電梯稱重裝置及稱重方法與流程
2023-06-27 22:44:36 1
本發明涉及電梯技術領域，尤其涉及一種結構簡單、容易實現的電梯稱重裝置及稱重方法。
背景技術：
電梯稱重功能是電梯非常重要的功能，其主要作用是判斷電梯的載重，對載重安全具有一定的監控作用。現有電梯的稱重方法基本分為兩種：
第一種是利用檢測開關，其主要利用電梯轎廂在重壓下會向下移位的特點，當轎廂移動達到開關的動作行程時，檢測開關動作，電梯控制系統判定為超載並進行顯示。但是一般機械式開關的檢測距離為2mm～3mm，光電式開關的檢測距離為1mm～1.8mm，且按國家標準當110％載重時，要能檢測出來；但800kg以下的電梯，當轎廂內有110％額定載重時，轎廂下沉移動的距離小於1mm，因此上述檢測開關無法檢測出來，也就是說，檢測開關只適用於大載重的電梯，通常用在3噸以上的貨梯上。
第二種是使用壓力傳感器，利用壓力傳感器輸出的電壓信號隨其所受壓力的增大而增大的特性，配合單片機對壓力傳感器信號進行處理，處理結果傳輸給電梯控制系統，電梯控制系統根據單片機傳輸的開關量信號來判斷電梯轎廂內的重量，以監控滿載和超載，當出現滿載或超載，電梯控制系統會採用相應的安全對策，例如滿載時，電梯控制系統控制電梯進行聲光提醒，同時電梯運行過程中對外召不起作用。但壓力傳感器安裝在繩頭或者轎底，因此稱重時把轎廂重量也計算進去，同時還把電梯的部分鋼絲繩與隨行電纜的重量也計算進去，且電梯運動時鋼絲繩和隨行電纜重量分到壓力傳感器的重量是變化的，因此即便是將轎廂重量做除皮處理，依然還是會導致稱重數據不準；再者，壓力傳感器材質是合金的，夏天時溫度會使其輸出數據偏高，從而使電梯經常出現超載(現場現象為：轎廂內沒有物體，但電梯指示已經超重，電梯停止不運行)。
鑑於此，有必要提供一種結構簡單、反應靈敏、稱重數據準確、受溫度影響小的電梯稱重裝置及電梯稱重方法，以解決上述現有技術所存在的問題。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種結構簡單、反應靈敏、稱重數據準確、受溫度影響小的電梯稱重裝置。
本發明的另一目的在於提供一種稱重數據準確的電梯稱重方法。
為實現上述目的，本發明的技術方案為：提供一種電梯稱重裝置，其包括壓電材料層、電壓放大電路及單片機；所述壓電材料層鋪設於電梯轎廂的地板上；電壓放大電路設於所述電梯轎廂的外壁並與所述壓電材料層電性連接，用於對所述壓電材料層產生的電壓進行放大；單片機設於所述電梯轎廂的外壁並分別連接所述電壓放大電路、電梯控制系統，所述單片機用於對所述電壓放大電路放大後的電壓與預設電壓進行比較，並將比較結果輸出至所述電梯控制系統，所述電梯控制系統根據所述比較結果控制電梯運行。
較佳地，所述壓電材料層包括多個呈長條形的壓電單元，多個所述壓電單元依次並緊鋪設於所述電梯轎廂的地板上，且多個所述壓電單元依次串聯。
較佳地，所述壓電材料層設於所述電梯轎廂的轎底與地板磚之間。
較佳地，所述電梯稱重裝置還包括設於所述電梯轎廂的外壁的整流電路、應急電源及設於所述電梯轎廂內的應急燈，所述整流電路連接於所述電壓放大電路、所述應急電源之間，所述應急燈連接於所述應急電源、所述電梯控制系統之間，所述壓電材料層產生的電流經所述整流電路整流後儲存於所述應急電源中，電梯斷電時，所述應急電源對所述應急燈進行供電。
較佳地，所述整流電路為橋式整流電路，其包括第一節點、第二節點、第三節點及第四節點，其中，所述第一節點、所述第二節點分別連接所述電壓放大電路，所述第三節點連接於所述電梯控制系統的開關的一端，所述第四節點連接於所述應急燈的一端，所述應急燈的另一端連接於所述電梯控制系統的開關的另一端，所述應急電源連接於所述第三節點、所述第四節點之間。
較佳地，所述整流電路包括第一二極體、第二二極體、第三二極體及第四二極體，所述第一二極體的陰極、所述第二二極體的陰極連接於所述第三節點，所述第三二極體的陽極、所述第四二極體的陽極連接於所述第四節點，所述第一二極體的陽極、所述第四二極體的陰極連接於所述第一節點，所述第二二極體的陽極、所述第三二極體的陰極連接於所述第二節點。
