提供了一种用于电梯系统(10)的马达(20)的反馈系统(24)。反馈系统可包括第一传感器(26)和处理电路(28)。第一传感器(26)可邻近电梯系统(10)的驱动部件(16,18,32)设置且被构造成检测驱动部件(16,18,32)的位置中的变化。处理电路(28)可被构造成从第一传感器(26)接收对应于驱动部件(16,18,32)的位置中的变化的第一数据信号并基于第一数据信号生成用于控制马达(20)的反馈信号。
1.一种用于电梯系统(10)的马达(20)的反馈系统(24)，包括：
第一传感器(26)，其邻近所述电梯系统(10)的驱动部件(16, 18, 32)设置，所述第一传感器(26)被构造成基于所述驱动部件(16, 18, 32)的表面不规则性而检测在所述驱动部件(16, 18, 32)的位置中的变化；以及处理电路(28)，其构造成从所述第一传感器(26)接收对应于所述驱动部件(16, 18,
32)的位置中的变化的第一数据信号并基于所述第一数据信号生成用于控制所述马达(20)的反馈信号。
2.根据权利要求1所述的反馈系统(24)，其特征在于，所述处理电路(28)被构造成基于所述第一数据信号确定转子(32)相对于所述马达(20)的角位移和角速度中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的反馈系统(24)，其特征在于，所述第一传感器(26)包括用于发射传感器信号的发射器和用于接收所述传感器信号的反射的接收器，所述发射的传感器信号具有预定频率。
4.根据权利要求3所述的反馈系统(24)，其特征在于，所述处理电路(28)被构造成检测在所述发射的传感器信号和由所述第一传感器(26)接收的反射的传感器信号之间的任何偏移，所述处理电路(28)被构造成基于频率中的偏移而确定转子(32)相对于所述马达(20)的角位移和角速度中的一个或多个。
5.根据权利要求1所述的反馈系统(24)，其特征在于，所述第一传感器(26)包括激光源、发光二极管(LED)源、红外光源、超声波源和微波源中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的反馈系统(24)，其特征在于，所述驱动部件(16, 18, 32)包括张力构件(16)、牵引绳轮(18)和可旋转地联接到所述电梯系统(10)的马达(20)的转子(32)中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的反馈系统(24)，其特征在于，所述处理电路(28)被构造成从第二传感器(26)接收第二数据信号并基于所述第一和第二数据信号生成反馈信号。
8.根据权利要求7所述的反馈系统(24)，其特征在于，所述第一数据信号对应于牵引绳轮(18)的位置中的变化，并且所述第二数据信号对应于张力构件(16)的位置中的变化，所述处理电路(28)构造成基于在所述第一和第二数据信号之间的任何差异而确定所述张力构件(16)和所述牵引绳轮(18)之间的牵引的状态。
9.一种用于控制电梯系统(10)的马达(20)的反馈系统(24)，包括：
第一传感器(26)，其邻近可旋转地联接到所述马达(20)的转子(32)设置，所述第一传感器(26)构造成输出对应于所述转子(32)的位置中的变化的第一数据信号；
第二传感器(26)，其邻近所述电梯系统(10)的张力构件(16)设置，所述第二传感器(26)构造成输出对应于所述张力构件(16)的位置中的变化的第二数据信号；
处理电路(28)，其构造成从所述第一和第二传感器(26)接收所述第一和第二数据信号，基于所述第一和第二数据信号至少确定所述转子(32)相对于所述马达(20)的角位移，并且基于所述转子(32)的角位移生成反馈信号；以及控制器(22)，其构造成接收所述反馈信号并基于所述反馈信号生成用于驱动所述马达(20)的驱动信号。
10.根据权利要求9所述的反馈系统(24)，其特征在于，所述处理电路(28)构造成基于所述转子(32)的速度进一步确定电梯轿厢(12)的位置和速度中的一个或多个。
11.根据权利要求9所述的反馈系统(24)，其特征在于，所述第一和第二传感器(26)中的每一个包括用于发射预定频率的传感器信号的发射器和用于接收所述传感器信号的反射的接收器，所述传感器信号反射离开所述转子(32)和所述张力构件(16)。
