基于网络平台的限速器校检设备精度分析.doc

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基于网络平台的限速器校检设备精度分析
娄雪飞，时守华，肖颂峰，姜富文，施晓敏
（江南大学机械学院，无锡，214000）

摘 要：为了准确测出电梯限速器动作速度，提出将霍尔传感器，单片机与网络化数据传输结合的基于网络平台的电梯限速器校验设备。团队分析了影响设备精度的主要因素如电梯限速器机械动作部件灵活性、限速器轮盘节圆直径测定和霍尔传感器记录数据与电机匀加速是否有偏差。在此基础上设备测量误差可在1%以内，分析与实验结果相符。
关键字：电梯限速器；单片机；精度分析；霍尔传感器；
0.引言：
电梯限速器是垂直升降电梯中最关键的安全保护装置之一。而准确测定电梯限速器动作速度是判断一个限速器是否安全的关键。现在市面上最常用的转速测量方法有测速电机测速法和光电码盘测速法等。他们各有优缺点，直流测速电机是应用范围较广的测速元件，它的主要优点是灵敏度、高线性误差小，但由于它具有换向接触装置和电刷，因而可靠性比较差，应用范围不广；普通光电编码器精度相对较高，但体积大，成本高。相比之下霍尔元件具有尺寸小、使用寿命长、外围电路简单、使用寿命长、调试方便等优点，故用它可以做成各种霍尔传感器，可以广泛应用于位移测量、转速测量以及计数等各个领域。
1.结构及原理
1.1测速部分 结构图

驱动电机 限速器 霍尔传感器 单片机 测试前台
图1 测速部分 结构图
1.2霍尔元件测速原理
霍尔传感器的原理是霍尔效应:霍尔效应广为人知，霍尔效应式转速传感器输出的信号是矩形脉冲信号，它很适合于数字控制系统。用公式表示为: 式中:为霍尔器件的灵敏度系数;I 为控制电流;B 为磁感应强度。若控制电流保持不变，则霍尔感应电压将随外界磁场强度而变化，根据这一原理，可以将一块永久小磁铁固定在电梯限速器的边沿，当电机带动限速器旋转时，小磁铁也将跟着限速器同步旋转，在限速器边沿附近放置一个霍尔传感器，当限速器旋转时，霍尔传感器受到小磁铁所产生的磁场变化的影响，就会输出脉冲信号，其频率和转速成正比，测出脉冲的周期或频率即可计算出转速，经过信号处理后输出到计数器等脉冲计数装置，如此即可进行限速器转速的测量。
2.限速器程序精度校验实验
为了验证本项目所研究的限速器校验仪的程序精度以及霍尔传感器测试的准确性，利用调速器及一台电机，电机频率：50HZ 额定转速：1500r/min
2.1、实验数据
序号
调速器显示值
r/min
校验仪显示值
r/min
1
150
149.4
2
300
299.4
3
450
449.4
4
600
599.4
5
750
749.4
6
900
899.4
2.2、数据分析
通过对6组数据的分析，我们发现调速器显示值与校验仪显示值基本相同，考虑到电机工作时带动负载转速可能会有所减小，就会与校验仪的值更加吻合，所以本项目所研究的限速器校验仪的精度是合格的。
3.限速器校验实验
为了验证测量的准确性，对两个额定速度不同的电梯限速器做实验，实验结果如图2所示。其中，限速器1额定速度1.0m/s，动作速度1.5m/s，限速器2额定速度0.5m/s，动作速度0.75m/s。
3.1、实验数据

图2
3.2、数据分析
限速器1的平均值为：1.3518 最大偏差：0.0078 百分比：0.577%
限速器2的平均值为：0.5987 最大偏差：0.0157 百分比：2.622%
4.误差分析与措施
造成误差的原因一，是棘爪上弹簧及轴上的油污、尘土致使弹簧力不足所造成。措施在校验限速器之前检查限速器 电气动作开关和机械动作部件是否完好、动作灵活，准确、可靠、无异常声响。原因二，限速器轮盘节圆直径测量不准致使节圆周长不准确所造成。措施可采用测量限速器轮盘带着限速器绳的直径减去限速器绳直径的方法而得到限速器轮盘节圆直径。该方法简单、易操作，得出的限速器节圆周长相对准确，尤其适用于限速器轮盘槽磨损严重的情况。原因三，应用霍尔传感器的数据采集原理需要用到磁铁吸附在限速器上，每转一圈霍尔传感器接受一次数据将磁信号转化成电信号，当只用一个磁铁吸附在限速器上时每一圈接受一次，由于我们的电机控制是匀加速旋转，所以在一圈中如果在离开霍尔传感器不到一圈时就停住，这时限速器的转速既比上一次记录的数据大，下一次又没有开始记录造成数据误差。措施，可以准备两个或者四个磁铁均匀分布在限速器的一周，使得数据记录更加均匀，更加准确。
参考文献：
[1]王文成，李健.基于单片机的电机转速测量系统的设计[J]. 仪表技术与传感器,2011(08)
[2]赵广立.电梯限速器动作速度校验应注意的问题[J].大众标准化，2004（11）
[3]于英华.浅谈电梯限速器检验中应注意的几个问题[J].科技致富向导，2014（02）

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