電梯控制系統-梯控控制系統功能-電梯控制器技術應用需求分析
目前隨著國產電梯控制器技術過去一直是以繼電器行業發展，接觸器為核心。梯控控制系統龐大，復雜，所用控制柜很大，因此使用微機電梯控制系統，以期提高運行可靠性。
1.2 項目背景
單片機體積小，處理速度快，價格低廉，功能強大，是合適的控制系統。對電梯的控制主要是選層、啟動、換速、平層、停車等幾個環節，其中以選層環節最為復雜。凱帕斯科技門禁與通常的電梯控制器相比，單片機系統不需要通過“選層器”并且配備以大量的中間繼電器作為選層電路的控制設備，避免了設備多，檢修困難，運行維護不便，造價成本高;應用微機控制可以取消選層器和大量的中間繼電器，而且應用單片機控制，又相對于應用其他微機減少了外圍設備的接口芯片、增強了可靠性。因此此次我們使用EVK1100為核心進行集成優化控制與管理。
二、電梯控制系統需求分析
2.1 功能要求
基本要求
A 電梯在樓層中的調度
B 電梯門的自動開啟
C 電梯中電機的控制
D 電梯的故障檢測擴展要求(根據開發板的資源所做的擴展)
E 電梯中的照明控制
F 電梯中的溫度顯示
2.2 性能要求
在故障檢修模式鍵被按下時，切換至故障檢修模式，電梯停止運行工作人員可以進行檢修，循環檢測電梯的模式是否變化，當出現模式的變化時，切換到相應的模式下。
在一般運行模式鍵被按下時，切換至一般運行模式，電梯實現一般的功能要求，循環檢測電梯的模式是否變化，當出現模式的變化時，切換到相應的模式下。
在直接運行模式鍵被按下時，切換至直接運行模式，電梯實現直接運行，為緊急情況爭取時間，循環檢測模式是否變化，當出現模式的變化時，切換到相應的模式下。
故障檢修模式下，電梯停止運行，停止外部訊號對于電梯的調度(對于模式轉換鍵，在此功能沒出現故障的時候任然響應)，顯示當前樓層和溫度，使能照明。
一般運行模式下，電梯一般運行，對于外部訊號，通過電梯的調度算法和對于電梯的中電機的控制實現響應，使能模式轉換鍵，顯示當前樓層和溫度，對于照明的使能通過壓力傳感器的輸入進行控制。
直接運行模式下，電梯的性能要求和一般運行模式中基本相同，唯一不同的是電梯的調度算法，電梯會直接來到電梯的直接運行模式鍵被按下的樓層，并在載人以后直接回到底層。
3.1 系統功能實現原理
利用EVK1100開發平臺提供的一些應用：溫度，光照，LCD，PWM輸出和AVR芯片的優越的控制功能加上一些外圍的一些模塊：壓力，H橋驅動，語音輸入輸出 等實現電梯的簡單的模擬層次上的控制(主要的控制在與電機的控制，照明的控制和溫度顯示)。在電梯的控制當中特點在與對于電梯中照明的控制(壓力傳感沒有人在電梯中時關掉照明，實現環保節能的目的)和直接運行模式的引入。
3.2 硬件平臺選用及資源配置
Atmel公司推出的AVR單排年級是很引人注目的一款為處理器。這種芯片基于新的RISC機構，在設計上采用了流水線的結構，在執行前一條指令時，同時取出下一條指令，它的Flash以及強大的外圍接口能力使它成為目前最為流行的單片機之一。本設計采用EVK1100作為控制系統的核心。
A H橋驅動
H橋式電機驅動電路包括4個三極管和一個電機。要使電機運轉，必須導通對角線上的一對三極管。根據不同三極管對的導通情況，電流可能會從左至右或從右至左流過電機，從而控制電機的轉向。
2 H橋驅動
要使電機運轉，必須使對角線上的一對三極管導通。當Q1管和Q4管導通時，電流就從電源正極經Q1從左至右穿過電機，然后再經Q4回到電源負極。當電流從Q1流經電機再流向Q4，該流向的電流將驅動電機順時針轉動。當三極管Q1和Q4導通時，電流將從左至右流過電機，從而驅動電機按特定方向轉動。另一對三極管Q2和Q3導通的情況，電流將從右至左流過電機。當三極管Q2和Q3導通時，電流將從右至左流過電機，從而驅動電機沿另一方向轉動。
實際使用的時候，用分立件制作H橋式是很麻煩的，好在現在市面上有很多封裝好的H橋集成電路，接上電源、電機和控制信號就可以使用了，在額定的電壓和電流內使用非常方便可靠。比如常用的L293D、L298N、TA7257P、SN754410等。
B 壓力傳感
壓力傳感器負責測量電梯里的承受壓力，判斷電梯里是否有人，如果沒人，將控制電梯里的燈變暗。除此功能之外，當壓力到達一定程度時，傳感器將判斷出超出承受范圍，電梯將不能繼續運行。在選擇產品時，我們需要綜合考慮線性度好、外圍電路簡單、靈敏度高，價格不高等綜合因素。C 直流電機,直流電機是本項目的核心部分，起到了控制電梯的運動，它的正轉反轉也將由電機來驅動，在沒有具體電梯材料的情況下，觀察電機的驅動運作情況可以直接定性的反映本項目的情況。
C 電機測速模塊
一塊長度為l，寬度為b，厚度為d的半導體薄片，當它被置于磁感應強度為B的磁場中，如果在其相對兩邊流通控制電流I，且磁場方向與電流方向正交，則在該半導體另外兩邊將產生一個與控制電流I和磁感應強度B乘積成正比的電勢UH，即UH=KHIB，其中KH為霍爾元件的靈敏度，該電勢稱為霍爾電勢，該半導體薄片就是霍爾元件，其大小和外磁場及電流成比例。霍爾開關傳感器由于其體積小，無觸點，動態特性好，使用壽命長等特點，廣泛應用于測量轉動物體旋轉速度領域。這里選用SPRAGUE公司生產的霍爾轉速傳感器，它是一種硅單片集成電路，其內部含有穩壓電路、霍爾電勢發生器、放大器、史密特觸發器和集電極開路輸出電路，具有工作電壓范圍寬、可靠性高、外電路簡單、輸出電平可與各種數字電路兼容等特點。
霍爾傳感器信號放大器將霍爾電勢UH放大后再經整形、放大，輸出幅值相等、頻率變化的方波信號，該霍爾電勢的幅值隨磁場強度變化而變化。
轉速的測量方法有很多種，根據脈沖計數實現轉速測量的方法主要有M法(測頻法)、T法(測周期法)和MPT法(頻率周期法)。該系統采用M法(測頻法)，霍爾傳感器的測速電路。
3.3系統軟件架構
電梯控制的軟件框架由電梯的模式作為主體框架，以完成模式下的功能為驅動進行設計，各個模式的簡介如下：
故障修理模式：由管理員手動切換，在故障模式下工程人員可以實現對于電梯的故障檢修
一般運行模式：由管理員手動切換，一般運行模式是電梯的主要模式，完成電梯的主要功能
直接運行模式：由用戶切換或者管理員切換，直接運行模式下，電梯可以從當前層面直接到達底層。當出現火宅或者有病人需要急救時可以避免電梯在中間層停靠，以此爭取寶貴的時間。
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