新型楼道升降机超载报警系统研究应用

徐东华，李聚保（广州航海学院,广州 510725）

新型楼道升降机超载报警系统研究应用

徐东华，李聚保
（广州航海学院,广州 510725）

摘 要：本文研究分析的新型超载报警系统，其压力数据采集模块采用缓冲油缸式设计，电控单元实时显示自动控制。此研究填补国内外楼道升降机安全性能上的不足，避免了由于超载而导致的重大安全事故的发生。产品研发通用性强，可满足不同楼道升降机设备生产厂家的需要，行业应用前景广泛。

关键词：楼道升降机；缓冲油缸；电子控制

残疾人事业的发展和社会经济水平的不断提高，积极开展公共无障碍设施建设工作，让残疾人积极参加社会活动，这是对残疾人实行人性化服务的需要。现在国内各个城市公共无障碍设施取得了初步的成果。像地铁站等很多公共场所考虑到残疾人的需要，安装了楼道升降机。该系统可应用于不同生产厂家的楼道升降机设备，行业前景广泛。

1 系统功能

目前在升降机上应用的超载保护装置主要是采用机械方式完成，如杠杆加微动开关、橡胶/弹簧加电磁感应器/差动变压器等工作方式。工作原理是设备底部在重力作用下产生位移，通过杠杆或连接机构驱动微动开关来实现的，精度不高，灵敏度较差，在工作一段时间后，很容易出现过度磨损、开关接触不良、零件疲劳或老化等现象。目前市面的传感器由于不能承受太大的重量载荷及压力冲击，因此在检测载荷大且有一定冲击的场合下势必存在有一定的局限性。如何解决传统传感器不能承受太大的重量载荷的压力冲击及其满足设备使用精度要求等问题，成为亟待解决的问题。

本升降机超载报警装置由两部分组成，一部分为电子控制单元，一部分为称重传感器单元。称重传感器单元采用缓冲油缸式设计，重量压缩封闭油缸内的油，推动油缸底部的活塞杆，杆另一端连接有传感器，这样就将重量信号转换成电信号，经传输电缆送给电子控制单元，在由电子控制单元进行运算处理，完成升降机称重。当升降机轿厢内重量变化时，电子控制单元根据要求可以输出多组继电器触点信号、 多种电流或电压控制信号等，由液晶显示模块实时显示载重量，超载时控制单元发出声光报警，为升降机工作提供精确称重数据。

2 称重单元设计

目前市面的传感器由于不能承受太大的重量载荷及压力冲击，因此在检测载荷大且有一定冲击的场合下势必存在有一定的局限性。为了解决上述技术问题，本系统采用了新技术方案，称重传感器单元由前缸座、油缸、传感器、后缸座、信号线等组成。在前缸座上活动安装大活塞杆，大活塞杆伸出前缸座外，内端通过油液与活动安装在后缸座上的小活塞杆一端紧配合，该小活塞杆另一端与传感器紧配合。工作原理：利用液压压强与面积成反比的原理，通过大面积的一方即大活塞杆5来直接承受重力和冲击，然后利用油缸8中的液压油将压力传递到小活塞杆2上，在此过程中形成一定的压力比S，其中，定义大活塞杆5的大活塞面积为A2和小活塞杆2的小活塞面积为A1，即：S＝F1/F2＝A1/A2，这样，通过采用上述结构可将大活塞杆5的大活塞上承受的重力荷载F1减小为F2后通过小活塞杆2的小活塞作用在传感器1上，即可达到实现缓冲重力荷载和冲击荷载的作用。

3 电子控制单元设计

该控制单元的供电电压为24VAC，利用稳压源为测控系统供电，通过压力传感器采集数据，将信号进行放大并A/D转换后，通过单片机分析转化后的数字量，液晶显示模块实时显示，如果检测值越限，单片机驱动继电器跳开升降机的动力系统，同时蜂鸣器+报警灯报警。选用STC89C52RC单片机作为主控芯片，电源采用24VAC转5VDC的开关电源。数据采集部分由称重传感器、信号放大和A/D转换部分组成，信号放大和A/D转换部分主要由专用型高精度24位AD转换芯片HX711实现。

采用矽普电子的半桥式称重传感器HL-HB，通过1:50液压机械单元扩大传感器的承重范围，单个HL-HB传感器量程为50KG，共由2只压力传感器组成全桥测量。全桥传感器电路连接HX711A/D转换芯片，直接利用HX711上高精度稳压电源管脚的输出电压值VADD作为全桥传感器电路稳压电源。HX711两个串口通讯线由管脚DOUT 和PD_SCK组成，它们分别和单片机管脚P1.0和P1.1相连，PD_ SCK输入时钟脉冲数为25个，选用HX711的128倍增益A通道，然后通过DOUT管脚，数据实时转为P1.0管脚模拟串口通讯时序，将24位AD采样的数值存入单片机。同时利用STC89C52单片机的片内EPROM来存储重量数据，以实现断电保护的功能。MCU其它管脚电路分别与蜂鸣器和报警灯、液晶显示单元、超载继电器的线圈端相连。实时显示称重值，且当采集的数据超过设定的上限值时，单片机通过这些功能驱动起到报警提示乘客和切断残障楼梯升降机的作用，以便更可靠的保护乘客的安全。

看门狗功能设计。升降机控制系统是机电一体系统，其电动机、继电器、交流接触器工作等会产生电磁脉冲干扰，外部环境过冷过热，这些因素会使单片机工作不稳定系统死机。系统用 STC89C52RC单片机内自带看门狗功能通过编程来实现，提高了抗干扰能力和运行可靠性。

本系统外部通信接口还给升降机控制系统实时提供负载信息，实现其精确调度和调控，节约能源。通过此称重装置，升降机控制系统可以判断升降机是重负荷运行还是轻负荷运行，根据不同负载情况自动调整电机启动转矩，相应调整电机启动电流，使得升降机启动变得更平稳顺畅，提高稳定性，节能效果明显。

4 试验验证

本系统已经在专业实验室和实际设备上做过多次试验，经专业试验设备得出准确试验数据，结果完全符合使用要求。并将在进一步使用中不断修改和完善。

参考文献：

[1]朱玉龙.残障人用有轨式升降机的设计与测试[D].上海交通大学硕士学位论文，2008(01).

[2]郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009.

[3]叶思颖.电梯常见故障原因及处理方法探析[M].湖南:企业技术开发出版社,2011.

[4]电梯制造与安装安全规范GB7588-2003[S].

基金项目：广州航海学院青年创新人才项目（C140309）

作者简介：徐东华（1973-），男，广东信宜人，工程硕士，主要从事：机电工程研究。