УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРАЦИОННЫХ И АКУСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛИФТОВ И ЭСКАЛАТОРОВ

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована при разработке портативных приборов с автономным питанием для измерения вибрационных и акустических характеристик циклически функционирующих объектов, в частности, лифтов, и эскалаторов.
Известное устройство для дистанционного технического обслуживания и контролирования лифта, содержащее датчик ускорения, установленный на приводе лифта, и датчик аудио информации в виде микрофона, размещенного на пульте управления лифтом. Датчики подключены через блок ввода-вывода информации к блоку дистанционного технического обслуживания, включающему центральный процессор и блок памяти данных. Блок дистанционного технического обслуживания связан с помощью телекоммуникационной сети с внешним терминалом - центром обслуживания, включающим вычислительную систему и базы данных. Передаваемая информация обрабатывается в центре обслуживания, и в зависимости от действительного состояния лифта из центра обслуживания передаются на лифт инструкции, необходимые для его технического обслуживания, которые просматривает техник с помощью устройства считывания данных, подключаемого к блоку дистанционного технического обслуживания (см. заявку РФ №2003131649, Н01Н 1/00, 20.04.2005). Данное устройство является узко специализированным, так как предполагает заранее заданное расположение датчика ускорения на приводе лифта, а микрофона - в пульте управления лифтом, и ориентировано на анализ вибрационных и акустических характеристик с помощью вычислительной системы, установленной в стационарном центре технического обслуживания, с
передачей информации по телекоммуникационной сети, что снижает область применения данного устройства.
Наиболее близкой к предложенной полезной модели является устройство виброакустической диагностики циклически функционирующих объектов, содержащее датчик ускорений, измерительный микрофон и блок обработки информации, оснащенный микропроцессором, к информационным входам которого подключены датчик ускорений и микрофон, а к выходам - индикатор и блок памяти результатов измерений (см. патент РФ №2289802 C1, G01M 13/00, 20.12.2006). Конструкция данного устройства предусматривает его использование в стационарных условиях для диагностики сложных технических систем с углубленным анализом параметров диагностирования, что усложняет устройство, увеличивает его стоимость и сужает область применения. Кроме того, конструкция данного устройства исключает возможность переноса записанной информации в персональный компьютер для считывания записанных данных и их дальнейшей обработки с помощью персонального компьютера, а также для хранения данных о состоянии всех контролируемых объектов.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка мобильного, с минимальной массой, энергонезависимого и простого по конструкции и применению устройства для измерения вибрационных и акустических характеристик лифтов и эскалаторов различных типов в виде портативного прибора, который можно было бы использовать при испытаниях, техническом освидетельствовании, контроле и диагностике лифтов и эскалаторов при различных режимах их работы и который обеспечивал бы возможность переноса записанной информации из прибора в персональный компьютер для считывания записанных данных, их обработки и расшифровки с помощью персонального компьютера, а также для хранения данных на персональном компьютере о состоянии всех контролируемых объектов. Дополнительной задачей полезной модели является обеспечение возможности контроля с помощью данного устройства
скоростей поручней и лестничного полотна эскалатора, скорости движения дверей кабины лифта и уровня освещенности.
Решение поставленной задачи и достижение технического результата обеспечивается тем, что устройство для измерения вибрационных и акустических характеристик лифтов и эскалаторов, содержащее датчик ускорений, измерительный микрофон и блок обработки информации, оснащенный микропроцессором, к информационным входам которого подключены датчик ускорений и микрофон, а к выходам - индикатор и блок памяти результатов измерений, выполнено в виде переносного прибора, оснащенного автономным источником электропитания, складным штативом для микрофона и пультом дистанционного управления, связанным линией двухсторонней беспроводной связи с блоком обработки информации и предназначенным для включения и отключения записи параметров, а также включения запоминания положения опорной плоскости, автокоррекции нуля датчика ускорений и уровня звукового фона, а блок обработки информации выполнен в виде базового модуля, оснащенного подключенными к микропроцессору клавиатурой для ввода режимов работы устройства и управления его работой при различных режимах, энергонезависимыми часами реального времени, радиомодулем и портами СОМ и USB для переноса записанной информации из устройства в персональный компьютер и настройки устройства с использованием персонального компьютера.
