基于STC12C5A60S2的电梯防坠梯液压系统解决方案

2017-12-20 15:07:39 来源:电子发烧友
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引言
现代化进程加快,越来越多的改成建筑拔地而起,电梯成了人们主要的上楼代步工具,电梯安全就尤为重要,我们应该重视电梯安全来有效保障我们的生命财产安全。目前我们的电梯上配备的保护装置有限速系统、行程极限系统、缓冲器系统、制动器系统。
 
文章是通过加速度传感器和红外测距传感器,计算和测量出电梯的加速度和速度,通过两个指标监测电梯的运行状态,在发生故障时通过电机控制液压系统使电梯制动,有效保障乘客的生命财产安全。
 
1、系统设计
系统的总体框图如图1所示,系统以STC12C5A60S2-351单片机作为控制器,红外测距传感器和加速传感器将测得数据发送到单片机中,红外测距传感器测量电梯的速度,通过单片机进行AD转换后,根据时间差算出电梯此时的速度,加速度传感器可以测量电梯此时的重力加速度,单片机判断轿厢加速度和速度是否超过预设值,假设超过预设值,单片机会通过L9110电机模块来控制电机的正反转,从而控制液压系统转达到制动效果。
 
图1  系统总体框图
 
1.1、STC12C5A60S2-351单片机
STC12C5A60S2是STC生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机,是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机,指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成8路高速10位A/D转换,针对电机控制,强干扰场合。其工作电压为工作电压5.5-3.5V,STC12C5A60S2系列带A/D转换的单片机的A/D转换口在P1口,有8路10位高速A/D转换器,速度可达到250kHz(25万次/秒)。8路电压输入型A/D,上电复位后P1口为弱上拉型I/O口,用户可以通过软件设置将8路中的任何一路设置为A/D转换,不须作为A/D使用的口可继续作为IO口使用。因为其内部具有AD转换可以满足系统的需求,直接代替AD转换元件,红外测距传感器可直接连入单片机,在单片机上进行AD转换。
 
1.2、加速度传感器
MPU-6050集成了3轴MEMS陀螺仪,3轴MEMS加速度计以及一个可扩展的数字运动处理器DMP。MPU-60X0对陀螺仪和加速度计分别用了三个16位的ADC,将其测量的模拟量转化为可输出的数字量。为了精确跟踪快速和慢速的运动,传感器的测量范围都是用户可控的,陀螺仪可测范围为±250,±500,±1000,±2000°/秒(dps),加速度计可测范围为±2,±4,±8,±16g。MPU-6050可支持的电源为3.3V±5%。加速度传感器测量轿厢的垂直加速度,如图2所示,加速度传感器MPU-6050的SCL和SDA分别与单片机STC12C5A60S2的P2.0和P2.1口相连,分别为IIC串行时钟和IIC串行数据。IIC总线可靠的双向二线制串行数据传输结构总线,该总线使各电路分割成各种功能的模块,并进行软件化设计,各个功能模块电路内都有集成一个IIC总线接口电路,因此都可以挂接在总线上,很好地解决了众多功能IC与CPU之间的输入输出接口,使其连接方式变得十分简单。
 
图2  加速度传感器连接图
 
1.3、红外测距传感器
夏普GP2Y0A21型距离测量传感器是基于PSD的微距传感器,其有效的测量距离在10-80cm,输出的信号为模拟电压,反应时间约为5ms,并且对背景光及温度的适应性强。工作电压在4.5-5.5V。将红外测距传感器置于轿厢下部,通过测量轿厢底部到地面的距离。如图3所示,输出信号端与单片机P1.0相连,因为输出的是模拟电压,所以需要通过单片机的AD转换,得到此时轿厢距离地面的距离,记录两次位置的距离,用他们的差值除以两次的反应时间,可以将轿厢的实时速度测算出来。
 
图3 红外测距传感器连接图
 
1.4、电机模块
如图4所示,L9110直流步进电机驱动板,模块供电电压:2.5-12V,电机工作电压2.5-12V之间,最大工作电流0.8A。电机模块与单片机相连,当发生故障时,电机开始正转制动轿厢,当故障排除后,按下按钮,电机反转,液压系统动作,释放轿厢。
 
 
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