检测设备制造技术

本发明专利技术公开了一种速度和运动方向检测设备。该检测设备包括增量编码器，该增量编码器生成以120(电)度角错开的三个脉冲。速度信号生成部接收编码器信号并生成脉冲信号，其频率与输入信号的频率成比例。编码器自测试部基于编码器信号监视编码器状态并检测编码器错误，且方向检测部基于编码器脉冲生成方向信号。即使在零速度的情况下，该检测设备也允许编码器进行自测试。与现有技术相比，容错型速度和运动方向检测设备提供了更高可靠性，并能够被应用在要求高安全性和高完善性的运动控制系统中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地致力于运动控制系统(电梯、自动扶梯、电动机等)中的速度和运动方向检测，更具体地，本专利技术致力于一种速度和运动方向检测设备，该速度和运动方向检测设备通过利用电子部件而具有自测试功能、错误监视和诊断功能，其改进了容错性能，可靠性高。
技术介绍
本专利技术在现有技术上进行改进，并且与高可靠性的速度和运动方向检测相比较， 本专利技术的解决方案成本效率高。如图1所示，运动控制系统(电梯、自动扶梯、电动机等)中的速度和运动方向检测通常利用生成(移位90电度角)两个移位脉冲的增量编码器(光学型、磁型、感生型等) 来进行。测量脉冲的频率可以找出电梯或自动扶梯的转速和运动速度。可以利用不同的方法检测运动方向。一种方法是(例如)在信号A的下降沿生成事件时检测信号B的状态。如果信号B是逻辑1，则运动方向是顺时针的(CW，即向前的)。如图1所示，另一种方法是为每个编码器状态赋值十进制状态(3、1、0和2、。如果状态转变为如图1中所示的 3到1到0到2，则运动方向是顺时针的(即向前或向上的)。如果状态转变是反向的(见图1)，则运动方向是逆时针的(CCW，即向后或向下的)，这例如在美国专利第6，127，948 号(Bidirectional synthesis of pseudorandom sequences for arbitrary encoding resolutions)中所公开。图1中还示出了不同编码器状态之间的无效转变，该无效转变也能用于错误检测。然而，双脉冲编码器的缺点在于如果其中一个检测器失效的话，则不再可能对运动方向进行检测(对于运动方向检测来说需要两个移位信号，对于速度检测来说需要一个信号)。 另一缺点是由于当前状态下没有无效状态，基于当前状态的错误检测是不可能的。只有无效状态转变能够用于错误检测。通常，速度和运动方向检测的可靠性在运动控制系统中是关键问题，在电梯和自动扶梯工业中尤其如此。而且，在一些国家中，与电梯相关的电流调节允许使用电子限速器，然而，强制的安全性和完善性要求被诸如以下专利所公开的具有自测试功能和监视功能的系统国际专利第 W02007123522 号(Rotary encoder with built-in-self-test)和欧洲专利第 EP1186432 号(Printer having fault tolerant encoder wheel)。另一方法是使用具有比较关系的双通道或更多通道的系统。考虑到具有检测系统故障的(附加的)比较功能的双通道系统，利用具有双移位脉冲的编码器(如图1所示)能够增强速度和运动方向检测的可靠性。美国专利第 6，170，614(Electtronic overspeed governor for elevators)公幵了具有用于电梯的应用的双通道系统。然而，这种系统要求安装在两个完全相同的编码器的同一轴上，这将显著增加系统的成本。而且，必须确保编码器精确对准。因此，本专利技术提出的检测设备将克服这些缺点。
技术实现思路
根据本专利技术的优选的第一实施方式，一种速度和运动方向检测设备包括编码器， 该编码器为速度信号生成部、方向检测部和编码器自测试部生成信号，所述速度信号生成部、方向检测部和编码器自测试部都与电梯或自动扶梯控制单元相接口。编码器具有以120电度角等距安置的三个检测器；具有光学、磁或感应不对称性的盘，该盘机械地连接到电梯电机轴、调速器轴或调速器滑轮或自动扶梯轴。然而，脉冲之间的可以不错开120(电)度角，只要与该编码器相关的状态和状态转变与以约120(电)度角错开的三个脉冲的编码器相关的状态和状态转变相同就可以。 在图6和图7中示出了具有以120电度角等距安置的三个检测器的编码器的状态和状态转变。速度信号生成部接收编码器信号并生成脉冲信号，该脉冲信号的频率与输入信号的频率相等。方向检测部基于编码器脉冲生成方向信号，且编码器自测试部基于编码器信号监视编码器状态并检测编码器错误。电梯或自动扶梯控制单元接收速度、方向和编码器自测试信号，该控制单元经由输入/输出端口与外部世界相接口，并能够在编码器/检测器故障的情况下激活安全系统。本专利技术的编码器生成三个移位信号，其导致六个有效编码器状态和两个无效编码器状态。如果编码器自测试部检测到无效状态，则向电梯或自动扶梯控制单元报告编码器错误。基于电梯/自动扶梯当前状态和经由输入/输出端口所接收的信号，控制单元决定电梯/自动扶梯是否停止服务，电梯是否安全地运动到下一层或是否激活安全齿轮(safety gear)0主要优点在于由于编码器自测试基于编码器当前状态，并不要求对先前状态的认识，所以在电梯或自动扶梯运动之前，在零速度，也能实现编码器自测试。而且，编码器提供了三个移位信号，由于对于方向检测来说仅两个移位信号是必要的，因而可进行容错的速度和运动方向检测。根据本专利技术优选的第二实施方式，一种容错型速度和运动方向检测设备包括-编码器，该编码器具有以120电度角等距安置的三个检测器，具有光学、磁或感应非对称性的盘，该盘机械地连接到运动部件的轴(即电梯或自动扶梯电机轴、调速器轴或调速器滑轮、电机驱动轴等)；-编码器自测试部(与本专利技术的第一实施方式中的完全一样)，该编码器自测试部基于编码器信号监视编码器状态并检测编码器错误；-速度信号生成部，该速度信号生成部接收编码器信号并生成脉冲信号，所述脉冲信号的频率与输入信号的频率成比例；-方向检测部，该方向检测部对编码器输入信号进行组合，并生成三个方向信号；-错误监视和诊断部，该错误监视和诊断部检测编码器信号故障并生成用于方向信号选择的信号(选择正确的方向信号)，以及用于在分频器部中选择适当的分频因子的信号；-方向信号选择部，该方向信号选择部基于由错误监视和诊断部提供的信息由从方向检测部接收到的信号中选择适当的方向信号；-分频器部，该分频器部在以错误监视和诊断部指定的分频因子分离来自速度信号生成部的信号的频率之后输出速度信号。然而，脉冲之间可以错开不同于120(电)度角，只要与该编码器相关的状态和状态转变与具有以120(电)度角错开的三个脉冲的编码器相关的状态和状态转变相同就可以。如果仅一个编码器信号失效，则检测设备报告轻微错误并提供有效的方向和速度信号(针对一个编码器信号故障容错)。如果两个或多个信号失效，在这种情况下，报告严重错误，方向信息不再有效，并且速度信息只有在两个信号失效时有效。容错型检测设备的主要优点在于，在轻微错误(一个编码器信号失效)的情况下提供有效的速度和方向信息，并允许运动控制系统在系统停止使用前继续或完成其任务 (即电梯系统在由于编码器故障停止使用之前安全地运动到下一层)。参照以下具体描述和附图，本专利技术的以上讨论的特征和优点以及其它特征和优点将被本领域的技术人员意识到并理解。附图说明图1是与具有双移位脉冲的编码器相关的示意图，该图示出了编码器状态和状态变化；图2是应用于电梯和自动扶梯的具有自测试功能的速度和方向检测设备的框图， 该框图示出了系统部件及其互相连接；图3是带有串行通信接口(诸如RS232、CAN或者LIN)的具有自检功能的速度和方向检测装置的框图；图4是在电梯和自动扶梯中应用的生成两个错位的信号的具有自检功能的速度和方向检测装置的框图，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：A·弗拉伊，上田隆美，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：