专利名称：一种垂直升降电梯超速检测传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电梯设备制造技术领域，是一种垂直升降电梯超速检测传感器。
背景技术：
随着高层建筑的增多，电梯的使用随之增多，虽然电梯发生失控或坠落的事故可能性很小，但国内外都有电梯坠落的相关报道。目前，大部分垂直升降电梯的超速检测由限速器实现。市场上常用的离心型限速器是通过离心力与转动速度之间的关系设计的，当电梯的运行速度达到事先设定的速度，即限速器绳轮的转动到达极限频率时，绳轮上的离心甩锤就会甩到足以触发限速器的位置，使限速器动作，从而实现速度监控。共振型限速器是利用共振时振幅最大的原理设计的，当限速器绳轮转动频率达到振动块的固有频率时发生共振，使限速器动作，从而实现速 度监控。上述两种限速器可以起到很好的速度检测与保护作用，但是在下述情况下会失去电梯速度监控能力。
1.电梯钢丝绳脱落或者断裂；
2.限速器绳轮和钢丝绳的生锈、老化、变形等原因导致张紧力不足使限速器钢丝绳与限速器绳轮的摩擦力不足，钢丝绳在绳轮槽内打滑，绳轮的转速与电梯的速度不相符；
3.电梯安装维修时，对钢丝绳、绳轮、抱闸等的装调不合理所致；
4.超载运行。
发明内容
为了克服上述不足，本发明提供一种独立于现有安全保障系统、非接触式电梯超速光电检测技术，适用于高层建筑垂直升降电梯的速度传感器，作为常规限速器之外的附加失速传感装置，实现二重保护，并提供速度信号接口。垂直升降电梯超速检测装置是这样实现的，包括①设置在电梯井道顶端的激光发射装置，发射的激光束垂直向下传播；②接收激光信号的一维光电二极管阵列设置在电梯轿厢上表面；③信号处理系统。所述激光发射装置包括激光器和准直扩束镜头，激光器采用半导体激光器。所述激光束，其横截面形状为圆形或接近圆形的椭圆，且能量均匀。所发射的光有一定的发散角，沿着传播方向激光束为圆锥型。所述一维光电二极管阵列中，单元光电二极管是以特定间隔排列的，间隔大小由每层楼的高度决定(假设每楼层高度不同)。每个单元光电二极管对应相应楼层，电梯移动一个楼层时，一维光电二极管阵列上的激光光斑大小变化一个单元光电二极管间隔。所述信号处理系统包括前置放大电路、二值化电路和计时电路等相关电路，与设定安全速度参数比对、判读，给出安全速度或超速信号，送至接口电路。本发明所采用的技术方案是电梯在任意位置开始运行时，激光发射装置4发射发散角为a的激光束3，照射一维光电二极管阵列2。每当电梯移动一个楼层(激光光斑大小变化一个单元光电二极管间隔)时，信号处理系统10采集这段时间内的计数脉冲数量，计算时间，并与时间阈值\(1=1，2，3"4)进行比较。这里时间阈值\是电梯以规定的最高速度ν运行对应楼层高度Iii需要的时间。激光光斑21的大小变化相应单元光电二极管间隔的时间小于时间阈值\，表示电梯在这段时间内超速运行。
图I为垂直升降电梯超速检测装置的示意图；图2为一维光电二极管阵列的示意图。
具体实施例方式如图I所示，一种垂直升降电梯超速检测传感器，包括激光发射装置4、固定架5、一维光电二极管阵列2、信号处理系统10 ;其中激光发射装置4和固定架5由连接螺丝相 连；固定架5固定在电梯井道9的顶端；一维光电二极管阵列2由固定螺丝固定在电梯轿厢I的上表面。如图2所示，一维光电二极管阵列2中，单元光电二极管Pl设置在中心位置，并以单元光电二极管Pl为基准，在指向边缘的直线方向上以特定间隔相继排列单元光电二极管P2、P3到PN，每个单元光电二极管对应相应楼层，相邻两个单元光电二极管的间隔分别为Dp D2到Dim ;电梯移动一个楼层时激光光斑21的大小变化与之相对应的单兀光电二极管间隔Di ;单元光电二极管间隔Di按下式计算=D^tan aXhi； h,是每个楼层的高度。