淺析基于霍爾傳感器電梯智能稱重變送裝置的設計實現與選型
發布時間：2021-03-31瀏覽次數：1517返回列表
李茜
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優勢。霍爾傳感器的產生與運用是
對傳統的稱重測量的突破，其無線傳輸的特點使得傳輸速度快，傳輸數據準，為分析重量信息提供了時間保障，有利于實現電梯的運行，增強電梯乘坐的適舒度，實現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，傳統的電梯稱重方式數據不夠準確，質量不夠過關，加大了后期的維修成本和風險。針對傳統的電梯稱重裝置的不足，本文研究并分析了一種新型的基于霍爾傳感器稱重變送裝置設計，并且分析了其實現的條件和現實意義，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定，在稱重測量時，要保證對電梯的載重量進行實時監測，但是由于傳統裝置的局限性，并不能實現實時的監控，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生的形變，由霍爾傳感器轉換成相應的數字信號，經過線性化處理后實現對電梯載荷的檢測。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優勢
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，測量的數據也相對比較明確，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，連接的電線數量較多，經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一種非接觸式的傳感器，不會利用復雜的電線和線路，可以節約成本，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，一旦連接點出了問題，載重數據傳輸的不準確，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。基于霍爾傳感器變送裝置不需要與需要檢測的載重物體進行連接，是一種較為智能的傳感器，并且可以實現遠距離無線傳輸，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、溫度補償器及穩壓電路集成在一個芯片上，它基于霍爾磁效應，可以將磁場磁通量的變化轉化成為線性的電壓信號輸出。霍爾傳感器是在稱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象，進而影響稱重結果的準確性。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，以保證測量結果的準確性。
3.2前端信號理調電路及A/D轉換電路
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轉換電路。霍爾傳感器的飽和輸出電壓為4.2V，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
處理單元采用了美國ATMEL公司低電壓、高性能CMOS8位單片機AT89C2051，片內含2kbytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和128bytes的隨機存取數據存儲器（RAM）。
3.4雙音多頻（DTMF）發送電路
在將模擬電壓信號變為數字信號后，由處理器對數據進行軟件數字濾波處理，去除干擾取平均值濾波，再將處理過后的數據交由DTMF發送電路進行發送。
3.5系統的軟件結構
霍爾傳感器的軟件系統可以實現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的信號進行分析整理，并將這些信號轉換為雙音頻信號發生電路進行輸出。并且在進行預設時要增加其轉碼的閾值，通常以40ms為限，但也可以在實際操作中根據設備的不同特點進行時間的調整。霍爾傳感器的軟件結構不同于其他傳感器的軟件結構，其自身的軟件結構較為簡單，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品選型
4.1產品介紹
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。適用于電流監控及電池應用、逆變電源及太陽能電源管理系統、直流屏及直流馬達驅動、電鍍、應用、變頻器，UPS伺服控制等系統電流信號采集和反饋控制。
4.2產品選型
4.2.1開口式開環霍爾電流傳感器
4.2.2閉口式開環霍爾電流傳感器
4.2.3閉環霍爾電流傳感器
4.2.4直流漏電流傳感器
5結論
本文主要介紹了霍爾傳感器的操作原理和優勢。綜上所述，霍爾傳感器的產生與運用是對傳統的稱重測量的突破，其無線傳輸的特點使得傳輸速度快，傳輸數據準，為分析重量信息提供了時間保障，有利于實現電梯的運行，增強電梯乘坐的適舒度，實現對于電梯稱重裝置的智能化設計。
【參考文獻】
[1]李曉琳，劉麗莉，楊玉逢.基于霍爾傳感器電梯稱重變送裝置設計與實現
[2]武新軍,康宜華,盧文祥,楊叔子,等.非接觸式霍爾位移傳感器的研制及應用[N].華中理工大學學報,1998,26(2):53-54
[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2020.06版
作者簡介：李茜，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事隔離式安全柵研究發展，Email：3008713918@qq.com，QQ:3008713918
