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電梯現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集中霍爾傳感器的基本應(yīng)用

h1654155282.3538 ? 來源:電子迷 ? 作者:電子迷 ? 2020-08-16 10:47 ? 次閱讀

電梯現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集中的霍爾傳感器具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無需接觸、交直流電均可測(cè)量、動(dòng)態(tài)電壓范圍大、頻帶寬、采集數(shù)據(jù)方便可靠等特點(diǎn),因此其能夠應(yīng)用于不同品牌電梯的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集。本文正是以霍爾傳感器在電梯現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用開展具體研究,希望能更好的發(fā)揮霍爾傳感器的優(yōu)勢(shì)。

1霍爾傳感器在電梯現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集中的基本應(yīng)用

為直觀展示電梯現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集中霍爾傳感器的基本應(yīng)用,本節(jié)將先簡(jiǎn)單介紹霍爾傳感器的工作原理,而后基于電梯前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡(jiǎn)要敘述霍爾傳感器的基本應(yīng)用。

1.1工作原理分析

電梯現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集存在兩種主要途徑,一種途徑為在電梯廠家處直接獲取電梯控制器通信協(xié)議,現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集基于電梯自帶控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口完成,通過RS-485CAN或特殊接口(電梯生產(chǎn)廠家提供)等通信方式,即可快速獲取電梯控制數(shù)據(jù)。第二種途徑則需要結(jié)合電梯的安裝圖紙,電梯現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集需基于外加第三方傳感器實(shí)現(xiàn),以此利用安裝在層門內(nèi)、機(jī)房、轎廂、井道的各種傳感器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。霍爾傳感器在電梯現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用便屬于典型的第二種途徑。通過指定電路,霍爾傳感器在應(yīng)用中可快速獲取數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析,作為一種根據(jù)霍爾效應(yīng)制作、遵循霍爾定律的感應(yīng)器,良好的靈敏度使得霍爾傳感器在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛?;诖牌胶忾]環(huán)原理進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn),如存在L長(zhǎng)度、d厚度的半導(dǎo)體薄片,將半導(dǎo)體薄片置于磁場(chǎng)中,存在B的磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度及流經(jīng)相對(duì)兩邊的電流I,使電流I與磁場(chǎng)B方向垂直,電動(dòng)勢(shì)會(huì)產(chǎn)生于半導(dǎo)體兩邊,這種效應(yīng)便是剛剛提到的霍爾效應(yīng)。由于磁場(chǎng)中洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生作用,霍爾效應(yīng)會(huì)因此產(chǎn)生。結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)UH與磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流強(qiáng)度I成正比,基于該原理,即可應(yīng)用霍爾傳感器采集電梯現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。

1.2霍爾傳感器的具體應(yīng)用

在采集電梯現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的過程中,霍爾傳感器型號(hào)的選用極為關(guān)鍵,如選擇直接檢測(cè)式霍爾電流傳感器WBI221F,并將其安裝于六條信號(hào)線上,即可基于霍爾傳感器現(xiàn)場(chǎng)采集電梯的下門區(qū)、上門區(qū)、門鎖回路、制動(dòng)器、下門限強(qiáng)迫減速、上門限強(qiáng)迫減速。在對(duì)電梯前端運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集過程中,霍爾傳感器需分配進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,差分式放大電路負(fù)責(zé)微弱的電壓信號(hào)放大處理,最終輸出的輸出信號(hào)為直流電平信號(hào)。在具體的霍爾傳感器應(yīng)用中,可對(duì)8個(gè)通道電壓信號(hào)進(jìn)行采集,處理器接入放大電路處理后的信號(hào)。為保證霍爾傳感器應(yīng)用安全,需采用光耦隔離電路置于信號(hào)輸入端,可通過TLP181芯片,實(shí)現(xiàn)光耦隔離電路的運(yùn)放電路濾波和調(diào)節(jié)作用。由于擁有較小的最大線性誤差,且具備較好的絕緣電阻和較寬的帶寬,TLP181光電耦合器在光耦隔離電路中的應(yīng)用具備優(yōu)秀的帶寬、穩(wěn)定性、線性度,可較好滿足模擬信號(hào)隔離場(chǎng)合需要,保證霍爾傳感器更好參與到電梯現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集中[2]。

