傳感器在電梯中的應用1

./傳感器在電梯中的應用電梯控制系統(tǒng)可分為電力拖動系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)兩個主要部分。電力拖動系統(tǒng)由供電系統(tǒng)、曳引電動機、速度反饋裝置、調(diào)速裝置等組成,主要包括電梯垂直方向主拖動電路和轎箱開關電路。提供動力,并實行電梯速度控制。電氣控制系統(tǒng)則由眾多呼叫按鈕、傳感器、控制用繼電器、指示燈、數(shù)碼管和控制部分的核心器件等組成?？刂破骷靶盘柌杉?、信號輸出及邏輯控制于一體,與電梯電力拖動系統(tǒng)一起實現(xiàn)了電梯控制的所有功能。垂直電梯控制系統(tǒng)一般由控制器控制的邏輯部分和變頻器控制的調(diào)速部分組成。電梯中向控制系統(tǒng)、拖動系統(tǒng)提供載荷、換向、障礙、位置、速度等各種信號,把信號反饋給控制系統(tǒng)且使電梯平衡運行的裝置是傳感器。電梯中應用的傳感器種類比較多,每臺電梯使用傳感器2-8個,如位移傳感器,稱重傳感器,光幕傳感器,平層傳感器,速度編碼器等。位移傳感器與平層傳感器是電梯平層控制調(diào)整的裝置,實現(xiàn)自動平層,且平層必須準確。適應頻繁起動、停止、調(diào)整及換向的工作要求,使加、減速和等速平穩(wěn),速度曲線平滑,到站前無微動。靜磁柵位移傳感器在電梯控制系統(tǒng)中的作用為電梯平層控制的調(diào)整,電控系統(tǒng)是電梯的"中樞神經(jīng)",其質(zhì)量的好與壞直接影響電梯質(zhì)量?？吞莺歪t(yī)用梯都講究乘坐舒適,而舒適感與運行時間有關。要想乘坐舒適,就要延長加。減速時間,因而使運行時間隨之延長,電梯運行效率降低。所以,為了使電梯具有較高的運行效率,加減速度應該有一個合適的限度,而且變化要平穩(wěn),這就對電控系統(tǒng)提出了如下要求：安全可靠,排除故障方便,在滿足使用要求前提下,線路越簡單越好。噪聲和振動小,選擇元件要合理,電磁聲不能大,安裝零件的結(jié)構件要有足夠剛度,且有防松措施。能適應頻繁起動。停止。調(diào)整及換向的工作要求,調(diào)速性能好,工作方式易于轉(zhuǎn)換。加,減速和等速要平穩(wěn),速度曲線平滑,到站前無微動。能實現(xiàn)自動平層,且平層必須準確。能適應在較大圍變動地提升載荷,能重載起動。根據(jù)電梯運行的特點及以上要求,電梯的運行速度應當符合圖1和圖2所示曲線。平層誤差應符合表1規(guī)定。圖1圖2表1高速梯快速梯低速梯m/s≤510≤0.5>0.5≤15≤30靜磁柵位移傳感器原理：靜磁柵位移傳感器由"靜磁柵源"和"靜磁柵尺"兩部分結(jié)合使用。"靜磁柵源"使用鋁合金壓封無源釹鐵硼磁柵組成磁柵編碼陣列；"靜磁柵尺"用藏嵌入式微處理器系統(tǒng)的特制高強度鋁合金管材封裝,使用開關型霍爾傳感器件組成霍爾編碼陣列,鋁合金管材外部使用防氧化鍍塑處理。"靜磁柵源"沿"靜磁柵尺"軸線作無接觸<相對間隙寬容度和相對姿態(tài)寬容度達50mm>相對運動時,由"靜磁柵尺"解析出數(shù)字化位移信息,直接產(chǎn)生高于毫米數(shù)量級的位移量數(shù)字信號。充分發(fā)掘嵌入式微處理器的資源,將數(shù)據(jù)更新速度提高到毫秒數(shù)量級,以便能適應5m/S以下運動速度的位移響應。產(chǎn)品綜合特點使用壽命長：無接觸檢測位置及角度,避免了機械損傷,理論上無壽命極限；抗惡劣環(huán)境：－40℃至＋100℃工作溫度圍,連續(xù)高粉塵。泥漿。水下及高撞擊。強振動工作環(huán)境；直接絕對型測量：直接指示位移毫米數(shù)或旋轉(zhuǎn)角度數(shù),無需換算,不怕掉電,任意定位控制；量程極長,分辨率適中：260毫米-2000米長度量程,分辨率0.2mm-1mm;極豐富的數(shù)據(jù)接口：4-20mA.1-5V等模擬量輸出,各類串并行數(shù)據(jù)接口以及PROFIBUS等各種現(xiàn)場總線；安裝維護方便：在保持適度間隙的條件下,無約束安裝運行。4PLC控制靜磁柵位移傳感器實現(xiàn)電梯平層控制要使電梯到達平層區(qū)域后能自動平層,必須有一套自動控制系統(tǒng),即電梯的自動控制裝置。該裝置的控制部分是靜磁柵位移傳感器,以30層電梯為例,安裝圖如下圖所示。上圖所示轎廂處于地下層上面的第一層,靜磁柵源安裝于電梯井道和室外層平行,每層一個,靜磁柵尺安裝于轎廂上,長度為1.2米,地下層安裝兩個靜磁柵源,用于檢測轎廂是否到底位和運動方向。