便攜式電梯限速器校驗儀的研制原理

■文/龐 濤 朱建新 蘇萬斌

現代社會作為垂直交通工具的電梯在人們的生活和工作中發揮著越來越重要的作用，其安全性也愈加受到關注。限速器是電梯的一個重要安全部件，當電梯運行速度超過規定范圍時，限速器動作，帶動相應安全部件動作使電梯制停或減速。因此，限速器的校驗是一個關乎電梯上乘客與貨物安全的重要檢驗項目。國家質檢總局《電梯監督檢驗和定期檢驗規則—曳引與強制驅動電梯》規定，使用周期達到兩年的、動作速度出現異常的或者各調節部位封記損壞的限速器，其動作速度應由有資質單位進行校驗。由于限速器拆裝送檢費時費力，拆裝運輸過程也易使限速器受到損壞，影響其動作速度；一些特殊場合，如醫院、住宅小區等，如果不現場校驗，會給使用者帶來很大不便，故而現場校驗已是大勢所趨。每年需要現場校驗的限速器數量巨大，工作繁重。現在常用的校驗儀體積大，量重，攜帶、使用不便，插件多易損壞，每次校驗時均需輸入多個數據，檢測部件安置困難，需要多人配合使用，導致校驗效率低，很難滿足實際需要。我院結合多年實際工作經驗，研究現有校驗儀優缺點，依據國家相關法規，研制一種簡單、高效的便攜式電梯限速器校驗儀，對于電梯的安全性檢驗工作具有重要意義。

儀器結構

如圖1所示，設置電機總成6，其內包括一臺小型伺服電機，八位單片機、數據存儲器、鍵盤管理芯片、L C D顯示控制芯片各一片，及相關的連接電路。

電機總成6的輸出軸上固定一驅動輪2，驅動輪2由耐磨橡膠制成，外緣呈階梯形，可騎在限速器輪盤1的鋼絲繩槽內，增大摩擦力及穩定性，減少打滑現象。當電機總成6的伺服電機轉動時，帶動驅動輪2旋轉，進而帶動限速器輪盤1旋轉。

電機總成6上安裝用于握持的把手4，把手4的左側設置有L C D顯示器3和鍵盤5。顯示器3顯示該設備依次的操作步驟，輸入的數據及檢測結果。鍵盤5設置0-9數字鍵及相應功能鍵。

常閉觸點開關8及光電傳感器9置于控制屏左側。常閉觸點開關8帶有撞針，作為電氣動作速度的檢測裝置，固定在一磁性材料上，可吸附于限速器支架上。光電傳感器9作為轉速信號的接收裝置，可伸縮，利于調整接收信號的位置；接收端呈狹長型，使得接收范圍更寬，避免電動機的抖動使得光電傳感器9與限速器輪盤1上貼的反光紙10錯開，引起接收信號丟失。

電源轉換模塊7一端連接220 V市電，另一端與電機總成6連接，為電機總成6提供單片機系統及伺服電機的工作電壓。

圖1 便攜式電梯限速器校驗儀示意圖

測控系統

本校驗儀測控系統選用美國ATM EL公司的高性能單片機A T89 S52作C P U，外擴一片S R A M用做數據存儲，并設置掉電保護電路。校驗儀的參數設定通過矩陣鍵盤輸入，相關信息通過L C D顯示器顯示。

由一臺帶驅動器小型交流伺服電機來驅動限速器輪盤1，而驅動器接受來自A T89 S52單片機的方向信號和脈沖指令，加速度為0.01 m/s2，滿足了國家標準G B7588-2003《電梯制造與安裝安全規范》中有關限速器特性檢查的描述:“應以盡可能低的加速度來達到限速器的動作速度，以便消除慣性的影響”。

校驗儀主要用來測量限速器的兩個速度:電氣動作速度及機械動作速度。這兩個速度均為限速器輪盤節圓的線速度。結合圖1可以看出，當伺服電機轉動時，限速器輪盤1跟著轉動，吸附在限速器輪盤1上的反光紙10周期性地轉過光電傳感器9。這樣，限速器輪盤1每轉一圈便產生一個脈沖信號，該信號由電機總成6內部的A T89 S52單片機拾取后經過處理可得到轉速，再結合限速器輪盤節圓直徑D，即可計算出限速器輪盤節圓的線速度，也即電梯轎廂的運行速度。對信號具體的處理如下:

當單片機控制交流伺服電機不斷加速時，單片機記錄拾取的最近第一與第二、第二與第三個信號之間的時間間隔，記為t1、t2，每個時間間隔通過的距離為Dπ，則限速器三個信號之間的平均加速度a=2 Dπ(t1-t2)/t1t2(t1+t2) m/s2，則單片機拾取最近第一個信號時限速器輪盤1節圓線速度為v1=a t1/2+Dπ/t1，當達到一定速度，最終限速器輪盤1上的甩塊因離心力作用打到限速器電氣開關的動作打桿，打桿帶動常閉觸點開關8的撞針，使常閉觸點開關8動作。單片機接收到該信號后，記錄此時與從光電傳感器接9收的最近一個信號之間的時間間隔，記為t3，則限速器電氣動作速度為v2=v1+a t3m/s。限速器輪盤1繼續加速引起其機械動作，輪盤被卡死停止轉動。單片機再次鎖定限速器輪盤1被卡死之前的節圓線速度，此速度即為限速器的機械動作速度值。

校驗流程

本文所述的便攜式電梯限速器校驗儀，具體操作步驟如下(參照圖1):

1.校驗前先斷開電梯主電源，測量限速器輪盤1兩側懸掛的安全繩的中心距作為輪盤節圓直徑。松弛安全繩，確保限速器與安全繩不接觸，較方便的方法是:低層的電梯可直接用大力鉗提拉非轎廂側的安全繩并固定使其松弛；高層電梯，可在機房內打檢修控制其停留在轎頂與頂層端站平齊處，用大力鉗平穩地貼于地面，夾住非轎廂側的安全繩，點動提升轎廂，放松安全繩，并固定。

2.校驗儀接上220 V市電，然后啟動，L C D顯示器3依次顯示輸入“限速器輪盤節圓直徑”、“初始速度”、“電機轉向”等，輸入相應參數并按“確定”鍵確認。

3.常閉觸點開關8吸附在限速器支架上，調整撞針位置使之在限速器電氣動作時撞針同時動作。握持檢測儀使驅動輪2騎在鋼絲繩繩槽內，并使光電傳感器9對準貼在限速器輪盤1上的反光紙10。按下“檢測”鍵開始檢測。

4.限速器輪盤1在驅動電機的驅動下加速旋轉，在觸發限速器電氣開關動作的同時常閉觸點開關8斷開，單片機鎖定此時限速器輪盤1節圓的線速度為限速器的電氣動作速度值。限速器輪盤1繼續加速旋轉，直至被卡死，單片機再次鎖定限速器輪盤1被卡死之前的節圓線速度為限速器的機械動作速度值。同時電機總成6控制電機停止轉動。

兩個動作速度值保存在外部S R A M中，掉電后不丟失，通過L C D顯示器4可輪流顯示。之前輸入的節圓直徑、初始速度和正反轉信息三個參數也保存在外部S R A M中，對同型號的限速器進行檢測時就不需要重新輸入，檢測裝置啟動后直接按下“檢測”即可進入步驟(4)，從而實現高效的“一鍵式”檢測。