2霍爾傳感器在電梯現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集中的進(jìn)階應(yīng)用

為展示電梯現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集中霍爾傳感器的進(jìn)階應(yīng)用,本文以電梯稱重變送裝置與高速電梯限速器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)作為實(shí)例,深入探討了霍爾傳感器的進(jìn)階應(yīng)用,其中自帶霍爾傳感器的無刷直流電機(jī),也展示了一種較為特別的霍爾傳感器應(yīng)用路徑。

2.1電梯稱重變送裝置

在基于霍爾傳感器的電梯現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集中,采用霍爾傳感器的電梯稱重變送裝置屬于其中典型,電梯運(yùn)行的穩(wěn)定和安全可由此得到較好保障。在電梯的稱重測(cè)量過程中,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電梯載重量極為關(guān)鍵,但受到存在局限性的傳統(tǒng)裝置影響,電梯載重量的實(shí)時(shí)和全面監(jiān)控往往難以實(shí)現(xiàn),但通過應(yīng)用霍爾傳感器,即可實(shí)現(xiàn)全天候、實(shí)時(shí)的電梯轎廂載重量監(jiān)測(cè)?;诨魻杺鞲衅鞯碾娞莘Q重變送裝置可通過檢查電梯轎廂底部形變,獲得轉(zhuǎn)換得到的對(duì)應(yīng)數(shù)字信號(hào),配合針對(duì)性的線性化處理,即可最終滿足電梯載荷檢測(cè)需要。配合雙音多頻載波通訊方式,并采用兩線制同時(shí)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)程變送和電源供電,電梯稱重變送裝置在應(yīng)用中即可擁有高抗干擾能力、高可靠性、高檢測(cè)效率。深入分析可以發(fā)現(xiàn),相較于傳統(tǒng)的電容式、電渦流式、壓敏電阻式稱重傳感器,霍爾傳感器的應(yīng)用在電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔性方面具備長(zhǎng)足優(yōu)勢(shì),雖然傳統(tǒng)的稱重傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)精度較高,但復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)、線路老化風(fēng)險(xiǎn)、電線相互纏繞缺陷能夠抵消其優(yōu)勢(shì),不采用復(fù)雜線路和電線的霍爾傳感器可實(shí)現(xiàn)電梯現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的智能化,并能夠節(jié)省成本。此外,基于霍爾傳感器的電梯稱重變送裝置無需連接需要檢測(cè)的載重物體,這就使得傳統(tǒng)傳感器可能出現(xiàn)的連接點(diǎn)損壞問題可較好避免,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無線傳輸?shù)幕魻杺鞲衅饕彩沟秒娞莘Q重變送裝置的實(shí)用性進(jìn)一步提升。

在電梯稱重變送裝置的霍爾傳感器應(yīng)用中,需在一個(gè)芯片上集成穩(wěn)壓電路、溫度補(bǔ)償器、放大器、霍爾元件,由此基于霍爾磁效應(yīng)的芯片即可轉(zhuǎn)化磁場(chǎng)磁通量變化為線性電壓信號(hào)輸出。在電梯稱重變送裝置的稱重操作中,霍爾傳感器為最重要的元件,前期安裝稱重裝置需在轎廂的底部安裝變送裝置,在活動(dòng)轎廂的底部吸附感應(yīng)磁體,這一過程需在變送裝置的中間位置設(shè)置感應(yīng)磁體,采用平行安裝,保證變送裝置的水平,避免傳感器失重或超重現(xiàn)象出現(xiàn),保證稱重結(jié)果的準(zhǔn)確性。為避免安裝好之后的磁體磁力增大,安裝完成后需對(duì)磁體磁力進(jìn)行重新測(cè)定,保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性。為保證霍爾傳感器更好用于電梯稱重變送裝置之中,還需要針對(duì)性開展A/D轉(zhuǎn)換電路、前端信號(hào)調(diào)理電路、復(fù)位電路單元、微控制器、雙音多頻發(fā)送電路的選用及設(shè)計(jì),軟件的針對(duì)性設(shè)計(jì)也需要得到重視。電梯稱重變送裝置的配套軟件需在檢測(cè)到轎廂重量信息后,分析整理傳感器硬件設(shè)備傳輸?shù)男盘?hào),并進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換處理,以此在發(fā)生電路輸出雙音頻信號(hào)。需增加轉(zhuǎn)碼的閾值于預(yù)設(shè)環(huán)節(jié),采用40ms為限,較為簡(jiǎn)單的霍爾傳感器軟件結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步降低其在電梯稱重變送裝置中的應(yīng)用難度。

