传感器在电梯中的应用1

传感器在电梯中的应用 电梯控制系统可分为电力拖动系统和电气控制系统两个主要部分。电力拖动系统由供电系统、曳引电动机、速度反馈装置、调速装置等组成，主要包括电梯垂直方向主拖动电路和轿箱开关电路。提供动力，并实行电梯速度控制。电气控制系统则由众多呼叫按钮、传感器、控制用继电器、指示灯、数码管和控制部分的核心器件等组成。控制器及信号采集、信号输出及逻辑控制于一体，与电梯电力拖动系统一起实现了电梯控制的所有功能。垂直电梯控制系统一般由控制器控制的逻辑部分和变频器控制的调速部分组成。电梯中向控制系统、拖动系统提供载荷、换向、障碍、位置、速度等各种信号，把信号反馈给控制系统且使电梯平衡运行的装置是传感器。电梯中应用的传感器种类比较多，每台电梯使用传感器2-8个，如位移传感器，称重传感器，光幕传感器，平层传感器，速度编码器等。位移传感器与平层传感器是电梯平层控制调整的装置，实现自动平层，且平层必须准确。适应频繁起动、停止、调整及换向的工作要求，使加、减速和等速平稳，速度曲线平滑，到站前无微动。静磁栅位移传感器在电梯控制系统中的作用为电梯平层控制的调整，电控系统是电梯的“中枢神经”，其质量的好与坏直接影响电梯质量。客梯和医用梯都讲究乘坐舒适，而舒适感与运行时间有关。要想乘坐舒适，就要延长加。减速时间，因而使运行时间随之延长，电梯运行效率降低。所以，为了使电梯具有较高的运行效率，加减速度应该有一个合适的限度，而且变化要平稳，这就对电控系统提出了如下要求：安全可靠，排除故障方便，在满足使用要求前提下，线路越简单越好。噪声和振动小，选择元件要合理，电磁声不能大，安装零件的结构件要有足够刚度，且有防松措施。能适应频繁起动。停止。调整及换向的工作要求，调速性能好，工作方式易于转换。加，减速和等速要平稳，速度曲线平滑，到站前无微动。能实现自动平层，且平层必须准确。能适应在较大范围内变动地提升载荷，能重载起动。根据电梯运行的特点及以上要求，电梯的运行速度应当符合图1和图2所示曲线。平层误差应符合表1规定。 图 1 图 2 表1 高速梯 快速梯 低速梯 m/s 5 10 0.5 0.5 15 30 静磁栅位移传感器原理：静磁栅位移传感器由“静磁栅源”和“静磁栅尺”两部分结合使用。“静磁栅源”使用铝合金压封无源钕铁硼磁栅组成磁栅编码阵列；“静磁栅尺”用内藏嵌入式微处理器系统的特制高强度铝合金管材封装，使用开关型霍尔传感器件组成霍尔编码阵列，铝合金管材外部使用防氧化镀塑处理。“静磁栅源”沿“静磁栅尺”轴线作无接触(相对间隙宽容度和相对姿态宽容度达50mm)相对运动时，由“静磁栅尺”解析出数字化位移信息，直接产生高于毫米数量级的位移量数字信号。充分发掘嵌入式微处理器的资源，将数据更新速度提高到毫秒数量级，以便能适应5m/S以下运动速度的位移响应。产品综合特点使用寿命长：无接触检测位置及角度，避免了机械损伤，理论上无寿命极限；抗恶劣环境：40至100工作温度范围，连续高粉尘。泥浆。水下及高撞击。强振动工作环境；直接绝对型测量：直接指示位移毫米数或旋转角度数，无需换算，不怕掉电，任意定位控制；量程极长，分辨率适中：260毫米-2000米长度量程，分辨率0.2mm-1mm;极丰富的数据接口：4-20mA.1-5V等模拟量输出，各类串并行数据接口以及PROFIBUS等各种现场总线；安装维护方便：在保持适度间隙的条件下，无约束安装运行。