电梯运行状态监控系统设计_毕业设计论文(编辑修改稿)

电梯运行状态监控系统设计_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

2 电梯相关知识与传感器选择 11 控制柜、导向轮、限速器、电源总开关、承重梁、 曳引机、急停开关、绳头组合、绳头板等。 （ 2）井道 导轨支架、对重导轨、轿厢导轨、接导板、线槽、对重架、曳引机钢丝绳、限速器钢丝绳、平层感应装置、限速器钢丝绳涨紧装置、随行电缆、电缆支架、缓冲器、补偿装置、轿厢、中间接线盒、底坑检修箱等。 （ 3）轿厢 轿顶轮、轿架、轿底、轿壁、轿顶、轿门、门机、光电保护防夹装置、操纵箱、轿顶检修箱、照明装置、平层感应器、护脚板、导靴、安全钳、配重块、轿厢导轨用油杯、急停开关、安全窗、超载保护装置、五方通话等。 （ 4）层站 层楼显示器、层门装置、手动钥匙开关、层门、门锁、门套 、层门地坎、呼梯盒等 电梯基本工作原理 减速箱、制动器等组成的曳引机通过安装在机房的电动机，使曳引钢丝绳通过曳引轮，轿厢和对重分别连在曳引绳的两端，缠绕在导向轮和曳引轮上，曳引轮通过曳引电动机减速器变速后的力被带动转动，使曳引轮与曳引绳摩擦产生的牵引力，从而使对重和轿厢作出升降运动，达到运输目的。 2． 2 传感器的选择 传感器是本系统获得电梯运行数据传媒，所以对传感器的选择十分重要。 轿厢检测部分所需要对传感器做出选择的包括：振动传感器、垂直方向 (Z 向 )加速度传感器。 机房检测部分需要选择的传感器 有：温度传感器、电流电压传感器、转矩传感器。 轿厢加速度传感器 按照本系统对轿厢加减速度的需求，轿厢加速度的测量包含一个垂直方向及两个水平方向。 （一）垂直方向加速度传感器 根据需求 此传感器 选取 LE0710 加速度传感器，进行垂直加速度的测量。 此 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 电梯相关知识与传感器选择 12 传感器的 响应频率为 O’ lOHz，测量范围为 1． 59，精度为 847mV／ g(5Hz@O． 259)，”O” g 输出为 2． 522V。 加速度的测量：在大于 0． 3Hz 时，利用压电加速度传感器 —— 电荷放大器测量系统或内装 IC 压电加速度传感器都可以进行理想的测量。 在小于 O． 3Hz时，通常使用应变加速度传感器 —— 应变仪测量系统，但由于零漂和噪声都较大，特别在测量 4,2n 速度时，很难得到理想的测量结果。 LE0710 型内装 IC 应变式加速度传感器很好的解决了这一难题。 该传感器不同于传统的应变桥结构，它是在硅片上同时集成了 42 个对加速度 敏感的可变电容单元，同时解决了零漂、噪声、精度三大难题。 （二）水平方向加速度传感器 水平方向加速度传感器选取 LC0121 型内装 IC 压电加速度传感器，此传感器的量程为 O． 59，灵敏度为， X 向： 10． 03V／ g， Y 向： 10． 02V／ g(灵敏度测试条件：2l℃， 80Hz， 0． 39)；谐振频率为 2kHz，频率范围为 O． 1’ 150Hz，抗冲击为509。 LC0121 内装 IC 压电加速度传感器是内装微型 IC 放大器的压电加速度传感 器，它将电荷放大器与传统的压电加速度传感器集于一体，能直接与显示、记录 和采集传感器连接， 简化了测试系统，提高了可靠性和测试精度。 广泛用于航空航天，车船，机械等领域。 而且具有抗干扰，低阻抗输出，噪声小，能够进行长电缆传输；性价比高，安装方便，尤其适用于多点测量；稳定可靠，抗潮湿，抗粉尘，抗有害气体等优点。 电流电压传感器 目前市场上最流行的电流电压传感器是霍尔电流传感器／变送器。 霍尔电流电压传感器／变送器是一种响应快、宽频响、过载能力强、高可靠的、电检测元件。 它综合了分流器和互感器的共同优点，同时又克服了互感器只适用于交流正弦波信号测量和分流器无法进行隔离测量的不足。 霍尔电流电压传感 器／变送器不仅可以检测交流，还可以检测直流。 其结构由聚磁环、原边电路、放大电路、次级线圈和霍尔器件等组成，分磁平衡式和直测式两种工作方式。 磁平衡式与直测式的区别在于其铁磁体上另加一平衡绕组，霍尔器件仅检测被测电流和平衡绕组中电流在铁磁体中所产生的磁电势的平衡状态。 直测式则是将霍尔器件置于具有线圈绕组或直穿母线的环型铁磁体气隙中，测出气隙里的磁压降，即为被测电流。 电流电压传感器使用注意事项： 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 电梯相关知识与传感器选择 13 （ 1）电流传感器必须根据被测电流的额定有效值适当选用不同的规格的产品。 