基于AT89系列单片机的手提式电梯限速器测试仪*-AET-电子技术应用

基于AT89系列单片机的手提式电梯限速器测试仪*

2014年微型机与应用第10期

何丽，石丽华，贾晋杰，张梦圆，周游，王玉琳

合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥

摘要： 限速器是电梯安全保护系统中的重要安全控制部件，当电梯出现意外情况高速下滑，一旦轿厢速度超过设定值，限速器便带动安全钳动作使电梯紧急制停或减速，从而避免发生事故[1-3]。《电梯监督检验规程》明确规定，电梯限速器每使用两年必须检验一次，其动作速度应符合标准规定[4-6]。目前国内用来检测电梯限速器的设备虽然较多，但多数仪器结构笨重，构造复杂，不便于携带，主要用于电梯限速器的出厂检验。现有的用于上门检验的手提式的限速器检测仪，检测部件安装困难，部件之间接插件多，检测时需要多人配合，每检测一次均需输入多个参数，操作繁琐，效率低[7-9]。针对上述问题，本文设计了一种新型的手提式电梯限速器测试仪，该测试仪在保证测量精度的前提下，便于携带，具有体积小、重量轻、部件少、适于现场操作、数据测量方便、显示信息直观等优点。

关键词： 电梯限速器测试仪单片机

Abstract：

Key words :

　　摘要：提出了一种基于AT89系列单片机的手提式电梯限速器测试仪，该仪器主要由电源变换模块和测控系统模块组成。电源变换模块为测试装置提供工作电压，测控系统模块内含驱动电机和单片机测控系统。单片机控制伺服电机驱动被测电梯限速器的轮盘，通过霍尔开关采集限速器轮盘的转速，结合轮盘的节圆直径即可计算出轿厢移动的速度。限速器的电气动作速度和机械动作速度分别通过电气开关和机械限位来捕捉。给出了测试装置的结构组成，分析了测试装置的测控原理，最终研制出了测试仪的样机。

　　关键词：电梯；限速器；测试仪；单片机；AT89S52；AT89C2051

　　限速器是电梯安全保护系统中的重要安全控制部件，当电梯出现意外情况高速下滑，一旦轿厢速度超过设定值，限速器便带动安全钳动作使电梯紧急制停或减速，从而避免发生事故[1-3]。《电梯监督检验规程》明确规定，电梯限速器每使用两年必须检验一次，其动作速度应符合标准规定[4-6]。目前国内用来检测电梯限速器的设备虽然较多，但多数仪器结构笨重，构造复杂，不便于携带，主要用于电梯限速器的出厂检验。现有的用于上门检验的手提式的限速器检测仪，检测部件安装困难，部件之间接插件多，检测时需要多人配合，每检测一次均需输入多个参数，操作繁琐，效率低[7-9]。针对上述问题，本文设计了一种新型的手提式电梯限速器测试仪，该测试仪在保证测量精度的前提下，便于携带，具有体积小、重量轻、部件少、适于现场操作、数据测量方便、显示信息直观等优点。

　　1 手提式限速器测试仪的结构组成

　　限速器测试仪的结构组成如图1所示。设置测控系统6，其内部包括一台小型交流伺服电机与相关测控芯片及测控电路。驱动轴3上固定有驱动轮2，驱动轮用较软的耐磨橡胶制成，轮缘呈梯形，可与限速器轮盘1的钢丝绳槽充分接触。当测控系统6内的伺服电机旋转时，驱动轴3带动橡胶驱动轮2转动，驱动轮2又带动限速器轮盘1转动。在测控系统6的左侧端面安装霍尔接近开关11，在限速器轮盘1右侧靠近外缘的端面上吸附圆柱形磁钢10，使得磁钢随着限速器轮盘1转动时有机会对准霍尔接近开关11（不需要接触）。电气开关14通过磁座吸附在限速器轮盘支架15上，当限速器产生限速动作时，轮盘1上的甩块因离心力作用可以切断电气开关14。电源转换模块8给测控系统6提供工作电压。

