磁阻传感器 [一种新型磁阻传感器在磁选机中的应用]
[摘 要]采用新型磁阻传感器在磁选机中进行铁矿矿浆浓度检测。实践表明该检测系统抗干扰能力强,工作可靠性高,稳质、降尾效果十分明显。 [关键词]hmc1021磁阻传感器磁选机
[中图分类号]TP2[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2010)03-0070-01
1 磁选机的工作原理
矿浆经给矿箱流入槽体后,在给矿喷水管的水流作用下,矿粒呈松散状态进入槽体的给矿区。在磁场的作用,磁性矿粒发生磁聚而形成“磁团”或“磁链”,“磁团”或“磁链”在矿浆中受磁力作用,向磁极运动,而被吸附在圆筒上。由于磁极的极性沿圆筒旋转方向是交替排列的,并且在工作时固定不动,“磁团”或“磁链”在随圆筒旋转时,由于磁极交替而产生磁搅拌现象,被夹杂在“磁团”或“磁链”中的脉石等非磁性矿物在翻动中脱落下来,最终被吸在圆筒表面的“磁团”或“磁莲”即是精矿。非磁性或弱磁性矿物被留在矿浆中随矿浆排出槽外,即是尾矿。检测系统采集的数据传递给单片机,单片机再去控制执行机构调节排料阀门以达到稳质、降尾效果。因此检测系统中的传感器起着非常重要的作用。
2 传感器介绍
(1)目前在多数环境下可用霍尔传感器检测。霍尔磁场传感器利用霍尔效应在恒定电流之下可用来测量磁感应强度B,将矿浆浓度变化的磁感应强度变换成电压信号,有一定的抗干扰能力。但是在实际应用中霍尔磁场传感器存在灵敏度较低及易受强磁场影响等缺点,没有达到理想效果。新型的磁密度hmc1021传感器(HMC1021S 是一种8-pin SOIC封装的单轴磁阻传感器。磁场范围是+/-6高斯,分辨率为85微高斯,灵敏度为1mV/V/高斯)灵敏度更高、抗干扰能力强,它的指标可以提高我们的检测精度,实现更优控制,实际应用过程中效果非常好。
(2) Hmc1021传感器数据采集系统包括三大部分:置位/复位部分、信号调理部分和采集部分,前端调理电路主要功能是消除共模干扰,对微弱小信号进行放大、滤波、差分输出,经屏蔽线传输至数据采集部分,数据采集部分完成数据采集并存储,置位/复位部分避免了磁阻传感器受到环境中强大磁场的干扰而导致的输出衰变,保证了数据输出的正确和稳定。随着新型的磁密度Hmc1021传感器的出现,又为我们磁洗机浓度采集提供了一种更好的方法。它的特点是磁场范围宽、封装尺寸小、片状线圈:具有专利的集成置位/复位带,可降低温度漂移效应。非线性误差和由于高磁场的存在,导致的输出信号的丢失,具有专利的集成偏置带,可消除硬铁干扰的影响。这类磁阻传感器按4元件惠斯顿电桥配置,它将磁场转换成差分输出电压,并能传感强度低至30u高斯的磁场。这类磁阻传感器为低磁场传感提供了一种小型、低成本、高灵敏度、可靠的解决方案。因此我们决定应用该传感器。在现场我们用它采集铁矿粒的浓度,并把采集到信号V/F转换后送给单片机进行处理。
3 置位/复位部分在磁选机现场作用
在磁洗机现场大多数低磁场传感器会受到大的磁场干扰(>4-20高斯)的影响,可能导致输出信号的衰变,为了减少这种影响和最大化信号输出可以在磁阻电桥上应用磁开关切换技术来消除过去磁历史的影响。置位/复位电流带的目的就是把磁阻传感器恢复到测量磁场的高灵敏度状态。这可以通过将大电流脉动通过S/R电流带实现。S/R电流带看起来像加在SR+和SR-引脚之间的一个电阻,此电流带与偏置电流带不同,因为它是以垂直轴或不敏感的方向磁耦合到磁阻传感器上的,一旦传感器被置位(或复位)可实现低噪音和高灵敏度的磁场测量。当磁阻传感器暴露于干扰磁场中,传感器元件会分成若干方向随机的磁区域,从而导致灵敏度衰减峰值电流高于最低要求电流的脉冲电流(置位)通过置位/复位电流带将生成一个强磁场,此磁场可重新将磁区域对准统一到一个方向上,这样将确保高灵敏度和可重复的读数,反向脉冲(复位)可以以相反的方向旋转磁区域的方向,并改变传感器输出的极性,如果不出现干扰磁场 这种磁区域的状态可以保持数年。
4 HMC磁阻传感器电路设计
下图所示的电路是采用555计时器设计一个典型的多谐振荡器电路,R1、R2、C6构成充放电回路。TW=0.7(2 R1+ R2)C6,二极管D1、D2可调整脉冲的占空比。555的2、6管脚触发电位随电容充放电而变化,在3管脚输出间隔73秒的脉冲信号,该信号控制继电器触点的闭合。由10μF 的电容产生置位电流脉冲送给传感器的SR+管脚进行置位,为了减少噪音应在电源上串联一个200Ω的降压电阻。HMC传感器在保证高灵敏度的前提下可将矿粒的浓度信号转换为电压信号输出。磁阻传感器安装的方向将直接影响到测试的数据,安装时要调好安装位置与方向,安装后不要随意改动,方向应取测的数据最敏感方向,即显示数据最大方向,位置应该根据磁洗机深度进行合适选取。
5 结语
随着HMC磁阻传感器技术得到迅速发展,使磁阻传感器在磁洗机应用提供了可行性,本论文所设计的电路为磁洗机控制系统提供了一种新型、低成本、高灵敏度、可靠的解决方案。
[参考文献]
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[2] 张洪亭,周建英.测试技术.北京:高等教育出版社,1996.
[3] 吴正毅.测试技术测试信号处理.北京:清华大学出版社,1991.
[4] 于永芳.检测技术.北京:机械工业出版社,1995.
[作者简介]
李德扬,1976,辽宁丹东人,辽宁地质工程职业学院讲师。
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