12.根据权利要求11所述的反馈系统(24)，其特征在于，所述处理电路(28)被构造成对于所述第一和第二传感器(26)中的每一个来说检测所述反射的传感器信号中的任何频率偏移，所述处理电路(28)构造成基于所述频率偏移确定所述转子(32)的角速度。
13.根据权利要求9所述的反馈系统(24)，其特征在于，所述第一和第二传感器(26)中的每一个包括激光源、发光二极管(LED)源、红外光源、超声波源和微波源中的至少一个。
14.根据权利要求9所述的反馈系统(24)，其特征在于，所述转子(32)刚性联接到牵引绳轮(18)，所述处理电路(28)构造成基于在所述第一和第二数据信号之间的任何差异来确定在所述张力构件(16)和所述牵引绳轮(18)之间的牵引的状态。
15.根据权利要求9所述的反馈系统(24)，其特征在于，所述转子(32)的表面设有一个或多个标记并且所述第一传感器(26)包括构造成在视觉上捕获所述标记的至少一部分的摄像机，所述处理电路(28)被构造成基于由所述摄像机捕获的标记的图案而确定所述转子(32)的当前角位移。
16.一种用于控制具有电梯轿厢(12)的电梯系统(10)的马达(20)的方法，其包括以下步骤：提供紧邻所述电梯系统(10)的第一驱动部件(16, 18, 32)的第一传感器(26)，所述第一传感器(26)被构造成响应于基于所述第一驱动部件(16, 18, 32)的表面不规则性而确定的所述第一驱动部件(16, 18, 32)的位置中的变化而生成第一数据信号；
基于所述第一驱动部件(16, 18, 32)的位置中的变化而至少确定所述电梯轿厢(12)的位置中的变化；以及生成用于驱动所述电梯系统(10)的马达(20)的反馈信号，所述反馈信号至少部分地基于所述第一驱动部件(16, 18, 32)和所述电梯轿厢(12)的位置中的变化。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一数据信号对应于发射的传感器信号和反射的传感器信号之间的频率偏移，所述反射的传感器信号被反射离开所述第一驱动部件(16, 18, 32)的表面。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一传感器(26)包括激光源、发光二极管(LED)源、红外光源、超声波源和微波源中的至少一个。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：提供紧邻所述电梯系统(10)的第二驱动部件(16, 18, 32)的第二传感器(26)，所述第二传感器(26)被构造成响应于所述第二驱动部件(16, 18, 32)的位置中的变化而生成第二数据信号；以及基于在所述第一和第二数据信号之间的任何差异而确定在所述第一和第二驱动部件(16, 18,
用于电梯系统的马达的反馈系统以及控制该马达的方法
技术领域
[0001] 本公开大体上涉及马达控制，并且更具体地，涉及用于控制电梯系统的马达的系统和方法。
背景技术
[0002] 电梯用反馈系统用来在电梯轿厢沿电梯井道移动时跟踪其位置或速度。更具体而言，电梯采用编码器，该编码器被构造成监测可能正驱动电梯轿厢通过井道的牵引马达的旋转位移和/或速度。利用在牵引马达、牵引绳轮、张力构件和井道之间的已知机械关系，由编码器提供的数据可接着用来确定电梯轿厢相对于井道的位置和/或速度。
[0003] 虽然可证明编码器是一种用于监测电梯控制的适当的解决方案，但编码器及其实施的成本已导致在开发用于提供电梯控制的有效反馈的相当的无编码器解决方案中增加的努力。然而，现有的无编码器实施可能在设计上过度复杂且不实用。现有的无编码器应用还可具有噪音、可靠性和低效率(尤其是在低的电梯轿厢速度下)的问题。
[0004] 因此，需要提供用于以适当的可靠性和性能控制电梯的无编码器且高性价比的装置的系统和方法。此外，需要能够在电梯的整个操作速度范围内为电梯控制提供一致的反馈的相对安静的系统和方法。
发明内容
[0005] 根据本公开的一方面，提供了一种用于电梯系统的马达的反馈系统。反馈系统可包括第一传感器和处理电路。第一传感器可邻近电梯系统的驱动部件设置且被构造成检测驱动部件的位置中的变化。处理电路可被构造成从第一传感器接收对应于驱动部件的位置中的变化的第一数据信号并基于第一数据信号生成用于控制马达的反馈信号。
[0006] 附加地或备选地，处理电路可被构造成基于第一数据信号确定转子相对于马达的角位移和角速度中的至少一个。
