一种开关型霍尔传感器的检测方法及系统与流程

1.本技术涉及智能水表领域，尤其涉及一种开关型霍尔传感器的检测方法及系统。


背景技术：

2.霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔(a.h.hall，1855—1938)于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。
3.由于在智能水表应用过程中，霍尔传感器作为一个关键性器件，霍尔传感器的导通磁场强度和断开磁场强度的精准度将极大决定水表的计量精准度。
4.目前，市场上对霍尔传感器的检测一般都是对于霍尔传感器导通或断开的大致检测，并不能对其导通或断开的磁场强度的量化检测，进而根据量化检测结果控制对霍尔传感器的通电电流大小的控制，从而实现霍尔传感器的精准控制而达到对水表计量的精准控制。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本技术提供了一种开关型霍尔传感器的检测方法及系统。
6.第一方面，本技术提供一种开关型霍尔传感器的检测系统，所述检测系统包括：单片机、霍尔传感器、可调恒流源以及空心螺线管，其中，
7.所述单片机与所述可调恒流源之间pwm控制连接；
8.所述可调恒流源与所述空心螺线管上缠绕的线圈两端实现电连接形成导通回路；
9.所述霍尔传感器设置于所述空心螺线管的一端，且所述霍尔传感器与所述单片机之间通信连接，且所述单片机通过rs485总线与上位机通信连接。
10.优选地，所述检测系统还包括：lcd显示屏，所述单片机与所述lcd显示屏通信连接，所述lcd显示屏实时显示所述霍尔传感器的吸合状态以及所述空心螺线管的磁场强度。
11.优选地，所述空心螺线管为多层线圈的空心螺线管，且所述霍尔传感器位于所述空心螺线管的正上方设置。
12.优选地，所述可调恒流源的电流控制范围为0-500ma。
13.优选地，所述霍尔传感器的标准吸合值为30gs，所述霍尔传感器的标准释放值为10gs。
14.另一方面，本技术提供一种开关型霍尔传感器的检测方法，应用于如第一方面所述的开关型霍尔传感器的检测系统，所述方法包括：
15.根据空心螺线管的直径、长度以及线圈的匝数、线径以及厚度，计算得出空心螺线管的线性磁场与通电电流之间的关系；
16.plc通过pwm方式控制可调恒流源的电流持续增大输出，调整空心螺线管的磁场变
化；
17.监测待测霍尔传感器吸合导通时的pwm值，并将所述pwm值换算成线性的导通电流值；
18.根据所述空心螺线管的线性磁场与通电电流之间的关系以及所述导通电流值，计算得出待测霍尔传感器吸合导通时的导通磁场强度；
19.plc通过pwm方式控制可调恒流源的电流持续减小输出，调整空心螺线管的磁场变化；
20.监测待测霍尔传感器断开时的pwm值，并将所述pwm值换算成线性的断开电流值；
21.根据所述空心螺线管的线性磁场与通电电流之间的关系以及所述断开电流值，计算得出霍尔传感器断开时的断开磁场强度；
22.根据所述导通磁场强度和断开磁场强度，确定所述待测霍尔传感器是否合格。
23.优选地，根据所述导通磁场强度和断开磁场强度，确定所述待测霍尔传感器是否合格，包括：
24.根据所述导通磁场强度和断开磁场强度，确定待测霍尔传感器的吸合值和释放值；
25.判断待测霍尔传感器的吸合值和释放值是否位于预设吸合范围和预设释放范围；
26.若是，则确定所述待测霍尔传感器合格，否则确定所述待测霍尔传感器不合格。
27.优选地，根据所述导通磁场强度和断开磁场强度，确定所述待测霍尔传感器是否合格，包括：
28.根据所述导通磁场强度和断开磁场强度，确定待测霍尔传感器的吸合值和释放值；
29.计算待测霍尔传感器吸合值和释放值与对应的标准吸合值和标准释放值之间的差值；
30.根据所述差值大小确定所述待测霍尔传感器是否合格。
31.优选地，所述方法还包括：
32.plc通过pwm方式反复多次控制可调恒流源的电流持续增大和减小，并控制霍尔传感器多次吸合和断开；
