淺析基于霍爾傳感器電梯智能稱重變送裝置的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)與選型

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要：本文主要介紹了霍爾傳感器的操作原理和勢(shì)。

霍爾傳感器的產(chǎn)生與運(yùn)用是對(duì)傳統(tǒng)的稱重測(cè)量的突破，其無線傳輸?shù)奶攸c(diǎn)使得傳輸速度更快，傳輸數(shù)據(jù)更準(zhǔn)，為分析重量信息提供了時(shí)間保障，有利于實(shí)現(xiàn)電梯的運(yùn)行，增強(qiáng)電梯乘坐的適舒度，實(shí)現(xiàn)對(duì)于電梯稱重裝置的智能化設(shè)計(jì)。

 

關(guān)鍵詞：霍爾傳感器、霍爾傳感器智能稱重

 

0引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，電梯技術(shù)取得了較大的進(jìn)步，電梯技術(shù)關(guān)鍵的就是電梯的稱重技術(shù)，而電梯稱重技術(shù)又依靠著良好的電梯稱重裝置，傳統(tǒng)的電梯稱重方式數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，質(zhì)量不夠過關(guān)，加大了后期的維修成本和風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)傳統(tǒng)的電梯稱重裝置的不足，本文研究并分析了種新型的基于霍爾傳感器稱重變送裝置設(shè)計(jì)，并且分析了其實(shí)現(xiàn)的條件和現(xiàn)實(shí)意義，為電梯稱重技術(shù)的進(jìn)步打下良好的基礎(chǔ)。

 

1基于霍爾傳感器的電梯智能稱重變送裝置的操作原理

為了保障電梯運(yùn)行的和穩(wěn)定，在稱重測(cè)量時(shí)，要保證對(duì)電梯的載重量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，但是由于傳統(tǒng)裝置的局限性，并不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的監(jiān)控，而本文研究的霍爾傳感器電梯稱重變送裝置就是為了解決、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電梯轎廂載重量的弊端。該裝置通過將電梯轎廂底部受重而產(chǎn)生的形變，由霍爾傳感器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過線性化處理后實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯載荷的檢測(cè)。并采用雙音多頻（DTMF）載波通訊方式，采用兩線制同時(shí)實(shí)現(xiàn)電源供電和信號(hào)的遠(yuǎn)程變送。獲得高可靠性、高抗干擾能力的實(shí)際應(yīng)用效果。

 

2基于霍爾傳感器的電梯智能稱重變送裝置的勢(shì)

2.1無線傳輸，避免了復(fù)雜線路的纏繞

目前常用的稱重傳感器有很多，例如壓敏電阻式、電渦流式、電容式等等，這些傳感器雖然操作簡單，測(cè)量的數(shù)據(jù)也相對(duì)比較明確，但是在安裝時(shí)是非常麻煩的，這是由于這些傳感器的電路設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，連接的電線數(shù)量較多，經(jīng)過長時(shí)間的使用后就會(huì)造成連接電線的線路老化，電線變粗等等，本來合適的空間就會(huì)變得擁擠，造成電線的相互纏繞，影響傳感器的正常運(yùn)行。本文研究的基于霍爾傳感器變送裝置是利用霍爾效應(yīng)的種非接觸式的傳感器，不會(huì)利用復(fù)雜的電線和線路，可以節(jié)約成本，保證載重裝置的智能化。

 

2.2無線傳輸，避免了接觸點(diǎn)損壞

現(xiàn)有的傳感器在測(cè)量載重量時(shí)要與被檢測(cè)的物體連接，才能進(jìn)行信號(hào)的傳輸，這也會(huì)導(dǎo)致傳感器連接點(diǎn)的損壞，旦連接點(diǎn)出了問題，載重?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)牟粶?zhǔn)確，甚至切斷了載重量檢測(cè)與傳感器之間的連接，造成電梯稱重事故，在電梯運(yùn)行時(shí)還會(huì)造成電梯事故?；诨魻杺鞲衅髯兯脱b置不需要與需要檢測(cè)的載重物體進(jìn)行連接，是種較為智能的傳感器，并且可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無線傳輸，其采用的傳輸技術(shù)是作為電梯智能傳感器，實(shí)現(xiàn)電梯載荷量的遠(yuǎn)距離傳送。

