[發明專利]一種扶梯故障監測及預警裝置

有效

• 申請號: 201710871405.6
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107651550B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 孫新亞;董煒;吉吟東;張夢宇
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B66B29/00
• 分類號: B66B29/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

1.一種扶梯故障監測及預警裝置，其特征在于，該裝置通過兩塊PCB電路板實現；第一PCB電路板安裝于扶梯驅動電機旁，該第一PCB電路板上設置有電流信號采集電路、電壓信號采集電路、安全開關信號采集電路、主計算模塊及通信模塊；第二PCB電路板安裝于扶梯驅動電機軸承上，該第二PCB電路板上設置有振動信號采集電路；其中，所述主計算模塊與所述電流信號采集電路、電壓信號采集電路、安全開關信號采集電路及振動信號采集電路相連接，用于獲得扶梯運行過程中驅動電機的電流電壓信號、振動信號以及用于檢測梯級缺失、踏板斷裂、扶手帶斷裂的安全開關信號；所述主計算模塊與所述通信模塊相連接，通過該通信模塊與廣告一體機進行通信；

所述電壓信號采集電路包括多路結構相同的電壓信號采集子電路以及一路采樣頻率控制電路，各電壓信號采集子電路均包括電壓互感器和預處理及調理電路，所述采樣頻率控制電路由滯回比較電路和第二加法器電路依次連接構成；電壓信號采集子電路的所述預處理及調理電路均包括兩個反接并聯二極管(D1和D2)、電流/電壓轉換電路和第一加法器電路；各電壓信號采集子電路中，電壓互感器原邊均通過一限流電阻與扶梯驅動電機三相電壓輸入端連接，該電壓互感器副邊并聯接入兩個所述反接并聯二極管(D1和D2)后通過所述電流/電壓轉換電路與第一加法器電路輸入端連接，僅一路電壓信號采集子電路的第一加法器電路輸入端并聯有所述一路采樣頻率控制電路，且該路電壓信號采集子電路的第一加法器輸出端和采樣頻率控制電路輸出端同時接入所述主計算模塊，其余電壓信號采集子電路的第一加法器電路輸出端直接與所述主計算模塊連接；電壓信號采集子電路的所述預處理及調理電路用于將輸入的電流信號轉換為能夠直接輸入主計算模塊的電壓信號；

所述電流信號采集電路包括多路結構相同的電流信號采集子電路，各電流信號采集子電路均包括電流互感器、預處理及調理電路；其中，電流互感器原邊與扶梯驅動電機三相電流輸入端連接，該電流互感器副邊與預處理及調理電路輸入端連接，電流信號采集子電路的所述預處理及調理電路輸出端直接與所述主計算模塊連接；電流信號采集子電路的所述預處理及調理電路用于將輸入的電流信號轉換為能夠直接輸入主計算模塊的電壓信號；

所述振動信號采集電路包括依次連接的數字加速度計、微控制器及其最小系統電路、以及通信接口；其中，所述微控制器通過SPI總線或者I²C總線與所述數字加速度計連接，接收該數字加速度計測得的驅動電機振動信號；該微控制器與所述通信接口相連接，將振動信號通過該通信接口發送給所述主計算模塊；

所述主計算模塊包括：微控制器及其最小系統電路，所述主計算模塊內的微控制器對采集到的電流電壓數字信號進行分析，對扶梯驅動電機功率進行計算，若扶梯驅動電機長時間處于重載狀態則進行預警，通過所述通信模塊向廣告一體機發送信息，顯示相應的預警信息對乘客進行乘梯提醒；主計算模塊內的微控制器還對采集到的振動信號進行分析，判斷扶梯驅動電機是否存在機械故障或隱患，若發現機械故障或者隱患則通過通信模塊向廣告一體機發送信息，顯示相應的信息；主計算模塊內的微控制器還對采集的各個安全開關狀態信號進行檢測，若檢測到安全開關斷開，則通過通信模塊向廣告一體機發送信息，顯示對應的故障信息。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電流信號子采集電路中的預處理及調理電路包括兩個反接并聯二極管、電流/電壓轉換電路和第一加法器電路；其中，所述電流互感器的副邊并聯接入所述兩個反接并聯二極管后通過所述電流/電壓轉換電路與第一加法器電路連接。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述安全開關信號采集電路由多個安全開關和保護電路構成，各安全開關的常閉觸點與所述保護電路串聯連接，各安全開關信號通過所述保護電路后傳輸至主計算模塊；所述保護電路用于防止開關量信號中帶有的各種干擾、過電壓直接輸入主計算模塊對該主計算模塊造成的損傷。

4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，主計算模塊的微控制器內設有模數轉換器；該模數轉換器輸入端與電流和電壓信號采集電路的各預處理及調理電路輸出端連接，用于對經預處理及調理電路處理后的電壓信號進行采樣，并將獲得的模擬信號轉化為數字信號；主計算模塊的微控制器輸入端分別與電壓信號采集電路的采樣頻率控制電路輸出端、振動信號采集電路的微控制器輸出端以及安全開關信號采集電路的保護電路輸出端連接，分別用于通過計算實際的電壓頻率對模數轉換器的采樣頻率進行控制、接收振動信號以及接收開關量信號；

外圍存儲器，與所述主計算模塊的微控制器連接，用于存儲由主計算模塊的微控制器獲得的電流電壓數字信號、振動信號以及開關量信號；該外圍存儲器包括SPIFlash、SDRAM以及SD卡；

還包括電源管理芯片，用于將輸入的12-36V電壓轉換為±12V、5V、3.3V、1.5V電壓，為相應元器件供電。