較佳地，所述應急電源為電容，所述電容的正極連接於所述第三節點，所述電容的負極連接於所述第四節點。
與現有技術相比，由於本發明的電梯稱重裝置，通過在電梯轎廂的地板上設置壓電材料層，當乘梯人員進入電梯轎廂後，轎廂內的總重量是不變的，經毫秒級時間後，壓電材料層輸出的電壓是個穩定值，該電壓值經電壓放大電路放大後輸出至單片機，單片機對該電壓進行比較並輸出比較結果至電梯控制系統，電梯控制系統根據該比較結果控制電梯正常運行或不關門不運行，同時控制電梯提示滿載或超載。由於將壓電材料層設於電梯轎廂的地板上，因此可以除去轎廂的自重，因為沒有皮重，因此無需試重除皮，現場人員不用費力的搬砝碼，而且消除了皮重、鋼絲繩重量、導軌摩擦的側向壓力等對數據準確性的影響，同時壓電材料層反應靈敏、受溫度影響小，使稱重數據更準確，且大小載重的電梯都適用，並使電梯稱重裝置的結構簡單。
對應地，本發明還提供一種電梯稱重方法，其包括如下步驟：
獲取壓電材料層產生的稱重電壓；
分別比較所述稱重電壓與第一預設電壓、第二預設電壓的大小並輸出比較結果，其中，所述第一預設電壓小於所述第二預設電壓；
根據所述比較結果控制電梯正常運行或不運行。
較佳地，所述「分別比較所述稱重電壓與第一預設電壓、第二預設電壓的大小並輸出比較結果」具體包括：
當所述稱重電壓小於所述第一預設電壓時，輸出未滿載信號；
當所述稱重電壓大於等於所述第一預設電壓並小於所述第二預設電壓時，輸出滿載信號；
當所述稱重電壓大於等於所述第二預設電壓時，輸出超載信號。
較佳地，所述「根據所述比較結果控制電梯正常運行或不運行」具體包括：
當電梯未滿載時，控制電梯關門並正常運行。
當電梯滿載時，控制電梯顯示滿載並控制電梯關門正常運行，同時控制電梯不響應外招指令；
當電梯超載時，控制電梯顯示滿載並控制電梯不關門、不運行。
與現有技術相比，由於本發明的電梯稱重方法，通過設於電梯轎廂地板上的壓電材料層產生的稱重電壓來判斷電梯是否滿載、超載，因此可以除去轎廂自重，因為沒有皮重，因此無需試重除皮，現場人員不用費力的搬砝碼，而且減去了皮重、鋼絲繩重量、導軌摩擦的側向壓力等對數據準確性的影響，同時壓電材料層反應靈敏、受溫度影響小，使稱重數據更準確，大小載重的電梯都適用。
附圖說明
圖1是本發明電梯稱重裝置的原理框圖。
圖2是本發明電梯稱重裝置的電路原理圖。
圖3是本發明電梯稱重裝置中轎廂的剖視圖。
圖4是本發明電梯稱重方法的流程圖。
具體實施方式
現在參考附圖描述本發明的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似的元件。
如圖1-3所示，本發明所提供的電梯稱重裝置100，其包括壓電材料層110、電壓放大電路120及單片機130。其中，所述壓電材料層110鋪設於電梯轎廂300的地板310上；電壓放大電路120設於電梯轎廂300的外壁並與壓電材料層110電性連接，用於對壓電材料層110產生的電壓進行放大；單片機130設於電梯轎廂300的外壁並分別連接電壓放大電路120、電梯控制系統200，所述單片機130用於對電壓放大電路120放大後的電壓與預設電壓進行比較，並將比較結果輸出至所述電梯控制系統200，電梯控制系統200根據所述比較結果控制電梯運行。
如圖3所示，電梯轎廂300的地板310包括鋼結構轎底311與地板磚312，所述壓電材料層110設於鋼結構轎底311與地板磚312之間，且壓電材料層110包括多個呈長條形的壓電單元111，多個壓電單元111依次並緊鋪設於鋼結構轎底311與地板磚312之間，且多個壓電單元111依次串聯。當乘梯人員走進電梯轎廂300時，其雙腳將先後踩踏於轎廂的地板310上，壓電材料層110受到壓力很快就有少量的電流產生，當一定數量的乘梯人員都進入電梯轎廂300後，轎廂300內的總重量是不變的，經毫秒級時間後，壓電材料層110輸出的電壓是一個穩定值，類似斷路電容，有電壓沒電流，此電壓經過電壓放大電路120處理後，將被單片機130採集並進行對比。
