呼梯系统的非接触式按钮、非接触式呼梯系统及电梯设备

摘要

本发明实施例公开了一种呼梯系统的非接触式按钮、非接触式呼梯系统及电梯设备。该非接触式按钮包括振荡电路，包括电感线圈，振荡电路用于输出呼梯信号，呼梯信号的频率随电感线圈检测到的磁场的变化而变化，微处理器，与振荡电路电连接，用于根据呼梯信号的频率变化生成呼梯指令并输出。本发明实施例提供的技术方案，实现了电梯的非接触式信息识别和呼唤，避免了人体和电梯按钮的接触，延长了电梯设备的使用寿命，有效防止有害细菌及病毒的传播。

说明书

技术领域

本发明实施例涉及电梯控制技术领域，尤其涉及一种呼梯系统的非接触式按钮、非接触式呼梯系统及电梯设备。

背景技术

电梯设备离不开信息输入装置，现在普遍采用机械按钮作为信息输入方式，比如操纵盘、外呼面板。

现有技术的电梯召唤系统都需要电梯用户与电梯设备接触，比如，电梯召唤时，用户需要用手指触及厅外召唤箱或轿厢内的案件，只有靠近接触式操作装置才能实现操作，当轿厢内人员较多时，用户直接触及电梯召唤装置的按键比较困难，存在着错过目的层站或轿厢的风险。此外，以机械按钮作为电梯信息输入方式的电梯内部使用机械微动开关，有使用寿命有次数限制，并且受到强外力容易造成损坏，且机械按钮需要接触并施加压力才能实现动作，有可能由此导致有害细菌及病毒的传播，影响用户的身体健康及公共卫生安全。

发明内容

本发明实施例提供一种呼梯系统的非接触式按钮、非接触式呼梯系统及电梯设备，以实现电梯的非接触式感应，在非接触情况下实现楼层选择或者呼梯的功能，有效避免了人体和电梯设备的接触，延长了电梯设备的使用寿命，有效防止有害细菌及病毒的传播。

第一方面，本发明实施例提供了一种呼梯系统的非接触式按钮，包括：

振荡电路，包括电感线圈，所述振荡电路用于输出呼梯信号，所述呼梯信号的频率随所述电感线圈检测到的磁场的变化而变化；

微处理器，与所述振荡电路电连接，用于根据所述呼梯信号的频率变化生成呼梯指令并输出。

可选地，所述振荡电路为考毕兹振荡电路。

可选地，所述振荡电路包括第一电容、第一电阻、第二电阻、第二电容、第一三极管、第三电阻、第四电阻、第三电容、第四电容、第五电容、电感、第六电容、第七电容、第五电阻、第六电阻、第二三极管、第七电阻、第八电容以及第八电阻；

所述第一电容的第一端接地，所述第一电容的第二端分别与所述第一电阻的第一端、所述第三电阻的第一端、所述第五电阻的第一端以及所述第七电阻的第一端连接，并且共同连接于外部电源，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端、所述第二电容的第一端以及所述第一三极管的基极b连接，所述第二电阻的第二端分别与所述第二电容的第二端、所述第四电阻的第二端、所述第四电容的第二端、所述电感的第二端、所述第六电容、所述第六电阻、所述第二三极管的发射极以及所述第八电阻的第二端连接，并且共同接地，所述第三电阻的第二端分别与所述第一三极管的集电极c、所述第三电容的第一端以及所述第五电容的第一端连接，所述第四电阻的第一端分别与所述第一三极管的发射极、所述第三电容的第二端以及所述第四电容的第一端连接，所述第五电容的第二端分别与所述电感的第一端、所述第六电容的第一端以及所述第七电阻的第一端连接，所述第七电容的第二端分别与所述第五电阻的第二端、所述第六电阻的第一端以及所述第二三极管的基极b连接，所述第七电阻的第二端分别与所述第二三极管的集电极c与所述第八电容的第一端连接，所述第八电容的第二端分别与所述第八电容的第一端以及所述微处理器的输入端IN连接。可选地，所述振荡电路还包括第一发光二极管和第二发光二极管；

所述第一发光二极管的阴极与外部电源连接，所述第一发光二极管的阳极与所述第二发光二极管的阴极共同连接于所述第五电容的第二端、所述电感的第一端、所述第六电容的第一端以及所述第七电容的第一端，所述第二发光二极管的阳极接地。

