一种实现复杂逻辑控制功能的电梯制动单元电路

技术领域

本发明涉及电梯制动技术领域，特别是涉及一种实现复杂逻辑控制功能的电梯制动单元电路。

背景技术

电梯在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色，使用到的场合也越来越广。

电梯使用中的安全问题，是人们比较关注的问题。

目前，电梯系统的制动单元，通常是通过电子硬件和电子软件的结合设计来实现的。然而，涉及到电子硬件设计工作和电子软件的设计工作，工作量都非常大，产品开发需要投入大量的人力。

因此，需要提供一种实现复杂逻辑控制功能的电梯制动单元电路以解决上述技术问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种实现复杂逻辑控制功能的电梯制动单元电路，采用全电子硬件设计，省去了常规的电子软件设计，节省了人力，且简化了的电路。

为解决上述技术问题，本发明采用的第一种技术方案是提供一种实现复杂逻辑控制功能的电梯制动单元电路，该实现复杂逻辑控制功能的电梯制动单元电路为纯硬件电路，包括主机同步信号输入模块10、过流过温检测模块20、母线电压检测模块30、IGBT短路故障检测模块40、主副机指示模块50、IGBT驱动信号输出模块60，主机同步信号输入模块10电连接过流过温检测模块20、母线电压检测模块30和IGBT短路故障检测模块40；过流过温检测模块20和主副机指示模块50电连接IGBT短路故障检测模块40；主副机指示模块50电连接母线电压检测模块30和IGBT驱动信号输出模块60。

在一实施例中，主机同步信号输入模块10包括并联输入信号端子PI；IGBT驱动信号输出模块60包括并联输出信号端子PO和并联公共信号端子COM。

在一实施例中，主机同步信号输入模块10包括主机同步信号输入单元、U3A与非门、U3B与非门、U3C与非门；主机同步信号输入单元的输出信号接U3A与非门的第二输入脚，U3A与非门的第一输入脚接主副机指示模块50，U3A与非门的第三输出脚接U3B与非门的第五输入脚，U3B与非门的第四输入脚接母线电压检测模块30，U3B与非门的第六输出脚接U3C与非门的第九输入脚，U3C与非门的第十输入脚接过流过温检测模块20，U3C与非门的第八输出脚接IGBT短路故障检测模块40和主副机指示模块50。

在一实施例中，母线电压检测模块30包括主机/副机设定开关SW1和U2D与非门，主机/副机设定开关SW1串联在地线和U2D与非门的第十二输入脚之间，U2D与非门的第十三输入脚接母线电压检测端子，U2D与非门的第十一输出脚接U3B与非门的第四输入脚，U2D与非门的第十二输入脚接主副机指示模块50。

在一实施例中，主副机指示模块50包括U1B非门、U2B与非门、U2A与非门、主机指示灯LED1、副机指示灯LED2；

U2D与非门的第十二输入脚接U1B非门的第三输入脚、U2A与非门的第一输入脚、通过第三电阻R3接U2A与非门的VCC输入脚，且U2A与非门的VCC输入脚接+5V直流电；U1B非门的第四输出脚接U2B与非门的第五输入脚和U3A与非门的第一输入脚；

U2A与非门的GND脚接地；主机指示灯LED1和第一电阻R1串联后一端接+5V直流电、另一端接U2A与非门的第三输出脚；副机指示灯LED2和第二电阻R2串联后一端接+5V直流电、另一端接U2B与非门的第六输出脚；

U2B与非门的第四输入脚接U2A与非门的第二输入脚、IGBT短路故障检测模块40的输入端、IGBT驱动信号输出模块60的输入端。

在一实施例中，IGBT短路故障检测模块40包括U2C与非门、U1E非门、U1D非门；U1D非门的第九输入脚接IGBT短路检测端子、第八输出脚接U2C与非门的第九输入脚，U2C与非门的第十输入脚接U2B与非门的第四输入脚；U2C与非门的第八输出脚通过第四电阻R4接U1E非门的第十一输入脚，且U1E非门的第十一输入脚通过第一电容C1接地，U1E非门的第十输出脚接IGBT短路故障端子，该IGBT短路故障端子接第四半导体二极管D4的阳极，第四半导体二极管D4的阴极接第十二电阻R12的一端，第十二电阻R12的另一端接红光发光二极管LED3的阳极，红光发光二极管LED3的阴极接地。

