本发明涉及一种基于超声波测距的扶手电梯安全装置及使用方法，属于电梯技术领域。通过安装于电梯入口处踏板的朝下面和出口处踏板的朝下面上的超声波测距模块，对踏板与电梯井底的距离进行实时测距，并将实时测量结果反馈给单片机，单片机通过实时测量数据与初始数据的比对，及时判断踏板的状态是关闭还是开启，若处于开启状态则控制与之相连的电动机及时关闭，使电梯停止运转，从而预防事故的发生。
1.一种基于超声波测距的扶手电梯安全装置，其特征在于：包括超声波测距模块，超声波测距模块分别安装于电梯入口处踏板的朝下面和出口处踏板的朝下面，超声波测距模块用于测量踏板至电梯井底部的距离；所述每个踏板上均安装五个超声波测距模块，分别位于踏板的四角和中心；所述超声波测距模块与单片机相连，将测量数据传输给单片机；电源模块分别给超声波测距模块和单片机供电；单片机将接收到来自超声波测距模块的测量数据与初始测量数据进行对比分析，判断踏板的开闭状态，并向与之相连的电动机发出指令，控制电动机的运转。
2.根据权利要求1所述的一种基于超声波测距的扶手电梯安全装置，其特征在于：所述超声波测距模块采用HC-SR04型的超声波测距模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于超声波测距的扶手电梯安全装置，其特征在于：所述单片机采用STM32F103芯片。
4.根据权利要求1所述的一种基于超声波测距的扶手电梯安全装置，其特征在于：所述电源模块将220V交流电转换成5V直流电。
5.一种如权利要求1至4任一一种基于超声波测距的扶手电梯安全装置使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1）单片机中预先设定踏板到电梯井底部的初始距离；
步骤2）在电梯入口处踏板和出口处踏板的底部分别安装向下发射的五个超声波测距模块，分别位于踏板的四角和中心位置；
步骤3）将超声波测距模块分别通过串口与单片机连接，并由电源模块给超声波测距模块和单片机供电，单片机另一端连接电梯的电动机；
步骤4）超声波测距模块的发射端发射8个40KHz的方波，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波测距模块的接收端接收到反射波后输出高电平，高电平持续时间就是超声波发射到返回的时间，通过计算得出踏板到电梯井底部的距离；
步骤5）超声波测距模块通过串口通信方式将信息传至单片机，单片机通过计算以取平均值的方式得出较为准确的距离，并将测得的距离与初始距离做对比、分析，通过模糊算法判断踏板是否打开；
步骤6）若单片机判断踏板为打开状态，则向电动机发出关闭指令，电动机关闭，使扶手电梯停止运转；若单片机判断踏板为关闭状态，则不向电动机发出指令，电梯正常运转。
一种基于超声波测距的扶手电梯安全装置及使用方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种基于超声波测距的扶手电梯安全装置及使用方法，属于电梯技术领域。
背景技术
[0002] 目前，台阶式自动扶手电梯在各大商场、大型超市、地铁等各种大型公众场合广泛安装。随着自动扶手电梯的广泛应用，安全问题日益凸显，扶手电梯“吃人”的报道也屡见不鲜。其中有一部分原因是电梯使用者使用不当，但也有一部分原因是电梯本身设计存在安全隐患。
[0003] 现有超声波技术应用广泛，且成本低。在不破坏媒质特性的情况下实现非接触性测量，环境适应能力强，可实现在线测量。这种优势使得超声波测距技术能够运用于多种场合，并得到理想的效果。
发明内容
[0004] 基于现实生活的需要，本发明结合超声波测距技术发明了一种扶手电梯的安全装置，保证了扶手电梯的安全运行。
[0005] 为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
[0006] 一种基于超声波测距的扶手电梯安全装置，包括超声波测距模块，超声波测距模块分别安装于电梯入口处踏板的朝下面和出口处踏板的朝下面，超声波测距模块用于测量踏板至电梯井底部的距离；所述超声波测距模块与单片机相连，将测量数据传输给单片机；电源模块分别给超声波测距模块和单片机供电；单片机将接收到来自超声波测距模块的测量数据与初始测量数据进行对比分析，判断踏板的开闭状态，并向与之相连的电动机发出指令，控制电动机的运转。
[0007] 对上述方案进一步完善：
[0008] 所述每个踏板上均安装五个超声波测距模块，分别位于踏板的四角和中心。
[0009] 所述超声波测距模块采用HC-SR04型的超声波测距模块。
