新型樓道升降機超載報警系統(tǒng)研究應(yīng)用

徐東華，李聚保（廣州航海學(xué)院,廣州 510725）

新型樓道升降機超載報警系統(tǒng)研究應(yīng)用

徐東華，李聚保
（廣州航海學(xué)院,廣州 510725）

摘 要：本文研究分析的新型超載報警系統(tǒng)，其壓力數(shù)據(jù)采集模塊采用緩沖油缸式設(shè)計，電控單元實時顯示自動控制。此研究填補國內(nèi)外樓道升降機安全性能上的不足，避免了由于超載而導(dǎo)致的重大安全事故的發(fā)生。產(chǎn)品研發(fā)通用性強，可滿足不同樓道升降機設(shè)備生產(chǎn)廠家的需要，行業(yè)應(yīng)用前景廣泛。

關(guān)鍵詞：樓道升降機；緩沖油缸；電子控制

殘疾人事業(yè)的發(fā)展和社會經(jīng)濟水平的不斷提高，積極開展公共無障礙設(shè)施建設(shè)工作，讓殘疾人積極參加社會活動，這是對殘疾人實行人性化服務(wù)的需要?，F(xiàn)在國內(nèi)各個城市公共無障礙設(shè)施取得了初步的成果。像地鐵站等很多公共場所考慮到殘疾人的需要，安裝了樓道升降機。該系統(tǒng)可應(yīng)用于不同生產(chǎn)廠家的樓道升降機設(shè)備，行業(yè)前景廣泛。

1 系統(tǒng)功能

目前在升降機上應(yīng)用的超載保護裝置主要是采用機械方式完成，如杠桿加微動開關(guān)、橡膠/彈簧加電磁感應(yīng)器/差動變壓器等工作方式。工作原理是設(shè)備底部在重力作用下產(chǎn)生位移，通過杠桿或連接機構(gòu)驅(qū)動微動開關(guān)來實現(xiàn)的，精度不高，靈敏度較差，在工作一段時間后，很容易出現(xiàn)過度磨損、開關(guān)接觸不良、零件疲勞或老化等現(xiàn)象。目前市面的傳感器由于不能承受太大的重量載荷及壓力沖擊，因此在檢測載荷大且有一定沖擊的場合下勢必存在有一定的局限性。如何解決傳統(tǒng)傳感器不能承受太大的重量載荷的壓力沖擊及其滿足設(shè)備使用精度要求等問題，成為亟待解決的問題。

本升降機超載報警裝置由兩部分組成，一部分為電子控制單元，一部分為稱重傳感器單元。稱重傳感器單元采用緩沖油缸式設(shè)計，重量壓縮封閉油缸內(nèi)的油，推動油缸底部的活塞桿，桿另一端連接有傳感器，這樣就將重量信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)傳輸電纜送給電子控制單元，在由電子控制單元進行運算處理，完成升降機稱重。當(dāng)升降機轎廂內(nèi)重量變化時，電子控制單元根據(jù)要求可以輸出多組繼電器觸點信號、 多種電流或電壓控制信號等，由液晶顯示模塊實時顯示載重量，超載時控制單元發(fā)出聲光報警，為升降機工作提供精確稱重數(shù)據(jù)。

2 稱重單元設(shè)計

目前市面的傳感器由于不能承受太大的重量載荷及壓力沖擊，因此在檢測載荷大且有一定沖擊的場合下勢必存在有一定的局限性。為了解決上述技術(shù)問題，本系統(tǒng)采用了新技術(shù)方案，稱重傳感器單元由前缸座、油缸、傳感器、后缸座、信號線等組成。在前缸座上活動安裝大活塞桿，大活塞桿伸出前缸座外，內(nèi)端通過油液與活動安裝在后缸座上的小活塞桿一端緊配合，該小活塞桿另一端與傳感器緊配合。工作原理：利用液壓壓強與面積成反比的原理，通過大面積的一方即大活塞桿5來直接承受重力和沖擊，然后利用油缸8中的液壓油將壓力傳遞到小活塞桿2上，在此過程中形成一定的壓力比S，其中，定義大活塞桿5的大活塞面積為A2和小活塞桿2的小活塞面積為A1，即：S＝F1/F2＝A1/A2，這樣，通過采用上述結(jié)構(gòu)可將大活塞桿5的大活塞上承受的重力荷載F1減小為F2后通過小活塞桿2的小活塞作用在傳感器1上，即可達到實現(xiàn)緩沖重力荷載和沖擊荷載的作用。