在一实施例中，过流过温检测模块20包括U4C与非门、U4D与非门、U5B非门、U4A与非门、U4B与非门、U3D与非门、U5D非门、U5C非门、第五半导体二极管D5、第三半导体二极管D3；

+5V直流电接第十一电阻R11的一端和第三半导体二极管D3的阴极；第三半导体二极管D3的阳极接第十一电阻R11的另一端、并通过第四电容C4接地；第三半导体二极管D3的阳极接U3D与非门的第十二输入脚、U4B与非门的第四输入脚、U4C与非门的第十输入脚；

U4C与非门的第九输入脚和U4D与非门的第十一输出脚连接，且连接U5B非门的第三输入脚，U4C与非门的第八输出脚接U4D与非门的第十二输入脚，U4D与非门的第十三输入脚接IGBT过流检测端子，U4D与非门的第十一输出脚接U5B非门的第三输入脚，U5B非门的第四输出脚接U4A与非门的第一输入脚；

U4A与非门的第二输入脚接温度检测端子，U4A与非门的VCC输入脚接+5V直流电、GND脚接地、第三输出脚接U4B与非门的第五输入脚，U4B与非门的第六输出脚接U3D与非门的第十三输入脚，U3D与非门的第十一输出脚接U5D非门的第九输入脚，U5D非门的第八输出脚接U3C与非门的第十输入脚；U4B与非门的第六输出脚接U5C非门的第五输入脚，U5C非门的第六输出脚接过热/IGBT过流故障端子、第五半导体二极管D5的阳极，第五半导体二极管D5的阴极接第四半导体二极管D4的阴极。

在一实施例中，主机同步信号输入单元包括第八电阻R8、第九电阻R9、第一电容C1、第一稳压二极管ZD1、第七光电耦合器U7、第十电阻R10；

第九电阻R9和第一电容C1并联后，一端通过第八电阻R8接VCC电压输入端，另一端接并联输入信号端子PI和第七光电耦合器U7的阴极，第九电阻R9的所述一端接第一稳压二极管ZD1的负极，第一稳压二极管ZD1的正极接第七光电耦合器U7的阳极，第七光电耦合器U7的集电极接+5V直流电，第七光电耦合器U7的发射极通过第十电阻R10接地，且第七光电耦合器U7的发射极接U3A与非门的第二输入脚。

在一实施例中，IGBT驱动信号输出模块60包括第二半导体二极管D2、NPN型三极管Q1、第三电容C3、第七电阻R7、第一半导体二极管D1、第五电阻R5、第六光电耦合器U6、第二电容C2、第六电阻R6、U1C非门；

并联输出信号端子PO接第二半导体二极管D2的阴极、第一半导体二极管D1的阳极、NPN型三极管Q1集电极；

第二半导体二极管D2的阳极接地、并联公共信号端子COM和NPN型三极管Q1发射极、第三电容C3的一端、第七电阻R7的一端，NPN型三极管Q1基极接第三电容C3和第七电阻R7的另一端、第六光电耦合器U6发射极，第六光电耦合器U6的集电极通过第五电阻R5接VCC电压输入端和第一半导体二极管D1的阴极；

第六光电耦合器U6阳极和阴极之间接有第二电容C2，且第六光电耦合器U6阳极通过第六电阻R6接U1C非门的第六输出脚，U1C非门的第五输入脚接U2A与非门的第二输入脚，且U1C非门的第六输出脚接IGBT驱动信号端子。

本发明的有益效果是：

(1)采用全电子硬件设计，省去了常规的电子软件设计，节省了人力，且简化了的电路；

(2)进一步地，通过逻辑电路的设计，能同时处理6个输入信号和8个输出信号，功能齐全。

附图说明

图1是本发明的实现复杂逻辑控制功能的电梯制动单元电路的电路连接结构示意图；

图2是两个图1所示电路并联的原理示意图。

具体实施方式

下面结合图示对本发明的技术方案进行详述。

如图1所示的实现复杂逻辑控制功能的电梯制动单元电路100，该实现复杂逻辑控制功能的电梯制动单元电路为纯硬件电路，包括主机同步信号输入模块10、过流过温检测模块20、母线电压检测模块30、IGBT短路故障检测模块40、主副机指示模块50、IGBT驱动信号输出模块60，主机同步信号输入模块10电连接过流过温检测模块20、母线电压检测模块30和IGBT短路故障检测模块40；过流过温检测模块20和主副机指示模块50电连接IGBT短路故障检测模块40；主副机指示模块50电连接母线电压检测模块30和IGBT驱动信号输出模块60。