可选地，所述呼梯系统的非接触式按钮还包括光电隔离电路，光电隔离电路与所述微处理器的输出端电连接，用于隔离输出所述呼梯指令。

可选地，所述光电隔离电路包括第九电阻、光电耦合器、保险丝以及第九电容；

所述第九电阻的第一端与所述微处理器的输出端连接，所述第九电阻的第二端与所述光电耦合器的第一输入端电连接，所述光电耦合器的第二输入端接地，所述保险丝的第一端与所述光电耦合器的第一输出端电连接，所述保险丝的第二端与所述第九电容的第一端连接，且所述第九电容连接于所述光电耦合器的第一输出端与第二输出端之间。

可选地，所述微处理器用于在呼梯信号的频率超出预设的频率阈值范围时，响应生成呼梯指令。

第二方面，本发明实施例还提供了一种非接触式呼梯系统，包括第一方面中任一项所述的非接触式按钮，还包括呼梯控制系统；

所述呼梯控制系统与多个所述非接触式按钮电连接，用于接收多个所述非接触式按钮的呼梯指令以控制电梯运行。

可选地，所述非接触式呼梯系统还包括LOP和/或COP，所述LOP和/或所述COP分别用于显示所述呼梯指令。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电梯设备，包括上述第二方面所述的非接触式呼梯系统。

本发明实施例提供了一种呼梯系统的非接触式按钮，包括：振荡电路，包括电感线圈，振荡电路用于输出呼梯信号，呼梯信号的频率随电感线圈检测到的磁场的变化而变化，微处理器，与振荡电路电连接，用于根据呼梯信号的频率变化生成呼梯指令并输出。在当手指靠近或远离电感线圈时，产生的变化的电感量使振荡电路输出不同频率的呼梯信号，由微处理器根据其内部的运算处理单元将输入的不同频率的呼梯信号进行识别、运算及处理后生成呼梯指令，以此避免人体和电梯按钮的接触，防止细菌及病毒的传播，减少病毒的传播途径，另外，实现了非接触式的呼梯，替代机械式按钮，减少压力按钮操作，防止按钮受到强外力或长时间工作时损坏，有利于延长按钮使用寿命。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例提供的一种呼梯系统的非接触式按钮的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种呼梯系统的非接触式按钮中微处理器的具体示意图；

图3为本发明实施例提供的一种呼梯系统的非接触式按钮中振荡电路的具体示意图；

图4为本发明实施例提供的一种呼梯系统的非接触式按钮中光电隔离的具体示意图；

图5为本发明实施例提供的一种非接触式呼梯系统的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种电梯设备的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种呼梯系统的非接触式按钮、非接触式呼梯系统及电梯设备的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他实施方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

图1为本发明实施例提供的一种呼梯系统的非接触式按钮的结构示意图。如图1所示，该非接触式按钮100包括：振荡电路110，包括电感线圈111，振荡电路110用于输出呼梯信号，呼梯信号的频率随电感线圈111检测到的磁场的变化而变化，微处理器120，与振荡电路110电连接，用于根据呼梯信号的频率变化生成呼梯指令并输出。

其中，电感线圈111是利用电磁感应的原理进行工作，而电感量是描述线圈的参数。例如，在本实施例中，手指靠近或远离电感线圈，其电感量是不同的。当然电感量的定义本身是依赖电磁感应原理，感应电动势与电感线圈的杂书的比值即电感量，因此，当有手指靠近时，感应电动势发生变化。因此，设置电感线圈是根据电感量的变化判断有无手指靠近影响电感线圈的电磁感应。

具体地，在设计电感线圈111的直径时，将电感线圈111的直径和手指的粗细相近，由于手指对电磁场呈现抗磁性，当有手指靠近电感线圈111时，通电后的电感线圈111产生的电磁场会发生变化，使电感线圈111的电感量增大，类似的，当手指远离电感线圈111时，电感线圈111的电感量减小，因此，可以通过检测电感线圈111的电感量的变化判断手指的靠近或远离。由于电感线圈111位于振荡电路110中，当手指靠近或远离电感线圈111时，产生的变化的电感量使振荡电路110输出不同频率的信号，即，输出的呼梯信号。通过检测振荡电路110输出的呼梯信号频率的变化，可以进一步判断电感线圈111的电感量的变化，这样，就可以通过频率的变化就可以知道手指的靠近或远离，实现了电梯的非接触式信息识别和呼唤，避免了人体和电梯和按钮的接触。

