【文章內(nèi)容簡介】 透光區(qū)，最后與窄縫后面的一排徑向排列的光敏元件耦合，使輸出為邏輯“ 1”；若被不透明區(qū)遮擋，則光敏元件輸出低電平，代表邏輯“ 0”。對于碼盤的不同位置，每個(gè)碼道都有自己的邏輯輸出，各個(gè)碼道的輸出編碼組合就表示碼盤的這個(gè)轉(zhuǎn)角位置。 ? 對于各碼道的輸出信號，有幾種不同的編碼方式。圖 424為二進(jìn)制編碼盤，每一個(gè)碼道代表二進(jìn)制的一位，最外層的碼道為二進(jìn)制的最低位，越向里層的碼道其代表的位數(shù)即“權(quán)”越高，最高位在最里層。之所以這樣分配是因?yàn)樽畹臀坏拇a道要求分割的明暗段數(shù)最多，而最外層周長最大，容易分割。顯然，碼盤的分辨力與碼道多少有關(guān)。如果用 N表示碼盤的碼道數(shù)目，即二進(jìn)制位數(shù)，則角度分辨力為 ? 目前絕對值碼盤一般為 19位，高精度的可達(dá) 21位。 ? 圖 424 二進(jìn)制編碼盤 ? 采用二進(jìn)制編碼有一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)，即在兩個(gè)位置交換處可能產(chǎn)生很大的誤差。例如，在 0000和 1111相互換接的位置，可能出現(xiàn)從 0000一 1111的各種不同的數(shù)值，因而引起很大的誤差。在其它位置也有類似的現(xiàn)象。這種誤差叫非單值性誤差或模糊。對這種現(xiàn)象可以采用特殊代碼來消除。常用的一種編碼方法叫循環(huán)碼（例如格雷碼）。采用二進(jìn)制循環(huán)碼 ——格雷碼的碼盤示意圖見圖 425。循環(huán)碼是無權(quán)碼，其特點(diǎn)為相鄰兩個(gè)代碼間只有一位數(shù)變化，即二進(jìn)制數(shù)有一個(gè)最小位數(shù)的增量時(shí)，只有一位改變狀態(tài)，因此產(chǎn)生的誤差不超過最小的“ l”個(gè)單位。但是，將格雷碼轉(zhuǎn)換成自然二進(jìn)制碼需要一個(gè)附加的邏輯處理轉(zhuǎn)換裝置。 ? 圖 425 二進(jìn)制循環(huán)碼盤（格雷碼盤） ? 位置檢測裝置 ? 在電梯運(yùn)行過程中，為獲取轎廂的位置、速度、運(yùn)行方向等信號，完成對電梯的控制，需要設(shè)置許多電子開關(guān)、機(jī)械開關(guān)和檢測裝置。通過這些裝置測出控制電梯運(yùn)行也是影響電梯性能的最重要的控制信號，這些信號包括：強(qiáng)迫換速、急停、門機(jī)控制、檢修與照明、層站顯示、門廳呼梯、校正、換速與平層等。其中換速平層信號用于調(diào)速裝置的控制，有著嚴(yán)格的時(shí)間和空間的關(guān)系，是影響電梯性能的最重要信號。 ? 在電梯中經(jīng)常使用的位置檢測裝置按照傳感器的類型可分為接觸式和非接觸式兩種。接觸式傳感器能夠獲取兩個(gè)物體是否已經(jīng)接觸的信號；而非接觸式傳感器能夠判別在某一個(gè)范圍內(nèi)是否有某一物體存在或通過光、磁等信號辨別運(yùn)動物體的位置。 ? 接觸式傳感器 ? 接觸式傳感器多用行程開關(guān)和微動開關(guān)等觸點(diǎn)器件構(gòu)成。在電梯系統(tǒng)中多用于接觸式門保護(hù)和限位保護(hù)中。 ? 1．行程開關(guān) 行程開關(guān)的結(jié)構(gòu)如圖 426所示。 ? 當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動部件與擋塊 1或推桿 2碰撞時(shí)，使觸頭 觸頭 4動作，并使觸頭的原有狀態(tài)發(fā)生變化，進(jìn)而將有關(guān)的電信號送出。觸頭的通斷速度與運(yùn)動部件推動擋塊或推桿的速度有關(guān)。 ? 圖 426 行程開關(guān)的結(jié)構(gòu) 1—擋塊 2—推桿 3—動斷觸點(diǎn) 4—動合觸點(diǎn) 5—彈簧片 ? 2．微動開關(guān) 由微動開關(guān)組成的位置傳感器具有體積小、質(zhì)量輕、工作靈敏等特點(diǎn)，經(jīng)常用于檢測物體位置的傳感器構(gòu)造和分布形式如圖 427所示。 ? 圖 427 微動開關(guān) a)構(gòu)造 b)分布形式 ? 非接觸式傳感器 ? 在電梯運(yùn)行中，為使轎廂到達(dá)預(yù)定?？空?，需要提前一定的距離把快速運(yùn)行的電梯速度切換為平層前的慢速運(yùn)行，這種平層時(shí)自動?？康目刂蒲b置稱為換速平層裝置（也稱井道信息裝置）。為了便于與繼電器配合，傳感器最常用干簧管傳感器和雙穩(wěn)態(tài)磁開關(guān)。前者使用隔磁板（也稱橋板）進(jìn)行隔磁，后者使用圓形永久磁鐵（也稱磁豆）進(jìn)行觸發(fā)。 ? 1．干簧管傳感器 80年代中期前采用永磁式干簧管傳感器作為開關(guān)器件的換速平層裝置。其中隔磁用的鐵板稱為隔磁板或橋板，它們通過支架固定在導(dǎo)軌上。當(dāng)轎廂運(yùn)動時(shí)；安裝在轎廂頂部的干簧管 U形槽恰好使隔磁板通過，從而引起干簧管的接點(diǎn)切換。 ? 干簧管傳感器與隔磁板的位置如圖 428所示。 ? 圖 428 干簧管傳感器與隔磁板的位置 1—平層裝置 2—傳感器 3—隔磁板 4—支架 5—導(dǎo)軌 6—接線軟管 7—轎廂頂 ? 換速平層裝置中的換速傳感器和平層傳感器在結(jié)構(gòu)上是相同的，均由殼體、永久磁鐵和干簧管三部分組成。這種傳感器相當(dāng)于一只永磁式繼電器，也稱為永磁感應(yīng)開關(guān)或干簧管傳感器，其結(jié)構(gòu)和工作原理如圖 429所示。圖 429a表示未放入永久磁鐵 2時(shí)，干簧管 3的觸點(diǎn)由于沒有受到外力的作用，其常開接點(diǎn) 4是斷開的，常閉接點(diǎn) 5是閉合的。圖 429b表示把永久磁鐵 2放進(jìn)傳感器后，干簧管的常開接點(diǎn) 4閉合，常閉接點(diǎn) 5斷開，這一情況相當(dāng)于電磁繼電器得電動作。圖 429c表示當(dāng)外界把一塊具有高導(dǎo)磁系數(shù)的隔磁板 7插入永久磁鐵和干簧管之間時(shí)，由于永久磁鐵所產(chǎn)生的磁場被隔磁板旁路，干簧管的接點(diǎn) 5失去外力的作用，恢復(fù)到圖 429a的狀態(tài)，這一情況相當(dāng)于電磁繼電器失電復(fù)位。根據(jù)干簧管傳感器這一工作特性和電梯運(yùn)行特點(diǎn)設(shè)計(jì)制造出來的換速平層裝置，利用固定在轎架或?qū)к壣系膫鞲衅髋c隔磁板之間的相互配合，可以實(shí)現(xiàn)位置檢測功能，為各種控制方式的電梯提供了預(yù)定?？空緯r(shí)提前一定距離換速、平層?？康目刂菩盘?。提前換速點(diǎn)與?？空緲敲娴木嚯x與電梯的額定運(yùn)行速度有關(guān)，速度越快，距離越長。一般可按表 41的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。 ? 圖 429干簧管傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理 a）放入永久磁鐵之前 b）放入永久磁鐵之后 c）插入隔磁板之后 – 殼體 2—磁鐵 3—干簧管 4—常開接點(diǎn) 5—常閉接點(diǎn) 6—磁力線 7—隔磁板 2．雙穩(wěn)態(tài)磁性開關(guān) 80年代中期以來，多采用雙穩(wěn)態(tài)磁性開關(guān)（以下簡稱雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)）作為電梯換速平層裝置的器件。這種裝置是由位于轎頂上的雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)和位于井道的圓柱形永久磁鐵（以下簡稱磁豆）構(gòu)成，如圖 430所示。 ? 圖 430 雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)換速平層裝置 1—雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)座板固定架 2—磁豆固定橫梁 3—雙穩(wěn)態(tài)開關(guān) 4—磁豆固定塑料架 5—磁豆 6—雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)座板 ? 