При этом датчик ускорений оснащен средствами для фиксации его на базовом модуле, поверхности тестируемых узлов и агрегатов кабины лифта или эскалатора.
Устройство может быть оснащено комплектом съемных датчиков ускорений с различными диапазонами измерений.
Блок обработки информации может быть оснащен встроенным датчиком температуры окружающей среды, подключенным к микропроцессору.
Предпочтительно, индикатор выполнен подсвечиваемым жидкокристаллическим.
Предпочтительно, автономный источник электропитания выполнен в виде аккумуляторной батареи, оснащенной адаптером для подзарядки от стационарного источника электропитания.
Предпочтительно, складной штатив оснащен средством для крепления измерительного микрофона, выполненным с возможностью регулировки направленности микрофона в вертикальной плоскости.
Кроме того, устройство может быть оснащено датчиком скорости движения дверей кабины лифта, поручней и лестничного полотна эскалатора, а также датчиком освещенности, подключенными к микропроцессору.
Кроме того, базовый модуль имеет корпус, выполненный в виде переносного контейнера, на лицевой панели которого размещены площадка для датчика ускорений, индикатор, клавиатура, разъемы для подключения указанных датчиков, разъемы для подключения базового модуля к портам СОМ и USB персонального компьютера и разъем для подзарядки автономного источника питания от стационарного источника электропитания.
Предпочтительно переносной контейнер оснащен опорами, размещенными на внешней поверхности одной из стенок контейнера, закрывающимся отсеком для автономного источника электропитания и откидной или съемной крышкой.
При этом на внутренней поверхности откидной или съемной крышки могут быть размещены фиксаторы для складного штатива, измерительного микрофона, датчиков, кабелей и адаптера.
Выполнение предлагаемого устройства для измерения вибрационных и акустических характеристик лифтов и эскалаторов в виде переносного прибора, оснащенного автономным источником электропитания, складным штативом для микрофона и пультом дистанционного управления, связанным линией двухсторонней беспроводной связи с блоком обработки информации, обеспечивает возможность автономной работы прибора при расположении его непосредственно на движущихся частях конструкции контролируемого объекта, например, в кабине лифта или лестничном полотне эскалатора, что расширяет область применения данного устройства. Данное устройство
можно использовать при испытаниях, техническом освидетельствовании, контроле и диагностике лифтов и эскалаторов различного типа при различных режимах их работы. Выполнение блока обработки информации в виде базового модуля, оснащенного клавиатурой, энергонезависимыми часами реального времени, радиомодулем и портами СОМ и USB, обеспечивает возможность управления устройством с помощью клавиатуры или пульта дистанционного управления с привязкой регистрируемых параметров по времени, а также обеспечивает возможность переноса записанной информации из устройства в персональный компьютер для дальнейшей обработки результатов измерений, и возможность настройки устройства с использованием персонального компьютера.
Оснащение датчика ускорений средствами для фиксации его на базовом модуле, поверхности тестируемых узлов и агрегатов кабины лифта или эскалатора упрощает развертывание устройства в рабочее положение.
Оснащение устройства комплектом съемных датчиков ускорений с различными диапазонами измерений повышает точность измерений.
Оснащение блока обработки информации встроенным датчиком температуры окружающей среды обеспечивает возможность регистрации условий работы контролируемого объекта.
Выполнение индикатора подсвечиваемым жидкокристаллическим обеспечивает возможность контроля регистрируемых параметров в условиях пониженной освещенности в кабине лифта или на эскалаторе.
