電梯門間隙檢測裝置的研究與設計

楊朝磊

(六盤水師范學院，貴州六盤水，553000)

0 引言

電梯門門扇與門套之間的間隙檢測，是電梯檢測的重要項目之一，為保證電梯安全運行，特檢單位需要定期對電梯進行檢驗，以消除安全隱患[1-2]。傳統的間隙檢測方式需要操作人員通過相應測量標尺進行檢測并讀取數據，工作量大、人工讀數誤差大。對此，本文提出了一種電梯門間隙檢測裝置，該裝置通過高精度激光位移傳感器對電梯門門扇與門套的間隙進行無接觸式檢測，檢測數據采用ZigBee無線傳輸技術實時傳輸到現場控制平板（PAD）進行存儲及顯示，操作人員可通過現場控制平板對現場檢測裝置進行無線控制，從而極大地消除了人工操作所帶來的誤差，提高了工作效率。

1 整體方案設計

電梯門間隙檢測系統主要由激光位移傳感器、A/D轉換模塊、MCU處理器（CC24530）、顯示模塊、電源管理模塊、無線數據收集終端、現場控制終端（PAD）構成。激光位移傳感器用于對電梯門門扇與門套的間隙值進行檢測，該傳感器檢測信號經過A/D轉換模塊處理后傳輸至MCU進行暫存及顯示，進而再通過無線收發模塊發送至無線數據收集終端，無線數據終端最后通過數據線將檢測數據發送至現場控制終端進行進一步的處理。檢測系統整體設計方案如圖1所示。

圖1 檢測裝置整體設計方案

2 檢測裝置結構設計

電梯門門扇與門套之間的間隙檢測裝置如圖2所示。該檢測裝置通過吸盤進行吸附固定，激光位移傳感器安裝于傳感器支架上，通過調節支架的旋扣裝置可使傳感器順時針旋轉90°，通過調節支架上的的固定螺釘可左右調整傳感器的水平位置，以方便測量時靈活安裝。裝置的集成電路板安裝于集成電路保護殼之中，集成電路保護殼則被固定于檢測裝置的中央，電路保護殼引出了傳感器的接口。為使傳感器輸出正確的檢測結果，在安裝時應使傳感器探頭與被檢測的位置之間的距離處于傳感器可識別的量程范圍內。

圖2 間隙檢測裝置結構左視圖

3 檢測裝置硬件設計

該裝置使用HG-C1050激光位移傳感器來對門扇與門套的間隙值進行無接觸式檢測，該傳感器的原理主要是通過激光發射器將紅色激光射向被測物體表面，而經物體反射的激光通過一組透鏡投射到感光元件矩陣上，此時信號處理器就能根據三角測量法計算傳感器探頭到被測物體之間的距離[3]。該傳感器檢測精度30μm，能夠滿足檢測精度要求。為了實現對傳感器信號的高精度采集，該裝置使用一片ADS1256模/數轉換器（ADC）來對激光傳感器的輸出信號進行采集與轉換[4]。ADS1256采用四線制（時鐘信號線SCLK、數據輸入線DIN、數據輸出線DOUT和偏片選線CS）SPI通信方式，只能工作在SPI通信的從模式下。在本設計中，CC2530采用5個I/0端口模擬SPI通信通信方式與ADS1256連接，接口電路如圖3所示。其中，ADS1256的/DRDY引腳為輸出模式，當CC2530判斷該引腳信號為低電平時，才能通過DOUT引腳讀取轉換數據，或者通過DIN數據輸入引腳向ADS1256寫入控制命令。

圖3 ADS1256與CC2530接口電路圖

4 檢測裝置軟件設計

該檢測裝置通過在CC2530中移植Z-Stack協議棧來對各個部分的硬件資源進行管理和調度、以及實現網絡的建立和數據的無線傳輸。檢測裝置的控制器CC2530上電后，Z-Stack協議棧首先進行設備初始化及網絡的建立，最后進入到osal系統中進行任務事件的輪詢[5-6]。在進行數據采集之前，檢測裝置首先接收現場控制終端的“調零”命令（“sendAZ”），進行檢測裝置的校準。校準完成后，即可通過現場控制終端發送間隙數據檢測指令（“sendSS”）啟動檢測裝置的數據采集任務，讀取檢測數據。間隙檢測裝置的程序流程圖如圖4所示。

圖4 間隙檢測裝置程序流程圖

5 系統測試

（1）檢測裝置測量精度測試

激光位移傳感器測量范圍為0～30mm,在進行精度測試時，首先準確安裝好檢測裝置，同時在相同的檢測方向上安裝標準的高精度光柵尺。在測量時，以光柵尺的示值作為標準值、檢測裝置的示值作為測量值進行對比分析。測試結果如圖5所示，由測量結果知激光位移檢測模塊最大誤差為ΔS= -0.03 mm，則其測量精度為0.1%，滿足系統的性能要求。

表1 間隙檢測裝置精度測試結果

（2）檢測裝置現場測試

現場測試是將檢測裝置、現場控制平板、上位機系統三個部分進行聯合調試及測試。在現場測試時，選取某電梯進行門扇與門套的間隙進行檢測，檢測結果如圖5所示。從對該電梯門的3次檢測結果可知，各次的檢測結果均不超過6mm，達到了國家電梯檢驗的相關標準要求。

圖5 間隙檢測裝置現場測試結果

6 總結

本文提出了一種電梯門間隙檢測裝置，該裝置采用高精度的激光位移傳感器對電梯門門扇與門套的間隙進行檢測，采用CC2530微處理器作為主控制器對傳感器數據進行處理及傳輸，采用現場控制平板電腦進行檢測過程的控制及數據處理，檢測數據最終上傳至上位機系統進行進一步存儲和處理。精度測試結果表明，該裝置能夠滿足系統的精度要求；現場測試結果表明，該裝置性能穩定，檢測結果客觀準確，具有一定的實際應用價值及研究價值。