煤矿架空乘人装置霍尔元件电流传感器

随着 《 煤矿安全规程 》 （ 2016 ）的公布，对煤矿架空乘人装置又提出更高的要求，即第三百八十三条规定了“架空乘人装置必须装设超速、打滑、全程急停、防脱绳、变坡点防掉绳、张紧力下降、越位等保护 … … ”、“应当设置断轴保护措施。”等等。其中大部分保护装置均可设行程开关进行限位．如全程急停、变坡点防掉绳、越位等。多年运行的经验告诉我们架空乘人装置的不安全因素在于，一是钥丝绳应力扭转把吊椅翻转，造成刮碰巷壁或钩到横梁及其他吊椅：二是人员在斜坡上下车点上下时产生偏摆，固定抱索器触碰到托绳轮。这咤触碰钢丝绳均会产生卡阻，速度就应有变化，电流也有变化，如果此时及时停车，能够有效的防止事故扩大。因此选用精度高、反应快、经久耐用的检测元件，对矿井架空乘人装置的安全使用及维护是非常重要的，我们经过多次比较．桩尔电流、电压传感器／变送器模块是近十几年发展起来的测量控制电流、电压的传感器，是一种新型的高性能电气检侧元件。霍尔元件制作的传感器能够适合煤矿井下恶劣的上作环境．

1 霍尔元件的性能特点和应用

1.1霍尔元件可测量任意波形的电流。霍尔元件模块能测量任意波形的电流参数，脉冲波形直=、交流和直流。还可以测量瞬态峰值参数，二次回路能真实反映一次侧电流波形。这种普通的变压器是无法与之相比的。由于普通变压器一般只适用于SOHz正弦波：

1.2 霍尔元件精度高。普通的霍尔元件电流传感器模块在事情区域内的精度优于伟，该精度适合于任何波形的测扭，而一般互感器精度普通为 3 ％～5％，适合于 50Hz 的正弦波形：

1.3线性度优于 0.5 ％

1.4具有良好的动态性能。霍尔元件模块的动态响应时间一般小于7us，跟踪速度di/dt大于50a/us。电流传感器模块以其优良的动态性能为提高现代控制系统（无传感器元件）的性能提供了关键依据。一般变压器的动态响应时间为10-20us，显然不再适合工业控制系统（电感部件）的发展。

1.5带宽。它能在O-ZOKHZ频率范围内正常工作。

1.6过载能力强，测量范围宽(0~10000 A)

1.7有界性强，平均无故障工作5×10000小时以上

1.8小尺寸，最小重量，易于安装，不会对系统造成任何损失。我们在电控系统采用霍尔元件电流传感器及A/D转换模块与 PLc 结合实现电机电流的精确检测（精度±0.5％） ，同时能对电机过流、缺相进行速断保护。除了安装接线、即时校准、注意传感器的工作环境外，还可以通过以下方法提高侧测量精度：首先，将原导线尽量放在传感器内孔的中心位置。不允许偏差；第二，原导线应充满传感器的内孔，不允许偏差。第三，测量电晕所需的电流应接近传感器的标准额定IPN，且两者之间的差异不应太大。由于条件的限制，只有一个具有较高额定值的传感器，测量中的电流值远低于额定值。为了提高端面的精度，可将原丝再绕几次，使其接近额定值。例如，当用额定值为100A的传感器测量10A的电流时，为了提高精度，可以将原始导线缠绕在传感器内孔的中心（一般情况下，即=L：内孔中的一个圆，np=2；…）。九圈，np 2 10，则np x 10a=10oa等于传感器的额定值，可以提高精度。第四，当被测电流值为IPN8O时，在25℃时仍然具有很高的精度。

2 霍尔元件转速传感器的应用

所述磁转台的输入轴与所测量的旋转轴相连接。当测得的旋转轴旋转时，固定在磁转台附近的霍尔元件可在小磁铁通过磁转台时产生相应的脉冲，并可检测到单位时间内的脉冲数，从而可以知道所测速度。决定了传感器在测量转速时的分辨率是磁性转盘L中的小磁铁数量。图（b）

2.1 检测装笠组成

我们利用托绳轮轮面，在轮面 L 等分 12 分钻孔，将小磁铁固定在孔内．正对小磁铁的位置安装霍尔元件脉冲传感器，当架空乘人器运行时，钢丝绳带动托绳轮转动，托绳轮！盆 B00O 转动一圈给霍尔元件12 个脉冲。

2.2 速度计算方法

以三菱 FxZN 系列 PLC 为例，霍尔元件信号输出端接入 PLC 高速计数器输入端x0, P比高速计数器C235自动统计X0输入端脉冲数．测速托轮转动一圈（托轮外径 16c 口，周长为 50 , 26cm ） ．高速计数器得到 12 个脉冲数， PLC 通过循环计算单位时间内的脉冲数来计算钢丝绳的运行速度。以300Oms作为一个计算周期， 3000ms内高速计数器得到 71 个脉冲数，则钥丝绳的速度 S=（50.26÷12 ）X71÷3÷100=0.9 m／ s 。

2.3 注意事项

一是固定在架空乘人装置托绳轮轮面的小磁铁，必须均等分的孔内，以得到较精确的脉冲数．二是托绳轮面与霍尔元件必须保持平行．三是托绳轮的固定及与钢丝绳的接触而必须经常检查，托绳胶轮礴损应及时更换。

3开关型霍尔元件的应用

为了防止人员在斜坡下车点没有做好下车准备而发生事故，我们在下车点前巧米设登语音报苦装五，原理同转速传感器类似，只在托绳轮面上安装1个小磁铁，当工作点“开”的磁感应强度，比“关”的磁感应强度张。当人员通过绳轮时，传感器输出一个较低的电平。当磁感应强度下降到作用点时，传感器输出电平保持不变，传感器从低电平跳到高电平，直至达到释放点。电平的滞后使开关动作更为可靠。当开关动作后使语音报警装置触动，必须通过延时，形成有效的提醒，并及时做好下车的准备。

4 结论

霍尔元件具有结构坚固、体积小、重量轻、寿命长、安装方便、功耗低、频率高（达到LZZZ）、抗振动、不怕灰尘、油、水蒸气和盐雾污染或腐蚀等优点。霍尔元件线性度好，精度高，霍尔元件器件无接触，无磨损，输出波形清晰，无抖动，无回弹，位置重复精度高。霍尔元件补偿保护装置工作温度范围宽。检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位皿、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时问等，转变成电最来进行检测和控制．霍尔元件通过煤矿架空乘人装置中的应用，我们认为霍尔元件在其他设备还能应用更广泛，特别是需要检侧的转动的设备设施。