繼續參看圖1-2所示，所述電梯稱重裝置100還包括設於電梯轎廂300的外壁的整流電路140、應急電源及設於所述電梯轎廂300內的應急燈l，整流電路140連接於電壓放大電路120、應急電源之間，應急燈l連接於應急電源、電梯控制系統200之間，當乘梯人員踩踏於轎廂的地板310上時，壓電材料層110很快就會產生少量的電流，該電流經過整流電路140的整流作用後儲存於應急電源中，當電梯斷電時，電梯控制系統200的開關k因沒電而由斷開狀態變為閉合狀態，此時應急電源中儲存的電量將會對應急燈l進行供電。
參看圖2所示，所述整流電路140為橋式整流電路，具體地，整流電路140包括第一二極體d1、第二二極體d2、第三二極體d3及第四二極體d4，其中，第一二極體d1的陽極、第四二極體d4的陰極連接於第一節點a1，第二二極體d2的陽極、第三二極體d3的陰極連接於第二節點a2，第一二極體d1的陰極、第二二極體d2的陰極連接於第三節點a3，第三二極體d3的陽極、第四二極體d4的陽極連接於第四節點a4，且第一節點a1、第二節點a2分別連接電壓放大電路120，第三節點a3連接於電梯控制系統200的開關k的一端，所述第四節點a4連接於應急燈l的一端，應急燈l的另一端連接於所述電梯控制系統200的開關k的另一端，所述應急電源連接於第三節點a3、第四節點a4之間。
本發明中，所述應急電源為電容c，電容c的正極連接於第三節點a3，電容c的負極連接於第四節點a4，同時，電容c的負極還接地。
下面結合圖1-3所示，對本發明電梯稱重裝置100的工作原理進行描述。
電梯正常運行狀態下，當電梯轎廂300到達層站並開門後，乘梯人員步入電梯轎廂300內時，乘梯人員的兩隻腳將先後踩踏在轎廂的地板310上，導致壓電材料層110很快就會產生少量的電流，該電流經整流電路140整流後儲存在電容c裡。
當一定人數乘梯人員進入電梯轎廂300後，轎廂300內的總重量是不變的，經毫秒級時間後，壓電材料層110輸出的電壓是個穩定值(以下稱為稱重電壓)，此時，壓電材料層110類似斷路電容，有電壓沒電流，其產生的稱重電壓經過電壓放大電路120被放大後輸出至單片機130，單片機130將該稱重電壓與第一預設電壓、第二預設電壓分別進行比較，其中，第一預設電壓小於第二預設電壓，當稱重電壓低於或等於第一預設電壓時，單片機130輸出未滿載信號至電梯控制系統200，電梯控制系統200控制電梯關門並正常運行，同時對稱重不做判斷；當稱重電壓大於第一預設電壓並小於等於第二預設電壓時，單片機130輸出滿載信號至電梯控制系統200，電梯控制系統200控制電梯外呼裝置、轎廂300內的顯示裝置均顯示滿載，同時控制電梯關門並正常運行，且在電梯運行過程中不再響應外召指令，即滿載時電梯只能減少重量，不能增加重量；當稱重電壓大於第二預設電壓時，單片機130輸出滿載信號至電梯控制系統200，電梯控制系統200控制電梯外呼裝置和轎廂300內的顯示裝置分別顯示超載，並控制蜂鳴器鳴叫提醒，同時控制電梯不關門也不運行，只有當電梯轎廂300內的重量減少到超載或超載以下時，即，稱重電壓小於等於第二預設電壓時，電梯控制系統200才控制電梯正常關門，關門後正常運行。電梯轎廂300到達每一層站，都重複上述檢測過程。
另外，當電梯沒電時，電梯控制系統200裡的開關k因沒電而由斷開狀態變為閉合狀態，此時電容c所儲存的電量將供給應急燈l，以對電梯轎廂300內進行照明。
綜上，由於本發明的電梯稱重裝置100，通過在電梯轎廂300的地板310上設置壓電材料層110，當乘梯人員進入電梯轎廂300後，轎廂300內的總重量是不變的，經毫秒級時間後，壓電材料層110輸出的電壓是個穩定值，該電壓值經電壓放大電路120放大後輸出至單片機130，單片機130將該電壓與預設電壓進行比較，並輸出比較結果至電梯控制系統200，電梯控制系統200根據該比較結果控制電梯正常運行或不關門不運行，同時控制電梯提示滿載或超載。由於將壓電材料層110設於電梯轎廂300的地板310上，因此可以除去轎廂300的自重，因為沒有皮重，因此無需試重除皮，現場人員不用費力的搬砝碼，而且消除了皮重、鋼絲繩重量、導軌摩擦的側向壓力等對數據準確性的影響，同時壓電材料層110反應靈敏、受溫度影響小，使稱重數據更準確，且大小載重的電梯都適用，並使電梯稱重裝置100的結構簡單。
