本实用新型属于电梯检测设备技术领域，尤其涉及一种电梯层门门锁啮合深度检测装置。
背景技术：
电梯一般包括在井道内不同楼层之间垂直移动的轿厢，每个楼层均设有层门，以方便乘客进出轿厢，当轿厢不在平层位置时，层门关闭，以防止乘客掉入井道内。为了防止乘客人为地打开层门从而发生危险，层门上需要设置相应的电梯门锁，电梯门锁在轿厢到达平层位置时打开，以便层门开启。现有的电梯门锁装置通常采用机械式结构，当轿厢到达平层位置时，将电梯门锁撞开；当轿厢上升或下降后电梯门锁复位将层门锁死。当门锁损坏或门锁啮合长度过小时，用力扒层门或依靠层门会导致电梯在非层门停靠站位置时层门打开，人员坠落井道发生事故。国标GB 7588-2003《电梯制造与安装安全规范》及国家质检总局颁布的TSG T7001《电梯监督检验和定期检验规则-曳引与强制驱动电梯》均明确规定：电梯轿厢应在锁紧元件啮合不小于7mm时才能启动。
目前，对于电梯层门门锁啮合深度的通用性检验方法是：目测锁紧元件的啮合情况，认为啮合长度可能不足时，在电气触点刚闭合时用直尺测量锁紧元件的啮合长度，此方法对于电气触点闭合时机的判断完全依靠检验人员的个人经验，对于啮合深度测量的准确度较低。在国家标准关于电梯门锁啮合深度检测的说明中，要求检测过程必须在门电路导通瞬间进行，在门电路导通瞬间测量得到的门锁啮合深度才是有效的。广州市特种机电设备检查研究院发明了一种基于容栅传感技术的门锁啮合长度测量装置及方法，侧重于及时获取电气触点闭合时的触发信号，并没有对啮合深度的测量方法进行更多改进。北京市朝阳区特种设备检测所设计了一种基于视频的门锁啮合深度检测设备，利用门锁电路通断瞬间产生的磁场变化作为触发信号，获取门锁啮合深度的图像信号，采用模板匹配的方法实现电梯门锁啮合深度的测量，但是由于电梯门锁的结构多变，此方法不具有广泛的实用性。福建省特种设备检验研究院提出了一种利用位移传感器测量门锁挂钩从开始啮合瞬间到挂钩触头与挂钩弹片接触完成时间间隔中位移传感器的相对位移量反映门锁的啮合深度，该方法对于位移传感器的测量精度和安装效果提出了较高要求，同时现场需要具备安装位移传感器的空间，实际应用现场中绝大多是电梯的门锁系统结构比较紧凑，并不具备加装位移传感器的空间，所以该方法的实用性受到影响。
因此，对于电梯层门门锁啮合深度的检测仍然缺少一种检测精度高，自动化程度高的方法及检测装置。
FPGA（Field-Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。以硬件描述语言（Verilog或VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至FPGA上进行测试，是现代IC设计（Integrated Circuit Design，或称为集成电路设计）验证的技术主流。这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。在大多数的FPGA里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器（Flip-flop）或者其他更加完整的记忆块。系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来，就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变，所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电梯层门门锁啮合深度的检测装置。
为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种电梯层门门锁啮合深度检测装置，包括：
电源模块，用于提供电源；
门锁完成啮合瞬间检测模块，用于检测电梯层门门锁是否处于门电路导通瞬间，当门电路导通时，生成触发信号；
门锁啮合深度检测电路模块，用于接收控制信号，对各导线通道通断状态进行检测，生成检测结果；
FPGA处理模块，其与所述门锁完成啮合瞬间检测模块连接，
用于接收所述触发信号后生成控制信号，
门锁啮合深度检测电路模块，其与所述FPGA处理模块连接，用于接收控制信号，对各导线通道通断状态进行检测，生成检测结果；所述FPGA处理模块接收所述检测结果并计算出处于导通状态导线的数量，根据设定的相邻导线之间的间距计算出锁钩啮合的深度；
啮合深度显示模块，用于接收并显示锁钩啮合深度数据。
进一步，所述FPGA处理模块包括：FPGA芯片、电源、JTAG接口、有源晶振、配置芯片以及DDR2 DRAM；
进一步，所述FPGA处理模块的一个I/O端口与所述门锁完成啮合瞬间检测模块的输出端口相连；所述FPGA处理模块与所述门锁啮合深度检测电路模块通过指定数量的I/O端口相连，所述指定数量与检测精度相适应；所述FPGA处理模块与所述啮合深度显示模块通过I/O端口连接，控制啮合深度显示模块的显示内容；