圖 431 雙穩(wěn)態(tài)開關(guān) ? 1—?dú)んw 2—干簧管 3—方塊磁鐵 4—引出線 ? 雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。其中兩只方塊磁鐵的 N極和 S極構(gòu)成一個(gè)閉合的磁場回路，它類似于兩只電池順向串接成的電路。兩只方塊磁鐵構(gòu)成的磁場力用于克服干簧管內(nèi)接點(diǎn)的彈力，使干簧管接點(diǎn)維持?jǐn)嚅_或閉合中的某一狀態(tài)。只有電梯在上下運(yùn)行中，當(dāng)雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)接近或路過磁豆，磁豆 N和 S極之間的磁場與兩只方塊磁鐵構(gòu)成的磁場相疊加的結(jié)果，才能使干簧管的接點(diǎn)翻轉(zhuǎn)變態(tài)，以此控制相關(guān)電路。 ? 兩只方塊磁鐵的 N和 S極所構(gòu)成的磁場強(qiáng)度，與單個(gè)方塊磁鐵的磁場強(qiáng)度及兩只方塊磁鐵的距離有關(guān)，如果構(gòu)成的磁場強(qiáng)度太強(qiáng)，則雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)接近或路過磁豆時(shí)，干簧管的接點(diǎn)狀態(tài)不會翻轉(zhuǎn)，如果磁場強(qiáng)度太弱，則不能使接點(diǎn)維持翻轉(zhuǎn)后的狀態(tài)。因此雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)對方塊磁鐵、干簧管和磁豆的安裝位置以及尺寸等的質(zhì)量要求都比較嚴(yán)格。 ? 實(shí)際使用過程中，當(dāng)電梯向上行時(shí)，雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)接近或路過磁豆的 S極時(shí)動作，接近或路過 N極時(shí)復(fù)位。反之電梯向下運(yùn)行時(shí)雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)接近和路過磁豆的 N極時(shí)動作，接近或路過 S極時(shí)復(fù)位，以此輸出電信號，實(shí)現(xiàn)控制電梯到站提前換速或平層?？康墓δ?。雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)與磁豆的距離應(yīng)控制在 6～8mm之間。 ? 雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)是當(dāng)前廣泛應(yīng)用微機(jī)于電梯控制中不可缺少的重要一環(huán)。綜述其工作原理，即裝于電梯轎廂上的雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)隨著電梯轎廂運(yùn)行而經(jīng)過井道內(nèi)各個(gè)層樓的永久磁鐵（磁豆）時(shí)的變化量經(jīng)“異或非”電路而轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制信號，并輸入計(jì)算機(jī)的比較環(huán)節(jié)，進(jìn)而決定出電梯的運(yùn)行方向。這種方法快速而準(zhǔn)確，必將隨著電梯控制系統(tǒng)中微機(jī)控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用而發(fā)展。 第三節(jié) 直流電梯的速度閉環(huán)控制 ? 早期的電梯多采用直流拖動控制系統(tǒng)。因?yàn)橹绷麟娞菟俣瓤?、舒適感好、平層精度高。目前這種系統(tǒng)在梯速大于 （包括有齒輪的和無齒輪的）。 ? 直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可由下式表示： ? （ 411） ? 式中： Ua ——電機(jī)進(jìn)線端的電壓 ? Ia ——電樞電流 ? Ra ——電樞電阻 ? Rt ——外接調(diào)整電阻； ? Ce ——電勢系數(shù) ? φ ——勵磁磁通 ? 由上式可知，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速主要與輸入電機(jī)的端電壓、外接調(diào)整電阻及勵磁磁通有關(guān)，只要改變其中的某個(gè)參數(shù)，均可改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。其中改變端電壓 Ua比較理想，因?yàn)椴捎昧碎]環(huán)控制的直流調(diào)速方法，在不同電壓下的特性曲線均是平行的，即在同一電壓下負(fù)載變化時(shí)，其轉(zhuǎn)速變化不大，特別是用比例積分調(diào)節(jié)控制規(guī)律時(shí)，可以使靜態(tài)速降為 0。 ? 直流電梯的拖動控制系統(tǒng)通常有兩種：一是用發(fā)電機(jī)組構(gòu)成的晶閘管勵磁的發(fā)電機(jī) 電動機(jī)拖動控制系統(tǒng)（如圖 432所示）；二是變流裝置直接供電的晶閘管 電動機(jī)拖動控制系統(tǒng)（如圖 433所示）。兩者都是利用調(diào)整電動機(jī)端電壓 Ua的方法進(jìn)行調(diào)速。前者是通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁改變發(fā)電機(jī)的輸出電壓（即電動機(jī)的端電壓）進(jìn)行調(diào)速，簡稱為晶閘管（可控硅）勵磁控制系統(tǒng)；后者是利用靜止變流裝置（三相晶閘管整流），把交流變?yōu)榭煽氐闹绷?，供給直流電動機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)。顯然，圖 433所示的拖動控制系統(tǒng)省去了直流發(fā)電機(jī)組，因此降低了能耗和造價(jià)，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。 ? 圖 432 晶閘管勵磁的發(fā)電機(jī) 電動機(jī)拖動控制系統(tǒng) ? 圖 433 變流裝置直接供電的晶閘管 電動機(jī)拖動控制系統(tǒng) ? 上述兩種直流電梯的控制系統(tǒng)中都采用了晶閘管變流裝置，盡管這種裝置使得控制系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與可靠性有了明顯的提高，在技術(shù)性能上顯出較大的優(yōu)越性，但也有其弱點(diǎn)，首先，由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，不允許電流反向，使系統(tǒng)的可逆運(yùn)行困難，因此需要正、反向運(yùn)行的場合，必須采用正、反兩組整流電路，所用的變流設(shè)備需要增加一倍。其次，晶閘管元件對過電壓、過電流以及過高的電壓、電流變化率（ du/dt和 di/dt）都十分敏感，其中任何一項(xiàng)指標(biāo)超過允許值都可能在很短的時(shí)間內(nèi)損壞元件，因此，必須有可靠的保護(hù)裝置和復(fù)合要求的三繞條件，而且在元件選擇時(shí)還應(yīng)該留有適當(dāng)?shù)挠嗟?。最后，?dāng)系統(tǒng)處在深調(diào)速時(shí)（即轎低速運(yùn)行），晶閘管的導(dǎo)通角很小，使得系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的高次斜波電流成分，引起電網(wǎng)電壓波形畸變，殃及附近的用電設(shè)備。當(dāng)晶閘管調(diào)速設(shè)備在電網(wǎng)中中所占容量的比重較大時(shí)，就會造成電力公害，因此，必須采取無功補(bǔ)償和諧波濾波裝置。 ? 一、晶閘管勵磁的發(fā)電機(jī) 電動機(jī)拖動控制系統(tǒng) ? 