远传式数显阀位开度指示器.pdf

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2004年第2期
39
文章编号:1002-5855(2004)02-0039-02
远传式数显阀位开度指示器
林锐,明仁雄,邹哲维,况群意
(武汉理工大学,湖北武双430063)
摘要介绍了新型阙位开度指示器的性能,该指示器利用霍尔式转速传感器将计量马达所排
出的油液体积值转换成脉冲数,继而通过电子电路实现阀门开度的远传数显。
关键词阀位开度指示器;伝尔式转速传惑器;计量马达
中图分类号:TH882
文献标识码:A
The remoted digital display valve opening position dicator design
LIN Rui, MING Ren-xiong, ZOU Ze-wei, KUANG Qiong-yi
(Wuhan University of The Technology, Wuhan, 430063, China)
Abstract: The remoted digital display valve opening position dictator can show the opening degree of
the valve. The valve opening position dictator presented in this paper uses the Hall Rate Sensor to
transform the oil volume drained by measure motor into pulse numbers, furthermore, it can be dis
played remotely through the electronic circuit. It is worth being spreaded
Key words: valve opening position dictator; Hall Rate Sensor; measure motor
概述
数齿轮外,其他都均为非导磁材料。
远传式数显位开度指示器可以远距离显示网
门的开启程度,主要用于船舶压载水、舱底水、油
船输油系统、石油、化工、自来水、钻井平台和矿
山等晑要对管道阀门进行远距离操纵的场所。目
前,国内所使用的阀门开度指示器通常为一种容积
式计量元件,由齿轮式计量马达、多级减速器、带
指针的表盘等组成,在实际使用过程中,这种开度
指示器的故障率高,可靠性差,且测量精度低,可
示距离近,误差随着门的开闭次数而累积増加
使设备存在安全隐患,给管道系统的操作也带来了
极大的不便。新型阀位开度指示器采用了计量马
必、霍尔式转速传感器以及远传式数显开度指示
1.齿轮式计量马达2.電尔式转速传感器
仪,可实时监测阀门的开度。
3.计数齿轮4.传动轴
结构及工作原理
图1带尔式转速传感器的计量马达结构
2.1结构
计数齿轮上的小磁钢采用永久磁铁,在加工的
远传式数显阀位开度指示器是由带霍尔式转速过程中要进行适当的热处理,热处理的目的是去除
传感器的计量马达和远传式数显开度指示仪2部分铁磁性材料在剪切加工时的残余应力和内应力,不
组成。图1所示为带霍尔式转速传感器的计量马达改变晶体结构,以提高铁磁材料性能的稳定性。
结构,图中齿轮式计量马达串接在油路中,计数齿
霍尔式转速传感器包括了霍尔元件、放大器
轮安装在齿轮式计量马达的传动轴上,与计量马达温度补偿电路及稳压电源等,并把它们放在一个芯
同步旋转,计数齿轮的齿数由测试精度确定。除计片上,用户只需提供工作电压,就可将磁信号转换
作者筒介:林锐(1978-),男,福建邵武人,硕士研究生,从事电液数字控制系统的研究。
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2004年第2期
为输出电压信号。如图2所示,图中采用开关型集可清晰、准确的显示阀门的位置。
成霍尔元件作为传感器件,其输出电压仅为高低变
计量马
计数齿
霍尔
化的电平。其中:Voc端为电压输入端,Vour端为
式转
/、计
速作
通
达轮
感器
数装置
输出端,GND端为公共接地端。
时基信号
源
尔
差动
图3远传式数显开度指示仪测试方框图
大器
发器
尔式转速传惑器
由于带霍尔式转速传感器计量马达的计数齿轮
GND
所处的工作环境是在油液中,故只宜采用非接触式
的磁传感器或光传感器。但考虑到若采用光传感器
图2开关型集成霍尔元件内部框图
元件会与流质透明度有关的缺点,并且会提高阀位
在计数装置内有计数器、寄存器、乗法器、译开度指示器的造价,故在该系统中采用了改传感器
码器、驱动器及显示器。
尔式转速传感器。霍尔式转速传感器是利用
2.2工作原理
半导体材料的霍尔效应进行测量的一种传感器,可
在工作过程中,回路中的液压油驱动计量马达以实现非接触测量,使用中无机械麾损和扭矩损
转动,而计数齿轮(霍尔式转速传感器的磁性转盘)失,不发热,使用寿命长,能适应恶劣的生产环
安装在计量马达的某一传动轴上,与计量马达同步境。因其具有频响宽、动态范围大、小型集成化和
转动。当计数齿轮旋转时,固定在磁性转盘附近的使用方便等优点,在检测,自动控制以及信息处理
开关型集成霍尔传感元件便可在每个小磁钢通过时等领域都获得了广泛应用
感知磁场的变化,同时输出一个脉冲,小磁钢越多
开关型集成霍尔元件是利用霍尔效应与集成电
则精度及分辨率也越高。随着计数齿轮连续旋转,路技术结合而制成的一种磁敏传感器,其特性曲线
开关型集成霍尔传感元件也连续地输出脉冲信号。
如图4所示。当磁场强度为0时,开关型霍尔元件
设通过齿轮式计量马达的油压体积为v,其截止,输出Vour为高电平Vo。当感受到一个逐
频数为
渐上升的磁场,且磁感应强度增至Bop时,霍尔元
件导通,输出Vour为低电平VvoL。相反,当磁场
于开关型集成霍尔式传感器转过的含や。时軍尔元件又截止,输出Vor由低电
cni
式中
计量马达转过n转时,计数齿轮相对
齿轮数
计量马达的转速,r/s
计数齿轮的齿数
7m。计量马达的容积效率
由计数电路计算出开关型集成霍尔传感元件所
发出的脉冲数f,然后由乘法器将计数电路的计数
值转换成阀门的开度0。即
图4开关型集成霍尔元件特性
2f
本系统采用的霍尔式转速传感器由小磁钢、开
式中∫っ一网门从0旋转至2弧度时计数电路关型集成霍尔元件UCN-3020L(参数见表1)和
的计数值
电平转换电路组成。小磁钢通常采用水久磁铁分割
远传式数显开度指示仪测试方框图如图3所的小磁块,粘于计数齿轮的边缘,電尔元件固定在
示,阀门的开度由LED数码管显示出来,这样就距磁钢1~3mm处。当计数齿轮转动时,磁块与霍
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