霍尔传感器在轧辊速度测量中的应用

　　1　课题背景

　　本课题是针对某钢厂冷轧平整机为背景展开的。对于冷轧厂平整机支承辊振痕问题,通过理论分析和现场测试,寻找产生振痕原因,提出解决问题的途径。由于平整机是一个非常复杂的机电系统。振动存在着形式各异性和振动诱因的多样性,一台平整机可以同时存在多种振动形式,可能是有多种原因共同引起的,这种振动原因的相互诱发和交织决定了寻找振源的的难度。要采取系统的步骤有条不紊地对平整机做全面的测试。本文介绍了一种可以精确测量轧辊速度的方法,对于分析轧制界面的运动状态和辊系间的相对运动形态都提供了理论支持。

　　2　测量原理与方案设计

　　2.1　霍尔传感器工作原理

　　霍尔开关的集成电路原理如图1所示,它主要由霍尔元件、放大器、整形电路及开关输出等组成。开关输出可使该电路方便的与各种逻辑电路连接。当有磁场作用于霍尔开关的集成传感器上时,根据霍尔效应原理,霍尔元件输出霍尔电压UH经放大器放大后,送至施密特整形电路。当放大后的UH电压大于“开启”阀值时施密特电路翻转,输出高电平,使输出级的三级管导通,并具有拉流的作用,整个电路处于开状态。当磁场减弱时,霍尔元件输出电压UH很小,经放大器放大后期值还小于施密特的“关闭”阀值时,施密特触发器又翻转,输出低电平,使三级管截止,电路处于关状态。这样,一次磁场强度的变化,就使传感器完成了一次开关动作。

2.2　测量方案

　　霍尔传感器测量方案如下:在上工作辊和上支承辊的操作侧的轴端面上,在适当的位置贴好磁片,这个位置要保证轧辊每转动一周霍尔都能作出反应,从霍尔开关的原理可知,霍尔开关将感应出一个脉冲信号,这一信号也将在数据采集卡软件中显现为一个电压脉冲,通过采集卡及自身软件可以将测得的信号存成文本文件,最后使用Matlab对文本文件进行处理即可得出轧制速度曲线,霍尔传感器的现场测试位置如图2所示。

　　3　数据分析

　　下面主要针对列于表1和表2的现场的测试数据进行分析(测试时间:2005年5月25日上午):

　　a)各通道属性:ch0:上支承辊转速信号,霍尔传感器测量;ch1:上工作辊转速信号,霍尔传感器测量。

　　b)主要过程的分析:

　　1)采集电压信号,即霍尔传感器感应到的脉冲信号:从图3中我们可以看出数据采集卡上显示的是轧辊转动一周触发一个脉冲信号,两个脉冲的时间间隔即为轧辊转动一周的时间。通过Matlab分析可以得出轧制速度曲线。

　　2)将信号数据卡上的波形图按文本的格式存盘,部分文本格式列于表3: