專利名稱：基于電阻的監測系統和方法
技術領域：
本公開一般來說涉及監測系統和方法，并且更特別地，涉及用于監測支承結構(例如在電梯系統中使用的帶)的狀況的系統和方法。
背景技術：
例如鍍層鋼帶或包含金屬繩的鋼索的可拉伸支承結構用于使電梯轎廂在電梯井或井道內移動向上和向下。因為可拉伸支承結構的狀況對于電梯操作的安全性是關鍵的，存在確定可拉伸支承的剩余強度水平并且檢測剩余強度水平是否降到最小閾值以下的需要。可拉伸支承結構的強度可以隨時間推移由電梯的正常操作而降低。支承結構的強度方面的降級的主要來源是當電梯在電梯井或井道中移動向上和向下時滑輪周圍的支承結構的循環彎曲。支承結構的降級沿支承結構的長度通常是不均勻的，相反，聚集到經受高水平或嚴重度的彎曲循環的支承結構的區域。支承結構中的線纜、繩或抗拉構件的例如電阻或阻抗的一些電特性將隨著抗拉構件的橫截面區域減小而變化。因此，基于支承結構的抗拉構件的電特性確定支承結構的剩余支承強度，這是可能的。目前存在一些監測系統，其采用基于電阻的檢查方案來監測支承結構的電阻，并且從而監測其剩余強度。這樣的系統建立在基于微處理器的設計之上，其利用若干模擬到數字和/或數字到模擬接口，以及用于處理數字信號的其他另外實現。這樣的系統的數字性質進一步依賴采樣的數據，并且從而不能提供連續監測或對檢測的故障狀況的立即響應。因此，需要有更不復雜并且更成本有效的用于監測的系統和方法。備選地或另外，需要有能夠提供支承結構的連續監測和對檢測的故障狀況立即響應的系統和方法。最后，存在對允許對其更容易且更準確校準的監測系統的備選或另外需要。
發明內容
根據本公開的一個方面，提供用于支承結構的監測系統。該監測系統可包括耦合到該支承結構的電阻電路和耦合到該電阻電路的接口電路。該電阻電路可具有第一組電阻器和第二組電阻器，其中該第二組電阻器配置成提供參考電壓。接口電路可包括一個或多個比較器，其中每個比較器配置成將跨電阻器中的至少一個的電壓與參考電壓比較并且生成對應于該比較的輸出信號。接口電路可配置成基于輸出信號連續監測支承結構的有效電阻。根據本公開的另一個方面，提供用于校準基于電阻的監測系統的方法，其用于支承結構。該方法可提供耦合到該支承結構的電阻電路，其中該電阻電路包括至少部分設置成與支承結構平行的第一組電阻器和第二組電阻器。該方法可進一步生成跨該第二組電阻器的參考電壓、將跨該第一組電阻器中的至少一個的電壓與參考電壓比較以及調節參考電壓直到支承結構的有效電阻由電阻電路來大體上匹配。
根據本公開的再另一個方面，提供用于監測支承結構的方法。該方法可提供耦合到該支承結構的電阻電路，其中該電阻電路包括至少部分設置成與該支承結構平行的第一組電阻器和第二組電阻器。該方法可進一步生成跨該第二組電阻器的參考電壓，其中該參考電壓對應于支承結構的初始有效電阻。該方法還可將跨第一組電阻器中的至少一個的電壓與參考電壓比較，并且基于這些比較確定支承結構的至少一個操作狀態。在當結合附圖閱讀下列詳細描述時，本公開的這些和其他方面將變得更顯而易見。
圖1是電梯系統的局部透視 圖2A是可拉伸支承結構的局部透視 圖2B是可拉伸支承機構的兩個末端的局部俯視 圖3是示范性監測系統的示意 圖4是一個示范性組的可調電阻器的示意 圖5是圖3的監測系統可通過其操作的示范性閾值的表格圖；以及圖6是用于監測電梯系統的支承結構的方法和用于校準基于電阻的檢查系統的方法的圖示。盡管本公開易于受到各種修改和備選構造，其某些說明性實施例已經在圖中示出并且將在下文詳細描述。然而，應該理解沒有意圖限制于公開的特定形式，而正相反，意圖是覆蓋落入本公開的精神和范圍內的所有修改、備選構造和等同物。
具體實施例方式本發明涉及支承結構的監測。盡管圖1描述一個可能的支承結構，特別是可拉伸支承結構，即用于使電梯系統的組件懸置和/或驅動電梯系統的組件的帶或索，但是本發明可以與其他支承結構一起使用。其他示范性支承結構包括如在運動器材中使用的帶或加套的繩、如與吊車一起使用的加套的線纜，或在拉伸中使用的任何其他多股線或索。現在參考圖1，以示意的方式示出電梯系統10。要理解在圖1中示出的電梯系統10的形式僅是為了說明目的并且呈現一般電梯系統的各種組件的背景。如在圖1中示出的，電梯系統10可包括通過支承結構16耦合到配重14的轎廂
12。該支承結構16可在由機器20驅動的牽引滑輪18上延伸。滑輪18與支承結構16之間的牽引可通過井道驅動轎廂12和配重14。機器20的操作可由主控制器22控制。電梯系統10可進一步包括監測系統24，其與支承結構16電通信和/或設置在接近支承結構16的位置并且配置成例如通過連續或間歇地測量其電阻而檢測支承結構16的狀況。轉向圖2A，采用在護套涂層28中具有多個單獨抗拉構件26的帶的形式提供一個示范性支承結構16。抗拉構件26可包括形成股和/或繩的常規的鋼絲，或具有電阻的任何其他支承性材料。護套涂層28可包括適合于促進與牽引滑輪18的牽引的一個或多個材料，例如聚亞安酯或彈性材料。護套涂層28可另外包括適合于阻止其中的電通信的電絕緣材料。圖2A的支承結構16的一個或多個(包括每個)抗拉構件26的操作狀況或狀態可使用基于電阻的檢查方案而確定，其中，例如支承結構16的一個或多個抗拉構件26的剩余壽命可根據抗拉構件26的電阻相對于基準值(例如在電梯系統10中的支承結構16的初始安裝期間測量的)的增加而確定。可以對電阻的任何大幅增加連續或間歇地監測支承結構16的整個操作狀況或狀態。還可例如通過檢測暴露的抗拉構件26與導電惰輪或牽引滑輪18之間的任何接觸或電短路對護套涂層28中的任何磨損監測支承結構16。在一個可能的布置中，單獨的抗拉構件26可串聯連接以便最小化被監測電阻的數量并且每支承結構16提供一個有效電阻。支承結構16的有效電阻可指示或由支承結構16展現的實際電阻，或其任何倍數、分數或比例。如由圖2B的示范性支承結構16的末端示出的，抗拉構件26可使用連接器30在交替和相應的末端處耦合或短接在一起以便使與一個支承結構16關聯的抗拉構件26以串聯的形式電連接在一起。例如監測并聯的一個或多個抗拉構件26或抗拉構件26的子集的并聯和串聯監測的組合的其他布置也是可能的。現在參考圖3，提供用于監測電梯系統10的支承結構16的磨損狀況的示范性系統24。盡管可存在其他配置，圖3的監測系統24可包括電阻電路32和接口電路34，其采用基于電阻的檢查方案。監測系統24可通過支承構件16的一個或多個抗拉構件26供應電信號并且監測可指示磨損或電阻的增加的電信號中的任何變化。例如，在圖3的特定實施例中，電阻電路32可配置成供應跨支承結構16的直流(DC)電壓并且接口電路34可配置成連續監測流過支承結構16的電流的變化。備選地，電路34可以間歇地監測流過支承結構的電流的變化。如在圖3中示出的，電阻電路32可配置成經由電壓輸入節點36和接地節點38供應跨支承結構I6的電壓以便通過此感應電流。電阻電路32可進一步提供第一組電阻器40以及第二組電阻器42，其電耦合到支承結構16并且一般采用分壓器配置來布置。例如，第一組電阻器40可在輸出節點44a-f處提供輸出電壓，其在支承結構16隨著時間磨損時逐漸增加或減小，而第二組電阻器42可在輸出節點44g處提供參考電壓，其保持恒定直到下一個校準。通過將由第一組電阻器40提供的輸出電壓與由第二組電阻器42提供的參考電壓比較，確定支承結構16的操作狀況或狀態，這可是可能的。仍參考圖3的電阻電路32，電阻器40a_e可與支承結構16并聯設置而電阻器40f_g可與電阻器40a_e和支承結構16串聯設置。可以相對高的電阻配置電阻器40a_e以便最小化它對流過支承結構16的電流的影響。電阻器40f-g可大體上與電阻器40h并聯設置，并且進一步配置成與其電阻匹配。因此，第二組電阻器42可配置成例如在監測系統24的初始校準期間與支承結構16的有效電阻大體上匹配，以便提供基準或參考電壓，輸出節點44a-f處的輸出電壓可與之比較。在備選實施例中，電阻器電路32可使用脈寬調制(PWM)裝置或用于提供可以在校準期間設置的參考電壓的任何其他適合的部件在輸出節點44g處提供參考電壓。如在圖4中示出的，第二組電阻器42可采用多個可調電阻器42a_j，其例如具有連續增加或減小的不同電阻，所述電阻各自可由雙列直插式封裝(DIP)開關啟用。通過使每個相繼的開關-啟用的電阻器42a-j啟用或禁止，操作者或檢查者可能夠在初始校準期間緊密地接近和大體上匹配支承結構16的有效電阻。在示出的實施例中，每個相鄰電阻器42a-j的電阻可按因數2來相繼變化。備選地，每個可調電阻器42a-j的電阻可分別按更大或更小的因數來變化以便提供更低或更高的檢測分辨率。在其他備選中，第二組電阻器42可包括更大或更少數量的開關-啟用的電阻器42來改變檢測的分辨率。在再另外的備選中，第二組電阻器42可采用一個或多個電位計或具有可調電阻的電阻器的任何其他組合。一旦被正確地校準，電阻電路32可被配置使得支承結構16的有效電阻并且從而其任何磨損的任何變化將導致檢測的跨電阻器40a-h、42中的任何電阻器的電壓或通過電阻器40a-h、42中的任何電阻器的電流的變化。可選地,開關_啟用的電阻器42中的一個或多個可在校準時被暫時或永久地密封以便阻止之后的電阻的任何進一步變化。在另外的修改中，第二組電阻器42可采用一個或多個溫度-依賴的電阻器43，例如電阻性熱裝置(RTD)，或諸如此類，其具有隨溫度變化以便大體上匹配由溫度變化引起的支承結構16的有效電阻的任何變化的電阻。另外或可選地，可向第二組電阻器42提供串聯的溫度-依賴的電阻器43，如例如在圖3中示出的。返回參考圖3的監測系統24，接口電路34可耦合到電阻電路32的一個或多個輸出節點44a-g并且采用模擬方法來連續監測支承結構16的有效電阻。更具體地，使用比較器46和發光二極管(LED)48的串聯，接口電路34可配置成基于支承結構16的有效電阻的任何檢測的變化在視覺上向操作者或檢查者提供其對應的操作狀態。支承結構16的有效電阻的變化可例如通過比較電阻電路32的一個或多個輸出電壓信號的幅度而確定。基于在支承結構16的有效電阻中檢測的變化的程度，一個或多個預先配置的閾值可被超過，并且進一步，根據圖5的表引起一個或多個LED 48發光(illuminate)和/或改變其顏色。此夕卜，每個比較器46可直接耦合到相應的LED 48以便響應啟用條件而立即使LED 48發光而不牽涉微控制器、微處理器或諸如此類。備選地，比較器46的多個輸出可經由交換或多路復用連接而稱合到單個LED 48。根據在圖5中提供的配置，一個或多個比較器48可將電阻電路32的輸出節點44a-f處的相應輸出電壓信號與例如校準的第二組電阻器42的輸出節點44g處的參考電壓信號比較。當支承結構16磨損時，其有效電阻可增加，并且從而，在圖3的電阻器電路32中引起輸出節點44a-d處的電壓減小。因此，支承結構16的磨損的程度可通過測量通過其輸出節點44a-c處的電壓已減小的程度而確定。例如，如在圖5中示出的，如果輸出節點44c處的電壓達到最小閾值并且降到輸出節點44g處的電壓之下，支承結構16可處于低磨損狀態。如果輸出節點44a處的電壓(其相對于輸出節點44c處于更高的電勢)達到最小閾值并且降到輸出節點44g處的電壓之下，支承結構16可處于更關鍵的開路或高磨損狀態。采用相似的方式，接口電路34還可預先配置有閾值來監測正常狀態、校準狀態、短接狀態、壽命終止狀態等中的一個或多個。仍參考圖5，一旦閾值被超過，對應的比較器46可使相應的LED 48能夠發光并且向操作者或檢查者指示相應的操作狀態。例如，如果輸出節點44b處的輸出電壓信號降到輸出節點44g處的輸出電壓信號的閾值之下，對應的LED 48可采用紅色來發光以指示或警告支承結構16處于壽命終止狀態。接口電路34可以可選地或另外提供聲響報警器50，例如蜂鳴器、振鈴器或諸如此類，其進一步由關聯的比較器46來啟用以便呼叫對監測系統24的注意。備選地，接口電路34可進一步包括微控制器，其配置成基于輸出信號管理一個或多個LED 48的發光、將警報通知傳送到移動裝置、在遠程監測站的監測器處顯示警報通知，等等。在再另外的修改中，圖3的比較器46可進一步配置成向電梯系統10的控制器22提供一個或多個控制信號，以便例如響應檢測的故障或在已經超過閾值時而暫時停止電梯系統10的操作。可使用離散信號、串行通信、控制器區域網絡(CAN)總線或任何其他適合的通信部件來傳送控制信號。備選地，接口電路34可配置成基于和/或由比較器46提供的輸出信號而控制例如電梯安全鏈的一個或多個繼電器的狀態。采用這樣的方式，接口電路34可將電梯系統10的操作狀態傳遞到例如電梯系統10的控制器22。現在轉向圖6，提供圖示用于監測電梯系統10的支承結構16的示范性方法以及用于校準監測系統24的方法的流程圖。作為初始步驟，兩個方法都可提供具有耦合到支承結構16的第一組電阻器40和第二組電阻器42的電阻電路32。在一可選步驟中，還可提供接口電路34，其具有用于比較跨相應電阻器40、44的電壓的多個比較器46。如果需要校準，例如如果新近安裝支承結構16，如果支承結構16近來已經被更換或諸如此類，則可確定另外的步驟。如果需要校準，跨第一組電阻器40的一個或多個電壓可與跨第二組電阻器42的電壓比較以便確定通過其支承結構16的電負載或有效電阻與第二組電阻器42的電阻匹配的程度。例如，關于圖5的布置,輸出節點44e_d處的輸出電壓信號中的每個可與輸出節點44g處的參考電壓信號比較。如果輸出節點44g處的參考電壓信號大于輸出節點44d處的輸出電壓信號或小于輸出節點44e處的輸出電壓信號，可使一個或多個LED 48發光以指示需要調節第二組電阻器42。例如，如果輸出節點44g處的電壓大于輸出節點44d處的電壓，對應于圖5中的第三閾值的第一 LED 48可采用綠色來發光，而對應于圖5中的第四閾值的第二 LED 48可完全關閉或采用不同的顏色來發光。備選地，如果輸出節點44g處的電壓小于輸出節點44e處的電壓，第一 LED 48可完全關閉或采用不同的顏色來發光，而第二LED 48采用綠色來發光。如果第二組電阻器42的電阻與支承結構16的有效電阻充分匹配，并且如果輸出節點44g處的電壓測量為在輸出節點44d-e處的電壓的上限和下限之間，相應地，第一和第二 LED 48都可采用綠色來發光以便指示成功的校準。采用這樣的方式，第二組電阻器42的電阻可能夠實現第二組電阻器42的增量調節直到第一和第二 LED 48都采用綠色來發光并且指示匹配支承結構16的有效電阻。一旦完成校準，或如果不需要校準，圖6中用于監測支承結構的方法還可包括將跨第一組電阻器40的一個或多個電壓與跨第二組電阻器42的電壓比較的步驟。這以便確定通過其支承結構16的有效電阻已經偏離在校準期間由第二組電阻器42初始匹配的電阻的程度。例如，參考圖5的布置，輸出節點44a-f處的輸出電壓信號中的每個可與輸出節點44g處的參考電壓信號比較。根據如在圖5中提供的相應閾值，如果輸出節點44a-f處的電壓中的任何電壓上升到參考電壓信號之上或降到參考電壓信號之下，可使一個或多個LED48發光以指示對應于超過閾值的支承結構16的操作狀態。例如，如果輸出節點44f處的電壓大于輸出節點44g處的電壓，或當支承結構16的一個或多個抗拉構件26互相不正確地接觸時，則對應于圖5的第一閾值的一個或多個LED 48可采用紅色來發光以指示短接狀態。因此，支承結構16的即時磨損狀況或操作狀態可基于由發光的LED 48提供的連續反饋而確定。基于前述，可以看出本公開可提供用于以最小復雜性和更成本有效的實現來監測電梯系統的支承結構的系統和方法。本公開還可提供支承結構的連續監測并且能夠實現對檢測的故障狀況的即時響應。此外，本公開提供允許對其更容易且更準確的校準的系統和方法。盡管已經闡述僅僅某些實施例，從上文描述對于本領域內技術人員備選和修改將是明顯的。這些和其他備選考慮為等同物并且在本公開的精神和范圍內。
權利要求
1.一種用于支承結構(16)的監測系統(24)，包括 耦合到所述支承結構(16)的電阻電路(32)，所述電阻電路(32)具有第一組電阻器(40，40a-h )和第二組電阻器(42，42a-j )，所述第二組電阻器(40，42a_h，42，42a-j )配置成提供參考電壓；和 接口電路(34)，其耦合到所述電阻電路(32)并且具有一個或多個比較器(46)，每個比較器(46)配置成將跨所述電阻器(40，40a-h，42，42a-j)中的至少一個的電壓與所述參考電壓比較并且生成對應于所述比較的輸出信號，所述接口電路(34)配置成基于所述輸出信號監測所述支承結構(16)的有效電阻。
2.如權利要求1所述的監測系統(24)，其中所述接口電路(34)配置成基于所述輸出信號連續或間歇地監測所述支承結構(16)的有效電阻。
3.如權利要求1所述的監測系統(24)，其中所述第二組電阻器(42，42a-j)中的至少一個是可調的以便在校準期間接近所述支承結構(16)的有效電阻。
4.如權利要求1所述的監測系統(24)，其中所述第二組電阻器(42，42a-j)中的多個是可調的并且串聯配置使得每個電阻器(42，42a-j)的最大電阻相繼減小。
5.如權利要求1所述的監測系統(24)，其中所述第二組電阻器(42，42a-j)中的每個的電阻不同并且經由雙列直插式封裝(DIP)開關來啟用。
6.如權利要求5所述的監測系統(24)，其中所述DIP開關可在校準時被密封。
7.如權利要求1所述的監測系統(24)，其中所述接口電路(34)配置成基于所述輸出信號控制繼電器。
8.如權利要求1所述的監測系統(24)，其中所述第一組電阻器(40，40a-h)相對于彼此串聯連接但相對于所述支承結構(16)并聯連接。
9.如權利要求1所述的監測系統(24)，其中所述電阻電路(32)進一步包括至少一個溫度-依賴的電阻器(43)，其具有取決于溫度的可變電阻。
10.如權利要求1所述的監測系統(24)，其中所述接口電路(34)包括一個或多個發光二極管(LED) (48)，其配置成接收所述輸出信號并且基于所述輸出信號指示所述支承結構(16)的一個或多個操作狀態。
11.如權利要求10所述的監測系統(24)，其中每個操作狀態指示所述支承結構(16)處于短接狀態、正常狀態、低磨損狀態、高磨損狀態、壽命終止狀態和開路狀態中的至少一個。
12.一種用于校準基于電阻的監測系統(24)的方法，其用于支承結構(16)，所述方法包括以下步驟 提供耦合到所述支承結構(16)的電阻電路(32)，所述電阻電路(32)具有至少部分設置成與所述支承結構(16)平行的第一組電阻器(40，40a-h)和第二組電阻器(42，42a-j)； 生成跨所述第二組電阻器(42，42a-j)的參考電壓； 將跨所述第一組電阻器(40，40a-h)中的至少一個的電壓與所述參考電壓比較；以及 調節所述參考電壓直到所述支承結構(16)的有效電阻由所述電阻電路(32)大體上匹配。
13.如權利要求12所述的方法，進一步包括以下步驟 提供耦合到所述電阻電路(32)的一個或多個比較器(46)，每個比較器(46)配置成將跨所述第一組電阻器(40，40a-h)中的至少一個的電壓與所述參考電壓比較并且生成對應于所述比較的輸出信號；以及 調節所述第二組電阻器(42，42a-j )的電阻直到所述輸出信號指示所述支承結構(16)的有效電阻由所述電阻電路(32)大體上匹配。
14.如權利要求13所述的方法，進一步包括以下步驟 提供耦合到所述比較器(46)的一個或多個發光二極管(LED) (48)，每個LED (48)配置成接收所述輸出信號并且基于所述比較來發光；以及 調節所述第二組電阻器(42，42a-j )的電阻直到所述LED (48)的發光指示所述支承結構(16)的有效電阻由所述電阻電路(32)來大體上匹配。
15.如權利要求12所述的方法，其中經由雙列直插式封裝(DIP)開關而啟用的所述第二組電阻器(42，42a-j)中的每個串聯連接并且配置有不同的最大電阻，每個DIP開關被相繼啟用或禁止直到大體上匹配所述支承結構(16)的有效電阻。
16.如權利要求15所述的方法，進一步包括一旦大體上匹配所述支承結構(16)的有效電阻則密封所述第二組電阻器(42，42a-j)的步驟。
17.一種用于監測支承結構(16)的方法，包括以下步驟提供耦合到所述支承結構(16)的電阻電路(32)，所述電阻電路(32)具有至少部分設置成與所述支承結構(16)平行的第一組電阻器(40，40a-h)和第二組電阻器(42，42a-j)；生成跨所述第二組電阻器(42，42a-j )的參考電壓，所述參考電壓對應于所述支承結構(16)的初始有效電阻； 將跨所述第一組電阻器(40，40a-h)中的至少一個的電壓與所述參考電壓比較；以及 基于所述比較確定所述支承結構(16)的至少一個操作狀態。
18.如權利要求17所述的方法，進一步包括以下步驟 提供耦合到所述電阻電路(32)的一個或多個比較器(46)，每個比較器(46)配置成將跨所述第一組電阻器(40，40a-h)中的至少一個的電壓與所述參考電壓比較并且生成對應于所述比較的輸出信號； 提供耦合到所述比較器(46)的一個或多個發光二極管(LED) (48)，每個LED (48)配置成接收所述輸出信號并且基于所述比較來發光；以及 基于所述LED (48)的發光確定所述支承結構(16)的至少一個操作狀態。
19.如權利要求17所述的方法，其中所述第二組電阻器(40，42a-j)中的每個的電阻是可調的并且經由雙列直插式封裝(DIP)開關來啟用。
20.如權利要求17所述的方法，其中每個操作狀態指示所述支承結構(16)處于短接狀態、正常狀態、低磨損狀態、高磨損狀態、壽命終止狀態和開路狀態中的至少一個。
全文摘要
提供用于支承結構(16)的監測系統(24)。該監測系統(24)可包括耦合到該支承結構(16)的電阻電路(32)和耦合到該電阻電路(32)的接口電路(34)。該電阻電路(32)可包括第一組電阻器(40，40a-h)和第二組電阻器(42，42a-j)，其中第二組電阻器(40，40a-h，42，42a-j)配置成提供參考電壓。接口電路(34)可包括一個或多個比較器(46)，其中每個比較器(46)配置成將跨電阻器(40，40a-h，42，42a-j)中的至少一個的電壓與參考電壓比較并且生成對應于該比較的輸出信號。接口電路(34)可配置成基于所述輸出信號連續監測支承結構(16)的有效電阻。
文檔編號B66B5/12GK103068711SQ201080068855
公開日2013年4月24日 申請日期2010年9月1日 優先權日2010年9月1日
發明者R.N.法戈, P.凱歐 申請人:奧的斯電梯公司