[0007] 在另一个改进中，第一传感器可包括用于发射传感器信号的发射器和用于接收传感器信号的反射的接收器。发射的传感器信号可包括预定频率。
[0008] 在相关的改进中，处理电路可被构造成检测在发射的传感器信号和由第一传感器接收的反射的传感器信号之间的任何偏移，并且基于频率中的偏移确定转子相对于马达的角位移和角速度中的一个或多个。
[0009] 在另一个改进中，第一传感器可被构造成基于驱动部件的表面不规则性检测驱动部件的位置中的变化。
[0010] 在另一个改进中，第一传感器可包括激光源、发光二极管LED源、红外光源、超声波源和微波源中的至少一个。
[0011] 在另一个改进中，驱动部件可至少包括张力构件、牵引绳轮和可旋转地联接到电梯系统的马达的转子中的一个或多个。
[0012] 在又一个改进中，处理电路可被构造成从第二传感器接收第二数据信号并基于第一和第二数据信号生成反馈信号。
[0013] 在相关的改进中，第一数据信号可对应于牵引绳轮的位置中的变化，并且第二数据信号可对应于张力构件的位置中的变化。处理电路还可被构造成基于在第一和第二数据信号之间的任何差异来确定在张力构件和牵引绳轮之间的牵引的状态。
[0014] 根据本公开的另一方面，提供了一种用于控制电梯系统的马达的反馈系统。反馈系统可包括第一传感器、第二传感器、处理电路和控制器。第一传感器可邻近可旋转地联接到马达的转子设置并被构造成输出对应于转子的位置中的变化的第一数据信号。第二传感器可邻近电梯系统的张力构件设置并被构造成输出对应于张力构件的位置中的变化的第二数据信号。处理电路可被构造成从第一和第二传感器接收第一和第二数据信号，基于第一和第二数据信号至少确定转子相对于马达的角位移，并且基于转子的角位移生成反馈信号。控制器可被构造成接收反馈信号并基于该反馈信号生成用于驱动马达的驱动信号。
[0015] 附加地或备选地，处理电路可被构造成基于转子的速度进一步确定电梯轿厢的位置和速度中的一个或多个。
[0016] 在另一个改进中，第一和第二传感器中的每一个可包括用于发射具有预定频率的传感器信号的发射器和用于接收该传感器信号的反射的接收器。传感器信号可被反射离开转子和张力构件。
[0017] 在相关的改进中，处理电路可被构造成对于第一和第二传感器中的每一个来说检测反射的传感器信号中的频率上的任何偏移。处理电路可被构造成基于频率中的偏移确定转子的角速度。
[0018] 在另一个改进中，第一和第二传感器中的每一个可包括激光源、发光二极管LED源、红外光源、超声波源和微波源中的至少一个。
[0019] 在另一个改进中，转子可刚性地联接到牵引绳轮，并且处理电路可被构造成基于在第一和第二数据信号之间的任何差异确定在张力构件和牵引绳轮之间的牵引的状态。
[0020] 在又一个改进中，转子的表面可设有一个或多个标记，并且第一传感器可包括构造成在视觉上捕获标记的至少一部分的摄像机。处理电路可被构造成基于由摄像机捕获的标记的图案来确定转子的当前角位移。
[0021] 根据本公开的又一方面，提供了一种用于控制具有电梯轿厢的电梯系统的马达的方法。该方法可提供紧邻电梯系统的第一驱动部件的第一传感器，其中第一传感器可被构造成响应于在第一驱动部件的位置中的变化而生成第一数据信号。该方法还可基于第一驱动部件的位置中的变化来至少确定电梯轿厢的位置中的变化，并且生成用于驱动电梯系统的马达的反馈信号。反馈信号可至少部分地基于第一驱动部件和电梯轿厢的位置中的变化。
[0022] 附加地或备选地，第一数据信号可对应于在发射的传感器信号和反射的传感器信号之间的频率偏移。反射的传感器信号可反射离开第一驱动部件的表面。
[0023] 在另一个改进中，第一传感器可包括激光源、发光二极管LED源、红外光源、超声波源和微波源中的至少一个。
[0024] 在又一个改进中，该方法可进一步提供紧邻电梯系统的第二驱动部件的第二传感器。第二传感器可被构造成响应于第二驱动部件的位置中的变化而生成第二数据信号，并且基于在第一和第二数据信号之间的任何差异来确定在第一和第二驱动部件之间的牵引的状态。
[0025] 在结合附图阅读下面的详细描述之后，本公开的这些和其它方面将变得更显而易见。
附图说明
[0026] 图1是典型的电梯系统的局部透视图；
[0027] 图2是根据本公开的教导构造的反馈系统的一个示例性实施例的示意图；
[0028] 图3是传感器装置的另一个构型的示意图；