2.2高速電梯限速器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)

霍爾傳感器還能夠用于高速電梯限速器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng),霍爾傳感器可內(nèi)置于無刷直流電機(jī)之中,由此即可建設(shè)基于霍爾傳感器的鋼絲繩線速度自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng),電梯現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)速度和精度可由此大幅提升。在高速電梯限速器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)的測(cè)速模塊中,可選擇單片機(jī)ARDUINOmega2560,并針對(duì)性設(shè)定初始PWM信號(hào),將信號(hào)輸送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,即可控制無刷直流電機(jī)加速,直到收到NJK-5002C(霍爾式接近開關(guān))發(fā)出的停止指令。在高速電梯限速器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)中,霍爾接近開關(guān)和霍爾傳感器可實(shí)現(xiàn)對(duì)限速器動(dòng)作速度及電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量,滿足電梯現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集需要。結(jié)合模塊化設(shè)計(jì)理念,高速電梯限速器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)由測(cè)速模塊和提繩模塊組成,其中測(cè)速模塊包括短信發(fā)送子模塊、顯示子模塊、測(cè)速子模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)子模塊、中央處理器子模塊,提繩模塊包括固定子模塊、提升子模塊、夾繩子模塊。其中,中央處理器子模塊需負(fù)責(zé)接收來自霍爾傳感器的信號(hào),并開展針對(duì)性處理,測(cè)速子模塊采用無刷直流電機(jī),其自帶霍爾傳感器,通過無刷直流電機(jī)探測(cè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)位置,即可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的間接測(cè)量。而在對(duì)限速器的甩塊動(dòng)作檢測(cè)中,甩塊的動(dòng)作檢測(cè)采用霍爾開關(guān),需在甩塊一側(cè)粘貼小磁塊,磁塊的運(yùn)動(dòng)由此即可通過傳感器探頭檢測(cè),在磁塊經(jīng)過時(shí),需對(duì)霍爾接近開關(guān)的輸出端進(jìn)行測(cè)量,結(jié)合脈沖變化,即可最終實(shí)現(xiàn)甩塊動(dòng)作檢測(cè)目的。深入分析可以發(fā)現(xiàn),基于霍爾接近開關(guān)的限速器甩塊動(dòng)作檢測(cè)具備響應(yīng)頻率較高、壽命長(zhǎng)、低功耗、無觸點(diǎn)、安裝簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì),具體可采用NJK-5002C型號(hào)的霍爾式接近開關(guān)。

