淺析基于霍爾傳感器電梯智能稱重變送裝置的設計實現(xiàn)與選型

劉細鳳

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。

霍爾傳感器的產(chǎn)生與運用是對傳統(tǒng)的稱重測量的突破，其無線傳輸?shù)奶攸c使得傳輸速度更快，傳輸數(shù)據(jù)更準，為分析重量信息提供了時間保障，有利于實現(xiàn)電梯的運行，增強電梯乘坐的適舒度，實現(xiàn)對于電梯稱重裝置的智能化設計。

 

關鍵詞：霍爾傳感器、霍爾傳感器智能稱重

 

0引言

隨著社會的發(fā)展，電梯技術取得了較大的進步，電梯技術關鍵的就是電梯的稱重技術，而電梯稱重技術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)不夠準確，質(zhì)量不夠過關，加大了后期的維修成本和風險。針對傳統(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計，并且分析了其實現(xiàn)的條件和現(xiàn)實意義，為電梯稱重技術的進步打下良好的基礎。

 

1基于霍爾傳感器的電梯智能稱重變送裝置的操作原理

為了保障電梯運行的和穩(wěn)定，在稱重測量時，要保證對電梯的載重量進行實時監(jiān)測，但是由于傳統(tǒng)裝置的局限性，并不能實現(xiàn)實時的監(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、實時監(jiān)測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)換成相應的數(shù)字信號，經(jīng)過線性化處理后實現(xiàn)對電梯載荷的檢測。并采用雙音多頻（DTMF）載波通訊方式，采用兩線制同時實現(xiàn)電源供電和信號的遠程變送。獲得高可靠性、高抗干擾能力的實際應用效果。

 

2基于霍爾傳感器的電梯智能稱重變送裝置的勢

2.1無線傳輸，避免了復雜線路的纏繞

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，測量的數(shù)據(jù)也相對比較明確，但是在安裝時是非常麻煩的，這是由于這些傳感器的電路設計較為復雜，連接的電線數(shù)量較多，經(jīng)過長時間的使用后就會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變得擁擠，造成電線的相互纏繞，影響傳感器的正常運行。本文研究的基于霍爾傳感器變送裝置是利用霍爾效應的種非接觸式的傳感器，不會利用復雜的電線和線路，可以節(jié)約成本，保證載重裝置的智能化。

 

2.2無線傳輸，避免了接觸點損壞

現(xiàn)有的傳感器在測量載重量時要與被檢測的物體連接，才能進行信號的傳輸，這也會導致傳感器連接點的損壞，旦連接點出了問題，載重數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟粶蚀_，甚至切斷了載重量檢測與傳感器之間的連接，造成電梯稱重事故，在電梯運行時還會造成電梯事故?；诨魻杺鞲衅髯兯脱b置不需要與需要檢測的載重物體進行連接，是種較為智能的傳感器，并且可以實現(xiàn)遠距離無線傳輸，其采用的傳輸技術是作為電梯智能傳感器，實現(xiàn)電梯載荷量的遠距離傳送。

 

3電梯智能稱重變送裝置的總體硬件結(jié)構

3.1霍爾傳感器

霍爾傳感器是將霍爾元件、放大器、溫度補償器及穩(wěn)壓電路集成在個芯片上，它基于霍爾磁效應，可以將磁場磁通量的變化轉(zhuǎn)化成為線性的電壓信號輸出?；魻杺鞲衅魇窃诜Q重操作中重要的元件，在進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，找到感應磁體吸附在活動轎廂的底部，并且保證感應磁體對準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，這樣才不會在實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，進而影響稱重結(jié)果的準確性。同時注意磁體在安裝好之后磁力可能會比安裝之前的，應在安裝之后重新測定磁體的磁力，以保證測量結(jié)果的準確性。

 

3.2前端信號理調(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應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?；魻杺鞲衅鞯娘柡洼敵鲭妷簽?.2V，無磁場時的輸出電壓為2.5V，這個電壓范圍相對較小，不利于A/D采樣。

 

3.3微制器與復位電路單元

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

 

3.4雙音多頻（DTMF）發(fā)送電路

在將模擬電壓信號變?yōu)閿?shù)字信號后，由處理器對數(shù)據(jù)進行軟件數(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)送電路進行發(fā)送。

 

3.5系統(tǒng)的軟件結(jié)構

霍爾傳感器的軟件系統(tǒng)可以實現(xiàn)的功能為在檢測到轎廂的重量信息之后，對傳感器硬件設備傳輸?shù)男盘栠M行分析整理，并將這些信號轉(zhuǎn)換為雙音頻信號發(fā)生電路進行輸出。并且在進行預設時要增加其轉(zhuǎn)碼的閾值，通常以40ms為限，但也可以在實際操作中根據(jù)設備的不同特點進行時間的調(diào)整?；魻杺鞲衅鞯能浖Y(jié)構不同于其他傳感器的軟件結(jié)構，其自身的軟件結(jié)構較為簡單，包括主程序及定時中斷服務子程序二部分。

 

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、脈沖等復雜信號的隔離轉(zhuǎn)換，通過霍爾效應原理使變換后的信號能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集和接受，響應時間快，電流測量范圍寬精度高，過載能力強，線性好，抗干擾能力強。適用于電流監(jiān)控及電池應用、逆變電源及太陽能電源管理系統(tǒng)、直流屏及直流馬達驅(qū)動、電鍍、應用、變頻器，UPS伺服控制等系統(tǒng)電流信號采集和反饋控制。

 

4.2產(chǎn)品選型

4.2.1開口式開環(huán)霍爾電流傳感器