摘  要： 提出了一種基于AT89系列單片機(jī)的手提式電梯限速器測試儀，該儀器主要由電源變換模塊和測控系統(tǒng)模塊組成。電源變換模塊為測試裝置提供工作電壓，測控系統(tǒng)模塊內(nèi)含驅(qū)動(dòng)電機(jī)和單片機(jī)測控系統(tǒng)。單片機(jī)控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)被測電梯限速器的輪盤，通過霍爾開關(guān)采集限速器輪盤的轉(zhuǎn)速，結(jié)合輪盤的節(jié)圓直徑即可計(jì)算出轎廂移動(dòng)的速度。限速器的電氣動(dòng)作速度和機(jī)械動(dòng)作速度分別通過電氣開關(guān)和機(jī)械限位來捕捉。給出了測試裝置的結(jié)構(gòu)組成，分析了測試裝置的測控原理，最終研制出了測試儀的樣機(jī)。

　　關(guān)鍵詞： 電梯；限速器；測試儀；單片機(jī)；AT89S52；AT89C2051

　　限速器是電梯安全保護(hù)系統(tǒng)中的重要安全控制部件，當(dāng)電梯出現(xiàn)意外情況高速下滑，一旦轎廂速度超過設(shè)定值，限速器便帶動(dòng)安全鉗動(dòng)作使電梯緊急制停或減速，從而避免發(fā)生事故[1-3]?！峨娞荼O(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)程》明確規(guī)定，電梯限速器每使用兩年必須檢驗(yàn)一次，其動(dòng)作速度應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[4-6]。目前國內(nèi)用來檢測電梯限速器的設(shè)備雖然較多，但多數(shù)儀器結(jié)構(gòu)笨重，構(gòu)造復(fù)雜，不便于攜帶，主要用于電梯限速器的出廠檢驗(yàn)。現(xiàn)有的用于上門檢驗(yàn)的手提式的限速器檢測儀，檢測部件安裝困難，部件之間接插件多，檢測時(shí)需要多人配合，每檢測一次均需輸入多個(gè)參數(shù)，操作繁瑣，效率低[7-9]。針對(duì)上述問題，本文設(shè)計(jì)了一種新型的手提式電梯限速器測試儀，該測試儀在保證測量精度的前提下，便于攜帶，具有體積小、重量輕、部件少、適于現(xiàn)場操作、數(shù)據(jù)測量方便、顯示信息直觀等優(yōu)點(diǎn)。

　　1 手提式限速器測試儀的結(jié)構(gòu)組成

　　限速器測試儀的結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。設(shè)置測控系統(tǒng)6，其內(nèi)部包括一臺(tái)小型交流伺服電機(jī)與相關(guān)測控芯片及測控電路。驅(qū)動(dòng)軸3上固定有驅(qū)動(dòng)輪2，驅(qū)動(dòng)輪用較軟的耐磨橡膠制成，輪緣呈梯形，可與限速器輪盤1的鋼絲繩槽充分接觸。當(dāng)測控系統(tǒng)6內(nèi)的伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸3帶動(dòng)橡膠驅(qū)動(dòng)輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)輪2又帶動(dòng)限速器輪盤1轉(zhuǎn)動(dòng)。在測控系統(tǒng)6的左側(cè)端面安裝霍爾接近開關(guān)11，在限速器輪盤1右側(cè)靠近外緣的端面上吸附圓柱形磁鋼10，使得磁鋼隨著限速器輪盤1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有機(jī)會(huì)對(duì)準(zhǔn)霍爾接近開關(guān)11（不需要接觸）。電氣開關(guān)14通過磁座吸附在限速器輪盤支架15上，當(dāng)限速器產(chǎn)生限速動(dòng)作時(shí)，輪盤1上的甩塊因離心力作用可以切斷電氣開關(guān)14。電源轉(zhuǎn)換模塊8給測控系統(tǒng)6提供工作電壓。

　　2 手提式限速器測試儀的測控系統(tǒng)組成

　　圖2所示為手提式電梯限速器測試儀的測控系統(tǒng)組成。該測試儀選用高性能單片機(jī)AT89S52作為主CPU，采用AT89C2051單片機(jī)作為副CPU，兩個(gè)CPU之間進(jìn)行串行通信。AT89S52芯片自帶8 KB的ROM存儲(chǔ)器，可以用來存放系統(tǒng)的底層程序，但其內(nèi)部僅有256 B的RAM存儲(chǔ)器，而在檢測過程中需要存儲(chǔ)大量重要的參數(shù)，因此，擴(kuò)展了一片8 KB的SRAM芯片6264用作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。測控系統(tǒng)上的矩陣鍵盤和LED數(shù)碼顯示器由可編程接口芯片8279來監(jiān)控。AT89S52主要管理SRAM 6264和8279，同時(shí)也接收個(gè)別按鍵信號(hào)以及輸入信號(hào)，并對(duì)限速器輪盤的線速度進(jìn)行檢測與運(yùn)算。AT89C2051內(nèi)含2 KB的ROM存儲(chǔ)器以及128 B的RAM存儲(chǔ)器，主要用來控制伺服電機(jī)的緩慢加速，從而實(shí)現(xiàn)限速器輪盤的平穩(wěn)升速。與CPU芯片配套的尚有復(fù)位電路與晶振電路。