對(duì)于高速電梯限速器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)各模塊來說,中央控制器子模塊需負(fù)責(zé)霍爾傳感器(無刷直流電機(jī)自帶)發(fā)出信號(hào)的接收和處理,以此來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量。測(cè)量子模塊需基于霍爾接近開關(guān)模塊(檢測(cè)甩塊動(dòng)作)、霍爾傳感器模塊運(yùn)行,在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),霍爾傳感器模塊會(huì)輸出方形脈沖,脈沖計(jì)數(shù)在單位時(shí)間完成,即可對(duì)此時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行計(jì)算,應(yīng)用于接近開關(guān)的霍爾開關(guān)也能夠較好服務(wù)于高速電梯限速器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為保證霍爾傳感器較好服務(wù)于高速電梯限速器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng),無刷直流電機(jī)的合理選擇極為關(guān)鍵,可選擇超群公司推出的57BL95S06-210TF9直流無刷電機(jī),作為57系列直流無刷電機(jī)的代表,該直流無刷電機(jī)擁有57mm的法蘭直徑、95mm的機(jī)身長(zhǎng)度,帶有霍爾傳感器,擁有方形的法蘭盤,電機(jī)額定功率為60W、額定轉(zhuǎn)速為1000r/min、額定轉(zhuǎn)矩為0.8Nm、工作電壓為DC24V,屬于單出軸、銑扁出軸形式的直流無刷電機(jī)?;谥绷鳠o刷電機(jī)自帶的霍爾傳感器,高速電梯限速器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)速模塊的設(shè)計(jì)僅需要關(guān)注霍爾接近開關(guān)的電路部分,霍爾開關(guān)的型號(hào)為NJK-5002C,這一型號(hào)的霍爾開關(guān)擁有NPN三線常閉的工作模式,采用5~30VDC的供電電源,同時(shí)需提供4.5kΩ的上拉電阻。深入分析可以發(fā)現(xiàn),相較于傳統(tǒng)的限速器校驗(yàn)手段,基于自帶霍爾傳感器直流無刷電機(jī)實(shí)現(xiàn)的測(cè)速可有效節(jié)省空間,檢測(cè)人員人數(shù)減少、測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確程度提升也能夠由此實(shí)現(xiàn),由此可見霍爾傳感器在高速電梯限速器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用價(jià)值,電梯現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集中霍爾傳感器的應(yīng)用也得到了更為直觀展示。

3結(jié)束語

綜上所述,霍爾傳感器能夠較好用于電梯現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集。在此基礎(chǔ)上,本文涉及的工作原理分析、霍爾傳感器的具體應(yīng)用、電梯稱重變送裝置、高速電梯限速器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)等內(nèi)容,則提供了可行性較高的基于霍爾傳感器的電梯現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集路徑。為更好發(fā)揮霍爾傳感器優(yōu)勢(shì),各類新型霍爾傳感器的合理應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)等新型技術(shù)的綜合應(yīng)用同樣需要得到重視。

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    工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)如何選擇數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)

    在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)時(shí)代,數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)扮演著至關(guān)重要的角色。作為連接傳感器數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的橋梁,數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地采集和傳輸
    的頭像 發(fā)表于 04-03 14:21 ?533次閱讀
    工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)如何選擇<b class='flag-5'>數(shù)據(jù)采集</b>網(wǎng)關(guān)

    什么是霍爾傳感器,它的分類和型號(hào)有哪些?

    霍爾傳感器霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器,廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)及信
    的頭像 發(fā)表于 03-29 11:44 ?5033次閱讀

    探秘電梯數(shù)據(jù)采集器:智能建筑中的重要利器

    在智能建筑領(lǐng)域,電梯數(shù)據(jù)采集器作為關(guān)鍵設(shè)備之一,扮演著至關(guān)重要的角色。本文深圳梯云物聯(lián)科技有限公司小編將深入探討電梯數(shù)據(jù)采集器的工作原理、應(yīng)用價(jià)值以及在智能建筑中的重要性,為您揭開這一
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    探秘<b class='flag-5'>電梯</b><b class='flag-5'>數(shù)據(jù)采集器</b>:智能建筑中的重要利器

    物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集器的工作原理和工作流程

    數(shù)據(jù)采集器的工作原理基于傳感器和通信技術(shù)。它主要包括傳感器節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊。 1.
    的頭像 發(fā)表于 02-01 10:59 ?5194次閱讀

    工業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)采集通用網(wǎng)關(guān)在車間數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用-天拓四方分享

    數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)是至關(guān)重要的。 工業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)采集通用網(wǎng)關(guān)具備數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸功能的設(shè)備,可連接多種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,如PLC、傳感器、執(zhí)行
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    數(shù)據(jù)采集邊緣網(wǎng)關(guān)在數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用

    、高效地完成數(shù)控機(jī)床的數(shù)據(jù)采集與傳輸工作。本文將重點(diǎn)探討數(shù)據(jù)采集邊緣網(wǎng)關(guān)在數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集中的優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用場(chǎng)景、實(shí)施步驟和效果評(píng)估。 一、數(shù)據(jù)采集邊緣網(wǎng)關(guān)的優(yōu)勢(shì) 1、
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