 

3電梯智能稱重變送裝置的總體硬件結(jié)構(gòu)

3.1霍爾傳感器

霍爾傳感器是將霍爾元件、放大器、溫度補(bǔ)償器及穩(wěn)壓電路集成在個(gè)芯片上，它基于霍爾磁效應(yīng)，可以將磁場(chǎng)磁通量的變化轉(zhuǎn)化成為線性的電壓信號(hào)輸出?；魻杺鞲衅魇窃诜Q重操作中重要的元件，在進(jìn)行前期的稱重裝置安裝過程中，將變送裝置安裝在轎廂的底部，找到感應(yīng)磁體吸附在活動(dòng)轎廂的底部，并且保證感應(yīng)磁體對(duì)準(zhǔn)變送裝置的中間位置，安裝過程中要平行安裝，保證變送裝置是水平的，這樣才不會(huì)在實(shí)際的稱重過程中由于水平位置不平行造成的傳感器超重或者失重現(xiàn)象，進(jìn)而影響稱重結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時(shí)注意磁體在安裝好之后磁力可能會(huì)比安裝之前的，應(yīng)在安裝之后重新測(cè)定磁體的磁力，以保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

 

3.2前端信號(hào)理調(diào)電路及A/D轉(zhuǎn)換電路

為了解決電梯載重從空載到滿載所對(duì)應(yīng)的輸出電壓范圍較小，并提高載重的分辨率，采用了差分放大電路和12位串行A/D轉(zhuǎn)換電路。霍爾傳感器的飽和輸出電壓為4.2V，無磁場(chǎng)時(shí)的輸出電壓為2.5V，這個(gè)電壓范圍相對(duì)較小，不利于A/D采樣。

 

3.3微制器與復(fù)位電路單元

處理單元采用了美ATMEL公司低電壓、高性能CMOS8位單片機(jī)AT89C2051，片內(nèi)含2kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）。

 

3.4雙音多頻（DTMF）發(fā)送電路

在將模擬電壓信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)后，由處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件數(shù)字濾波處理，去除干擾取平均值濾波，再將處理過后的數(shù)據(jù)交由DTMF發(fā)送電路進(jìn)行發(fā)送。

 

3.5系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

霍爾傳感器的軟件系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的功能為在檢測(cè)到轎廂的重量信息之后，對(duì)傳感器硬件設(shè)備傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行分析整理，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換為雙音頻信號(hào)發(fā)生電路進(jìn)行輸出。并且在進(jìn)行預(yù)設(shè)時(shí)要增加其轉(zhuǎn)碼的閾值，通常以40ms為限，但也可以在實(shí)際操作中根據(jù)設(shè)備的不同特點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間的調(diào)整?；魻杺鞲衅鞯能浖Y(jié)構(gòu)不同于其他傳感器的軟件結(jié)構(gòu)，其自身的軟件結(jié)構(gòu)較為簡單，包括主程序及定時(shí)中斷服務(wù)子程序二部分。

 

4安科瑞霍爾傳感器產(chǎn)品選型

4.1產(chǎn)品介紹

霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復(fù)雜信號(hào)的隔離轉(zhuǎn)換，通過霍爾效應(yīng)原理使變換后的信號(hào)能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集和接受，響應(yīng)時(shí)間快，電流測(cè)量范圍寬精度高，過載能力強(qiáng)，線性好，抗干擾能力強(qiáng)。適用于電流監(jiān)控及電池應(yīng)用、逆變電源及太陽能電源管理系統(tǒng)、直流屏及直流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、電鍍、應(yīng)用、變頻器，UPS伺服控制等系統(tǒng)電流信號(hào)采集和反饋控制。

 

4.2產(chǎn)品選型

4.2.1開口式開環(huán)霍爾電流傳感器