下面參看圖4所示，本發明所提供的電梯稱重方法，包括如下步驟：
步驟s01：獲取壓電材料層產生的稱重電壓；壓電材料層設於電梯轎廂的地板上，當有乘梯人員進入轎廂內時，乘梯人員的雙腳將先後踩踏在轎廂的地板上，從而使壓電材料層產生電流，乘梯人員進入電梯轎廂後總的重量是不變的，經毫秒級時間後，壓電材料層輸出的電壓是個穩定值，類似斷路電容，有電壓沒電流，此電壓經過放大後被單片機採集以進行對比處理；
步驟s02：比較所述稱重電壓是否小於等於第一預設電壓，若是，則進行步驟s03，反之，則進行步驟s05；
步驟s03：輸出未滿載信號；
步驟s04：控制電梯關門並正常運行，並返回步驟s02；
步驟s05：比較所述稱重電壓是否小於等於第二預設電壓，若是，則進行步驟s06，反之，則進行步驟s08；其中，第二預設電壓大於第一預設電壓；
步驟s06：輸出滿載信號；
步驟s07：控制電梯顯示滿載並控制電梯關門且正常運行，同時控制電梯不響應外招指令，並返回步驟s02；具體地，當稱重電壓大於第一預設電壓並小於等於第二預設電壓時，系統判斷為電梯滿載，此時控制電梯外呼裝置、轎廂內的顯示裝置均顯示滿載，同時控制電梯關門並正常運行，且在電梯運行過程中不再響應外召指令，即滿載時電梯只能減少重量，不能增加重量；
步驟s08：輸出超載信號；
步驟s09：控制電梯顯示超載並控制電梯不關門、不運行，並返回步驟s05，具體地，當稱重電壓大於第二預設電壓時，系統判斷為電梯超載，此時控制電梯外呼裝置和轎廂內的顯示裝置均顯示超載，並控制蜂鳴器鳴叫提醒，且控制電梯不關門也不運行，只有當電梯轎廂內的重量減少到超載或超載以下時，電梯才能正常關門，關門後正常運行。
更進一步地，在步驟s01之前還包括：預設並存儲第一預設電壓、第二預設電壓，且第一預設電壓小於第二預設電壓。
以電梯在某一層站時為例進行說明，當電梯轎廂正常運行併到達層站開門後，乘梯人員進入轎廂內，乘梯人員踩踏在轎廂的地板上，因此壓電材料層很快就會產生少量的電流，當一定數量的乘梯人員進入電梯轎廂後，轎廂內的總重量不變，經毫秒級時間後，壓電材料層輸出的電壓是個穩定值(下面稱為稱重電壓)，該稱重電壓經過電壓放大電路被放大後輸出至單片機，單片機將該稱重電壓與第一預設電壓進行比較，當稱重電壓小於等於第一預設電壓時，單片機輸出未滿載信號至電梯控制系統，電梯控制系統控制電梯關門並正常運行，同時對稱重不做判斷；如果稱重電壓大於第一預設電壓，則繼續判斷該稱重電壓是否小於等於第二預設電壓，其中，第二預設電壓大於第一預設電壓，當稱重電壓大於第一預設電壓且小於等於第二預設電壓時，單片機輸出滿載信號至電梯控制系統，電梯控制系統控制電梯外呼裝置、轎廂內的顯示裝置均顯示滿載，同時控制電梯關門並正常運行，但在電梯運行過程中不再響應外召指令，即滿載時電梯只能減少重量，不能增加重量；當稱重電壓大於第二預設電壓時，單片機輸出滿載信號至電梯控制系統，電梯控制系統控制電梯外呼裝置和轎廂內的顯示裝置均顯示超載，並控制蜂鳴器鳴叫提醒，同時還控制電梯不關門也不運行，只有當稱重電壓減小到第二預設電壓或以下時，即，電梯轎廂內的重量減少到超載或超載以下時，電梯控制系統才控制電梯正常關門並在關門後正常運行。當電梯運行到另一層站並開門後，則開始下一次的循環。
由於本發明的電梯稱重方法，通過設於電梯轎廂地板上的壓電材料層產生的稱重電壓來判斷電梯是否滿載、超載，因此可以除去轎廂自重，因為沒有皮重，因此無需試重除皮，現場人員不用費力的搬砝碼，而且消除了皮重、鋼絲繩重量、導軌摩擦的側向壓力等對數據準確性的影響，同時壓電材料層反應靈敏、受溫度影響小，使稱重數據更準確，大小載重的電梯都適用。
以上所揭露的僅為本發明的優選實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利範圍，因此依本發明申請專利範圍所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的範圍。