另外，图2为本发明实施例提供的一种呼梯系统的非接触式按钮中微处理器的具体示意图。如图2所示，振荡电路110与微处理器120的输入端IN连接，便于呼梯信号的频率变化直接传输至微处理器120中，微处理器120根据其内部的运算处理单元将输入的不同频率的呼梯信号进行识别、运算及处理后生成呼梯指令，并且通过微处理器120的输出端OUT输出。

其中，在本实施例中，微处理器120可选采用的是HC32F003芯片，是一种具有高整合度、高抗干扰、高可靠性的芯片，常用于电梯、小家电等行业。

需要说明的是，在微处理器120内部对输入的呼梯信号进行的识别、运算及处理的具体过程，是本领域技术人员所熟知的技术，此处不再说明。

另外需要说明的是，与微处理器120连接的调试电路121用于在对呼梯信号进行识别、运算及处理之前对微处理器进行调试，保证数据的准确性，其具体调试原理也是本领域技术人员所熟知的技术，此处不再说明。

本实施例提供的一种呼梯系统的非接触式按钮，包括：振荡电路，包括电感线圈，振荡电路用于输出呼梯信号，呼梯信号的频率随电感线圈检测到的磁场的变化而变化，微处理器，与振荡电路电连接，用于根据呼梯信号的频率变化生成呼梯指令并输出。在当手指靠近或远离电感线圈时，产生的变化的电感量使振荡电路输出不同频率的呼梯信号，由微处理器根据其内部的运算处理单元将输入的不同频率的呼梯信号进行识别、运算及处理后生成呼梯指令，以此避免人体和电梯按钮的接触，防止细菌及病毒的传播，减少病毒的传播途径，另外，实现了非接触式的呼梯，替代机械式按钮，减少压力按钮操作，防止按钮受到强外力或长时间工作时损坏，有利于延长按钮使用寿命。可选地，振荡电路为考毕兹振荡电路。

其中，考毕兹振荡电路主要用于谐振电路的谐振频率测试或振荡频率测试。

如上述实施例所述，振荡电路与微处理器的输入端连接，将呼梯信号的频率变化直接传输至微处理器中，微处理器根据其内部的运算处理单元将输入的不同频率的呼梯信号进行识别、运算及处理后生成呼梯指令，并且通过微处理器的输出端输出。因此，在本实施例中，考毕兹振荡电路是为后续呼梯指令提供激励信号源。

关于考毕兹振荡电路的具体电路原理的解释如下：

可选地，图3为本发明实施例提供的一种呼梯系统的非接触式按钮中振荡电路的具体示意图。如图3所示，振荡电路包括第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第二电容C2、第一三极管Q1、第三电阻R3、第四电阻R4、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、电感L、第六电容C6、第七电容C7、第五电阻R5、第六电阻R6、第二三极管Q2、第七电阻R7、第八电容C8以及第八电阻R8，其中，第一电容C1的第一端接地，第一电容C1的第二端分别与第一电阻R1的第一端、第三电阻R3的第一端、第五电阻R5的第一端以及第七电阻的第一端R7连接，并且共同连接于外部电源，第一电阻R1的第二端分别与第二电阻R2的第一端、第二电容C2的第一端以及第一三极管Q1的基极b连接，第二电阻R2的第二端分别与第二电容C2的第二端、第四电阻R4的第二端、第四电容C4的第二端、电感L的第二端、第六电容C6、第六电阻R6、第二三极管Q2的发射极e以及第八电阻R8的第二端连接，并且共同接地，第三电阻R3的第二端分别与第一三极管Q1的集电极c、第三电容C3的第一端以及第五电容C5的第一端连接，第四电阻R4的第一端分别与第一三极管Q1的发射极e、第三电容C3的第二端以及第四电容C4的第一端连接，第五电容C5的第二端分别与电感L的第一端、第六电容C6的第一端以及第七电阻C7的第一端连接，第七电容C7的第二端分别与第五电阻R5的第二端、第六电阻R6的第一端以及第二三极管Q2的基极b连接，第七电阻R7的第二端分别与第二三极管Q2的集电极c与第八电容C8的第一端连接，第八电容C8的第二端分别与第八电容R8的第一端以及微处理器120的输入端IN连接。