4PLC控制静磁栅位移传感器实现电梯平层控制要使电梯到达平层区域后能自动平层，必须有一套自动控制系统，即电梯的自动控制装置。该装置的控制部分是静磁栅位移传感器，以30层电梯为例，安装图如下图所示。上图所示轿厢处于地下层上面的第一层，静磁栅源安装于电梯井道和室外层平行，每层一个，静磁栅尺安装于轿厢上，长度为1.2米，地下层安装两个静磁栅源，用于检测轿厢是否到底位和运动方向。由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号。行程信号进行控制，而楼层和轿厢的呼叫是随机的，因此，系统控制采用随机逻辑控制。即在以顺序逻辑控制实现电梯的基本控制要求的基础上，根据随机的输入信号，以及电梯的相应状态适时的控制电梯的运行。另外，轿厢的位置是由静磁栅位移传感器确定，并送PLC的计数器来进行控制。同时，每层楼设置一个静磁栅源用于检测系统的楼层信号。当电梯定向上行时，静磁栅尺上行方向检测到静磁栅源，抱闸打开，电梯上行。当轿厢碰到上强迫换速开关时，PLC内部锁存继电器得电吸合，定时器Tim10.Tim11开始定时，其定时的时间长短可视端站层距和梯速设定。上强迫换速开关动作后，电梯由快车运行转为慢车运行，正常情况下，上行平层时电梯应停车。如果轿厢未停而继续上行，当Tim10设定值减到零时，其常闭点断开，慢车接触器和上行接触器失电，电梯停止运行。在骄厢碰到上强迫换速开关后，由于某些原因电梯未能转为慢车运行，及快车运行接触器未能释放，当Tim11设定值减到零时，其常闭点断开，快车运行接触器和上行接触器均失电，电梯停止运行。因此，不管是慢车运行还是快车运行，只要上强迫换速开关发出信号，不论端站其他保护开关是否动作，借助Tim10和Tim11均能使电梯停止运行，从而使电梯端站保护更加可靠。称重传感器是测量电梯载荷的装置，为控制系统提供电梯的载荷信号。称重传感器工作原理：将电阻应变计粘贴在弹性敏感元件上，然后，以适当的方式组成电桥，从而将物体的质量转换成电信号。它主要有两部分组成，第一部分是弹性敏感元件，将被测物体的压力、质量转换为弹性体的应变值；第二部分是作为传感元件的电阻应变计，他将弹性体的应变同步的转换为电阻值的变化，再进行相应的转化后输出。微型称重传感器铺设在电梯轿厢内和每层楼的候梯区。实现过程：先把传感器铺设在轿厢以及候梯区地板下，然后在传感器的压力探头正上方铺设硬质轻板以及平衡弹性装置，再次在轻板上铺设轻质地毯，以保护传感器不致损坏，最后由信号线将压力信号值导入单片机的信号输入端。电梯称重解决方案分析：方式1：采用霍尔元件、差动变压器的测量方式,以上传感器方式都是依靠轿底弹性缓冲橡胶在所承受的重量变化时，其被压缩量也随之变化即重量信号是通过位移来体现的，因此其精度、稳定性、零漂、温漂等重要参数不是由传感器本身决定的，由于橡胶弹性的非线性度会给后期维护带来不少麻烦。 方式2：采用应变片式的称重传感器测量方式。这种方法是通过应变片的电阻检测金属受压时的微小形变来测量重量信号的，可将传感器安装在绳头组合处或装在轿底部缓冲橡胶与轿底托架之间，不受电梯原有弹性元件影响，由于传感器的制造工艺较为完善加上电子元器件的补偿， 可使应变片式称重传感器的稳定性、温漂、零漂等参数非常好，可以在电梯的工作环境中长期稳定的运行，且 霍尔元件的原理结构简图 电阻应变片基本结构 1：粘合层2：基底3：粘合层4：盖片5:敏感栅6：引出线 应变片电桥电路图能随电梯停靠的层站不同逐层提供补偿信号，因此较适合于高层高速的电梯使用。