霍爾傳感器在小麥收割機中的應用

隨著(zhù)社會(huì )老齡化和從事糧食生產(chǎn)人員的減少，保證玉米、稻谷和小麥三種谷物產(chǎn)量的重點(diǎn)在于機械化。耕作，種植，中間管理和收獲四個(gè)生產(chǎn)階段的機械化程度直接決定了中國的糧食生產(chǎn)力在政府的大力支持和鼓勵下，中國糧食生產(chǎn)機械化水平不斷提高。

傳統收割機單機結構比較復雜，而工作環(huán)境多變，因此收割機作業(yè)時(shí)就有很多的不可控因素。比如因劇烈震動(dòng)導致結構件斷裂，連接件松動(dòng);田間石塊，樹(shù)粧等障礙物和收割機碰撞造成的碰撞損壞;因雨水過(guò)多，土地松軟，導致的陷車(chē)。但是收割機最常見(jiàn)，對收獲效率影響最大的故障就是堵塞。收割機的堵塞故障發(fā)生在很多部位，常見(jiàn)的由軸流滾筒、復脫器、過(guò)橋和升運器等。其中影響最嚴重的發(fā)生在軸流滾筒處的堵塞故障，一旦堵塞需要拆卸滾筒側壁，從一端將堵塞物清理干凈。操作空間狹窄，堵塞后作物緊實(shí)，很難清理，往往耽誤半天到一天的時(shí)間。

造成軸流滾筒堵塞的原因有好多種，常見(jiàn)的行駛速度太快、早上和晚上濕度較大，中間軸與發(fā)動(dòng)機和軸流滾筒連接的兩組皮帶部分或全部打滑，割臺放置過(guò)低收進(jìn)泥土等。

隨著(zhù)科技的不斷發(fā)展，出現了以自動(dòng)控制系統為核心的先進(jìn)的收割機，其自動(dòng)控制系統由轉速信號采集裝置、控制器、驅動(dòng)系統和報警顯示裝置組成。轉速信號采集裝置將收割機軸流滾筒轉速和收割機行駛速度采集出來(lái)，發(fā)送給控制器?？刂破鞲鶕炔靠刂七壿嬘嬎阈枰敵龅娇刂颇K的控制量?？刂颇K控制電磁鐵鐵芯的伸縮量，通過(guò)柱塞泵上面伺服閥和伺服油缸間接控制泵的排量，馬達、變速箱和驅動(dòng)輪等部件將驅動(dòng)力最終傳遞到地面得到需要的行駛速度。

轉速信號采集裝置由轉速測量傳感器和控制器的一部分組成。用于采集軸流滾筒轉速和邊減傳動(dòng)軸的轉速，并將脈沖信號轉化成轉速和行駛速度數據。

控制器由控制器和控制程序組成。用于分析數據、判斷收割機工況、控制收割機行駛速度等。驅動(dòng)系統包括電控可變排量活塞泵，定量活塞馬達，齒輪箱，驅動(dòng)軸，車(chē)輪減速器和驅動(dòng)輪。由控制器控制，控制信號被轉換成相應的驅動(dòng)速度。

顯示報警模塊由顯示器和部分程序組成，將控制器處理完的滾筒轉速和行駛速度顯示出來(lái)，在轉速過(guò)低時(shí)進(jìn)行聲光報警。

其中，對速度的測量方法有很多種，包括光電編碼測量方法，霍爾元件測量方法，磁感應測量方法，離心測量方法，測速發(fā)電機測量方法，閃速測量方法，漏磁速度測量方法等。

由于收割機的工作環(huán)境比較惡劣，粉塵十分嚴重，因此光電式測量方法不適合本文所研究的收割機。測速發(fā)電機測量法需要在轉動(dòng)軸末端裝用于測速的發(fā)電機，滾筒軸和驅動(dòng)軸上都沒(méi)有足夠的空間，不能使用。離心式測量法測量精度差而且不能夠實(shí)時(shí)測量，因此不采用?；魻栐y量法和磁感應測量法都是非接觸式、比較適應惡劣環(huán)境而且可以實(shí)現實(shí)時(shí)測量的方法?；魻栐y量法頻率范圍較大，從直流到微波頻段都能夠測量，因此選擇霍爾元件法作為轉速信號采集的方法。

西安中科阿爾法電子科技有限公司的AH5xy系列是基于BCDMOS工藝設計的霍爾開(kāi)關(guān)傳感器，廣泛應用于各種車(chē)規級產(chǎn)品中，包括農用收割機、民用車(chē)輛、商用車(chē)輛等。芯片包括溫度補償、比較器和輸出驅動(dòng)器。此外，機械應力對芯片的磁性參數影響很小，適用于工業(yè)環(huán)境和汽車(chē)應用，且符合 AEC-Q100 汽車(chē)電子行業(yè)測試標準。

AH5xy有三種封裝形式：TO92S、Small-SOT23、SOT23，且封裝符合RoHS標準，廣泛應用于汽車(chē)電子和工業(yè)控制行業(yè)中。

產(chǎn)品特征

（1）低功耗：2.5mA

（2）工作電壓：2.7V~30V

（3）ESD 高達：±12kV

（4）有較強的抗機械應力特性

（5）溫度范圍：-40℃~150℃

（6）電源引腳具有反向電壓保護

典型應用

（1）速度和 RPM 傳感器

（2）轉速表傳感器

（3）流量傳感器

（4）直流電動(dòng)機

（5）電機和風(fēng)扇控制

（6）機器人控制

（7）近距離傳感器

（8）位置傳感器

（9）安全扣帶

（10）引擎蓋/后備箱門(mén)鎖

（11）天窗/活頂/后擋板/提升門(mén)啟動(dòng)

（12）剎車(chē)/離合器踏板

（13）電動(dòng)助力轉向系統（EPS)

（14）變速器換擋

（15）刮水器電機