一种分频电路在电梯控制柜测试平台中的应用

林尧

（福建省特种设备检验院，福建 福州 350003）

一种分频电路在电梯控制柜测试平台中的应用

林尧

（福建省特种设备检验院，福建 福州 350003）

通过模拟电梯井道信息，实现对电梯控制柜的自动检测。本文研发了一种简单又适用的分频电路，引入电梯控制柜评估平台系统中，形成旋转编码器脉冲信号收集系统。该系统具有测试通用、安全、可靠、直观、稳定等特点，提高了电梯控制柜的测试水平。

分频技术；电梯；测试

一、引言

电梯控制系统是电梯品质的核心，直接关系到其运行的安全、可靠、舒适，对其功能检测的合理、全面是电梯安全可靠运行的重要保证[1]。然而,目前对电梯控制柜的检验仅在出厂前检验,而没有对其在工作状况下的性能进行检测和品质评估。为此，我们研究开发一种简便实用的电梯控制柜测试和品质评估平台，对于提高电梯检验水平，保障电梯安全可靠运行具有重要意义[2]。该平台具有对控制系统的品质、可靠性、功能性、串行通讯、信号传输、运行性能等等模块进行测试功能。同时为了方便检验电梯控制柜在实际运行中的控制功能，我们选用PLC程序来模拟电梯井道信息，构造一个“虚拟”的井道环境，仿真厅外召唤、轿内召唤、减速、平层、上下极限等各种真实井道信号，实现对电梯控制系统的各项功能和程序模块的测试。

要实现模拟电梯井道信息，其中一个关键的问题是要解决测试平台可编程控制器PLC对旋转编码器高脉冲信号识别，本文介绍一种简单又适用且成本低廉的分频电路,该电路能很好地解决上述问题，可靠、简单、适用，且可通用于各种电梯控制柜和曳引机。

二、测试平台的构成

（一）平台基本结构

电梯控制柜测试平台由电梯控制柜、曳引机、旋转编码器、分频电路卡、可编程控制器（PLC）、 厅外召唤显示板、轿内召唤显示板、轿内通讯板、指令板、司机、独立、满载、超载、消防、锁梯、各级电压表、计数器、检修正常、慢车上下行按钮、呼梯按钮、开关门及3000次试运行等铵钮组成，系统结构图见图1。

（二）检测原理

电梯控制柜测试平台通过获取旋转编码器脉冲、方向、开关门等信号，利用可编程控制器PLC程序模拟输出上减速、下减速、上限位、下限位、上平层、下平层、门锁、开关门到位等信号，构造一个“虚拟”的井道环境，实现对电梯控制系统的各项功能、可靠性、程序模块的测试。

三、分频电路的实现

为了方便检验电梯控制柜在实际运行中的控制功能,我们应用PLC程序来模拟电梯井道信息，构造一个“虚拟”的井道环境，通过对“虚拟”的井道检测，实现电梯控制柜在实际运行中的控制功能的检验。要实现模拟电梯井道信息，关键是要解决测试平台可编程控制器PLC对旋转编码器高脉冲信号的识别。旋转编码器脉冲频率很高，一般每秒都在2万脉冲以上。测试台中的可编程控制器（PLC）无法识别如此高频的脉冲信号，必须经过分频处理。由于目前市场上的分频卡专用性较强，程序、电路难于修改，无法直接应用，为此我们开发了一种简单又适用且成本低廉的分频电路。

（一）电路原理图

分频电路由三个计数器74161芯片、稳压管、编码开关、光电耦合器、若干个电阻组成，电路图见图2。

（二）分频电路的分析

计数器74161的功能表如表1所示，由表可知，74161具有以下四种功能：异步清零、同步并行预置数、保持和计数。

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由时序图可以看出，Q0、Q1、Q2、Q3的周期分别是计数脉冲(CP)周期的2倍、4倍、8倍、16倍，因而计数器也可作为分频器。用多片级联就可以实现更大系数的分频，同时，Q0、Q1、Q2、Q3通过四通道编码开关设置其中任意一道的输出当作下一级的输入，可以容易实现每级2、4、8或16分频的任意切换。根据旋转编码器脉冲信号频率以及PLC所能识别的脉冲信号频率，我们采用三级分频电路，满足了信号识别的要求。

电源转换处理：74161工作需要的5V电源由电梯控制柜的15V电源经过7805稳压后进行提供。编码器输出的计数脉冲信号（即需要分频的信号）的高电平是15V，高电平15V需要经过两个串联电阻分压后得到电平5V方可直接输入74161的CP时钟端子。

最后一级74161的信号（即分频后的信号）输出电平是5V，通过光电耦合实现5V转变成24V输出。光耦转变的24V电源由测试平台提供。

四、实验结果

将分频板的分频系数设置为256分频，再将输入信号和输出信号接入示波器进行测量，测试波形如图4和图5所示。输入信号接在第一通道，输出信号接在第二通道，从测试波形可知，第一通道的周期为60us，第二通道的周期为15.5ms，则分频系数为15.5ms/60us＝258.3。由于示波器存在一定的测量误差，因此测量结果证实分频系数是256。

由测试波形可知，输入信号幅度是15V，输出信号是18V。按要求输出信号是24V，由于输出信号只要达到15V，就可认为是高电平，因此输出18V是可以满足要求的。如果需要提高电压幅度，可以适当减小R1的电阻值，但减小R1的同时也会增加输入电流，需要注意相关参数的调整。

五、结束语

本文针对电梯控制柜测试平台的研制，针对旋转编码器脉冲的分频处理问题，研发一种简单又适用且成本低廉的分频电路。该电路具有通用、可靠、简单、适用等特点，替代了市场上专用性较强的分频卡。它既保持了分频卡所具有的分频功能，又能通过调整分压电阻、光电耦合转换电压实现各种电梯控制柜的检测。现场测试平台的应用验证了该分频电路的理论设计和分析，为对电梯控制系统的测试提供了一种方法，具有较大的现实意义。

[1]田翔,李志梅.电梯控制柜自动检测系统的设计和实现[J].机电工程技术,2005,34(12):46～47.

[2]周辉,罗飞.电梯控制柜型式试验控制系统的设计[J].机电工程技术,2008,37(7):85～88.

Distinguishing Frequency Circuit Application in Platform of Elevator Controller Test

LIN Yao
(Fujian Special Equipment Inspection Institute, Fuzhou 350003, Fujian, China)

Through simulating elevator hoistway information, elevator controller is tested and assessed. In this article, a simple and adaptable circuit about distinguishing frequency is introduced, which is developed in the system of collecting pulse signal information of pulse generator.For its general, security, and stability, this system improves the level of elevator controller test.

distinguishing frequency technique; elevator; test

2009-12-27

林 尧，男，福建省特种设备检验院总检验师，高级工程师，在读博士研究生