3 電子控制單元設(shè)計

該控制單元的供電電壓為24VAC，利用穩(wěn)壓源為測控系統(tǒng)供電，通過壓力傳感器采集數(shù)據(jù)，將信號進行放大并A/D轉(zhuǎn)換后，通過單片機分析轉(zhuǎn)化后的數(shù)字量，液晶顯示模塊實時顯示，如果檢測值越限，單片機驅(qū)動繼電器跳開升降機的動力系統(tǒng)，同時蜂鳴器+報警燈報警。選用STC89C52RC單片機作為主控芯片，電源采用24VAC轉(zhuǎn)5VDC的開關(guān)電源。數(shù)據(jù)采集部分由稱重傳感器、信號放大和A/D轉(zhuǎn)換部分組成，信號放大和A/D轉(zhuǎn)換部分主要由專用型高精度24位AD轉(zhuǎn)換芯片HX711實現(xiàn)。

采用矽普電子的半橋式稱重傳感器HL-HB，通過1:50液壓機械單元擴大傳感器的承重范圍，單個HL-HB傳感器量程為50KG，共由2只壓力傳感器組成全橋測量。全橋傳感器電路連接HX711A/D轉(zhuǎn)換芯片，直接利用HX711上高精度穩(wěn)壓電源管腳的輸出電壓值VADD作為全橋傳感器電路穩(wěn)壓電源。HX711兩個串口通訊線由管腳DOUT 和PD_SCK組成，它們分別和單片機管腳P1.0和P1.1相連，PD_ SCK輸入時鐘脈沖數(shù)為25個，選用HX711的128倍增益A通道，然后通過DOUT管腳，數(shù)據(jù)實時轉(zhuǎn)為P1.0管腳模擬串口通訊時序，將24位AD采樣的數(shù)值存入單片機。同時利用STC89C52單片機的片內(nèi)EPROM來存儲重量數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)斷電保護的功能。MCU其它管腳電路分別與蜂鳴器和報警燈、液晶顯示單元、超載繼電器的線圈端相連。實時顯示稱重值，且當(dāng)采集的數(shù)據(jù)超過設(shè)定的上限值時，單片機通過這些功能驅(qū)動起到報警提示乘客和切斷殘障樓梯升降機的作用，以便更可靠的保護乘客的安全。

看門狗功能設(shè)計。升降機控制系統(tǒng)是機電一體系統(tǒng)，其電動機、繼電器、交流接觸器工作等會產(chǎn)生電磁脈沖干擾，外部環(huán)境過冷過熱，這些因素會使單片機工作不穩(wěn)定系統(tǒng)死機。系統(tǒng)用 STC89C52RC單片機內(nèi)自帶看門狗功能通過編程來實現(xiàn)，提高了抗干擾能力和運行可靠性。

本系統(tǒng)外部通信接口還給升降機控制系統(tǒng)實時提供負(fù)載信息，實現(xiàn)其精確調(diào)度和調(diào)控，節(jié)約能源。通過此稱重裝置，升降機控制系統(tǒng)可以判斷升降機是重負(fù)荷運行還是輕負(fù)荷運行，根據(jù)不同負(fù)載情況自動調(diào)整電機啟動轉(zhuǎn)矩，相應(yīng)調(diào)整電機啟動電流，使得升降機啟動變得更平穩(wěn)順暢，提高穩(wěn)定性，節(jié)能效果明顯。

4 試驗驗證

本系統(tǒng)已經(jīng)在專業(yè)實驗室和實際設(shè)備上做過多次試驗，經(jīng)專業(yè)試驗設(shè)備得出準(zhǔn)確試驗數(shù)據(jù)，結(jié)果完全符合使用要求。并將在進一步使用中不斷修改和完善。

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基金項目：廣州航海學(xué)院青年創(chuàng)新人才項目（C140309）

作者簡介：徐東華（1973-），男，廣東信宜人，工程碩士，主要從事：機電工程研究。