所述FPGA处理模块启动所述门锁啮合深度检测电路模块，检测结果由所述FPGA模块处理计算，结果送到所述啮合深度显示模块显示。
进一步，所述门锁完成啮合瞬间检测模块包括：霍尔电流传感器、电流监测电路和AD转换电路，其中，
所述霍尔电流传感器安装于门锁安全电路出点处，所述AD转换电路的输出端与FPGA处理模块的一个I/O端口连接；
在门锁完成啮合的瞬间，门锁安全回路闭合，门锁完成啮合瞬间检测模块中的霍尔电流传感器检测到门锁回路电流，AD转换电路输出电平信号到FPGA处理模块。
进一步，所述门锁啮合深度检测电路模块包括：柔性电路板、薄层铝箔和扫描电路，其中，
所述柔性电路板设置于主动锁钩上，所述薄层铝箔设置于从动锁钩上，所述柔性电路板的一端连接到所述电源模块的高电位上，所述柔性电路板的另一端通过扫描电路连接到FPGA处理模块I/O端口。
进一步，所述啮合深度显示模块为数码管或者液晶显示屏。
进一步，所述电源模块包括：锂离子电池组、电池充电电路和电压变换电路，其中，
所述锂离子电池组作为供电电源，所述电压变换电路实现电压变换，分别为FPGA处理模块、门锁完成啮合瞬间检测模块和门锁啮合深度检测电路模块供电。
本实用新型的有益效果在于：
设计合理、操作简便、检测精度高、检测速度快，对于门锁的啮合深度可以实现定量化检测，便于大范围市场推广和应用。
附图说明
图1为本实用新型一种电梯层门门锁啮合深度检测装置的原理框图；
图2为本实用新型门锁啮合深度检测电路示意图A；
图3为本实用新型门锁啮合深度检测电路示意图B；
图4为本实用新型门锁啮合深度检测电路示意图C；
图5为本实用新型门锁啮合深度检测电路安装结构示意图A；
图6为本实用新型门锁啮合深度检测电路安装结构示意图B；
图7为本实用新型一种电梯层门门锁啮合深度检测装置的检测方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。请注意，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种电梯层门门锁啮合深度检测装置，图1为本实用新型一种电梯层门门锁啮合深度检测装置的原理框图；如图所示，包括FPGA处理模块、门锁完成啮合瞬间检测模块、门锁啮合深度检测电路模块、啮合深度显示模块和电源模块。门锁完成啮合瞬间检测模块由霍尔电流传感器、电流监测电路和AD转换电路组成，在门锁完成啮合瞬间门锁回路闭合，霍尔电流传感器检测到门锁回路直流电流的变化，电流监测电路负责将监测到的电流值变化转换成电压值输入到AD转换电路，AD转换电路将模拟电压信号转换为高电平数字信号，输入FPGA处理模块I/O端口。FPGA处理模块检测到I/O端口电平状态变化后，启动门锁啮合深度检测电路模块。
图2为本实用新型门锁啮合深度检测电路示意图A；图3为本实用新型门锁啮合深度检测电路示意图B；图4为本实用新型门锁啮合深度检测电路示意图C；门锁啮合深度检测电路模块在主动锁钩和从动锁钩上分别设置，在主动和从动锁钩上首先喷涂绝缘漆，保证粘贴在锁钩上的电路与锁钩本体之间绝缘。之后在从动锁钩上设置柔性电路板，柔性电路板形状见图2所示，其输入端连接电源模块高电平电位3.3V，输出端通过扩展接口与图2和图4所示的扫描电路相连，相邻导线之间的间距可以根据检测精度需要调整。在主动门锁钩上粘贴指定宽度的薄层铝箔，调整主动和从动锁钩上电路位置，保证两者在锁钩锁紧时能够完全贴合。如果锁钩形状复杂不能保证主动和从动锁钩上电路完全贴合时，可以将从动锁钩上薄层铝箔的厚度和形状进行调整。FPGA处理模块的作用是定时扫描与门锁完成啮合瞬间检测模块相连接的I/O端口，当发现该I/O端口的电位由低电平转变为高电平时，启动门锁啮合深度检测电路模块，分别检测与B端相连各I/O端口中处于高电平状态的数目，用该数量乘以相邻导线之间的间距可以得出门锁啮合深度。啮合深度显示模块负责将啮合深度的计算结果输出到显示屏上，显示屏模板由FPGA处理模块控制输出。
作为一种实施方式，本实用新型FPGA处理模块中FPGA芯片选用ALTERA公司的EP4CE30F23C8；电源采用MP1482芯片将5V的输入电压转换为3.3V、1.2V和1.8V的输出电压供相关芯片使用；有源晶振为50MHz，为整个FPGA处理模块提供时钟源；配置芯片选用EPCS64，用于固化FPGA处理模块的设计工程；DDR2 DRAM选用MT47H64M16HR-3IT，用于数据的存储和读写。
可以理解的是，所述FPGA处理模块的内部结构还包括可编程输入输出单元、基本可编程逻辑单元、完整的时钟管理、嵌入块式RAM（Random Access Memory，随机存取存储器）、丰富的布线资源、内嵌的底层功能单元和内嵌专用硬件模块。其中，可编程输入输出单元简称I/0单元，是芯片与外界电路的接口部分，完成不同电气特性下对输入和输出信号的驱动与匹配要求。技术人员能够根据需要通过可编辑的连接把所述FPGA处理模块内部的逻辑块连接起来，完成所需要的逻辑功能。
