霍尔传感器在小麦收割机中的应用

西安中科阿尔法

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随着社会老龄化和从事粮食生产人员的减少，保证玉米、稻谷和小麦三种谷物产量的重点在于机械化。耕作，种植，中间管理和收获四个生产阶段的机械化程度直接决定了中国的粮食生产力在政府的大力支持和鼓励下，中国粮食生产机械化水平不断提高。

传统收割机单机结构比较复杂，而工作环境多变，因此收割机作业时就有很多的不可控因素。比如因剧烈震动导致结构件断裂，连接件松动;田间石块，树粧等障碍物和收割机碰撞造成的碰撞损坏;因雨水过多，土地松软，导致的陷车。但是收割机最常见，对收获效率影响最大的故障就是堵塞。收割机的堵塞故障发生在很多部位，常见的由轴流滚筒、复脱器、过桥和升运器等。其中影响最严重的发生在轴流滚筒处的堵塞故障，一旦堵塞需要拆卸滚筒侧壁，从一端将堵塞物清理干净。操作空间狭窄，堵塞后作物紧实，很难清理，往往耽误半天到一天的时间。

造成轴流滚筒堵塞的原因有好多种，常见的行驶速度太快、早上和晚上湿度较大，中间轴与发动机和轴流滚筒连接的两组皮带部分或全部打滑，割台放置过低收进泥土等。

随着科技的不断发展，出现了以自动控制系统为核心的先进的收割机，其自动控制系统由转速信号采集装置、控制器、驱动系统和报警显示装置组成。转速信号采集装置将收割机轴流滚筒转速和收割机行驶速度采集出来，发送给控制器。控制器根据内部控制逻辑计算需要输出到控制模块的控制量。控制模块控制电磁铁铁芯的伸缩量，通过柱塞泵上面伺服阀和伺服油缸间接控制泵的排量，马达、变速箱和驱动轮等部件将驱动力最终传递到地面得到需要的行驶速度。

转速信号采集装置由转速测量传感器和控制器的一部分组成。用于采集轴流滚筒转速和边减传动轴的转速，并将脉冲信号转化成转速和行驶速度数据。

控制器由控制器和控制程序组成。用于分析数据、判断收割机工况、控制收割机行驶速度等。驱动系统包括电控可变排量活塞泵，定量活塞马达，齿轮箱，驱动轴，车轮减速器和驱动轮。由控制器控制，控制信号被转换成相应的驱动速度。

显示报警模块由显示器和部分程序组成，将控制器处理完的滚筒转速和行驶速度显示出来，在转速过低时进行声光报警。

其中，对速度的测量方法有很多种，包括光电编码测量方法，霍尔元件测量方法，磁感应测量方法，离心测量方法，测速发电机测量方法，闪速测量方法，漏磁速度测量方法等。

由于收割机的工作环境比较恶劣，粉尘十分严重，因此光电式测量方法不适合本文所研究的收割机。测速发电机测量法需要在转动轴末端装用于测速的发电机，滚筒轴和驱动轴上都没有足够的空间，不能使用。离心式测量法测量精度差而且不能够实时测量，因此不采用。霍尔元件测量法和磁感应测量法都是非接触式、比较适应恶劣环境而且可以实现实时测量的方法。霍尔元件测量法频率范围较大，从直流到微波频段都能够测量，因此选择霍尔元件法作为转速信号采集的方法。

 西安中科阿尔法电子科技有限公司的AH5xy系列是基于BCDMOS工艺设计的霍尔开关传感器，广泛应用于各种车规级产品中，包括农用收割机、民用车辆、商用车辆等。芯片包括温度补偿、比较器和输出驱动器。此外，机械应力对芯片的磁性参数影响很小，适用于工业环境和汽车应用，且符合 AEC-Q100 汽车电子行业测试标准。

AH5xy有三种封装形式：TO92S、Small-SOT23、SOT23，且封装符合 RoHS 标准，广泛应用于汽车电子和工业控制行业中。

产品特征

（1）低功耗：2.5mA

（2）工作电压：2.7V~30V

（3）ESD 高达：±12kV

（4）有较强的抗机械应力特性

（5）温度范围：-40℃~150℃

（6）电源引脚具有反向电压保护

典型应用

（1）速度和RPM传感器

（2）转速表传感器

（3）流量传感器

（4）直流电动机

（5）电机和风扇控制

（6）机器人控制

（7）近距离传感器

（8）位置传感器

（9）安全扣带

（10）引擎盖/后备箱门锁

（11）天窗/活顶/后挡板/提升门启动

（12）刹车/离合器踏板

（13）电动助力转向系统（EPS)

（14）变速器换挡

（15）刮水器电机