其中，在图3的电路图中，第一三极管Q1和第二三极管Q2在电路中相当于两个放大器，第三电容C3和第四电容C4与电感L组成谐振回路，作为第一三极管Q1放大器的负载，第三电容C3与第四电容C4作为耦合电容。

具体地，该振荡电路连接外部电源，产生阶跃电压，使电路产生扰动从而更容易起振，此时第一三极管Q1的发射极e将阶跃电压输入到谐振回路中，放大器的输入端，也就是反馈，此时直流电压源不再通过谐振回路，但是前面一个反馈将会通过放大器再次输入到谐振回路，此时由于此信号上次通过滤波器电压的放大，所以频率不变，再次通过谐振回路进行放大，无限这样循环形成了振荡电压。振荡电路的谐振频率由电感L与串联的第三电容C3和第四电容C4决定，且电感线圈位于振荡电路中，由于手指对电磁场呈现抗磁性，当有手指靠近电感线圈时，通电后的电感线圈产生的电磁场会发生变化，使电感线圈的电感量增大，当手指远离电感线圈时，电感线圈的电感量减小，产生的变化的电感量使振荡电路的输出频率不同，振荡电路将该输出频率作为不同的呼梯信号传输至微处理器中进行信号识别和处理。

需要说明的是，振荡电路中的反馈系数一般取值0.1～0.5，太小不容易起振，太大容易使振荡电路中放大器的放大倍数与谐振回路有载值下降，这样容易使振荡波形产生失真，导致振荡电路的输出频率稳定度相应地降低。

另外需要说明的是，对于一个具体的振荡电路，振幅的增大主要依赖于三极管的集电极静态电流，此值若设置太大，则第一三极管容易进入饱和导致振荡波形失真，甚至振荡电路停振，一般取值范围为1mA～4mA。

可选地，继续参照图3，振荡电路还包括第一发光二极管VD1和第二发光二极管VD2，第一发光二极管VD1的阴极与外部电源连接，第一发光二极管VD1的阳极与第二发光二极管VD2的阴极共同连接于第五电容C5的第二端、电感L的第一端、第六电容C6的第一端以及第七电容C7的第一端，第二发光二极管VD2的阳极接地。

其中，第一发光二极管VD1和第二发光二极管VD2用于待机或动作指示，当第一发光二极管VD1用于待机指示时，则第二发光二极管VD2用于动作指示，当第一发光二极管VD1用于动作指示时，第二发光二极管VD2用于待机指示。

具体地，参照图3，第一发光二极管VD1连接5V的外部电源，第一发光二极管VD1进行待机指示，且第一发光二极管VD1的阳极与第二发光二极管VD2的阴极共同连接于第五电容C5的第二端、电感L的第一端、第六电容C6的第一端以及第七电容C7的第一端，当手指靠近电感线圈时，振荡电路产生阶跃电压，在上述实施例的基础上，振荡电路产生不同频率的呼梯信号，此时，第二发光二极管VD2进行动作指示。由于第一发光二极管VD1的阳极和第二发光二极管VD2的阴极共同连接于电感L的一端，参照图3，节点a处的电压直接影响第一发光二极管VD1和第二发光二极管VD1的工作状态。

示例性的，当节点a处的电压在0～5V之间时，由于第一发光二极管VD1的阴极连接外部电源，第二发光二极管VD2的阳极接地，此时，第一发光二极管VD1或第二发光二极管VD2之间都没有电压差，没有电流流过，因此，第一发光二极管VD1和第二发光二极管VD2都不发光。当节点a处的电压大于5V时，第一发光二极管VD1中阳极处的电压大于阴极处的电压，有电流流过，因此，此时第一发光二极管VD1发光，进行动作指示。同理，当节点a处的电压小于0V时，第二发光二极管VD2发光，进行动作指示。

可选地，继续参照图1和图2，该非接触式按钮还包括光电隔离电路130，光电隔离电路130与微处理器120的输出端OUT电连接，用于隔离输出呼梯指令。

其中，光电隔离电路130的原理是将发光元件和受光元件组合在一起，通过电-光-电这种转换，利用“光”这一环节完成隔离功能，使输入和输出在电气上是完全隔离的，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长。

