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霍尔开关在多路压力检测系统中的应用

返回列表 来源:未知 浏览: 发布日期:2020-06-10 08:56:10【
霍尔开关是一种磁敏传感器,是将霍尔元件及其放大电路通过集成化制作工艺构成独立器件,不仅尺寸紧凑便于使用,而且还带有补偿电路,有助于减小误差、改善稳定性。其中包含霍尔元件、差分放大器、施密特触发器和功率放大输出四个部分。它用于将被测磁场强度变为高低电平输出,是位式作用的传感器。另外霍尔器件具有体积小、重量轻、无触点、无磨损、工作温度范围宽、电源电压范围大、寿命长、功耗低、开关频率高、灵敏可靠,以及不怕尘土、油污、湿、热等优点。它适合在特殊或恶劣的条件下工作。霍尔器件在转速检测、位置检测、无触点检测等许多场合都有广泛的应用。

我们在制作单片机液压油路的压力监测系统中将霍尔器件的特性加以应用,达到了用一只压力传感器检测多个液压油路工作压力的目的,使系统的成本大为降低。

多路液压油路系统

图1所示的是一个典型的单泵供油多负载液压系统[2],各个负载的工作状况由相应的操纵杆控制。操纵杆控制多路阀,使相应的油路接通,从而控制不同的负载工作。若要检测某个油路的压力,通常要在该油路上选定测试点,安装相应的传感器,从而可以测得每个油路的压力。为了降低成本,我们根据液压系统的工作压力由负载决定这一特点,将压力测点选定在公共油路的1点处,这样就达到了只用一只传感器测量多路压力的目的。但这种做法首先要能够正确识别出究竟是哪一路负载在工作,我们利用霍尔开关传感器有效地解决了这一问题。
对于操纵杆动作的响应时间,霍尔器件是微秒数量级,单片机指令的执行时间也是微沙数量级,而液压系统则是毫秒数量级,因此,完全可以保证实时地检测出液压油路的动态压力变化。
 
霍尔器件驱动接口电路

霍尔器件与后级电路接口很方便,只要能保证电源电压和负载电流不超过器件的允许范围,它就能安全地与各种元器件直接接口。我们实际采用的接口电路如图2所示,其中H表示霍尔器件。在实际应用时,我们用磁钢来为霍尔器件提供磁场,这是因为霍尔器件的灵敏度通常都不很高,所以我们选用了磁力较强的磁钢与之配合,从而降低了对两者间隔距离的要求,使安装和调整更加方便。对霍尔器件施加磁场的方法有多种,我们采用的是横向滑动靠近式,若磁钢和霍尔器件靠近,则霍尔器件上所施加的磁感应强度增加,离小于某个定值或大于某个定值时,霍尔器件的输出状态便会在高低电平之间相互转换,即图2中所示的输出电压v。也会相应地在高低电平之间相互转换。单片机就是通过对这一信号的检测来识别操纵杆动作的。
操纵杆动作识别机构

在实际应用中,磁钢与霍尔器件的相对位置是由相对应的操纵杆位置所决定的,而操纵杆的位置则决定着究竟是哪一个负载在工作,也就是决定着此时所测定的压力究竟对应的是哪一个油路的压力。这就是说,我们通过检测与某个操纵杆相对应的霍尔开关传感器的输出状态,即可确切地判断出是哪一个负载在工作、此时所检测的是哪一个油路的压力。操纵杆动作识别机构的原理如图3所示。磁钢安装在相应的操纵杆上,并随着操纵杆的动作而运动,当磁钢靠近霍尔器件时,霍尔器件输出低电平,当磁钢远离霍尔器件时,霍尔器件输出高电平,从而单片机系统就可以检测、识别出操纵杆的动作。实践表明,这种识别方法有效可靠。