浅析基于霍尔传感器电梯智能称重变送装置的设计实现与选型

时间：2021-04-07作者：安科瑞电气股份有限公司浏览：69

                                                                 李茫茫
                                                        安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
 
摘要：本文主要介绍了霍尔传感器的操作原理和优势。霍尔传感器的产生与运用是
对传统的称重测量的突破，其无线传输的特点使得传输速度更快，传输数据更准，为分析重量信息提供了时间**，有利于实现电梯的运行，增强电梯乘坐的适舒度，实现对于电梯称重装置的智能化设计。
 
关键词：霍尔传感器、霍尔传感器智能称重
 
0引言
随着社会的发展，电梯技术取得了较大的进步，电梯技术关键的就是电梯的称重技术，而电梯称重技术又依靠着良好的电梯称重装置，传统的电梯称重方式数据不够准确，质量不够过关，加大了后期的维修成本和风险。针对传统的电梯称重装置的不足，本文研究并分析了一种新型的基于霍尔传感器称重变送装置设计，并且分析了其实现的条件和现实意义，为电梯称重技术的进步打下良好的基础。
 
1基于霍尔传感器的电梯智能称重变送装置的操作原理
为了**电梯运行的和稳定，在称重测量时，要对电梯的载重量进行实时监测，但是由于传统装置的局限性，并不能实现实时的监控，而本文研究的霍尔传感器电梯称重变送装置就是为了解决、实时监测电梯轿厢载重量的弊端。该装置通过将电梯轿厢底部受重而产生的形变，由霍尔传感器转换成相应的数字信号，经过线性化处理后实现对电梯载荷的检测。并采用双音多频（DTMF）载波通讯方式，采用两线制同时实现电源供电和信号的远程变送。获得高可靠性、高抗干扰能力的实际应用效果。
 
2基于霍尔传感器的电梯智能称重变送装置的优势
2.1无线传输，避免了复杂线路的缠绕
目前常用的称重传感器有很多，例如压敏电阻式、电涡流式、电容式等等，这些传感器虽然操作简单，测量的数据也相对比较明确，但是在安装时是非常麻烦的，这是由于这些传感器的电路设计较为复杂，连接的电线数量较多，经过长时间的使用后就会造成连接电线的线路老化，电线变粗等等，本来合适的空间就会变得拥挤，造成电线的相互缠绕，影响传感器的正常运行。本文研究的基于霍尔传感器变送装置是利用霍尔效应的一种非接触式的传感器，不会利用复杂的电线和线路，可以节约成本，载重装置的智能化。
 
2.2无线传输，避免了接触点损坏
现有的传感器在测量载重量时要与被检测的物体连接，才能进行信号的传输，这也会导致传感器连接点的损坏，一旦连接点出了问题，载重数据传输的不准确，甚至切断了载重量检测与传感器之间的连接，造成电梯称重事故，在电梯运行时还会造成电梯事故。基于霍尔传感器变送装置不需要与需要检测的载重物体进行连接，是一种较为智能的传感器，并且可以实现远距离无线传输，其采用的传输技术是作为电梯智能传感器，实现电梯载荷量的远距离传送。
 
3电梯智能称重变送装置的总体硬件结构
3.1霍尔传感器
霍尔传感器是将霍尔元件、放大器、温度补偿器及稳压电路集成在一个芯片上，它基于霍尔磁效应，可以将磁场磁通量的变化转化成为线性的电压信号输出。霍尔传感器是在称重操作中重要的元件，在进行前期的称重装置安装过程中，将变送装置安装在轿厢的底部，找到感应磁体吸附在活动轿厢的底部，并且感应磁体对准变送装置的中间位置，安装过程中要平行安装，变送装置是水平的，这样才不会在实际的称重过程中由于水平位置不平行造成的传感器重或者失重现象，进而影响称重结果的准确性。同时注意磁体在安装好之后磁力可能会比安装之前的，应在安装之后重新测定磁体的磁力，以测量结果的准确性。
 
3.2前端信号理调电路及A/D转换电路
为了解决电梯载重从空载到满载所对应的输出电压范围较小，并提高载重的分辨率，采用了差分放大电路和12位串行A/D转换电路。霍尔传感器的饱和输出电压为4.2V，无磁场时的输出电压为2.5V，这个电压范围相对较小，不利于A/D采样。
 
3.3微制器与复位电路单元
处理单元采用了美国ATMEL公司低电压、高性能CMOS8位单片机AT89C2051，片内含2kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（RAM）。
 
3.4双音多频（DTMF）发送电路
在将模拟电压信号变为数字信号后，由处理器对数据进行软件数字滤波处理，去除干扰取平均值滤波，再将处理过后的数据交由DTMF发送电路进行发送。
 
3.5系统的软件结构
霍尔传感器的软件系统可以实现的功能为在检测到轿厢的重量信息之后，对传感器硬件设备传输的信号进行分析整理，并将这些信号转换为双音频信号发生电路进行输出。并且在进行预设时要增加其转码的阈值，通常以40ms为限，但也可以在实际操作中根据设备的不同特点进行时间的调整。霍尔传感器的软件结构不同于其他传感器的软件结构，其自身的软件结构较为简单，包括主程序及定时中断服务子程序二部分。
 
4安科瑞霍尔传感器产品选型
4.1产品介绍
霍尔电流传感器主要适用于交流、直流、脉冲等复杂信号的隔离转换，通过霍尔效应原理使变换后的信号能够直接被AD、DSP、PLC、二次仪表等各种采集装置直接采集和接受，响应时间快，电流测量范围宽精度高，过载能力强，线性好，抗干扰能力强。适用于电流监控及电池应用、逆变电源及太阳能电源管理系统、直流屏及直流马达驱动、电镀、应用、变频器，UPS伺服控制等系统电流信号采集和反馈控制。
 
4.2产品选型
4.2.1开口式开环霍尔电流传感器
 
4.2.2闭口式开环霍尔电流传感器
 
4.2.3闭环霍尔电流传感器
4.2.4直流漏电流传感器
 
5结论
本文主要介绍了霍尔传感器的操作原理和优势。综上所述，霍尔传感器的产生与运用是对传统的称重测量的突破，其无线传输的特点使得传输速度更快，传输数据更准，为分析重量信息提供了时间**，有利于实现电梯的运行，增强电梯乘坐的适舒度，实现对于电梯称重装置的智能化设计。
 
【参考文献】
[1]李晓琳，刘丽莉，杨玉逢.基于霍尔传感器电梯称重变送装置设计与实现
[2]武新军,康宜华,卢文祥,杨叔子,等.非接触式霍尔位移传感器的研制及应用[N].华中理工大学学报,1998,26(2):53-54

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册2020.06版




作者简介：
李茫茫，女。任职单位：现任职于安科瑞电气股份有限公司
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