[0010] 所述单片机采用STM32F103芯片。
[0011] 所述电源模块将220V交流电转换成5V直流电。
[0012] 本发明还提供一种基于超声波测距的扶手电梯安全装置使用方法，该方法包括以下步骤：
[0013] 步骤1）单片机中预先设定踏板到电梯井底部的初始距离；
[0014] 步骤2）在电梯入口处踏板和出口处踏板的底部分别安装向下发射的五个超声波测距模块，分别位于踏板的四角和中心位置；
[0015] 步骤3）将超声波测距模块分别通过串口与单片机连接，并由电源模块给超声波测距模块和单片机供电，单片机另一端连接电梯的电动机；
[0016] 步骤4）超声波测距模块的发射端发射8个40KHz的方波，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波测距模块的接收端接收到反射波后输出高电平，高电平持续时间就是超声波发射到返回的时间，通过计算得出踏板到电梯井底部的距离；
[0017] 步骤5）超声波测距模块通过串口通信方式将信息传至单片机，单片机通过计算以取平均值的方式得出较为准确的距离，并将测得的距离与初始距离做对比、分析，通过模糊算法判断踏板是否打开；
[0018] 步骤6）若单片机判断踏板为打开状态，则向电动机发出关闭指令，电动机关闭，使扶手电梯停止运转；若单片机判断踏板为关闭状态，则不向电动机发出指令，电梯正常运转。
[0019] 本发明利用超声波测距技术对电梯踏板与电梯井底的距离进行测量，使得单片机能够及时判断踏板的状态，控制自动扶手电梯的运转，从而预防事故的发生。
[0020] 以下通过附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述。
[0021] 附图说明：
[0022] 图1为本发明结构原理框图。
[0023] 具体实施方式：
[0024] 结合图1所示，一种基于超声波测距的扶手电梯安全装置，包括超声波测距模块，超声波测距模块分别安装于电梯入口处踏板的朝下面和出口处踏板的朝下面，超声波测距模块用于测量踏板至电梯井底的距离；超声波测距模块与单片机相连，将测量数据传输给单片机；电源模块分别给超声波测距模块和单片机供电；单片机将接收到来自超声波测距模块的测量数据与初始测量数据进行对比分析，若实时测量距离小于初始距离，则超声波测距模块连续测距三次，三次测量结果与前面所测量数据一致且均小于初始距离，则单片机判定踏板为开启状态，单片机向与之相连的电动机发出关闭指令，电梯停止运转。
[0025] 上述方案中的超声波测距模块通过串口与单片机通信实现数据的传输。由于超声波测距有一定的误差，为减少误差，本实施例在同一块踏板的四角和中心各设置一个向下发射超声波的超声波测距模块，用于测量踏板到电梯井底部的距离，将五个测量结果取平均值来减少误差。
[0026] 为了尽可能使测量结果精确，本实施例选用HC-SR04型的超声波测距模块；单片机采用STM32F103芯片，该芯片具有13个通信接口，完全可以满足单片机与五个超声波测距模块之间的通信；电源模块将220V交流电转换成5V直流电。
[0027] 基于上述方案的扶手电梯安全装置使用方法，包括以下步骤：
[0028] 步骤1）单片机中预先设定踏板到电梯井底部的初始距离；
[0029] 步骤2）在电梯入口处踏板和出口处踏板的底部分别安装向下发射的五个超声波测距模块，分别位于踏板的四角和中心位置；
[0030] 步骤3）将超声波测距模块分别通过串口与单片机连接，并由电源模块给超声波测距模块和单片机供电，单片机另一端连接电梯的电动机；
[0031] 步骤4）超声波测距模块的发射端发射8个40KHz的方波，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波测距模块的接收端接收到反射波后输出高电平，高电平持续时间就是超声波发射到返回的时间，通过计算得出踏板到电梯井底部的距离；
[0032] 步骤5）超声波测距模块通过串口通信方式将信息传至单片机，单片机通过计算以取平均值的方式得出较为准确的距离，并将测得的距离与初始距离做对比、分析，若实时测量距离小于初始距离，则超声波测距模块连续测距三次，三次测量结果与前面所测量数据一致且均小于初始距离，则单片机判定踏板为开启状态；
[0033] 步骤6）若单片机判断踏板为打开状态，则向电动机发出关闭指令，电动机关闭，使扶手电梯停止运转；若单片机判断踏板为关闭状态，则不向电动机发出指令，电梯正常运转。
[0034] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