如图1所示，主机同步信号输入模块10包括并联输入信号端子PI；IGBT驱动信号输出模块60包括并联输出信号端子PO和并联公共信号端子COM。

如图1所示，主机同步信号输入模块10包括主机同步信号输入单元、U3A与非门、U3B与非门、U3C与非门；主机同步信号输入单元的输出信号接U3A与非门的第二输入脚，U3A与非门的第一输入脚接主副机指示模块50，U3A与非门的第三输出脚接U3B与非门的第五输入脚，U3B与非门的第四输入脚接母线电压检测模块30，U3B与非门的第六输出脚接U3C与非门的第九输入脚，U3C与非门的第十输入脚接过流过温检测模块20，U3C与非门的第八输出脚接IGBT短路故障检测模块40和主副机指示模块50。

如图1所示，母线电压检测模块30包括主机/副机设定开关SW1和U2D与非门，主机/副机设定开关SW1串联在地线和U2D与非门的第十二输入脚之间，U2D与非门的第十三输入脚接母线电压检测端子，U2D与非门的第十一输出脚接U3B与非门的第四输入脚，U2D与非门的第十二输入脚接主副机指示模块50。

如图1所示，主副机指示模块50包括U1B非门、U2B与非门、U2A与非门、主机指示灯LED1、副机指示灯LED2；

U2D与非门的第十二输入脚接U1B非门的第三输入脚、U2A与非门的第一输入脚、通过第三电阻R3接U2A与非门的VCC输入脚，且U2A与非门的VCC输入脚接+5V直流电；U1B非门的第四输出脚接U2B与非门的第五输入脚和U3A与非门的第一输入脚；

U2A与非门的GND脚接地；主机指示灯LED1和第一电阻R1串联后一端接+5V直流电、另一端接U2A与非门的第三输出脚；副机指示灯LED2和第二电阻R2串联后一端接+5V直流电、另一端接U2B与非门的第六输出脚；

U2B与非门的第四输入脚接U2A与非门的第二输入脚、IGBT短路故障检测模块40的输入端、IGBT驱动信号输出模块60的输入端。

如图1所示，IGBT短路故障检测模块40包括U2C与非门、U1E非门、U1D非门；U1D非门的第九输入脚接IGBT短路检测端子、第八输出脚接U2C与非门的第九输入脚，U2C与非门的第十输入脚接U2B与非门的第四输入脚；U2C与非门的第八输出脚通过第四电阻R4接U1E非门的第十一输入脚，且U1E非门的第十一输入脚通过第一电容C1接地，U1E非门的第十输出脚接IGBT短路故障端子，该IGBT短路故障端子接第四半导体二极管D4的阳极，第四半导体二极管D4的阴极接第十二电阻R12的一端，第十二电阻R12的另一端接红光发光二极管LED3的阳极，红光发光二极管LED3的阴极接地。

如图1所示，过流过温检测模块20包括U4C与非门、U4D与非门、U5B非门、U4A与非门、U4B与非门、U3D与非门、U5D非门、U5C非门、第五半导体二极管D5、第三半导体二极管D3；

+5V直流电接第十一电阻R11的一端和第三半导体二极管D3的阴极；第三半导体二极管D3的阳极接第十一电阻R11的另一端、并通过第四电容C4接地；第三半导体二极管D3的阳极接U3D与非门的第十二输入脚、U4B与非门的第四输入脚、U4C与非门的第十输入脚；

U4C与非门的第九输入脚和U4D与非门的第十一输出脚连接，且连接U5B非门的第三输入脚，U4C与非门的第八输出脚接U4D与非门的第十二输入脚，U4D与非门的第十三输入脚接IGBT过流检测端子，U4D与非门的第十一输出脚接U5B非门的第三输入脚，U5B非门的第四输出脚接U4A与非门的第一输入脚；

U4A与非门的第二输入脚接温度检测端子，U4A与非门的VCC输入脚接+5V直流电、GND脚接地、第三输出脚接U4B与非门的第五输入脚，U4B与非门的第六输出脚接U3D与非门的第十三输入脚，U3D与非门的第十一输出脚接U5D非门的第九输入脚，U5D非门的第八输出脚接U3C与非门的第十输入脚；U4B与非门的第六输出脚接U5C非门的第五输入脚，U5C非门的第六输出脚接过热/IGBT过流故障端子、第五半导体二极管D5的阳极，第五半导体二极管D5的阴极接第四半导体二极管D4的阴极。