作为一种实施方式，本实用新型门锁完成啮合瞬间检测模块中霍尔电流传感器选用WCS1800，AD转换电路选用AD8056芯片。
作为一种实施方式，本实用新型门锁啮合深度检测电路模块如图2所示，其中图2为粘贴在主动锁钩上的柔性电路板，图2和图4组成扫描电路，图2和图3之间通过1个40针的接头和1个30针的接头相连，图3和图4之间通过70个过孔连接。图4中70个过孔分为7行10列，分别与I/01- I/07和I/08- I/017共计17根导线相连，其中10列的连接方式可以采用多层电路板实现，为了避免布线重叠，在图4中仅画出了I/08和I/013的连接示例，其余过孔可在电路板不同层中参照连接。图4中I/01- I/017共计17个输出端与FPGA处理模块的17个I/0端口连接，通过17个I/0端口组成扫描网络，分别判断图2中各导线电路的通断状态。图2所示柔性电路板的基材为PET薄膜，导线采用印刷电路方式制造，相邻导线之间的间距为0.1mm，可以保证门锁啮合深度的检测灵敏度为0.1mm，可以根据具体检测精度的要求调整相邻导线之间的间距。图3和图4所示扫描电路的基材为普通覆铜层压板，导线采用印刷电路方式制造。
作为一种实施方式，图5和6所示为门锁啮合深度检测电路中柔性电路板和薄层铝箔的布置方式，图5和图6给出了2中典型的层门锁锁钩啮合状态，其中1为主动锁钩、2为从动锁钩、3为薄层铝箔、4为柔性电路板、h为啮合深度，对应于2种状态的锁钩啮合深度计算方法也在图5和图6中标出。对应于图5的啮合情况，图2中导线的通断情况是“通-断”，对应于图6的啮合情况，图2中导线的通断情况是“断-通-断”，可以在FPGA处理模块中设置判断程序，分别计算出图2中啮合情况下对应的门锁啮合深度。
作为一种实施方式，本实用新型啮合深度显示模块选用2.8寸TFT液晶屏，显示界面由FPGA处理模块的软件控制实现，门锁啮合深度数据由FPGA处理模块计算后提供。
作为一种实施方式，本实用新型电源模块包含锂离子电池组、电池充电电路和电压变换电路，锂离子电池组选用24V、2000mAh，由7节18650型圆柱式锂离子电池组成，电池充电电路负责锂离子电池组的充放电电压调节，放电输出端电压为5V，电压变换电路选用MP1482芯片，将5V电压变换为3.3V、1.8V和1.2V为FPGA处理模块、门锁完成啮合瞬间检测模块和门锁啮合深度检测电路模块供电。
图7为本实用新型一种电梯层门门锁啮合深度检测装置的检测方法的流程示意图，如图7所示，本实用新型还公开了一种电梯层门门锁啮合深度检测方法，采用所述的一种电梯层门门锁啮合深度检测装置，所述检测方法包括以下步骤：
（1）通过门锁完成啮合瞬间检测模块检测电梯层门门锁是否处于门电路导通瞬间，并当门电路导通时，将触发信号发送至FPGA处理模块；
（2）FPGA处理模块接收到门锁完成啮合瞬间检测模块发出的触发信号后，启动对门锁啮合深度检测电路模块各导线通道通断状态的检测；
（3）FPGA处理模块利用内置的嵌入式加法器程序计算出门锁啮合深度检测电路模块中处于导通状态导线的数量；
（4）FPGA处理模块根据设定的相邻导线之间的间距和步骤（3）中计算出的导通导线数量进一步计算出锁钩啮合的深度，并将数据输出至啮合深度显示模块；
（5）啮合深度显示模块接收并显示门锁啮合深度数据。
根据本实用新型的具体实施例，步骤（1）中门锁完成啮合瞬间检测模块包括霍尔电流传感器、电流监测电路和AD转换电路，其中电流监测电路负责将监测到的电流值变化转换成电压值输入到AD转换电路，AD转换电路将模拟电压信号转换为数字信号，输入FPGA处理模块。
根据本实用新型的具体实施例，步骤（2）中门锁啮合深度检测电路模块包括设置于门锁主动锁钩上的柔性电路板和设置于从动锁钩上的薄层铝箔以及用于柔性电路板和FPGA处理模块连接的扫描电路，薄层铝箔和柔性电路板相互配合，起到开关电路的作用。
本实用新型采用以上技术方案，层门门锁锁钩完成啮合瞬间设置于门锁安全回路上的霍尔电流传感器感应到电流的变化，经电流监测电路和AD转换电路将触发信号输送至FPGA处理模块，FPGA处理模块接收到出发信号后，启动门锁啮合深度检测电路模块，检测出设置于主动锁钩上的柔性电路板中各导线的通断状态，由设置于FPGA处理模块中的计数器计算出处于接通状态导线回路的数量，乘以相邻导线的间距即可得出层门门锁的啮合深度。FPGA处理模块将最终的计算结果输出到啮合深度显示模块进行结果显示。本实用新型设计合理、操作简便、检测精度高、检测速度快，对于门锁的啮合深度可以实现定量化检测，便于大范围市场推广和应用。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面” 可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、 或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个 或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。