煤礦架空乘人裝置霍爾元件電流傳感器

隨著 《 煤礦安全規(guī)程 》 （ 2016 ）的公布，對煤礦架空乘人裝置又提出更高的要求，即第三百八十三條規(guī)定了“架空乘人裝置必須裝設超速、打滑、全程急停、防脫繩、變坡點防掉繩、張緊力下降、越位等保護 … … ”、“應當設置斷軸保護措施?！钡鹊?。其中大部分保護裝置均可設行程開關進行限位．如全程急停、變坡點防掉繩、越位等。多年運行的經驗告訴我們架空乘人裝置的不安全因素在于，一是鑰絲繩應力扭轉把吊椅翻轉，造成刮碰巷壁或鉤到橫梁及其他吊椅：二是人員在斜坡上下車點上下時產生偏擺，固定抱索器觸碰到托繩輪。這咤觸碰鋼絲繩均會產生卡阻，速度就應有變化，電流也有變化，如果此時及時停車，能夠有效的防止事故擴大。因此選用精度高、反應快、經久耐用的檢測元件，對礦井架空乘人裝置的安全使用及維護是非常重要的，我們經過多次比較．樁爾電流、電壓傳感器／變送器模塊是近十幾年發(fā)展起來的測量控制電流、電壓的傳感器，是一種新型的高性能電氣檢側元件?；魻栐谱鞯膫鞲衅髂軌蜻m合煤礦井下惡劣的上作環(huán)境．

1 霍爾元件的性能特點和應用

1.1霍爾元件可測量任意波形的電流?；魻栐K能測量任意波形的電流參數，脈沖波形直=、交流和直流。還可以測量瞬態(tài)峰值參數，二次回路能真實反映一次側電流波形。這種普通的變壓器是無法與之相比的。由于普通變壓器一般只適用于SOHz正弦波：

1.2 霍爾元件精度高。普通的霍爾元件電流傳感器模塊在事情區(qū)域內的精度優(yōu)于偉，該精度適合于任何波形的測扭，而一般互感器精度普通為 3 ％～5％，適合于 50Hz 的正弦波形：

1.3線性度優(yōu)于 0.5 ％

1.4具有良好的動態(tài)性能。霍爾元件模塊的動態(tài)響應時間一般小于7us，跟蹤速度di/dt大于50a/us。電流傳感器模塊以其優(yōu)良的動態(tài)性能為提高現代控制系統(tǒng)（無傳感器元件）的性能提供了關鍵依據。一般變壓器的動態(tài)響應時間為10-20us，顯然不再適合工業(yè)控制系統(tǒng)（電感部件）的發(fā)展。

1.5帶寬。它能在O-ZOKHZ頻率范圍內正常工作。

1.6過載能力強，測量范圍寬(0~10000 A)

1.7有界性強，平均無故障工作5×10000小時以上

1.8小尺寸，最小重量，易于安裝，不會對系統(tǒng)造成任何損失。我們在電控系統(tǒng)采用霍爾元件電流傳感器及A/D轉換模塊與 PLc 結合實現電機電流的精確檢測（精度±0.5％） ，同時能對電機過流、缺相進行速斷保護。除了安裝接線、即時校準、注意傳感器的工作環(huán)境外，還可以通過以下方法提高側測量精度：首先，將原導線盡量放在傳感器內孔的中心位置。不允許偏差；第二，原導線應充滿傳感器的內孔，不允許偏差。第三，測量電暈所需的電流應接近傳感器的標準額定IPN，且兩者之間的差異不應太大。由于條件的限制，只有一個具有較高額定值的傳感器，測量中的電流值遠低于額定值。為了提高端面的精度，可將原絲再繞幾次，使其接近額定值。例如，當用額定值為100A的傳感器測量10A的電流時，為了提高精度，可以將原始導線纏繞在傳感器內孔的中心（一般情況下，即=L：內孔中的一個圓，np=2；…）。九圈，np 2 10，則np x 10a=10oa等于傳感器的額定值，可以提高精度。第四，當被測電流值為IPN8O時，在25℃時仍然具有很高的精度。

2 霍爾元件轉速傳感器的應用

所述磁轉臺的輸入軸與所測量的旋轉軸相連接。當測得的旋轉軸旋轉時，固定在磁轉臺附近的霍爾元件可在小磁鐵通過磁轉臺時產生相應的脈沖，并可檢測到單位時間內的脈沖數，從而可以知道所測速度。決定了傳感器在測量轉速時的分辨率是磁性轉盤L中的小磁鐵數量。圖（b）

2.1 檢測裝笠組成

我們利用托繩輪輪面，在輪面 L 等分 12 分鉆孔，將小磁鐵固定在孔內．正對小磁鐵的位置安裝霍爾元件脈沖傳感器，當架空乘人器運行時，鋼絲繩帶動托繩輪轉動，托繩輪！盆 B00O 轉動一圈給霍爾元件12 個脈沖。

2.2 速度計算方法

以三菱 FxZN 系列 PLC 為例，霍爾元件信號輸出端接入 PLC 高速計數器輸入端x0, P比高速計數器C235自動統(tǒng)計X0輸入端脈沖數．測速托輪轉動一圈（托輪外徑 16c 口，周長為 50 , 26cm ） ．高速計數器得到 12 個脈沖數， PLC 通過循環(huán)計算單位時間內的脈沖數來計算鋼絲繩的運行速度。以300Oms作為一個計算周期， 3000ms內高速計數器得到 71 個脈沖數，則鑰絲繩的速度 S=（50.26÷12 ）X71÷3÷100=0.9 m／ s 。

2.3 注意事項

一是固定在架空乘人裝置托繩輪輪面的小磁鐵，必須均等分的孔內，以得到較精確的脈沖數．二是托繩輪面與霍爾元件必須保持平行．三是托繩輪的固定及與鋼絲繩的接觸而必須經常檢查，托繩膠輪礴損應及時更換。

3開關型霍爾元件的應用

為了防止人員在斜坡下車點沒有做好下車準備而發(fā)生事故，我們在下車點前巧米設登語音報苦裝五，原理同轉速傳感器類似，只在托繩輪面上安裝1個小磁鐵，當工作點“開”的磁感應強度，比“關”的磁感應強度張。當人員通過繩輪時，傳感器輸出一個較低的電平。當磁感應強度下降到作用點時，傳感器輸出電平保持不變，傳感器從低電平跳到高電平，直至達到釋放點。電平的滯后使開關動作更為可靠。當開關動作后使語音報警裝置觸動，必須通過延時，形成有效的提醒，并及時做好下車的準備。

4 結論

霍爾元件具有結構堅固、體積小、重量輕、壽命長、安裝方便、功耗低、頻率高（達到LZZZ）、抗振動、不怕灰塵、油、水蒸氣和鹽霧污染或腐蝕等優(yōu)點?；魻栐€性度好，精度高，霍爾元件器件無接觸，無磨損，輸出波形清晰，無抖動，無回彈，位置重復精度高?；魻栐a償保護裝置工作溫度范圍寬。檢測受檢對象上人為設置的磁場，用這個磁場來作被檢測的信息的載體，通過它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應力、位皿、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉數、轉速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時問等，轉變成電最來進行檢測和控制．霍爾元件通過煤礦架空乘人裝置中的應用，我們認為霍爾元件在其他設備還能應用更廣泛，特別是需要檢側的轉動的設備設施。