　　3 手提式限速器測試儀的工作原理

　　結(jié)合圖1可以看出，當(dāng)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，限速器輪盤1跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，吸附在限速器輪盤1上的圓柱形磁鋼10周期性地轉(zhuǎn)過測控系統(tǒng)6左端面上的霍爾接近開關(guān)11。這樣，限速器輪盤每轉(zhuǎn)一圈便產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)（參見圖2），該信號(hào)由測控系統(tǒng)6內(nèi)部的AT89S52單片機(jī)拾取后經(jīng)過處理可得到轉(zhuǎn)速，再結(jié)合限速器輪盤的節(jié)圓直徑，即可計(jì)算出限速器輪盤節(jié)圓的線速度，即電梯轎廂的移動(dòng)速度。

　　所設(shè)計(jì)的測試儀主要用來測量電梯限速器的兩個(gè)速度：一個(gè)是電氣動(dòng)作速度，另一個(gè)是機(jī)械動(dòng)作速度。這兩個(gè)速度均為限速器輪盤節(jié)圓的線速度。在圖2中，當(dāng)AT89C2051單片機(jī)控制交流伺服電機(jī)不斷加速時(shí)，限速器輪盤的轉(zhuǎn)速逐漸升高，最終布置在限速器輪盤上的用彈簧連接的甩塊因離心力作用，使得吸附在限速器輪盤支架上的常閉觸點(diǎn)開關(guān)斷開，AT89S52單片機(jī)收到觸點(diǎn)斷開的信號(hào)后便鎖定此時(shí)限速器輪盤節(jié)圓的線速度，此速度即為限速器的電氣動(dòng)作速度值；限速器輪盤繼續(xù)加速旋轉(zhuǎn)，直至被機(jī)械限位機(jī)構(gòu)卡死，AT89S52單片機(jī)再次鎖定限速器輪盤被卡死之前的最大節(jié)圓線速度，此速度即為限速器的機(jī)械動(dòng)作速度值。

　　4 樣機(jī)測試結(jié)果分析

　　所設(shè)計(jì)的電梯限速器測試儀樣機(jī)制作完成后，為了驗(yàn)證其測試精度與可靠性，采用本樣機(jī)和另外一種電梯檢驗(yàn)行業(yè)常用的限速器測試儀對(duì)同一臺(tái)寧波宏大電梯有限公司生產(chǎn)的限速器進(jìn)行重復(fù)檢測。該限速器型式試驗(yàn)號(hào)為TXF310-038-10 0307，型號(hào)為PB73.3；額定速度銘牌值為2.00 m/s，電氣動(dòng)作速度銘牌值為2.30 m/s，機(jī)械動(dòng)作速度銘牌值為2.50 m/s。

　　表1為采用本樣機(jī)的檢測結(jié)果，表2為采用安徽中科智能XC-3型測試儀（XC-3型限速器測試儀為目前國內(nèi)廣泛使用的現(xiàn)場校驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)室校驗(yàn)時(shí)使用的儀器）的檢測結(jié)果。表1、2中的v電氣表示電氣動(dòng)作速度，v機(jī)械表示機(jī)械動(dòng)作速度。

　　從檢測結(jié)果可以看出：

　?。?）兩個(gè)表中所記錄的速度值偏離銘牌值都不是很大。有些限速器測試儀（特別是用于現(xiàn)場校驗(yàn)的），電氣或機(jī)械動(dòng)作速度常出現(xiàn)明顯的誤記錄值，這是由于信號(hào)傳輸?shù)母蓴_或軟件缺少對(duì)數(shù)據(jù)的判錯(cuò)處理而造成的。本樣機(jī)經(jīng)過硬件的抗干擾和軟件的濾波處理后，沒有出現(xiàn)誤記錄現(xiàn)象。從表1可以看出，12次測量的速度值變化幅度均較小，可見本樣機(jī)抗干擾能力較強(qiáng)，穩(wěn)定性較好。

　?。?）表2所用測試儀為電梯檢測行業(yè)最常用的一種，表1與表2的檢測結(jié)果非常相近，不管是電氣動(dòng)作速度還是機(jī)械動(dòng)作速度，測量誤差均小于1%，滿足GB7588-2003的相關(guān)要求，說明所研制的測試儀具有較高的測試精度。

　　所研制的手提式電梯限速器測試儀已經(jīng)投入試運(yùn)行，來自檢測現(xiàn)場的結(jié)果表明：（1）便于攜帶，操作快捷；（2）限速器輪盤節(jié)圓的線速度按照不超過0.01 m/s2的加速度緩慢上升，滿足了GB7588-2003中有關(guān)限速器特性檢查的描述[10-12]；（3）可測量電氣動(dòng)作速度和機(jī)械動(dòng)作速度在0.5~15 m/s的各種限速器，且速度測量誤差不超過1%；（4）采用非接觸式方法進(jìn)行檢測，避免了接觸式測量因測速輪磨損及測速輪與限速器輪槽打滑所帶來的測量精度低的問題。

　　本文設(shè)計(jì)的手提式電梯限速器測試儀具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值，適用于技術(shù)監(jiān)督局、商檢局、電梯安裝部門等單位對(duì)電梯限速器的現(xiàn)場測試，同時(shí)也適用于電梯及限速器生產(chǎn)廠家的在線使用。

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