如图1所示，主机同步信号输入单元包括第八电阻R8、第九电阻R9、第一电容C1、第一稳压二极管ZD1、第七光电耦合器U7、第十电阻R10；

第九电阻R9和第一电容C1并联后，一端通过第八电阻R8接VCC电压输入端，另一端接并联输入信号端子PI和第七光电耦合器U7的阴极，第九电阻R9的所述一端接第一稳压二极管ZD1的负极，第一稳压二极管ZD1的正极接第七光电耦合器U7的阳极，第七光电耦合器U7的集电极接+5V直流电，第七光电耦合器U7的发射极通过第十电阻R10接地，且第七光电耦合器U7的发射极接U3A与非门的第二输入脚。

在一实施例中，IGBT驱动信号输出模块60包括第二半导体二极管D2、NPN型三极管Q1、第三电容C3、第七电阻R7、第一半导体二极管D1、第五电阻R5、第六光电耦合器U6、第二电容C2、第六电阻R6、U1C非门；

并联输出信号端子PO接第二半导体二极管D2的阴极、第一半导体二极管D1的阳极、NPN型三极管Q1集电极；

第二半导体二极管D2的阳极接地、并联公共信号端子COM和NPN型三极管Q1发射极、第三电容C3的一端、第七电阻R7的一端，NPN型三极管Q1基极接第三电容C3和第七电阻R7的另一端、第六光电耦合器U6发射极，第六光电耦合器U6的集电极通过第五电阻R5接VCC电压输入端和第一半导体二极管D1的阴极；

第六光电耦合器U6阳极和阴极之间接有第二电容C2，且第六光电耦合器U6阳极通过第六电阻R6接U1C非门的第六输出脚，U1C非门的第五输入脚接U2A与非门的第二输入脚，且U1C非门的第六输出脚接IGBT驱动信号端子。

如图1和图2所示，本发明的第一优选实施例，主要采用非门和与非门芯片进行设计，能实现8种逻辑功能，如表1所示，分别为主机正常工作、主机过热故障、主机过流故障、主机短路故障、副机正常工作、副机过热故障、副机过流故障、副机短路故障，这8种逻辑功能在不同的输入信号下会有不同的输出信号，从而实现相应的功能。从表1可以看出，本设计可以设定主机和副机。工作原理如图1所示，当图1所示电路被设定为主机时，主机/副机设定开关SW1断开，副机指示灯LED2熄灭，主机指示灯LED1和IGBT驱动信号端子均受母线电压检测信号的影响，过热/IGBT过流故障信号17受温度检测信号13或IGBT过流检测信号12的影响，同时温度检测信号13或IGBT过流检测信号12对故障指示灯LED3也有影响，IGBT短路故障信号18受IGBT短路检测信号14及母线电压检测信号10的影响，但主机同步信号11对主机的输出信号没有影响。当制动单元被设定为副机时，SW1开关闭合，主机指示灯LED1熄灭，副机指示灯LED1和IGBT驱动信号16均受主机同步信号11的影响，母线电压检测信号10对IGBT驱动信号16不起作用，过热/IGBT过流故障端子的信号受温度检测信号端子或IGBT过流检测信号端子的影响，同时温度检测信号端子或IGBT过流检测信号端子对故障指示灯LED3也有影响，IGBT短路故障信号端子受IGBT短路检测信号端子及主机同步信号端子的影响。详细的逻辑功能请参照表1。

本设计电路在与非门U3D的第十二输入脚、与非门U4B的第四输入脚和与非门U4C的第十输入脚加入软启动电路(包括第十一电阻R11、第四电容C4和第三半导体二极管D3)，可以有效预防误触发过热/IGBT过流故障。

图1所示电路的设计允许两个或多个主机与副机并联，通过多机并联可以增加电路的功率。工作原理如图1所示，主机与副机并联需要用到3个信号，分别是并联输出信号PO，并联输入信号PI和并联公共信号COM，电气连接方法如图2所示。

下表1为图1所示电路的逻辑功能表

备注：H为高电平，L为低电平，X为高电平或低电平。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。