称重传感器的安装：采用桥式应变片传感器，应用平稳安装技术、确保长期稳定运行；称重传感器提供多种安装方式，可以安装于活轿底电梯的轿厢轿底、电梯绳头板处、电梯轿顶轮轴处、电梯轿顶横梁上面、 扶梯踏板处等，与控制仪配合使用。 绳头板安装：采用1-2只桥式压力传感器根据各厂商的钢丝绳孔位不同，设计专用的传感器与客户相匹配。根据物理学原理：一个平面同时有几点受力，其重心一定落在这几点组成的多边形之内，将传感器放置在各绳头之间，如长期使用舒适感不会变化。当电梯曳引比为1：1时，传感器所承受的重量为整个轿箱的重量（1：1），当电梯曳引比为2：1时，传感器承受的是1/2轿箱的重量。可以测量出由于电梯补偿链、随行电缆等附加重量随电梯停靠层站不同而产生的电梯自重变化。特点为：称重与力矩补偿采用独立控制使用，具有逐层补偿功能；即称重时仪器显示为电梯轿箱内重量，而补偿值为电梯轿箱内承受的重量，以及底托电缆、补偿链、曳引钢丝绳和轨道摩擦阻力等产生的重量总和提供给变频器，使电梯更加精确、稳定运行。需用户提供开门、方向及平层信号。 活络轿底安装：采用应变片桥式传感器，四点称重，轿底缓冲块只起到连接作用，与系统称重无关，而四只传感器对重量是加法关系，有效的克服了电梯偏载时超载报警不准。能够作到同样的重量无论放置在电梯的任何位置，称出的重量是一致的，长期运行无漂移。特点为：输出信号不受电梯停靠层站位置的影响，所以无需进行重量补偿,精确度高，调试简单、快捷，只需提供开门信号即可完成调试。采用压力传感器，所以当缓冲橡胶块发生形变时不会影响传感器检测精度。光幕传感器，也称光电传感器，应用于门机上的保护人或物不被夹伤的装置。光电传感器发出一束装置，照射到电梯门另一边安装的发射板或接收器。当有物体挡住了之间的光线,光幕会起作用发信号。光幕传感器的工作原理：运用红外线扫描探测技术。发射装置和接收装置安装于两侧，内部由单片机和微处理器进行数字程序控制，使红外线收发单元在高速扫描状态下，形成红外线光幕警戒屏障，当人和物体进入光幕屏障区内，控制系统迅速转换输出电平信号，使负载动作，当人和物体离开光幕警戒区域，则负载正常自动关闭，从而达到安全保护的目的。 实际应用时不需要控制器，仅需发射器和接收器，使用时通过航空插头插座或者电缆线连接，输出可直接外接继电器或者各类计算机数字接口。1 .当保护区域内无侵入物体时，传感器的接收器处于受光状态，此时接收器的通讯指示灯（红灯）应熄灭，发射指示灯（黄灯）点亮，这时按下被保护设备的工作开关，设备可正常运转 2.当有物体（不小于最小可检测体或者分辨率）侵入保护区域时，接收器的红色指示灯将被点亮（可能是接收器处于遮光状态，也可能是光通讯被遮断），此时被保护设备受控，处于强制停顿状态。 3.当侵入物体撤出保护区域后，光幕传感器将返回1.状态，设备将继续工作 在安全光幕传感器开机进入工作状态后，使用直径为最小检测体尺寸的测试棒（或同等直径的不透明物体，垂直侵入保护区域，分别按顺时针和逆时针方向在保护区域内做平移运动，此时光幕传感器应一直有红色指示灯被点亮，受控设备无法工作。编码器，将转速的信号转化为电信号的器件。它主要有两个作用：一是检测电梯在井道中的实时位置，二是检测电梯运行的实时速度。电梯上的其他传感器名称及作用：1. 编码器：用于编