以单元光电二极管Pl为基准，与单元光电二极管PN对称的位置上设置单元光电二极管22，调整固定架5上的连接螺丝使轿厢在底层时单元光电二极管22和单元光电二极管PN同时被照亮，这样能保证激光光斑中心准确落在一维光电二极管阵列2的中心单元光电二极管Pl上，提高测量准确性。激光发射装置4包括激光器6和激光准直扩束镜头7。激光器6米用可见光半导体激光器。准直扩束镜头7采用单片凸透镜结构或凹透镜和凸透镜组合结构。激光束3的发散角a控制在O. 2mrad O. 5mrad范围。激光束3照射在一维光电二极管阵列2表面的激光光斑21为圆形或接近圆形的椭圆光斑，且激光光斑21的中心在单兀光电二极管Pl上。电梯移动一个楼层时，激光光斑21变化一个单元光电二极管间隔Di,此时信号处理系统10采集这段时间内的计时脉冲数量进行时间计算，并与时间阈值ti进行比较，并提供信号接口 ；时间阈值\要结合实际建筑结构和规定的最高速度V计算得出，计算公式为t^hi/v
并预先输入到信号处理系统作为比较值；激光光斑21变化一个光电二极管间隔Di的时间小于时间阈值ti;则表示电梯在这段时间内超速运行。
权利要求
1.一种垂直升降电梯超速检测传感器，其特征在于，在井道9顶端安装固定架5，固定架5下方连接激光发射装置4，一维光电二极管阵列2由固定螺丝23固定在电梯轿厢I的上表面，信号处理系统10接收和处理一维光电二极管阵列2的光电信号，激光发射装置4包括激光器6和准直扩束镜头7，激光束3带有发散角a，照射在一维光电二极管阵列2表面的激光光斑21的形状为圆形或接近圆形的椭圆形，一维光电二极管阵列2中各个单元光电二极管是以特定间隔排列的，电梯运行一个楼层时，一维光电二极管阵列2表面的激光光斑21变化一个单兀光电二极管间隔，由信号处理系统10测量激光光斑21变化一个单兀光电二极管间隔的时间，并与时间阈值进行比较，检测电梯运行每个楼层的超速情况。
2.根据权利要求I所述的垂直升降电梯超速检测传感器，其特征在于，激光器6采用可见光半导体激光器。
3.根据权利要求I所述的垂直升降电梯超速检测传感器，其特征在于，准直扩束镜头7由单片或双片透镜构成，激光束3的发散角a取O. 2mrad O. 5mrad。
4.根据权利要求I所述的垂直升降电梯超速检测传感器，其特征在于，一维光电二极管阵列2中各个单元光电二极管的间隔Di要结合实际建筑每个层楼的高度Iii和激光束3的发散角a计算,计算公式为A^tan aXhp
5.根据权利要求I所述的垂直升降电梯超速检测传感器，其特征在于，时间阈值\要结合实际建筑每个楼层的高度Iii和电梯规定的最大运行速度ν计算，计算公式为1^=1^八，并预先输入到信号处理系统10作为比较值。
全文摘要
本发明涉及电梯设备制造技术领域，是一种垂直升降电梯超速检测传感器。电梯坠落原因主要由钢丝绳脱落或断裂、超载运行、测速与限速器以及设备故障所造成的，少有发生。为了克服现有技术之不足，本发明提供一种非接触式电梯超速光电检测技术，作为常规限速器之外的附加失速传感装置。本发明由激光发射装置、一维光电二极管阵列、信号处理系统等部件组成，激光发射装置包括激光器和准直扩束镜头，激光发射装置发射的激光束带有发散角，且垂直向下传播，形状为圆锥形，照射一维光电二极管阵列的激光光斑大小随着电梯的移动变化，发生对应关系。依次接收到光信号的光电二极管，其时间间隔与给定安全速度的时间阈值ti进行比较，实现了对电梯的非接触超速检测，并提供信号接口。
文档编号G01P3/68GK102826422SQ20121034176
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月14日 优先权日2012年9月14日
发明者赵英杰, 芦鹏, 金国烈, 赵宇斯, 安卫东, 辛德胜, 龙宇翔, 李特, 赵博, 刘羽, 许 鹏, 万灵敏 申请人:长春理工大学
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