择要：皮带运输机是矿山运输的主要设备,低速保护是其主要的保护指标之一。利用霍尔效应制作的霍尔开关元件无触点、无磨损、故障率低。与传统的测速机构比较,霍尔转速传感器制造大略,本钱低,精度高、线性度好,经济性能好。
关键词：霍尔效应;转速传感器;皮带机
0弁言皮带运输机是矿山运输的主要设备,为了保障设备正常运行和职员安全,从上世纪九十年代起开始研发皮带机综合保护装置并投入利用。紧张保护指标有:温度保护、烟雾保护、低速保护、撕带保护、皮带跑偏保护等。个中低速保护系统的测速机构可采取机器测速、摩擦轮测速和光电测速。随着传感器技能的快速发展,霍尔传感器在测速机构中的运器具有经济、可靠、稳定等特点。
1霍尔传感器事理1.1半导体材料的霍尔效应通电半导体放在均匀磁场中,在垂直于电场和磁场的方向产生横向电场,此征象叫霍尔效应,产生的电场称为霍尔电场,如图1所示。
在长(l)宽(b)厚(d)N型半导体薄片上,沿长度与宽度方向的四个端面上分别制作电极。在长度方向(x方向上)通以掌握电流IC,在厚度方向(z方向)施加磁感应强度为B的磁场,在宽度方向(y方向)产生电位差,即产生横向电场,称为霍尔电场EH。相应的电势为霍尔电势UH:霍尔电压UH与通入的电流IC和磁感应强度B成正比。式中,KH为霍尔元件的灵敏度,表示霍尔元件在单位磁感应强度和单位掌握电流下得到的开路霍尔电压。对付某一型号的霍尔元件,KH是常数。在图1.1中,电流IC和磁感应强度为输入,电压UH为输出。改变IC和B的大小和方向,也就改变了UH的大小和方向。
1.2开关型霍尔传感器把霍尔元件、温度补偿电路、放大器及电源等做在一个芯片上,封装起来就构成了集成霍尔传感器,也称为霍尔集成电路。集成霍尔传感器分为线性型和开关型两种。皮带机综合保护装置中的低速保护测速机构采取的是开关型集成霍尔传感器。开关型集成霍尔传感器是将霍尔元件与稳压电源、旗子暗记放大器、施密特触发器及晶体管输出的电路集成于一块硅芯片上。输出晶体管是集电极开路的,施密特电路起整形浸染。常用的开关型集成霍尔传感器UGN—3000系列的电路事理图及事情特性见图2。
由于施密特触发用具有回环的特性,以是全体电路也具有回环的特性。如图2b所示。当B>BOP时,VO为低电平;若B<BRP,则VO为高电平。皮带机综合保护装置中的低速保护测速机构利用的便是这一特性。
2霍尔传感器在皮带机综合保护装置中运用2.1霍尔传感器丈量转速事理将磁铁装在旋转的皮带机从动滚筒的端面上,霍尔转速传感器装在磁铁旁并对准磁铁,相隔5～8mm旁边。当磁铁通过霍尔转速传感器时,传感器输出一个电脉冲(如图3所示)。用计数器记下脉冲数,由脉冲旗子暗记的频率便可得到转速值。其转速公式为:
式中:n—转速(r/min);N-计数器的读数值;Z-装在旋转体上的磁铁数;t-计数的韶光。霍尔转速传感器对皮带机运行速率在线监控,并与综合保护设定的皮带机转速正常值进行比较,当皮带机超载荷致使皮带速率降落到正常值的70%时,综合保护装置动作,使皮带机停滞运行并发生发火声、光报警旗子暗记,防止皮带机由于超载荷造成断带、打滑、电机烧毁等设备事件。
2.2霍尔传感器在皮带机综合保护装置中的安装速率传感器感应元件为磁感应式集成霍尔器件,无触点,安全可靠。测速范围为0～30m/s。速率传感器有三根连接线:棕色、兰色和玄色。棕色接电源正极,兰色接电源负极,玄色为旗子暗记线。速率传感器安装在皮带机机头从动轮端面相对的支架上,永久磁铁通过固定连接片安装在从动滚筒端面的任一根固定螺栓上。永久磁铁与传感器霍尔器件之间的间隔保持5～8mm,并担保永久磁铁和霍尔器件对正。当皮带机运行时,永久磁铁随从动轮迁徙改变,永久磁铁通过霍尔元件时,霍尔元件输出一个电脉冲。由脉冲旗子暗记的频率便可得到转速值。
2.3霍尔转速传感器的调试(1)磁钢应与霍尔器件的端面对齐。把稳:霍尔器件区分磁钢的极性,如果磁钢极性按反,霍尔器件不事情,将磁钢极性反过来即可;(2)判断霍尔器件事情是否事情的方法是接通电源后,靠近磁钢,不雅观察霍尔器件的指示灯,指示灯亮表示霍尔器件正常事情,如果不亮,则表示不正常事情;(3)接线时,接线腔内速率传感器的“+”、“sx”“、-”与传感器接线腔本安端子相应对接即可。本安腔与霍尔转速传感器的连接利用带航空插头的专用电缆连接。
3皮带机综合保护装置中运用霍尔转速传感器的特点(1)霍尔速率传感器为实质安全型,事情电压为直流6～15V。事情电流为6～10mA。适应用在易燃易爆的化工企业、矿山有瓦斯和煤尘爆炸危险的场所;(2)霍尔速率传感器构造稳定、体积小、重量轻、寿命长、安装方便,功耗小,频率高(可达1MHz),耐震撼,不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或堕落;(3)霍尔速率传感器线性元件的精度高、线性度好,霍尔开关元件无触点、无磨损、故障率低,属免掩护器件;(4)与传统的测速机构比较,霍尔转速传感器制造大略,经济性能好,是摩擦轮测速机构制造本钱的五分之一旁边。
4安科瑞霍尔传感器产品选型4.1产品先容
霍尔电流传感器紧张适用于互换、直流、脉冲等繁芜旗子暗记的隔离转换，通过霍尔效应事理使变换后的旗子暗记能够直接被AD、DSP、PLC、二次仪表等各种采集装置直接采集和接管，相应韶光快，电流丈量范围宽精度高，过载能力强，线性好，抗滋扰能力强。适用于电流监控及电池运用、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、焊接应用、变频器，UPS伺服掌握等系统电流旗子暗记采集和反馈掌握。
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直流泄电流传感器
5结束语在机电一体扮装备中,传感器技能得到广泛运用。特殊是在煤矿综采设备中,采取传感器技能提高了采掘设备的自动化程度,保障了机电设备在煤矿分外条件下的安全、稳定和经济运行。在高职院校的机电类专业的传授教化操持中,传感器技能是专业核心课程之一。在学生的实验和演习等实践传授教化环节中,重视传感器技能的实际运用,对提升高职学生的专业技能水平是有其实际意义。
【参考文献】[1]刘金华.霍尔转速传感器在皮带机综保中的运用[2]严钟豪，谭祖根.非电量电测技能[M].北京:机器工业出版社,2005[3]安科瑞企业微电网设计与运用手册2020.06版