被测电流长时间超额，会损坏末极功放管（指磁补偿 式），一般情况下， 2倍的过载电流持续时间不得超过 1 分钟。 （ 2）电压传感器必须按产品说明在原边串入一个限流电阻 R1，以使原边得到额定电流，在一般情况下， 2 倍的过压持续时间不得超过 1 分钟。 （ 3）电流电压传感器的最佳精度是在原边额定值条件下得到的，所以当被测电流高于电流传感器的额定值时，应选用相应大的传感器；当被测电压高于电压传感器的额定值时，应重新调整限流电阻。 当被测电流低于额定值 1/2 以下时，为了得到最佳精度，可以使用多绕圈数的办法。 （ 4）绝缘耐压为 3KV 的传感器可以长期正常工作在 1KV 及以下交流系统和 及以下直流系统中， 6KV 的传感器可以长期正常工作在 2KV 及以下交流系统和 及以下直流系统中，注意不要超压使用。 （ 5）在要求得到良好动态特性的装置上使用时，最好用单根铜铝母排并与孔径吻合，以大代小或多绕圈数，均会影响动态特性。 （ 6）在大电流直流系统中使用时，因某种原因造成工作电源开路或故障，则铁心产生较大剩磁，是值得注意的。 剩磁影响精度。 退磁的方法是不加工作电源，在原边通一交流并逐渐减小其值。 （ 7）传感器抗外磁场能力为：距离传感器 5～ 10cm 一个超过传感器原边电流值 2 倍的电流，所产生的 磁场干扰可以抵抗。 三相大电流布线时，相间距离应大于 5～ 10cm。 （ 8）为了使传感器工作在最佳测量状态，应使用图 1－ 10 介绍的简易典型稳压电源。 （ 9）传感器的磁饱和点和电路饱和点，使其有很强的过载能力，但过载能力是有时间限制的，试验过载能力时， 2 倍以上的过载电流不得超过 1 分钟。 （ 10）原边电流母线温度不得超过 85℃，这是 ABS 工程塑料的特性决定的，用户有特殊要求，可选高温塑料做外壳。 转矩传感器 转矩传感器又称为扭矩传感器，扭矩传感器在旋转动力系统中最频繁涉及到的参数，传统中使用较多的是扭转 角相位差式传感器为了检测旋转扭矩，这种方 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 电梯相关知识与传感器选择 14 法是将安装着两组形状、安装角度及齿数完全相同的齿轮在弹性轴的两端，将两只接近 (磁或光 )传感器安装在齿轮的各自外侧。 在弹性轴发生旋转时，相应的两组脉冲波就这两组传感器就可以测量出，对这两组脉冲波的前后沿的相位差比较就可以直接计算出该弹性轴所承受的扭矩量。 转矩传感器采用应变片电测技术，在弹性轴上组成应变桥 ,向应变桥提供电源即可测得该弹性轴受扭的电信号。 将该应变信号放大后，经过压 /频转换，变成与扭应变成正比的频率信号。 他的性能指标： 扭矩示值误差： 177。 %F S 灵敏 度： 1177。 非线性： 177。 %F S 重复性： 177。 %F S 回差： %F S 零飘（ 24小时）： %F S 零点温飘： %F S/10℃输出阻抗： 1KΩ177。 3Ω 绝缘阻抗： 500MΩ 静态超载： 120% 断裂负载： 200%使用温度： 0～ 60℃ 储存温度：－ 20～ 70℃电源电压： +15V177。 5%,15V177。 5% 总消耗电流： 130mA 频率信号输出： 5KHz— 15KHz 负额定扭矩： 5KHz177。 10Hz 零扭矩： 10KHz177。 10Hz 正额定扭矩： 15KHz177。 10Hz 信号占空比： （ 50177。 10） % 非接触式是非接触扭矩传感器工作方式，因而可靠性高、寿命长，不易受到磨损、受轴的偏转和轴向偏移的影响更小、有更小的延时。 因此非接触式扭矩传感器十分适合本系统。 振动传感器 振动传感器在本系统中是 十分重要 之一，它的作用主要是将机械量接收下来，并转换为与之成比例的电量。 由于它也是一种机电转换装置。 所以我们有时也称它为换能器、拾振器等。 振动传感器并不是直接将原始要测的机械量转变为 电量，而振动传感器的输入量才是原始要测的机械量，然后被机械接收部分接收，形成另一个适合于变换的机械量，最后被机电变换部分变换为电量。 因此机械接收部分和机电变换部分来决定一个传感器的工作性能。 相对式电动传感器从机械接收原理来说，是一个位移传感器，由于在机电变换原理中应用的是电磁感应电律，其产生的电动势同被测振动速度成正比，所以它实际上是一个速度传感器。 由于机械运动是物质运动的最简单的形式，因此人们最先想到的是用机械方法测量振动，从而制造出了机械式测振仪（如盖格尔测振仪等）。 