1. 研究目的与意义
随着我国城市化进程的发展,城市里的高层建筑日渐增多,电梯成为住在高层中的居民通行运输货物的必要方式;由于我国人口老龄化的以及一些年代较为久远的小区仍然没有电梯,为这些小区楼房适配电梯也是非常的需要;另外随着社会的发展,一些私人楼房虽然层数不超过5层,户主也有着加装电梯的需要,这又为电梯设计提供了市场。传统的电梯在一些方面功能已经基本齐全,但其功能还不够完美,很多方面还有待改进。以后的电梯的发展方向是智能化,把一些最先进的技术应用在其中,而单片机的具有良好兼容性,可以在单片机的基础上加装很多新的接口,以此来实现电梯的进一步升级。当出现一个新的技术要加装在电梯上,无论是从接口上还从程序上,单片机都是非常容易改变并进行适配的,所以基于单片机的电梯设计非常实用。
2. 课题关键问题和重难点
在这个课题中,首先就是将电梯的整体构架搭建起来,所以首先要构思电梯导向系统的基本模型,这个构架如果不好,会导致整个电梯都没有一个很好的运行环境;然后就要考虑适配的轿厢以及曳引系统,在这其中轿厢和导轨的契合方式需要设计的牢靠,在曳引机拖拽电机时不能出现轿厢卡死的问题;然后就要考虑楼层检测的问题,每个检测方法都有其一定的精度和复杂性,可以利用传感器,也可以直接利用硬件连接来检测,前者设计复杂成本高,但设计精度较高,后者设计设计简单也不失精度,所以设计时要综合考虑;然后就是模拟每个楼层的控制问题了,这是一个比前面的设计都要复杂的问题,因为不仅要考虑具体的硬件设计,还要考虑具体的线路的逻辑连接问题,这是和单片机相连接比较多的部分,比电机要多上不少,所以设计时要综合考虑;最后就是要设计电梯门以及控制开关门的电梯了。
3. 国内外研究现状(文献综述)
电梯是随着高层建筑的兴起发展而来的一种垂直运输工具。追溯电梯这种升降设备的历史,据说他起源于公元前236年的古希腊。是阿基米德设计出的人力的卷筒式卷扬机,安装在尼罗宫殿里,共3台,这三台卷扬机被认为是现代电梯的鼻祖。
1858年蒸汽为动力的客梯在美国出现,继而又出现了水压梯。1889年美国的奥梯斯公司首先使用电动机作为电梯动力,这才上出现了名副其实的电梯,并使电梯趋于实用化。当时的电梯都是鼓轮式的,鼓轮式电梯在提升高度上虞限制并且在安全上存在隐患,所以这种电梯的发展受到了限制。1903年在美国出现了曳引式电梯,这种电梯的特点是轿厢与对重作用反向运动,一升一降,钢丝绳不需要缠绕,长度不受限制,根数也不受限制,这样使电梯的提升高度和载重量得到提高。曳引式电梯是靠摩擦力传动,当电梯失控冲顶时,只要对重被坑中的缓冲器阻挡,钢丝绳与拽引轮绳间就会打滑而避免发生撞击楼板的重大事故。由于曳引式电梯具有这个优点,因而得到发展,并一直沿用至今。
1900年还出现了第一台自动扶梯,与偶美国奥梯斯电梯公司制造,在巴黎世界博览会上展出。1915年自动平层控制系统设计成功;1933年美国制造了6米/秒的高速电梯,安装在纽约的帝国大厦。第二次世界大战后,电梯进入高速发展耳的时代:
4. 研究方案
电梯的总体结构是曳引式电梯,这也是目前主流电梯对于电梯的的拖动方式。曳引电机选用普通的直流电动机,用单片机来控制他正负电源的给定以此来实现电梯上下楼层的控制;对于电梯的导向体系统,我们用4个金属杆作为导轨,上下固定在两个电路板上;轿厢用圆柱形金属盒模拟,然后上下固定在电路板上,两个电路板在相应的位置打4个直径略大于导轨杆的孔,然后就可以将轿厢穿在导轨上,这样就限制了轿厢只能沿着导轨上下运动。轿厢门用一个有弧度的金属片代替,然后连上舵机,舵机的伺服系统由可变宽度的脉冲来进行控制,控制线是用来传送脉冲的,脉冲的宽度影响着舵机转动的角度,也就是开门的角度,在这里还是由单片机来给控制线脉冲信号以此来实现开关门的控制。电梯上固定一个连接电路的弹簧,然后每一层都用一个长度足够的鲁螺丝连接按键电路板,当电梯到某一层是,弹簧就会与螺丝钉连接,这样电梯电路就与按键电路接通了,就可以得到一个信号以此来区别楼层。
5. 工作计划
第1周文献阅读,资料翻译,了解毕设任务。
第2周学收集各类电梯相关资料,分析比较。
第3周需求分析,方案初步设计开题报告。
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