电梯是现代生活中不可缺少的工具，而电梯门机系统又是整梯系统中动作最频繁的部件，电梯门机系统的性能直接影响到整梯的性能和可靠性，因此电梯门机控制系统的研究是整梯研究中的重要组成部分。

　　电梯门机控制系统实际上就是一个专用的变频控制系统，按子系统来划分，可划分为交-直电源处理电路、逆变模块及其外围电路、逻辑信号的输入输出电路、编码器信号的输入及处理电路、与上位机的通信电路、电机电流的检测及信号处理电路，以及各种相应的保护电路。由于篇幅所限，本文主要阐述电机电流的检测及信号处理。

　　本方案采用的变频控制方式为V/F控制，在本方案的应用中，电流检测的作用是实现过流和缺相保护，不作为电流闭环使用，所选用的电流传感器为LEM公司的LTS 6-NP型多极电流传感器，因为所使用的交流异步电机的额定电流为1A，因此设定传感器的原边额定电流为2A，输出为2.5±0.625V。使用三个电流传感器，分别对应电机的三相电流。如果使用两个传感器，虽然可节省成本，但第三相电流必须通过程序中的数学计算才能得到，这样一方面要增加MCU的负担，另一方面还可能因为各种原因造成计算结果不可靠。

   

　　信号处理电路采用了如图1所示的电路模型，图中只给出一路，其余两路完全相同。LEM LTS 6-NP电流传感器的额定输出信号为2.5±0.625V，如图2所示的波形为电机通电1Hz、0.65A时，电流传感器的输出波形，测试点为A点。采用这种电路模型主要考虑到：①电流传感器的输出波形变化幅度比较小，为了提高分辨率，需要将波形的变化幅度放大；②输出波形按正弦规律变化，将使得程序处理时需要引入相应的数学计算，而单片机的数学计算能力相对不足，为了改变这种情况，需要通过信号处理电路，将电流传感器输出的正弦波转化为比较平直的波形。信号处理电路由以下三部分组成：

　　第一部分从输入到测试点B。该部分的作用是去掉传感器输入信号的直流成分，保留其交流成分，图3为经过第一部分电路处理过的信号波形，信号波形测试点为B点。从图中可以看出，信号的直流成分已去掉，只留下交流成分，是以零伏为基准点的正弦信号。

　　　　　　　　　　　　　　图1  电流传感器输出信号的处理电路
 

　

　　　　　　　　图2  传感器的输出波形                 图3  去掉直流成分后的波形

　　第二部分从测试点B到测试点C。该部分的作用是对交流成分放大，图4为经过放大后的信号波形，信号波形测试点为C点。本电路在设计时只考虑对交流成分的正半波放大，而将负半波去掉。

第三部分从测试点C到测试点D。该部分的作用是对已经放大的信号进行滤波处理，以得到比较平直的信号波形，图5为经过滤波处理后的信号波形，信号波形测试点为D点，可以看出，信号波形已变得比较平直。二极管D1、D2起信号钳位的作用，以确保输入到单片机的信号在0～5V的范围内。

　　　　　　图4  交流成分正半波放大后的波形        图5  将图4的波形滤波处理后的结果

　　在本方案的应用中，电流检测的作用是为了实现过流和缺相保护，不作为电流闭环使用，因此，图5所示的近似平直的波形已经足够用来作为过流和缺相保护的判断。标定之后的部分标定值为：采样信号为0.3V时,判定为缺相；采样信号为3.0V时，电机电流为额定值1A；采样信号为3.6V时，判定为1.2倍过流，采样信号为4.5V时，判定为1.5倍过流。本方案使用80C196MC单片机作为核心器件，通过时钟中断服务程序采样，设定中断周期为10ms，即每隔10ms采样一次，每次采样10个值，去掉最大和最小值后取平均值，在一秒钟内可得到100个平均值，然后将这100个平均值去掉最大和最小值后，再取平均值，并且依据标定数据表进行相应的判断,同时转相应的处理。

　　由于管幅所限，以下仅给出电机U相的采样程序，V相、W相以及相应的计算判断处理程序省略。程序采用MCS-96汇编指令系统编写。

Start:

    LD AD_C,#11H

    ST AD_C,AD_COMMAND   ；将11H写入命令寄存器AD_COMMAND，启动U相采样

U_Phase:

    LD AD_R,AD_RESULT    ；将结果寄存器AD_RESULT的内容写入变量AD_R中

    AND AD_R,#0010H      ；保留变量AD_R的第4位，屏蔽其它位

    JBS AD_R,4,U_Phase   ；如果第4位为1，说明正在A/D转换，继续查询

                                       ；如果第4位为0，则说明转换完成，执行下述指令

    LD AD_R,AD_RESULT    ；将AD_RESULT的内容再次写入变量AD_R中

    SHR AD_R,#8          ；将A/D转换结果移至变量AD_R的低8位

    LD U_DATA[PU]，AD_R  ；将变量AD_R中的转换结果存入数据区U_DATA中

    ADD PU，#2           ；数据区偏移地址加2，以便存储下一个采样数据

LD AD_C,#18H

    ST AD_C,AD_COMMAND   ；将18H写入命令寄存器AD_COMMAND，启动V相采样

V_Phase:                 ；以下指令为V相采样程序，省略

　　本方案的欠缺之处在于：当电机电流的频率超过45Hz之后，实际电流值与标定值之间会开始出现差异，而且频率越高，差异越大，这种差异与电流传感器无关，而与信号处理电路中的电容有关，具体情况在此不作分析。但应用本方案的门机系统中，电机电流的频率最高不超过18Hz，因此本方案中的信号处理电路可以保证足够的可靠性。

　　本方案在电梯门机系统中已应用多年，对过流和缺相起到了很好的保护效果，而LEM  LTS 6-NP电流传感器在保护过程中起到了决定性的作用。在产品的长期使用过程中，LEM电流传感器的使用数量已达数万个之多，电流传感器本身没有出过任何问题，这充分体现了LEM电流传感器的品质保证，相信具有高性能和高品质保证的LEM电流传感器在各个行业中的应用会越来越大。