下面将光电隔离电路的具体工作原理进行说明：

可选地，图4为本发明实施例提供的一种呼梯系统的非接触式按钮中光电隔离的具体示意图。如图4所示，该光电隔离电路包括第九电阻R9、光电耦合器U1、保险丝F1以及第九电容C9，第九电阻R9的第一端与微处理器120的输出端OUT连接，第九电阻R9的第二端与光电耦合器U1的第一输入端电连接，光电耦合器U1的第二输入端接地，保险丝F1的第一端与光电耦合器U1的第一输出端电连接，保险丝F1的第二端与第九电容C9的第一端连接，且第九电容C9连接于光电耦合器U1的第一输出端与第二输出端之间。

其中，光电耦合器U1发光器件与光敏接受器件集成在一起，该发光器件为发光二极管，光敏接受器件为光敏晶体管。当光电耦合器U1接收微处理器120的输出端OUT传输的呼梯指令信号后，该呼梯指令信号为光电耦合器U1的输入信号，光敏接受器件输出的信号为光电耦合器的输出信号。当有输入信号加载光电耦合器U1的输入端时，发光器件发光，光敏接受器件受光照射产生光电流，使输出端产生相应的电信号，于是实现了光电的传输和转换。紧接着，当输出端产生相应的电信号后，控制SW1和SW2按钮闭合，以便与非接触式按钮连接的控制面板上显示呼梯指令。

据此，可以理解为，以光为媒介实现电信号的单向传输，输出信号对输入端无影响，且光电耦合器U1的输入和输出之间在电气上是完全绝缘的。

需要说明的是，由于光电耦合器U1实际是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，故在光电隔离电路汇总起着自动调节、转换的作用。在光电隔离电路中设置一保险丝，能够保证光电隔离电路安全运行，当电路中出现瞬间过大的电流时，保险丝就会自动熔断并切断电流，起到保护电路安全运行的作用，并且可以有效避免因电路故障对外部按钮造成的影响。

另外需要说明的是，第九电阻R9和第九电容C9在光电隔离电路起保护回路的作用。

可选地，微处理器用于在呼梯信号的频率超出预设的频率阈值范围时，响应生成呼梯指令。

其中，预设的频率阈值是由设计人员根据振荡电路的输出频率、电感线圈的电感量及手指到电感线圈的感应距离的对应关系设定的预设值。可以理解的是，该频率阈值也是一种距离阈值，是当手指到电感线圈的感应距离在设定的距离阈值范围内时，则微处理器生成相应的呼梯指令。

以此设置频率阈值范围，可以使手指在感应距离范围内准确地响应呼梯指令，避免对呼梯的误操作，且微处理器将呼梯指令通过微处理器的输出端传输至光电隔离电路后，利用光电隔离电路对输出信号进行的光学隔离，避免了外部干扰信号对按钮造成的影响。

需要说明的是，手指到电感线圈的感应距离可以由软件程序计算获得，在本实施例中不做详细说明。

图5为本发明实施例提供的一种非接触式呼梯系统的结构示意图。如图5所示，该呼梯系统包括上述任意实施例提供的非接触式按钮100，还包括呼梯控制系统140。呼梯控制系统140与多个非接触式按钮100电连接，用于接收多个非接触式按钮100的呼梯指令以控制电梯运行。

具体地，在上述实施例的基础上，多个非接触式按钮100输出呼梯指令后，利用一呼梯控制系统140获取该呼梯指令，便于用户更快、更准确地获取呼梯指令信息，提高了用户的使用感。

可选地，继续参照图5，该非接触式呼梯系统还包括LOP和/或COP141，LOP和/或COP141分别用于显示呼梯指令。

其中，LOP和/或COP141是一种电梯操控面板，在该操控面板上用户不仅能够获取楼梯信息和呼梯指令信息，还能对其进行操作，是一种用户与电梯建立联系的“中介”。

需要说明的是LOP和/或COP141可以是一个液晶显示屏，在其他一些实施例中，对此不做限定。

图6为本发明实施例提供的一种电梯设备的结构示意图。如图6所示，该电梯设备150包括上述任意实施例提供的非接触式呼梯系统140。

由于本实施例提供的电梯设备150包括本发明实施例提供的任意的非接触式呼梯系统140，其具有非接触式呼梯系统140相同或相应的有益效果，此处不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。