霍爾傳感器在小麥收割機中的應(yīng)用

隨著社會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)量的重點在于機械化。耕作，種植，中間管理和收獲四個生產(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(tǒng)收割機單機結(jié)構(gòu)比較復雜，而工作環(huán)境多變，因此收割機作業(yè)時就有很多的不可控因素。比如因劇烈震動導致結(jié)構(gòu)件斷裂，連接件松動;田間石塊，樹粧等障礙物和收割機碰撞造成的碰撞損壞;因雨水過多，土地松軟，導致的陷車。但是收割機最常見，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，常見的由軸流滾筒、復脫器、過橋和升運器等。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(cè)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，很難清理，往往耽誤半天到一天的時間。

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

隨著科技的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了以自動控制系統(tǒng)為核心的先進的收割機，其自動控制系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速信號采集裝置、控制器、驅(qū)動系統(tǒng)和報警顯示裝置組成。轉(zhuǎn)速信號采集裝置將收割機軸流滾筒轉(zhuǎn)速和收割機行駛速度采集出來，發(fā)送給控制器?？刂破鞲鶕?jù)內(nèi)部控制邏輯計算需要輸出到控制模塊的控制量?？刂颇K控制電磁鐵鐵芯的伸縮量，通過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(qū)動輪等部件將驅(qū)動力最終傳遞到地面得到需要的行駛速度。

轉(zhuǎn)速信號采集裝置由轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速和邊減傳動軸的轉(zhuǎn)速，并將脈沖信號轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)速和行駛速度數(shù)據(jù)。

控制器由控制器和控制程序組成。用于分析數(shù)據(jù)、判斷收割機工況、控制收割機行駛速度等。驅(qū)動系統(tǒng)包括電控可變排量活塞泵，定量活塞馬達，齒輪箱，驅(qū)動軸，車輪減速器和驅(qū)動輪。由控制器控制，控制信號被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的驅(qū)動速度。

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(zhuǎn)速和行駛速度顯示出來，在轉(zhuǎn)速過低時進行聲光報警。

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(yīng)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(zhuǎn)動軸末端裝用于測速的發(fā)電機，滾筒軸和驅(qū)動軸上都沒有足夠的空間，不能使用。離心式測量法測量精度差而且不能夠?qū)崟r測量，因此不采用?；魻栐y量法和磁感應(yīng)測量法都是非接觸式、比較適應(yīng)惡劣環(huán)境而且可以實現(xiàn)實時測量的方法?；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(zhuǎn)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(shè)計的霍爾開關(guān)傳感器，廣泛應(yīng)用于各種車規(guī)級產(chǎn)品中，包括農(nóng)用收割機、民用車輛、商用車輛等。芯片包括溫度補償、比較器和輸出驅(qū)動器。此外，機械應(yīng)力對芯片的磁性參數(shù)影響很小，適用于工業(yè)環(huán)境和汽車應(yīng)用，且符合 AEC-Q100 汽車電子行業(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(yīng)用于汽車電子和工業(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(yīng)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(yīng)用

（1）速度和 RPM 傳感器

（2）轉(zhuǎn)速表傳感器

（3）流量傳感器

（4）直流電動機

（5）電機和風扇控制

（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/后備箱門鎖

（11）天窗/活頂/后擋板/提升門啟動

（12）剎車/離合器踏板

（13）電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS)

（14）變速器換擋

（15）刮水器電機