新型樓道升降機超載報警系統研究應用

徐東華，李聚保（廣州航海學院,廣州 510725）

新型樓道升降機超載報警系統研究應用

徐東華，李聚保
（廣州航海學院,廣州 510725）

摘 要：本文研究分析的新型超載報警系統，其壓力數據采集模塊采用緩沖油缸式設計，電控單元實時顯示自動控制。此研究填補國內外樓道升降機安全性能上的不足，避免了由于超載而導致的重大安全事故的發生。產品研發通用性強，可滿足不同樓道升降機設備生產廠家的需要，行業應用前景廣泛。

關鍵詞：樓道升降機；緩沖油缸；電子控制

殘疾人事業的發展和社會經濟水平的不斷提高，積極開展公共無障礙設施建設工作，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的需要。現在國內各個城市公共無障礙設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。該系統可應用于不同生產廠家的樓道升降機設備，行業前景廣泛。

1 系統功能

目前在升降機上應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、橡膠/彈簧加電磁感應器/差動變壓器等工作方式。工作原理是設備底部在重力作用下產生位移，通過杠桿或連接機構驅動微動開關來實現的，精度不高，靈敏度較差，在工作一段時間后，很容易出現過度磨損、開關接觸不良、零件疲勞或老化等現象。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。如何解決傳統傳感器不能承受太大的重量載荷的壓力沖擊及其滿足設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計，重量壓縮封閉油缸內的油，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換成電信號，經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。當升降機轎廂內重量變化時，電子控制單元根據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，超載時控制單元發出聲光報警，為升降機工作提供精確稱重數據。

2 稱重單元設計

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。為了解決上述技術問題，本系統采用了新技術方案，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，通過采用上述結構可將大活塞桿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，即可達到實現緩沖重力荷載和沖擊荷載的作用。

3 電子控制單元設計

該控制單元的供電電壓為24VAC，利用穩壓源為測控系統供電，通過壓力傳感器采集數據，將信號進行放大并A/D轉換后，通過單片機分析轉化后的數字量，液晶顯示模塊實時顯示，如果檢測值越限，單片機驅動繼電器跳開升降機的動力系統，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5VDC的開關電源。數據采集部分由稱重傳感器、信號放大和A/D轉換部分組成，信號放大和A/D轉換部分主要由專用型高精度24位AD轉換芯片HX711實現。

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轉換芯片，直接利用HX711上高精度穩壓電源管腳的輸出電壓值VADD作為全橋傳感器電路穩壓電源。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輸入時鐘脈沖數為25個，選用HX711的128倍增益A通道，然后通過DOUT管腳，數據實時轉為P1.0管腳模擬串口通訊時序，將24位AD采樣的數值存入單片機。同時利用STC89C52單片機的片內EPROM來存儲重量數據，以實現斷電保護的功能。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，且當采集的數據超過設定的上限值時，單片機通過這些功能驅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。

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

本系統外部通信接口還給升降機控制系統實時提供負載信息，實現其精確調度和調控，節約能源。通過此稱重裝置，升降機控制系統可以判斷升降機是重負荷運行還是輕負荷運行，根據不同負載情況自動調整電機啟動轉矩，相應調整電機啟動電流，使得升降機啟動變得更平穩順暢，提高穩定性，節能效果明顯。

4 試驗驗證

本系統已經在專業實驗室和實際設備上做過多次試驗，經專業試驗設備得出準確試驗數據，結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。

參考文獻：

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基金項目：廣州航海學院青年創新人才項目（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。