集成开关型霍尔传感器在新型塔吊超载报警器中的应用.pdf

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1、２０１５年第１１期（总第１６４期）江西建材电气工程集成开关型霍尔传感器在新型塔吊超载报警器中的应用■王佳优，孙利民■郑州大学力学与工程科学学院，河南郑州４５０００１摘要：本文研制了一款新型塔吊超载报警器，该报警器由传感器和报警电路两部向上，如图３所示。实验显示：当磁铁和霍尔开关移近到一定位置，霍尔分组成，运用力学知识将钢丝绳上的张力转换成碟簧的物理形变，当拉力开关接通；二者移开一定距离后，霍尔开关断开。试验结果为电路导通达到或超过其设定值时，叠簧变形达到设定极限值，利用集成开关型霍尔时两者距离ｒ＝６．５ｍｍ、ＢＯＰ＝１７．５７６ｍＴ。传感器和过载保护开关，准确

2、的控制电路的通断，从而达到过载保护的效３新型塔吊超载报警器工作原理和参数设计果。３．１工作原理关键词：塔吊超载报警器霍尔传感器报警电路碟簧安全生产该塔吊超载报警器由底座１、永久磁铁２、霍尔开关３、叠簧４、保护开关５、顶座６组成。当钢丝绳上加重物时，钢丝绳拉紧，产生张力，会带动集成开关型霍尔传感器（集成霍尔开关）是一种利用霍尔效应实现底座１外伸，顶座６不动，这时压缩碟簧４，当与底座一起连接的永久磁磁电转换的传感器，它是目前较为先进的传感器，具有灵敏度高、线性度铁２达到设定位移时，电压放大到预订电压，电路导通报警。保护开关５好、稳定性高和体积小等特点，多用于位置转

3、速检测与控制，如应用于转也随底座一起移动，当霍尔开关３失效时，保护开关５也能导通电路，达速测量、液位控制、液体流量检测、产品计数、车辆行程检测等，它在物理到双重保护的效果。（如图４示）实验的周期测量中也有许多应用。我国正处于经济大发展的重要时期，各行各业发展迅速，伴随着安全生产也就成为当前各行各业的工作重点之一，特别是建筑行业的塔式起重机的安全运行。这就对塔吊超载报警器的工作能力有了更高的要求。传统的塔吊超载报警器多采用电葫芦超载限位器，市场价格相对较高。本文研制的新型塔吊超载报警器结构简单、实用性强、应用效果好，对以往此类报警器有很大的创新。１集成开关型霍尔

4、传感器工作原理１．１传感器结构图４超载报警器简图集成开关型霍尔传感器主要由以下５个部份组成：稳压器Ａ、霍尔电３．２参数设计势发生器（霍尔片）Ｂ、差分放大器Ｃ、施密特触发器Ｄ和ＯＣ门输出Ｅ，如３．２１钢丝绳的选择选取１０ｍｍ钢丝绳，根据工程上塔吊零件尺寸要求结合钢丝绳的强度推出碟簧的具体型号和尺寸：（见表１）表１钢丝绳参数项目钢丝绳公称抗拉强度最小破断拉力安全系数角度选择数值１０ｍｍ１４７０Ｍｐａ５２９ｋｎ３５１５°左右许用拉力：５２．９／００Ｆ７／３．３＝１５．１ＫＮ图１霍尔开关图分解到横向拉杆上的力Ｆ（碟簧所受力）：１５．图１所示。（１）（２）（３）表

5、示霍尔开关的三个引出端点。１／００Ｄ７／２／００Ｄ７／ｓｉｎ１５°／ＦＦ１Ｄ／７．８ＫＮ１．２传感器工作原理３．２２碟簧的选择将霍尔片置于磁场中，在垂直于磁场的方向通以电流，则与这二者第一步：预定压缩量为ｆｚ１＝５ｍｍ，选用Ｃ系列Ｄ＝６３ｍｍ复合弹簧相垂直的方向上将会有一个霍尔电压ＵＨ输出，ＵＨ信号经差分放大器放组，每一叠合组用两个碟片。大后，送至施密特触发器。当施加的磁场达到“工作点”或称“导通点”（即ＢＯＰ时），施密特触发器就翻转，其输出导通，使ＯＣ门输出端由高电第二步：由３２１知Ｆ／２２４８／７．８ＫＮ，取Ｆ＝８ＫＮ。则单个碟片的弹平变为低电平，通

6、常称这种状态为“开”。当施加的磁场达到“释放点”簧力／００Ａ０／Ｆ１＝Ｆ／００Ｆ７／ｎ＝８０００／００Ｆ７／２＝４０００Ｎ（即ＢＲＰ时），触发器再一次翻转，输出晶体管截止，使ＯＣ门输出端由低第三步：查碟簧ＧＢ／Ｔ１９７２－２００５知Ｆｃ＝４４６７Ｎ，则Ｆ１／００Ｆ７／Ｆｃ＝电平变为高电平，这时称其为“关”态。４０００／００Ｆ７／４４６７／２２４８／０．８９２集成开关型霍尔传感器特性测量第四步：查碟簧ＧＢ／Ｔ１９７２－２００５知／００Ａ０／ｆ＝０．６２／００Ｄ７／２．３５＝实验中用于测量的是Ａ４４Ｅ集成霍尔开关。磁钢用直径Ｄ＝６ｍｍ，１．４５７ｍｍ长度为Ｌ＝３．

7、５ｍｍ的钕铁硼磁钢。电源用１２Ｖ电源，磁感应强度Ｂ用第五步：按照总变形量５ｍｍ的要求，得碟簧组数ｉ＝５／００Ｆ７／１．ＳＸＧ－１Ｂ毫特仪测量。图２中（ａ）为集成霍尔传感器外形图。测量时，４５７／２２４８／３．４在输出端（３）与电源（１）之间接一个２ｋΩ的负载电阻，如图２（ｂ）所示。第六步：最终确定取４个碟簧组，理论压缩量为ｆ／６０３Ｂ／＝ｉ／００Ｂ７／ｆ＝４／００Ｄ７／１．４５７＝５．８２８ｍｍ４新型塔吊超载报警器的承载实验４．１实验仪器和环境４．１１实验仪器ＷＤＷ－１０Ｈ电子万能试验机（产地：江苏常州，载荷范围：０－１０ＫＮ，精度：优于示值的±１％）ＳＸＧ

8、－１Ｂ毫特仪（产地：北京，供电电源：Ａ