　　2 手提式限速器测试仪的测控系统组成

　　图2所示为手提式电梯限速器测试仪的测控系统组成。该测试仪选用高性能单片机AT89S52作为主CPU，采用AT89C2051单片机作为副CPU，两个CPU之间进行串行通信。AT89S52芯片自带8 KB的ROM存储器，可以用来存放系统的底层程序，但其内部仅有256 B的RAM存储器，而在检测过程中需要存储大量重要的参数，因此，扩展了一片8 KB的SRAM芯片6264用作数据存储器。测控系统上的矩阵键盘和LED数码显示器由可编程接口芯片8279来监控。AT89S52主要管理SRAM 6264和8279，同时也接收个别按键信号以及输入信号，并对限速器轮盘的线速度进行检测与运算。AT89C2051内含2 KB的ROM存储器以及128 B的RAM存储器，主要用来控制伺服电机的缓慢加速，从而实现限速器轮盘的平稳升速。与CPU芯片配套的尚有复位电路与晶振电路。

　　3 手提式限速器测试仪的工作原理

　　结合图1可以看出，当伺服电机转动时，限速器轮盘1跟着转动，吸附在限速器轮盘1上的圆柱形磁钢10周期性地转过测控系统6左端面上的霍尔接近开关11。这样，限速器轮盘每转一圈便产生一个脉冲信号（参见图2），该信号由测控系统6内部的AT89S52单片机拾取后经过处理可得到转速，再结合限速器轮盘的节圆直径，即可计算出限速器轮盘节圆的线速度，即电梯轿厢的移动速度。

　　所设计的测试仪主要用来测量电梯限速器的两个速度：一个是电气动作速度，另一个是机械动作速度。这两个速度均为限速器轮盘节圆的线速度。在图2中，当AT89C2051单片机控制交流伺服电机不断加速时，限速器轮盘的转速逐渐升高，最终布置在限速器轮盘上的用弹簧连接的甩块因离心力作用，使得吸附在限速器轮盘支架上的常闭触点开关断开，AT89S52单片机收到触点断开的信号后便锁定此时限速器轮盘节圆的线速度，此速度即为限速器的电气动作速度值；限速器轮盘继续加速旋转，直至被机械限位机构卡死，AT89S52单片机再次锁定限速器轮盘被卡死之前的最大节圆线速度，此速度即为限速器的机械动作速度值。

　　4 样机测试结果分析

　　所设计的电梯限速器测试仪样机制作完成后，为了验证其测试精度与可靠性，采用本样机和另外一种电梯检验行业常用的限速器测试仪对同一台宁波宏大电梯有限公司生产的限速器进行重复检测。该限速器型式试验号为TXF310-038-10 0307，型号为PB73.3；额定速度铭牌值为2.00 m/s，电气动作速度铭牌值为2.30 m/s，机械动作速度铭牌值为2.50 m/s。

　　表1为采用本样机的检测结果，表2为采用安徽中科智能XC-3型测试仪（XC-3型限速器测试仪为目前国内广泛使用的现场校验及实验室校验时使用的仪器）的检测结果。表1、2中的v电气表示电气动作速度，v机械表示机械动作速度。

　　从检测结果可以看出：

　　（1）两个表中所记录的速度值偏离铭牌值都不是很大。有些限速器测试仪（特别是用于现场校验的），电气或机械动作速度常出现明显的误记录值，这是由于信号传输的干扰或软件缺少对数据的判错处理而造成的。本样机经过硬件的抗干扰和软件的滤波处理后，没有出现误记录现象。从表1可以看出，12次测量的速度值变化幅度均较小，可见本样机抗干扰能力较强，稳定性较好。

　　（2）表2所用测试仪为电梯检测行业最常用的一种，表1与表2的检测结果非常相近，不管是电气动作速度还是机械动作速度，测量误差均小于1%，满足GB7588-2003的相关要求，说明所研制的测试仪具有较高的测试精度。

　　所研制的手提式电梯限速器测试仪已经投入试运行，来自检测现场的结果表明：（1）便于携带，操作快捷；（2）限速器轮盘节圆的线速度按照不超过0.01 m/s2的加速度缓慢上升，满足了GB7588-2003中有关限速器特性检查的描述[10-12]；（3）可测量电气动作速度和机械动作速度在0.5~15 m/s的各种限速器，且速度测量误差不超过1%；（4）采用非接触式方法进行检测，避免了接触式测量因测速轮磨损及测速轮与限速器轮槽打滑所带来的测量精度低的问题。

　　本文设计的手提式电梯限速器测试仪具有一定的推广应用价值，适用于技术监督局、商检局、电梯安装部门等单位对电梯限速器的现场测试，同时也适用于电梯及限速器生产厂家的在线使用。

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