由于電梯的運行是根據(jù)樓層和轎廂的呼叫信號。行程信號進行控制,而樓層和轎廂的呼叫是隨機的,因此,系統(tǒng)控制采用隨機邏輯控制。即在以順序邏輯控制實現(xiàn)電梯的基本控制要求的基礎上,根據(jù)隨機的輸入信號,以及電梯的相應狀態(tài)適時的控制電梯的運行。另外,轎廂的位置是由靜磁柵位移傳感器確定,并送PLC的計數(shù)器來進行控制。同時,每層樓設置一個靜磁柵源用于檢測系統(tǒng)的樓層信號。當電梯定向上行時,靜磁柵尺上行方向檢測到靜磁柵源,抱閘打開,電梯上行。當轎廂碰到上強迫換速開關時,PLC部鎖存繼電器得電吸合,定時器Tim10.Tim11開始定時,其定時的時間長短可視端站層距和梯速設定。上強迫換速開關動作后,電梯由快車運行轉(zhuǎn)為慢車運行,正常情況下,上行平層時電梯應停車。如果轎廂未停而繼續(xù)上行,當Tim10設定值減到零時,其常閉點斷開,慢車接觸器和上行接觸器失電,電梯停止運行。在驕廂碰到上強迫換速開關后,由于某些原因電梯未能轉(zhuǎn)為慢車運行,及快車運行接觸器未能釋放,當Tim11設定值減到零時,其常閉點斷開,快車運行接觸器和上行接觸器均失電,電梯停止運行。因此,不管是慢車運行還是快車運行,只要上強迫換速開關發(fā)出信號,不論端站其他保護開關是否動作,借助Tim10和Tim11均能使電梯停止運行,從而使電梯端站保護更加可靠。稱重傳感器是測量電梯載荷的裝置,為控制系統(tǒng)提供電梯的載荷信號。稱重傳感器工作原理：將電阻應變計粘貼在彈性敏感元件上,然后,以適當?shù)姆绞浇M成電橋,從而將物體的質(zhì)量轉(zhuǎn)換成電信號。它主要有兩部分組成,第一部分是彈性敏感元件,將被測物體的壓力、質(zhì)量轉(zhuǎn)換為彈性體的應變值；第二部分是作為傳感元件的電阻應變計,他將彈性體的應變同步的轉(zhuǎn)換為電阻值的變化,再進行相應的轉(zhuǎn)化后輸出。微型稱重傳感器鋪設在電梯轎廂和每層樓的候梯區(qū)。實現(xiàn)過程：先把傳感器鋪設在轎廂以及候梯區(qū)地板下,然后在傳感器的壓力探頭正上方鋪設硬質(zhì)輕板以及平衡彈性裝置,再次在輕板上鋪設輕質(zhì)地毯,以保護傳感器不致?lián)p壞,最后由信號線將壓力信號值導入單片機的信號輸入端。電梯稱重解決方案分析：方式1：采用霍爾元件、差動變壓器的測量方式,以上傳感器方式都是依靠轎底彈性緩沖橡膠在所承受的重量變化時,其被壓縮量也隨之變化即重量信號是通過位移來體現(xiàn)的,因此其精度、穩(wěn)定性、零漂、溫漂等重要參數(shù)不是由傳感器本身決定的,由于橡膠彈性的非線性度會給后期維護帶來不少麻煩。方式2：采用應變片式的稱重傳感器測量方式。這種方法是通過應變片的電阻檢測金屬受壓時的微小形變來測量重量信號的,可將傳感器安裝在繩頭組合處或裝在轎底部緩沖橡膠與轎底托架之間,不受電梯原有彈性元件影響,由于傳感器的制造工藝較為完善加上電子元器件的補償,可使應變片式稱重傳感器的穩(wěn)定性、溫漂、零漂等參數(shù)非常好,可以在電梯的工作環(huán)境中長期穩(wěn)定的運行,且霍爾元件的原理結(jié)構簡圖電阻應變片基本結(jié)構1：粘合層2：基底3：粘合層4：蓋片5:敏感柵6：引出線應變片電橋電路圖能隨電梯停靠的層站不同逐層提供補償信號,因此較適合于高層高速的電梯使用。稱重傳感器的安裝：采用橋式應變片傳感器,應用平穩(wěn)安裝技術、確保長期穩(wěn)定運行；稱重傳感器提供多種安裝方式,可以安裝于活轎底電梯的轎廂轎底、電梯繩頭板處、電梯轎頂輪軸處、電梯轎頂橫梁上面、扶梯踏板處等,與控制儀配合使用。繩頭板安裝：采用1-2只橋式壓力傳感器根據(jù)各廠商的鋼絲繩孔位不同,設計專用的傳感器與客戶相匹配。根據(jù)物理學原理：一個平面同時有幾點受力,其重心一定落在這幾點組成的多邊形之,將傳感器放置在各繩頭之間,如長期使用舒適感不會變化。當電梯曳引比為1：1時,傳感器所承受的重量為整個轎箱的重量〔1：1,當電梯曳引比為2：1時,傳感器承受的是1/2轎箱的重量?？梢詼y量出由于電梯補償鏈、隨行電纜等附加重量隨電梯?？繉诱静煌a(chǎn)生的電梯自重變化。特點為：稱重與力矩補償采用獨立控制使用,具有逐層補償功能；即稱重時儀器顯示為電梯轎箱重量,而補償值為電梯轎箱承受的重量,以及底托電纜、補償鏈、曳引鋼絲繩和軌道摩擦阻力等產(chǎn)生的重量總和提供給變頻器,使電梯更加精確、穩(wěn)定運行。需用戶提供開門、方向及平層信號。