圖 434是一快速直流電梯速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖，它采用閉環(huán)控制方法，在給定環(huán)節(jié)與速度調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)中都采用了比例積分控制規(guī)律。 ? 系統(tǒng)中的給定信號（亦稱指令信號），一般是典型的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。給定電源經(jīng)分壓電阻后給出的是階躍信號，再經(jīng)積分轉(zhuǎn)換變成了軟化處理后圓滑的梯形信號。測速發(fā)電機(jī)可以取得與電梯速度成正比的電壓信號。速度給定信號與測速機(jī)輸出的電壓比較后得到偏差信號之后，送到具有比例積分的速度調(diào)節(jié)器進(jìn)行放大調(diào)節(jié)。要求調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的響應(yīng)過程既快又穩(wěn)，不能引起響應(yīng)信號的振蕩。然后放大后的輸出信號加到反并聯(lián)的兩組觸發(fā)器上，使兩組觸發(fā)器同時(shí)得到兩個(gè)符號相反、大小相等的控制信號，控制兩組觸發(fā)器的輸出脈沖，同時(shí)向相反方向作相等角度的移動，用以控制可控硅整流器的輸出電壓的大小和極性。晶閘管整流器的輸出電壓控制直流發(fā)電機(jī)的勵磁磁通，使發(fā)電機(jī)電樞的輸出電壓隨之變化，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速隨發(fā)電機(jī)的輸出電壓而變化，最終使速度跟隨給定的速度曲線變化，達(dá)到速度自動調(diào)節(jié)的目的。 ? 圖 434 快速直流電梯速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖 ? 在該系統(tǒng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)換器輸出一個(gè)正電壓時(shí)，與測速發(fā)電機(jī)電壓比較后，加給速度調(diào)節(jié)器一個(gè)正的速度誤差信號，速度調(diào)節(jié)器輸出一個(gè)負(fù)電壓，使正向組觸發(fā)器的輸出脈沖前移，正向組晶閘管變流器工作在整流狀態(tài)。與此同時(shí)，反向組觸發(fā)器的輸出脈沖后移，反向組晶閘管變流器工作在待逆變狀態(tài)。結(jié)果供給發(fā)電機(jī)一個(gè)正的勵磁電流，并輸出正電壓，電動機(jī)正轉(zhuǎn)，電梯上升運(yùn)行。反之，則電機(jī)反轉(zhuǎn)，電梯下行。 ? 圖 435為高速電梯速度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖。與圖 434所示的快速梯相比較，增加了電流調(diào)節(jié)器、電流檢測、預(yù)負(fù)載信號和電平檢測等環(huán)節(jié)，從閉環(huán)控制系統(tǒng)的角度看，實(shí)際上是增加了一個(gè)內(nèi)環(huán)，形成了雙環(huán)控制，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)，外環(huán)是速度環(huán)。電流調(diào)節(jié)器在內(nèi)環(huán)的前向通道上，可以提高系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)，使電梯起、制動過程中主回路電流的豐滿度較好。另外在電流調(diào)節(jié)器的同相輸入端還加進(jìn)了轎廂的預(yù)負(fù)載信號，該信號可由稱量裝置檢測得到，并把重量信號轉(zhuǎn)換成電信號，以反映轎廂內(nèi)的重量，使主回路產(chǎn)生一個(gè)預(yù)負(fù)載力矩，避免抱閘打開瞬間而產(chǎn)生溜車。 ? 圖 435 高速電梯速度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖 ? 二、變流裝置直接供電的直流拖動控制系統(tǒng) ? 由于晶閘管勵磁的發(fā)電機(jī) 電動機(jī)拖