[0029] 图4是由传感器装置的另一个示例性构型产生的波形的图形视图；以及[0030] 图5是用于控制电梯系统的方法的图解视图。
[0031] 虽然本公开易于出现各种修改和备选构造，但其某些示例性实施例已在附图中示出并将在下文中详细描述。然而，应当理解，无意局限于所公开的特定形式，而是相反，其目的在于涵盖落在本发明的精神和范围内的所有修改、备选构造和等同物。
具体实施方式
[0032] 现在参看图1，提供了示例性的电梯系统10的示意图。应当理解，图1所示电梯系统10的类型仅用于进行示意性说明，并且为一般电梯系统的各个部件提供背景。对于理解本发明非必需的电梯系统的其它部件(例如，安全装置、导轨等)不进行描述。
[0033] 如图1中所示，电梯系统10可包括由一个或多个张力构件16联接到配重14的轿厢12。张力构件16可在由牵引机或马达20驱动的牵引绳轮18上延伸。在绳轮18和张力构件16之间的牵引可驱动轿厢12和配重14通过井道。马达20的操作可由主控制器22控制。电梯系统10还可包括反馈系统24，反馈系统24设置在靠近张力构件16、牵引绳轮18和/或马达20的位置并且被构造成将电梯轿厢12的位置和/或速度的反馈以电子方式提供给控制器22。
[0034] 转到图2，提供了具有传感器装置26和相关联的处理电路28的反馈系统24的示例性实施例。相关联的电梯系统10可布置成使得控制器22与牵引机或马达20电气连通，牵引机或马达20进一步与一个或多个驱动部件18、32机械连通。更具体而言，由控制器22提供的驱动信号可造成马达20生成扭矩并使可旋转地联接到其的驱动轴30旋转。继而，驱动轴30可造成张力构件16、牵引绳轮18、转子32等以预定速率旋转，以便将电梯轿厢12在井道内升高或降低至合适的水平。反馈系统24的传感器装置26可设置成邻近牵引绳轮18和转子32中的一个或多个，以便检测在牵引绳轮18和/或转子32的表面中的位移。传感器装置26可接着将对应于所检测到的任何位移的数据信号通信至处理电路28以便进一步分析。
[0035] 基于数据信号内包含的信息，信号处理电路28可被构造成生成反馈信号以通信至电梯系统10的控制器22。例如，基于由传感器装置26提供的数据信号以及在马达20和驱动部件18、32之间的预定性质或机械关系，处理电路28可能够计算或确定转子32相对于马达20的角位移和/或速度。根据转子32的角位移或速度，处理电路28还可能够确定电梯轿厢12在井道内的实际位置或速度。控制器22可另外利用包含在反馈信号内的信息来监测马达20的实际输出和电梯轿厢12的观测位置和/或速度中的偏差。例如，如果反馈信号指示在电梯轿厢12中的观测位移和预计位置之间的偏差，则控制器12可被构造成调整到马达20的驱动信号以补偿这种偏差。此外，如果检测到的偏差是显著的，则控制器22可生成指示潜在的故障条件的警示。处理电路28可另外提供滤波器，例如卡尔曼滤波器，以便最小化可能干扰信号处理的任何电噪声的影响。
[0036] 在另一个修改中，图2的反馈系统24可另外被构造成监测在驱动部件16、18、32中的两个或更多个之间的牵引的状态。如在图3中所示，例如，两个传感器装置26可构造成使得一个传感器装置26紧邻牵引绳轮18或转子32的表面设置，而另一个传感器装置26紧邻张力构件16的表面设置。此外，传感器装置26可构造成同时监测张力构件16和牵引绳轮18或转子32两者的移动以发现任何差异。典型的张力构件16可包括绳索、皮带、线缆等的任何组合，它们都可能随时间推移而拉伸或磨损并造成牵引力的降低或在牵引构件16和牵引绳轮18之间的打滑。通过比较张力构件16与牵引绳轮18或转子32的移动，还可提供对在张力构件16和牵引绳轮18之间的牵引中的任何显著损失的早期检测。
[0037] 图2和图3的传感器装置26中的每一个可被构造成检测驱动部件16、18、32在电梯系统10的操作期间的表面图案、渐变或不规则部分中的移动。传感器装置26可大体包括用于将传感器信号发射到驱动部件16、18、32的表面上的发射器和用于接收反射回的传感器信号的任何分量的接收器。此外，传感器装置26可基于频率偏移或图像识别技术检测驱动部件16、18、32的表面中的移动。
