摘 要： 提出了一種基于AT89系列單片機的手提式電梯限速器測試儀，該儀器主要由電源變換模塊和測控系統模塊組成。電源變換模塊為測試裝置提供工作電壓，測控系統模塊內含驅動電機和單片機測控系統。單片機控制伺服電機驅動被測電梯限速器的輪盤，通過霍爾開關采集限速器輪盤的轉速，結合輪盤的節圓直徑即可計算出轎廂移動的速度。限速器的電氣動作速度和機械動作速度分別通過電氣開關和機械限位來捕捉。給出了測試裝置的結構組成，分析了測試裝置的測控原理，最終研制出了測試儀的樣機。
關鍵詞： 電梯；限速器；測試儀；單片機；AT89S52；AT89C2051
限速器是電梯安全保護系統中的重要安全控制部件，當電梯出現意外情況高速下滑，一旦轎廂速度超過設定值，限速器便帶動安全鉗動作使電梯緊急制停或減速，從而避免發生事故[1-3]。《電梯監督檢驗規程》明確規定，電梯限速器每使用兩年必須檢驗一次，其動作速度應符合標準規定[4-6]。目前國內用來檢測電梯限速器的設備雖然較多，但多數儀器結構笨重，構造復雜，不便于攜帶，主要用于電梯限速器的出廠檢驗。現有的用于上門檢驗的手提式的限速器檢測儀，檢測部件安裝困難，部件之間接插件多，檢測時需要多人配合，每檢測一次均需輸入多個參數，操作繁瑣，效率低[7-9]。針對上述問題，本文設計了一種新型的手提式電梯限速器測試儀，該測試儀在保證測量精度的前提下，便于攜帶，具有體積小、重量輕、部件少、適于現場操作、數據測量方便、顯示信息直觀等優點。
1 手提式限速器測試儀的結構組成
限速器測試儀的結構組成如圖1所示。設置測控系統6，其內部包括一臺小型交流伺服電機與相關測控芯片及測控電路。驅動軸3上固定有驅動輪2，驅動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。當測控系統6內的伺服電機旋轉時，驅動軸3帶動橡膠驅動輪2轉動，驅動輪2又帶動限速器輪盤1轉動。在測控系統6的左側端面安裝霍爾接近開關11，在限速器輪盤1右側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轉動時有機會對準霍爾接近開關11（不需要接觸）。電氣開關14通過磁座吸附在限速器輪盤支架15上，當限速器產生限速動作時，輪盤1上的甩塊因離心力作用可以切斷電氣開關14。電源轉換模塊8給測控系統6提供工作電壓。
2 手提式限速器測試儀的測控系統組成
圖2所示為手提式電梯限速器測試儀的測控系統組成。該測試儀選用高性能單片機AT89S52作為主CPU，采用AT89C2051單片機作為副CPU，兩個CPU之間進行串行通信。AT89S52芯片自帶8 KB的ROM存儲器，可以用來存放系統的底層程序，但其內部僅有256 B的RAM存儲器，而在檢測過程中需要存儲大量重要的參數，因此，擴展了一片8 KB的SRAM芯片6264用作數據存儲器。測控系統上的矩陣鍵盤和LED數碼顯示器由可編程接口芯片8279來監控。AT89S52主要管理SRAM 6264和8279，同時也接收個別按鍵信號以及輸入信號，并對限速器輪盤的線速度進行檢測與運算。AT89C2051內含2 KB的ROM存儲器以及128 B的RAM存儲器，主要用來控制伺服電機的緩慢加速，從而實現限速器輪盤的平穩升速。與CPU芯片配套的尚有復位電路與晶振電路。
3 手提式限速器測試儀的工作原理
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上的圓柱形磁鋼10周期性地轉過測控系統6左端面上的霍爾接近開關11。這樣，限速器輪盤每轉一圈便產生一個脈沖信號（參見圖2），該信號由測控系統6內部的AT89S52單片機拾取后經過處理可得到轉速，再結合限速器輪盤的節圓直徑，即可計算出限速器輪盤節圓的線速度，即電梯轎廂的移動速度。
所設計的測試儀主要用來測量電梯限速器的兩個速度：一個是電氣動作速度，另一個是機械動作速度。這兩個速度均為限速器輪盤節圓的線速度。在圖2中，當AT89C2051單片機控制交流伺服電機不斷加速時，限速器輪盤的轉速逐漸升高，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開關斷開，AT89S52單片機收到觸點斷開的信號后便鎖定此時限速器輪盤節圓的線速度，此速度即為限速器的電氣動作速度值；限速器輪盤繼續加速旋轉，直至被機械限位機構卡死，AT89S52單片機再次鎖定限速器輪盤被卡死之前的最大節圓線速度，此速度即為限速器的機械動作速度值。
4 樣機測試結果分析
所設計的電梯限速器測試儀樣機制作完成后，為了驗證其測試精度與可靠性，采用本樣機和另外一種電梯檢驗行業常用的限速器測試儀對同一臺寧波宏大電梯有限公司生產的限速器進行重復檢測。該限速器型式試驗號為TXF310-038-10 0307，型號為PB73.3；額定速度銘牌值為2.00 m/s，電氣動作速度銘牌值為2.30 m/s，機械動作速度銘牌值為2.50 m/s。
表1為采用本樣機的檢測結果，表2為采用安徽中科智能XC-3型測試儀（XC-3型限速器測試儀為目前國內廣泛使用的現場校驗及實驗室校驗時使用的儀器）的檢測結果。表1、2中的v電氣表示電氣動作速度，v機械表示機械動作速度。
從檢測結果可以看出：
（1）兩個表中所記錄的速度值偏離銘牌值都不是很大。有些限速器測試儀（特別是用于現場校驗的），電氣或機械動作速度常出現明顯的誤記錄值，這是由于信號傳輸的干擾或軟件缺少對數據的判錯處理而造成的。本樣機經過硬件的抗干擾和軟件的濾波處理后，沒有出現誤記錄現象。從表1可以看出，12次測量的速度值變化幅度均較小，可見本樣機抗干擾能力較強，穩定性較好。
（2）表2所用測試儀為電梯檢測行業最常用的一種，表1與表2的檢測結果非常相近，不管是電氣動作速度還是機械動作速度，測量誤差均小于1%，滿足GB7588-2003的相關要求，說明所研制的測試儀具有較高的測試精度。
所研制的手提式電梯限速器測試儀已經投入試運行，來自檢測現場的結果表明：（1）便于攜帶，操作快捷；（2）限速器輪盤節圓的線速度按照不超過0.01 m/s2的加速度緩慢上升，滿足了GB7588-2003中有關限速器特性檢查的描述[10-12]；（3）可測量電氣動作速度和機械動作速度在0.5~15 m/s的各種限速器，且速度測量誤差不超過1%；（4）采用非接觸式方法進行檢測，避免了接觸式測量因測速輪磨損及測速輪與限速器輪槽打滑所帶來的測量精度低的問題。
本文設計的手提式電梯限速器測試儀具有一定的推廣應用價值，適用于技術監督局、商檢局、電梯安裝部門等單位對電梯限速器的現場測試，同時也適用于電梯及限速器生產廠家的在線使用。
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