传感器的机械 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 电梯相关知识与传感器选择 15 接收原理就是建立在此 基础上的。 相对式测振仪的工作接收原理就是，在测量时，把仪器固定在不动的支架上，使被测物体与触杆的振动方向一致，并借被测物体表面与 弹簧 的弹性力相接触，物体振动，触杆就跟随被测物体一起运动，并且振动物体的位移随时间的变化曲线随推动记录笔杆在纸带上的移动被描绘出，移的大小及频率等参数就可以根据这个记录曲线可以计算出位。 因此本系统采用相对式电动传感器。 温度传感器 本系统中需要测量四个部位的温度， 即：主机电动机温度、主机齿轮箱温度、制动器线圈温度、机房温度。 温度传感器有四种主要类型：热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器（ RTD）和 IC 温度传感器。 IC 温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。 原则上说，以上任何一种传感器都可以用在本系统对电机的测温中。 温度传感器中最常用的温度测量是热电偶。 其最主要好处是适应各种大气环境宽和温度范围， 而且便宜、结实、无需供电。 在一端连接的两条不同金属线 (金属 A 和金属 B)构成热电偶，当热电偶一端受热时，就在热电偶电路中产生电势差。 从而就可用测量出来的电势差来计算温度。 不过，温度和电压之间 是非线性关系，因此需要为参考温度 (Tref)作第二次测量，并利用测试设备硬件或软件在仪器内部处理电压 温度变换，以最终获得热偶温度 (Tx)。 Agilent34970A 和34980A 数据采集器均有内置的测量了运算能力。 半导体材料是热敏电阻的主要材料，负温度系数占绝大多数，即阻值随温度降低而增加。 阻值会随温度变化而造成大的改变，因此这种温度传感器是最灵敏的温度传感器。 但由于线性度在热敏电阻中极差，并且与生产工艺有很大关系。 标准化的热敏电阻曲线在制造商给不出来。 由于热敏电阻体积非常小使得温度变化的响应也非常快。 所以小尺寸也使它对自热误差极为敏感，不过但热敏电阻需要使用电流源。 通过参考其他厂家的资料，结合本系统设计的需求，最后定为 DSl8B20集成温度传感器。 DSl8B20是 DALLAS 公司生产的一线式数字温度传感器， DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，封装式，型号多种多样，有 LTM8877， LTM8874等等。 主要根据应用场合的不同而改变其外观。 DS18B20具有特点： (1)具有独特的单线接口方式，为实现微处理器与 DS18B20的双向通讯在DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可。 (2)测温范围 :－ 55℃～ 125℃，固有测温误差（注意，不是分辨率，这里之 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 电梯相关知识与传感器选择 16 前是错误的） ℃。 (3)多个 DS18B20可以并联在唯一的三线上，但最多只能并联 8个，实现多点测温，但是数量过多，会使供电电源电压过低，以至于造成信号传输的不稳定。 (4)工作电源 :3~5V/DC（可以数据线寄生电源） (5)在使用中不需要任何外围元件 (6)测量结果以 9~12位数字量方式串行传送 (7)不锈钢保护管直径Φ 6 (8)适用于 DN15~25,DN40~DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温 (9)标准安装螺纹 M10X1,G1/2”任选 (10)PVC 电缆直接出线或德式球型接线盒出线 ,便于与其它电器设备连接。 因此， DS18B20 十分适合在本系统中应用。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 电梯监控系统设计 17 3 电梯监控系统设计 本系统中设计方案使用 STM32F107VCT6芯片，采用 STM32系统芯片的库函数，采集现场信息，对信息进行处理，分类。 用户通过 232 总线或者 485 总线，与电梯控制器通讯，获得电梯运行信息。 当电梯发生故障时，安装在电梯控制柜里的数据采集器产生联动，发出报警信号，同时上报给服务器，现 场工作人员及远程。