I6采集直流母线电压、通过I7采集主电路工作电流。第2部分是三相PWM发生器，它根据CPU的频率、幅值、方向、指令产生与之相对应的三相PWM信号，此三相PWM信号经过第5部分放大器放大后驱动第6部分三相DC-AC变换器，产生三相交流电源驱动三相交流电动机MD，通过第7部分机械传动装置带动轿门，第8部分UP是一个精密的塑料电位器，当门机械是曲柄轮传动时，电位器直接与曲柄轴同轴，当门机械是同步带传动时，电位器通过一个齿轮减速器与同步带相连。第3部分是输入接口，第4部分是参数设定。
本实施例的具体工作过程如下
当单片微控制器1，通过输入接口3接收到开、关门命令时，首先通过传感器8采集门位置信号，由此确定门的给定运动速度，同时通过I7采集主回路电流。CPU给三相PWM波型发生器发出与给定速度相对应的频率指令，同时求出门的给定速度与实际速度的差值，并将此作为补偿量与频率指令相加，当关门过程中产生速度突降时自动进入开门状态，防止轿门夹人。
权利要求
1.一种电梯自动轿门运行速度控制器，包括门位置传感器、微机控制系统，其特征是(1)、门位置传感器是一个装在门的机械传动装置中曲柄轮或传动轮上的旋转角度传感器，(2)、微机控制系统由软、硬件共同实现了门运行速度曲线发生器，它接受来自输入接口的开或关门命令，并根据随时接收来自角度传感器的即时门位置信号，产生S形开或关门速度曲线，速度曲线信号输给功率变换器、驱动执行电动机按门速度曲线即时给定的速度指令对应转速运转、带动门的机械传动装置拖动电梯轿门。
2.根据权利要求1所述的速度控制器，其特征是门运行速度曲线发生器包括一个加速速度寄存器按时间原则产生速度值V1、一个减速速度寄存器根据即时的门位置值按距离原则产生速度值V2，将二者比较取值小者作为即时控制门速度给定值Vg输出。
3.根据权利要求1或2所述的速度控制器，其特征是在关门过程中门运行速度曲线发生器对门位置信号进行两次差分求得门的实际运行加速度am、对门给定运行速度Vg进行一次差分求得给定加速度ag，若(am-ag)小于一个设定值，则判断为门此时已夹人或物，速度发生器便立即停止关门过程、自动进入开门过程。
4.根据权利要求1所述的速度控制器，其特征是采用的角度传感器为旋转调值电位器或旋转变压器。
5.根据权利要求1所述的速度控制器，其特征是还具有由微机控制系统软、硬件实现的门动作力控制器接于速度曲线发生器与功率变换器之间，它对电动机工作电流进行采样判断，若该电流大于设定值时则对速度曲线发生器的即时输出值进行限幅后再输给功率变换器，若该电流小于设定值时则速度曲线发生器的即时输出值直接传递给功率变换器。
全文摘要
一种电梯自动轿门运行速度控制器,采用旋转角度传感器连续检测门的位置、单片微机产生速度曲线,调节、控制运行状态,在轿门关门时夹到人或物时自动反向开门,采用自关断的电力电子器件组成的功率变换器驱动电动机通过机械传动装置驱动门做开门关门运动。优点是:单片微机根据旋转角度传感器测得的连续门位置信号可得出优化的速度曲线,可以控制门平稳到达门的极限位置,而且时间最短。同时采用单片微机进行速度、关门力控制,也使本发明的体积大大缩小,提高了控制可靠性,减化了调整过程。
文档编号B66B13/16GK1280096SQ9911310
公开日2001年1月17日 申请日期1999年7月13日 优先权日1999年7月13日
发明者孙文林 申请人:孙文林