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1、霍尔式传感器应用论文学生姓名：指导教师：所在学院：信息技术学院专业：电气工程及其自动化黑龍沁八一我畫交淨中国•大庆2011年5月目录1引言22系统设计32.1霍尔传感器42.2高频滤波电路52.3差分运算放大器52・4比较器52.5断弧提升器52.6模拟开关手动自动转换器62.7定位起弧电路62.2高频滤波电路72.3差分运算放大器72・4比较器72.5断弧提升器72.6模拟开关手动自动转换器72.7定位起弧电路82.8可变占空比产生器82.9光电耦合与电机驱动电路83割炬定位结构系统图10结束语181引言等离子口动高低
2、调节器是切割机中必不町少的配套设备，广泛应用于大烈装备制造、造船和切割等领域，其主要功能是保证切割割炬与被切割丄件保持最佳切割距离，消除由被切割工件的不平度变化引起的加丄精度误差。切割机在丄作过程中不能准确获取切割割炬与钢板的距离，这就必然影响钢板的切割质量。切割的弧电流强光会给操作人员造成视觉疲劳。因此给出了一种基于崔尔传感器的设计方案，保证切割过程中割缝宽度均匀，切割精度提高。2系统设计该设计方案利用崔尔效丿、'、Z原理产生随磁场变化而产生变化的电压,把变化的电压送到白动高低调节器，控制割炬的上升与下降，形成一个闭环
3、的自动高低调节系统，如图1所示。该闭环门动控制系统由雀尔传感器、n检器、高频滤波器、运算放人器、比较器、断弧提升器、模拟开关手动£1动转换器、光电耦合器、三态门互锁器、电机驱动器以及机械丝杆传递定位系统组成。图2所示是系统控制电路图，从而能在切割过程中实时控制割炬与钢板的距离，冇效保证钢板的切割质量。图I系统框图2.Iffi尔传感器将一块导体板置于磁场，使磁场的磁感应强度B的方向与板垂肓，当导体板中流经一定电流时，垂肓于磁场和电流方向的导体板的横向两侧会产生一定的电势并，这一现象称为崔尔效应。崔尔传感器是根据该原理制成的
4、。图3是一个崔尔传感器，它共有4个接线端，分别为接地、+5V,-5V和电压输出，水电缆通过中间空心圆。图3霍尔传感器等离（发住器起弧后，崔尔传感器采集割炬与钢板z间的电流，水电缆屮的电流穿过崔尔传感器，在其周围产生恒定磁场。向崔尔传感器预先丿施加一恒压，产生一恒定电流，崔尔传感器则输出雀尔电压。如果切割电流有微小变化，则产生变化的磁场，而输出的霍尔电压也是变化的，这样就把切割中的变化电流转化为变化电压，输出的霍尔电压包含有十扰信号,其高频信号的范围较宽，这就需对信号电压进行高频滤波，从而获取有用信号，再将其信号送至等离子
5、口动高低调节器。以运算放大器C1的引脚1的输出电压作为口检电压，并通过调节VR1改变其输出电压，也可以模拟霍尔传感器输出电压。2.2高频滤波电路高频滤波电路由Cl,LI,R1纟R成。由于高频信号经LM324运算放人器示，还有部分杂散的高频信号没有滤除，电容C1用于滤除高频信号,而电感L1阻碍高频信号，只允许被检波的低频解调信号通过，这样在负载R1上就建立了微弱的电压信号。2.3差分运算放人器运算差分放人器采用LM324。R1上的电压输入B1的引脚3,引脚3缓冲输出，用于隔离信号源，提高负载驱动能力。D2和D3二极管具有箝
6、位作用，正向导通，信号电压被耦合至R2,R2上的电压随R1变化，具有电压跟随器的作用，R2的电压输入至后续B2的12引脚，14引脚和8弓脚分别输出电压V14和V8。采用双端输入、单端输出放大信号,将B3的8引脚和B2的14引脚的输出信号输入至差分放大器B4的5引脚和6引脚，由B4的7引脚输出放大后的信号。2.4比较器控制系统屮的比较器将弟分运算放人器B4输出的电压施加至LM339比较器的E3和E4的5引脚和6引脚，而4引脚和7引脚被二极管D5箝位于0・3Vo当差分运算放人器输出的电压落在5引脚和6引脚中,即输出电压比E3
7、的4引脚电压低,而高于E4的7引脚，比较放大器的E3的2引脚和E4的1引脚无电压输出。这时割炬与钢板的距离保持静止，发光一极管D19和D20不亮。当电压高于E3的4引脚电压，比较器E3的2引脚输出高电平，D19点亮；当电压低于E4的7引脚，比较器1引脚输出高电平，D20点亮，从而指示割炬的升高或降低。调节VR3虫位器中点电压,改变E4的4引脚和7引脚电压，使其始终箝位于0.3V,实际上就是改变割炬离钢板的实际距离。由图2看出，当割炬离钢板时，霍尔传感器和B4都输出低电压，甚至低于E2的8引脚电压。使E2的14引脚输出低电
8、平,从而控制Ml模拟开关的12引脚和6引脚,Ml变为开路状态。比较器信号无法通过，割炬保持静止。2.5断弧提升器起弧后，雀尔传感器产生的电压通过D1送至El的11引脚，由于E1的10引脚的发光二极管被箝位于2V,所以当霍尔传感器起弧后输出电压低于2V时就为断弧，处于断弧状态时E1的11引脚电压比1()引脚电压低，13