Оснащение складного штатива средством для крепления измерительного микрофона, выполненным с возможностью регулировки направленности микрофона в вертикальной плоскости, обеспечивает оптимальное расположение микрофона относительно движущихся устройств исследуемых объектов.
Оснащение устройства датчиком скорости движения дверей кабины лифта, или поручней, или лестничного полотна эскалатора, а также датчиком освещенности расширяет его функциональные возможности.
Выполнение базового модуля в виде переносного контейнера, на лицевой панели которого размещены площадка для датчика ускорений, индикатор, клавиатура, разъемы для подключения указанных датчиков, разъемы для подключения базового модуля к портам СОМ и USB персонального компьютера и разъем для подзарядки автономного источника питания от стационарного источника электропитания обеспечивает комфортные условия при пользовании устройством.
Оснащение переносного контейнера опорами, размещенными на внешней поверхности одной из стенок контейнера, закрывающимся отсеком для автономного источника электропитания и откидной или съемной крышкой, на внутренней поверхности которой размещены фиксаторы для складного штатива, измерительного микрофона, датчиков, кабелей и адаптера, упрощает развертывание прибора в рабочее положение, а наличие откидной или съемной крышки предотвращает случайное повреждение лицевой панели и размещенного в контейнере оборудования.
Таким образом, достигаемый технический результат выражается в расширении функциональных возможностей данного устройства и области его применения.
Изобретение поясняется рисунками. На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - вид на лицевую панель переносного контейнера; на фиг.3 - контейнер с крышкой, установленный на опорную поверхность исследуемого объекта. Устройство представлено без соблюдения масштабов.
Устройство для измерения вибрационных и шумовых характеристик лифтов и эскалаторов выполнено в виде переносного прибора, содержащего датчик 1 ускорений, измерительный микрофон 2 и блок обработки информации в виде базового модуля 3.
Базовый модуль 3 содержит:
- микропроцессор 4;
- блок 5 памяти результатов измерений;
- энергонезависимые часы 6 реального времени;
- встроенный датчик 7 температуры окружающей среды;
- автономный источник электропитания в виде аккумуляторной батареи 8;
- блок 9 фантомного питания микрофона 2;
- инструментальный усилитель 10;
- аудиокодек 11;
- радиомодуль 12;
- блок 13 звуковой сигнализации;
- подсвечиваемый жидкокристаллический индикатор 14 для индикации даты и времени, текущего значения настроек и режимов работы устройства, диагностических сообщений, измеренных значений параметров, степени заряженности аккумуляторной батареи 8 и свободного объема памяти;
- мембранную клавиатуру 15 для настройки (в автономном режиме) и ввода режимов работы устройства, ввода служебной информации, запуска тест-программы, управления работой устройства при различных режимах;
- формирователь 16 портов;
- порты 17 и 18 СОМ и USB и для переноса записанной информации из устройства в персональный компьютер и настройки устройства с использованием персонального компьютера.
Устройство оснащено:
- складным штативом (на чертеже не показано) для установки измерительного микрофона 2 в кабине лифта или на лестничном полотне эскалатора;
- пультом 19 дистанционного управления (ПДУ) для включения и отключения записи параметров, а также включения запоминания положения опорной плоскости, автокоррекции нуля датчика ускорений и уровня звукового фона;
- AC/DC адаптером 20 для подзарядки аккумуляторной батареи 8 от стационарного источника электропитания - сети переменного тока 220 В, 50 Гц.
В состав прибора также входят:
- кабель-удлинитель для подключения датчика 1 ускорений;
- кабель для подключения к USB порту персонального компьютера;
- кабель для подключения к СОМ порту персонального компьютера;
- кабель для подключения адаптера 20 к сети переменного тока.
Устройство может быть оснащено датчиком скорости 21 движения дверей кабины лифта, поручней и лестничного полотна эскалатора, и датчиком 22 освещенности.