活絡轎底安裝：采用應變片橋式傳感器,四點稱重,轎底緩沖塊只起到連接作用,與系統(tǒng)稱重無關,而四只傳感器對重量是加法關系,有效的克服了電梯偏載時超載報警不準。能夠作到同樣的重量無論放置在電梯的任何位置,稱出的重量是一致的,長期運行無漂移。特點為：輸出信號不受電梯停靠層站位置的影響,所以無需進行重量補償,精確度高,調(diào)試簡單、快捷,只需提供開門信號即可完成調(diào)試。采用壓力傳感器,所以當緩沖橡膠塊發(fā)生形變時不會影響傳感器檢測精度。光幕傳感器,也稱光電傳感器,應用于門機上的保護人或物不被夾傷的裝置。光電傳感器發(fā)出一束裝置,照射到電梯門另一邊安裝的發(fā)射板或接收器。當有物體擋住了之間的光線,光幕會起作用發(fā)信號。光幕傳感器的工作原理：運用紅外線掃描探測技術。發(fā)射裝置和接收裝置安裝于兩側(cè),部由單片機和微處理器進行數(shù)字程序控制,使紅外線收發(fā)單元在高速掃描狀態(tài)下,形成紅外線光幕警戒屏障,當人和物體進入光幕屏障區(qū),控制系統(tǒng)迅速轉(zhuǎn)換輸出電平信號,使負載動作,當人和物體離開光幕警戒區(qū)域,則負載正常自動關閉,從而達到安全保護的目的。實際應用時不需要控制器,僅需發(fā)射器和接收器,使用時通過航空插頭插座或者電纜線連接,輸出可直接外接繼電器或者各類計算機數(shù)字接口。

1.當保護區(qū)域無侵入物體時,傳感器的接收器處于受光狀態(tài),此時接收器的通訊指示燈〔紅燈應熄滅,發(fā)射指示燈〔黃燈點亮,這時按下被保護設備的工作開關,設備可正常運轉(zhuǎn)

2.當有物體〔不小于最小可檢測體或者分辨率侵入保護區(qū)域時,接收器的紅色指示燈將被點亮〔可能是接收器處于遮光狀態(tài),也可能是光通訊被遮斷,此時被保護設備受控,處于強制停頓狀態(tài)。

3.當侵入物體撤出保護區(qū)域后,光幕傳感器將返回1.狀態(tài),設備將繼續(xù)工作

·在安全光幕傳感器開機進入工作狀態(tài)后,使用直徑為最小檢測體尺寸的測試棒〔或同等直徑的不透明物體,垂直侵入保護區(qū)域,分別按順時針和逆時針方向在保護區(qū)域做平移運動,此時光幕傳感器應一直有紅色指示燈被點亮,受控設備無法工作。編碼器,將轉(zhuǎn)速的信號轉(zhuǎn)化為電信號的器件。它主要有兩個作用：一是檢測電梯在井道中的實時位置,二是檢測電梯運行的實時速度。電梯上的其他傳感器名