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(cè)試儀，該儀器主要由電源變換模塊和測(cè)控系統(tǒng)模塊組成,。電源變換模塊為測(cè)試裝置提供工作電壓,，測(cè)控系統(tǒng)模塊內(nèi)含驅(qū)動(dòng)電機(jī)和單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)。單片機(jī)控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)被測(cè)電梯限速器的輪盤,，通過(guò)霍爾開(kāi)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(guò)電氣開(kāi)關(guān)和機(jī)械限位來(lái)捕捉,。給出了測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)組成,，分析了測(cè)試裝置的測(cè)控原理，最終研制出了測(cè)試儀的樣機(jī),。
關(guān)鍵詞： 電梯,；限速器；測(cè)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(guò)設(shè)定值,，限速器便帶動(dòng)安全鉗動(dòng)作使電梯緊急制?；驕p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(guó)內(nèi)用來(lái)檢測(cè)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(cè)儀,，檢測(cè)部件安裝困難,，部件之間接插件多，檢測(cè)時(shí)需要多人配合,，每檢測(cè)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(wèn)題,，本文設(shè)計(jì)了一種新型的手提式電梯限速器測(cè)試儀，該測(cè)試儀在保證測(cè)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(chǎng)操作、數(shù)據(jù)測(cè)量方便,、顯示信息直觀等優(yōu)點(diǎn),。
1 手提式限速器測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)組成
限速器測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。設(shè)置測(cè)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(cè)控芯片及測(cè)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(cè)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(cè)控系統(tǒng)6的左側(cè)端面安裝霍爾接近開(kāi)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(kāi)關(guān)11（不需要接觸）,。電氣開(kāi)關(guān)14通過(guò)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(kāi)關(guān)14,。電源轉(zhuǎn)換模塊8給測(cè)控系統(tǒng)6提供工作電壓。
2 手提式限速器測(cè)試儀的測(cè)控系統(tǒng)組成
圖2所示為手提式電梯限速器測(cè)試儀的測(cè)控系統(tǒng)組成,。該測(cè)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(lái)存放系統(tǒng)的底層程序，但其內(nèi)部?jī)H有256 B的RAM存儲(chǔ)器,，而在檢測(cè)過(guò)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(cè)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(lái)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(cè)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(lái)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(cè)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(guò)測(cè)控系統(tǒng)6左端面上的霍爾接近開(kāi)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(jiàn)圖2），該信號(hào)由測(cè)控系統(tǒng)6內(nèi)部的AT89S52單片機(jī)拾取后經(jīng)過(guò)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(cè)試儀主要用來(lái)測(cè)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(kāi)關(guān)斷開(kāi)，AT89S52單片機(jī)收到觸點(diǎn)斷開(kāi)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(cè)試結(jié)果分析
所設(shè)計(jì)的電梯限速器測(cè)試儀樣機(jī)制作完成后,，為了驗(yàn)證其測(cè)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(cè)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(cè)。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(cè)結(jié)果，表2為采用安徽中科智能XC-3型測(cè)試儀（XC-3型限速器測(cè)試儀為目前國(guó)內(nèi)廣泛使用的現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)室校驗(yàn)時(shí)使用的儀器）的檢測(cè)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(cè)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(cè)試儀（特別是用于現(xiàn)場(chǎng)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(guò)硬件的抗干擾和軟件的濾波處理后,，沒(méi)有出現(xiàn)誤記錄現(xiàn)象,。從表1可以看出，12次測(cè)量的速度值變化幅度均較小,，可見(jiàn)本樣機(jī)抗干擾能力較強(qiáng),，穩(wěn)定性較好。
?。?）表2所用測(cè)試儀為電梯檢測(cè)行業(yè)最常用的一種,，表1與表2的檢測(cè)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(cè)量誤差均小于1%,，滿足GB7588-2003的相關(guān)要求，說(shuō)明所研制的測(cè)試儀具有較高的測(cè)試精度,。
所研制的手提式電梯限速器測(cè)試儀已經(jīng)投入試運(yùn)行,，來(lái)自檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)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(guò)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(cè)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(cè)量誤差不超過(guò)1%,；（4）采用非接觸式方法進(jìn)行檢測(cè),，避免了接觸式測(cè)量因測(cè)速輪磨損及測(cè)速輪與限速器輪槽打滑所帶來(lái)的測(cè)量精度低的問(wèn)題。
本文設(shè)計(jì)的手提式電梯限速器測(cè)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(chǎng)測(cè)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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