Микропроцессор 4 через соответствующие интерфейсы и шины обмена данных связан с датчиком 1 ускорений, измерительным микрофоном 2, блоком 5 памяти результатов измерений, часами 6 реального времени, встроенным датчиком 7 температуры, радиомодулем 12, клавиатурой 15, датчиком 21 скорости и датчиком 22 освещенности.
К микропроцессору подключены:
- аккумуляторная батарея 9;
- блок 13 звуковой сигнализации;
- индикатор 14;
- формирователь 16 портов 17 и 18 СОМ и USB.
Корпус базового модуля выполнен в виде переносного контейнера 23, на лицевой панели 24 которого размещены площадка 25 для датчика 1 ускорений, жидкокристаллический индикатор 14, клавиатура 15, разъем 26 для подключения измерительного микрофона 2, разъем 27 для подключения датчика 1 ускорений и датчика 21 скорости, разъем 28 для подключения датчика 22 освещенности, разъем 29 для подключения AC/DC адаптера 20, разъемы 30 и 31 для подключения к портам СОМ и USB персонального компьютера.
Переносной контейнер оснащен тремя опорами 32, размещенными на внешней поверхности одной из стенок контейнера и определяющими положение опорной плоскости, закрывающимся отсеком для аккумуляторной батареи 8 (на чертеже не показан), откидной или съемной крышкой 33, закрывающей лицевую панель 24 и размещенное в контейнере оборудование, и ручкой 34 для переноски контейнера. На внутренней поверхности крышки размещены фиксаторы для складного штатива, измерительного микрофона, дополнительных датчиков, кабелей и адаптера (на чертеже не показаны).
Датчик 1 ускорений обеспечивает измерение ускорений в трех взаимно перпендикулярных направлениях: вертикальном (ось Z) и горизонтальных (оси Х и Y). При оснащении прибора одним датчиком ускорений он выбирается с пределом измерения 10 g. При оснащении прибора двумя датчиками ускорений они выбираются с пределами измерений соответственно до 2 g и до 10 g. Конструкция датчика 1 ускорений предусматривает возможность его фиксации на площадке 25 лицевой панели 24 переносного контейнера с помощью резьбовых крепежных элементов (на чертеже не показаны), а также на поверхности тестируемых узлов и агрегатов с помощью дополнительных приспособлений при подключении к базовому модулю через кабель. В рамках данной заявки не рассматривается конструкция фиксирующих узлов, так они широко описаны в технической литературе.
Штатив обеспечивает установку микрофона на высоте 1 м от опорной поверхности и возможность регулировки направленности микрофона в вертикальной плоскости в пределах ±30°.
Измерение вибрационных и акустических характеристик лифтов с помощью данного прибора осуществляется следующим образом.
Переносной контейнер 23 размещают опорами 32 на полу лифта и открывают крышку 33. При установке датчика 1 ускорений в базовом модуле 3 ось Х направляется от задней стенки к двери кабины лифта. В этом случае датчик 1 ускорений подключается непосредственно к разъему 27 на лицевой панели переносного контейнера. При установке датчика ускорений на поверхности тестируемых узлов и агрегатов кабины лифта он подключается к указанному разъему 27 через кабель. Снимают с крышки 33 штатив и измерительный микрофон 2, закрепляют микрофон на штативе. Устанавливают штатив с микрофоном на полу лифта на расстоянии 1 м от опорной поверхности и подключают микрофон к соответствующему разъему 26 прибора.
Устройство для измерения вибрационных и акустических характеристик лифтов и эскалаторов представляет собой аппаратно-программный
комплекс, предназначенный для измерения, записи и хранения следующих параметров лифтов и эскалаторов:
- вибрационных характеристик пола кабины и механизмов лифта, поручней и лестничного полотна эскалатора;
- уровня звука в кабине лифта и на эскалаторе;
- скоростей поручней и лестничного полотна эскалатора, скорости движения дверей кабины лифта (при подключении дополнительного датчика скорости);
- уровня освещенности (при подключении дополнительного датчика освещенности).
