Radar applications in elevator speed and location measurement

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2016-08-24
Department
Major/Subject
Elektroniikka ja sovellukset
Mcode
S3007
Degree programme
EST - Elektroniikka ja sähkötekniikka (TS2005)
Language
en
Pages
58 + 8
Series
Abstract
Elevator speed and location measurement is traditionally implemented with motor and elevator car encoders. In this thesis, it is studied by radar. The thesis introduces the operating principles of different radars, their advantages and disadvantages. Frequency modulated continuous wave (FMCW) radars are chosen for practical tests based on these findings. The purpose of this thesis was to evaluate the feasibility of employing radar for measuring elevator speed and location, and propose radar as the replacement of the speed and location measuring tool in the present safety system. This was studied with 24 GHz, 60 GHz and 77 GHz radars. In elevator shafts, the measurements were carried out both towards the bottom of an elevator car and a ceiling of a shaft. The measurement results of 77 GHz radar were within the range resolution theory in all stationary cases when measured towards the ceiling. Signal attenuation degraded 60 GHz radar results at long distances. Though the results were also within the range resolution theory below 50 m distances. 24 GHz radar faced operational problems and thus accurate results were not obtained. The ceiling of the shaft was discovered a better reflector of radar signals than the bottom of the elevator car. The elevator shaft was found out to be a suitable environment for radar measurements. Radar is a possible technology for measuring elevator speed and location, but radars tested in this thesis need further development for fulfilling the measurement criteria set by the desired application.

Hissin paikka- ja nopeusmittaus on perinteisesti toteutettu moottorin ja hissikorin enkooderien avulla. Tässä diplomityössä sitä testataan tutkalla. Työssä esitellään erilaisten tutkien toimintaperiaatteita, etuja ja haittapuolia, joiden pohjalta käytännön testeihin valittiin taajuusmoduloituja, jatkuva-aaltoisia (FMCW) tutkia. Työn tavoitteena oli selvittää tutkan käyttökelpoisuus hissin paikan ja nopeuden mittaamiseen sekä ehdottaa sopivaa tutkaa paikka- ja nopeusmittauksen korvaajaksi nykyisessä turvajärjestelmässä. Tätä tutkittiin 24 GHz:n, 60 GHz:n ja 77 GHz:n FMCW-tutkilla, joilla mitattiin hissikuilussa sekä hissikorin pohjaa että kuilun kattoa vasten. 77 GHz:n tutka pysyi kaikissa etäisyyden mittauksien paikallaan olevissa tapauksissa etäisyysteorian erottelutarkkuuden sisällä, kun mitattiin kattoa kohti. Signaalin vaimentuminen heikensi 60 GHz:n tutkan mittaustuloksia pitkillä etäisyyksillä. Mittaustulokset olivat kuitenkin teorian rajojen sisäpuolella alle 50 metrin matkoilla. 24 GHz:n tutkalla havaittiin operatiivisia ongelmia, joiden takia tutka ei soveltunut mittauksiin. Mittaustuloksista havaittiin, että hissikuilun katto toimii paremmin tutkasignaalien heijastimena verrattuna hissikorin pohjaan. Hissikuilu osoittautui soveltuvaksi ympäristöksi tutkamittauksille. Tutka on mahdollinen tekniikka hissin paikka- ja nopeusmittaukseen, mutta tässä diplomityössä käsitellyt tutkat vaativat parannuksia, jotta sovelluksen asettamat mittauskriteerit täyttyvät.
Description
Supervisor
Eskelinen, Pekka
Thesis advisor
Puranen, Mikko
Keywords
radar, FMCW, elevator, elevator shaft, frequency, bandwidth
Other note
Citation