[0038] 利用频率偏移技术，传感器装置26可能能够通过跟踪在发射的基准传感器信号和所检测到反射离开这些不规则部分的传感器信号之间发生的在频率上的不同偏移而区分特定表面的物理不规则部分。通过跟踪不规则部分，传感器装置26可能能够确定相关联的驱动部件16、18、32的位移或速度。相应地，传感器装置26可以是基于光学的装置，其被构造成发射和接收呈来自诸如发光二极管(LED)的光源的可见光、激光、红外线等的形式的传感器信号。传感器装置26也可利用可采用微波、超声波或能够频率偏移的任何其它合适波形的形式的传感器信号。传感器装置26的接收器可采用光电二极管、光敏电阻器或响应于光而产生变化输出的任何其它合适的检测装置。
[0039] 利用图像识别技术，传感器装置26可基于在驱动部件16、18、32的表面上的具体标记或视觉上可辨识的渐变来确定驱动部件的位移或速度。在这样的实施例中，传感器装置26可利用成像或斑纹图案运动感测装置，例如互补金属氧化物半导体(CMOS)摄像机，或能够跟踪驱动部件16、18、32的表面特征的任何其它装置。例如，图3的牵引绳轮18的外周边的表面可以可见地标有正弦波形、余弦波形和基准零波形。此外，每个波形可围绕牵引绳轮18提供，使得一个完整的波形周期对应于牵引绳轮18的一次完整的转动。利用固定地瞄准牵引绳轮18的一个部段处的摄像机，传感器装置26可能够在牵引绳轮18旋转时捕获波形的图像，如例如在图4中所示。
[0040] 通过跟踪波形，传感器装置26可能够确定和跟踪牵引绳轮18或转子32的旋转位置和因此的位移和速度。例如，如果正弦值被确定为0.6，并且余弦值被确定为-0.8，则可以利用反正切推导出牵引绳轮18的对应旋转位置。根据该位置，可确定在这种情况下牵引绳轮18的最终旋转位置为离原点大约2.5弧度或143°度。类似地，在备选实施例中，可在牵引绳轮18的外表面上提供对应于仅一个正弦或余弦波形的标记，在这种情况下，可分别利用反正弦或反余弦关系来确定牵引绳轮18的旋转位置。在另外的备选方案中，诸如双参数反正切函数的反正切函数的其它变型可用来推导牵引绳轮18或转子32的旋转位置。在另外的备选方案中，可使用其它三角函数，例如反余切、反正弦、反余弦等。
[0041] 现在转到图5，示意性地示出了例如处理电路28可通过它来对电梯系统10提供马达控制的示例性的方法或算法40。在步骤41中，利用传感器装置26，算法40可初始地涉及监测诸如牵引绳轮18的驱动部件的表面用于位移。在步骤42中，基于传感器读数，处理电路28可能够确定牵引绳轮18的旋转位移和/或速度。在步骤43期间，处理电路28可大体被构造成分析牵引绳轮18的位移和/或速度并将该信息作为反馈通信至控制器22。例如，在一个特定实施中，处理电路28可基于牵引绳轮18的检测到的位移而确定或计算转子32相对于马达20的角位移和/或速度。利用牵引绳轮18或转子32的角位移和/或速度和电梯系统10的已知机械关系，处理电路28可另外被构造成导出电梯轿厢12在井道内的位置和/或速度。控制器22可参考由传感器装置26提供的反馈以确认电梯轿厢12的正确而一致的控制。如果反馈指示不一致性，则控制器22可调整对马达20的控制以补偿该不一致性。如果反馈指示故障条件，则控制器22可安全地中止操作和/或提供指示故障条件的警示。
[0042] 仍然参看图5的方法，在步骤44中，该方法或算法40可使用第二传感器装置26另外监测诸如张力构件16的第二驱动部件的表面用于位移。如在步骤42中那样，在步骤45中，处理电路28可利用由第二传感器装置26提供的读数来确定张力构件16的位移和/或速度。然后，可以可选地将对应于张力构件16的信息与对应于牵引绳轮18和/或转子32的信息结合以便进一步处理。例如，在步骤43中，处理电路28可利用由两个传感器装置26提供的数据来计算转子32或电梯轿厢12的对应位置和/或速度并将该信息作为反馈转发给控制器22。在可选步骤46中，处理电路28可基于在两个传感器装置26之间的任何观测到的差异而进一步确定例如一个或多个张力构件16和牵引绳轮18之间的牵引的状态。在另外的备选方案中，电梯系统10的每个驱动部件16、18、32可设有传感器装置26，使得响应于三个或更多个传感器读数而生成反馈。
[0043] 基于前文所述，可以看到，本公开可以提供用于以最小的复杂度和更高性价比的实施控制电梯系统的系统和方法。此外，所公开的基于传感器的反馈控制系统可用来有效地代替电梯驱动系统中更昂贵的编码器。本公开也可用来监测在电梯系统的驱动部件之间的牵引状态。
[0044] 虽然仅阐述了某些实施例，但根据以上描述，备选方案和修改对于本领域的技术人员将显而易见。这些和其它备选方案被认为是等价的并且在本公开的精神和范围内。