Программное обеспечение прибора включает тест-программу, программу настройки и рабочую программу.
Тест-программа запускается при включении питания прибора, а также по команде с клавиатуры 15. В процессе прохождения тест-программы производится проверка узлов базового модуля, датчика 1 ускорений, микрофона 2, линий связи и отклонение опорной поверхности от горизонтали с выдачей диагностических сообщений. Также в процессе прохождения тест-программы определяется наличие дополнительно подключенных устройств, например, датчика 21 скорости.
Программа настройки производит выбор следующих параметров:
- режим памяти (останов при заполнении (по умолчанию) или циклический переход);
- частота выборки (256 (по умолчанию) или 512 замеров в секунду);
- режим включения (ручной (по умолчанию) или по пороговому уровню, который устанавливается в пределах от 0,01 g до 0,1 g);
- продолжительность записи одного события (до 300 с);
- тип датчика 1 ускорений;
- включение режима измерения скорости;
- включение режима измерения освещенности;
- выбор расположения осей чувствительности (вертикальной оси (Z по умолчанию)) датчика ускорений.
Настройка остальных параметров (выбор языка, единиц измерения, настройка часов и календаря и т.д.) осуществляется при подключении прибора к персональному компьютеру через кабель СОМ или USB.
Включение рабочего режима записи параметров вибрации и шума производится с ПДУ 19, либо с клавиатуры 15, либо при превышении установленного порогового значения вибрации. Отключение записи производится с ПДУ, либо с клавиатуры, либо по истечении установленного времени записи.
Перед записью параметров производится ввод информации для идентификации записи события.
При записи события фиксируются:
- код идентификации;
- календарная дата и время начала записи события;
- отклонение опорной поверхности от горизонтали в двух плоскостях перед началом записи;
- температура окружающей среды;
- уровень звукового фона;
- уровни ускорений по трем координатам;
- уровень звука;
- время окончания записи события.
Затем устанавливают на каркасе кабины лифта датчик 21 скорости движения дверей кабины лифта. При включении режима записи скорости записывается скорость, замеренная датчиком 21 скорости, вместо уровней вибрации и шума.
В случае включения режима измерения освещенности параметры не записываются, индицируется освещенность, замеренная датчиком 22 освещенности.
Аналогично измеряются вибрационные и акустические характеристики эскалаторов. Для этого переносной контейнер 23 и штатив с микрофоном 2 устанавливаются на лестничном марше эскалатора.
При измерении скоростей поручней датчик 21 скорости устанавливают на поручне эскалатора с помощью кронштейна, обеспечивающего его неподвижность относительно лестничного марша, и подсоединяют его к разъему 27 прибора. При измерении скорости лестничного полотна датчик 21 скорости, установленный на лестничном марше, приводится в соприкосновение с боковой стенкой эскалатора.
Предлагаемое устройство для измерения вибрационных и акустических характеристик лифтов и эскалаторов может быть изготовлено промышленным способом на приборостроительном предприятии с использованием современных электронных компонентов и технологий. В устройстве может быть использован микропроцессор MSP430F149 фирмы "Texas Instruments" (США) или другие микропроцессоры подобного типа. Блок памяти результатов измерений может быть реализован на электрически программируемых микросхемах памяти, в виде флэш-памяти, либо в виде накопителей на магнитных или оптических носителях. Часы реального времени могут быть построены на микросхеме DS3231SN компании Maxim/Dallas Semiconductor (США). В качестве источника электропитания может быть использована, например, аккумуляторная батарея из трех литиевых аккумуляторов LS 18650. Специалисту в данной области понятно, что могут быть различные модификации предложенного устройства без отхода от духа и рамок настоящей полезной модели, определяемых объемом притязаний, изложенных в формуле полезной модели.