33.lcd实时接收所述plc发送的pwm值、待测霍尔传感器吸合状态；
34.根据所述待测霍尔传感器吸合状态以及对应的pwm值绘制相应的曲线图。
35.优选地，所述空心螺线管的线性磁场与通电电流之间的关系为b，
36.其中，
37.n为线圈的匝数，r1为未缠绕线圈的空心螺线管的半径，r2为带缠绕线圈的空心螺线管的半径，i为可调恒流源输出的电流大小，l为空心螺线管的长度，μ0为真空磁导率，δr为多层线圈厚度的三分之一。
38.本技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
39.本技术实施例提供的开关型霍尔传感器的检测方法及系统中，plc通过i/o口的pwm功能控制可调恒流源不断输出直流电，可使其电流从小到大再从大到小实现调节，进而
使电流通过空心螺线管的线圈，使空心螺线管形成磁场，进而根据磁场大小的影响下可检测霍尔传感器的导通和断开状态，并且能够有效记录霍尔传感器导通和断开状态下的磁场强度，从而能够有效量化霍尔传感器导通和断开时的磁场强度大小以及对应控制的电流大小和pwm值大小等，从而可以有效调整智能水表的通电电流大小，使得对霍尔传感器的开合控制更加精准，使得水表计量更加准确。
附图说明
40.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
41.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
42.图1为本技术实施例提供的一种开关型霍尔传感器的检测系统的结构示意图；
43.图2为本技术实施例提供的一种开关型霍尔传感器的检测方法的流程示意图；
44.图3为本技术实施例提供的开关型霍尔传感器的检测方法的另一种流程示意图；
45.图4为本技术实施例提供的开关型霍尔传感器的检测方法的又一种流程示意图；
46.图5为本技术实施例提供的开关型霍尔传感器的检测方法的再一种流程示意图。
具体实施方式
47.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
48.参见图1，图1为本技术实施例提供的一种开关型霍尔传感器的检测系统的结构示意图。如图1所示，本技术提供的开关型霍尔传感器的检测系统包括：单片机、霍尔传感器、可调恒流源、空心螺线管、rs485总线以及lcd显示屏，其中，所述单片机与所述可调恒流源之间pwm控制连接；所述可调恒流源与所述空心螺线管上缠绕的线圈两端实现电连接形成导通回路；所述霍尔传感器设置于所述空心螺线管的一端，且所述霍尔传感器与所述单片机之间通信连接，且所述单片机通过rs485总线与上位机通信连接。所述单片机与所述lcd显示屏通信连接，所述lcd显示屏实时显示所述霍尔传感器的吸合状态以及所述空心螺线管的磁场强度。
49.在具体实施过程中，所述空心螺线管为多层线圈的空心螺线管，且所述霍尔传感器位于所述空心螺线管的正上方设置。所述可调恒流源的电流控制范围为0-500ma。另外，为了能够有效保证智能水表的精准计量，所述霍尔传感器的标准吸合值为30gs，所述霍尔传感器的标准释放值为10gs。
50.参见图2所示，为本技术实施例提供的一种开关型霍尔传感器的检测方法，应用开关型霍尔传感器的检测系统，如图2所示，所述开关型霍尔传感器的检测方法包括：
51.步骤s100：根据空心螺线管的直径、长度以及线圈的匝数、线径以及厚度，计算得出空心螺线管的线性磁场与通电电流之间的关系；
52.具体实施过程中，所述空心螺线管的线性磁场与通电电流之间的关系记为b，
53.其中，
54.n为线圈的匝数，r1为未缠绕线圈的空心螺线管的半径，r2为带缠绕线圈的空心螺线管的半径，i为可调恒流源输出的电流大小，l为空心螺线管的长度，μ0为真空磁导率，δr为多层线圈厚度的三分之一。
55.步骤s200：plc通过pwm方式控制可调恒流源的电流持续增大输出，调整空心螺线管的磁场变化；
56.步骤s300：监测待测霍尔传感器吸合导通时的pwm值，并将所述pwm值换算成线性的导通电流值；
57.步骤s400：根据所述空心螺线管的线性磁场与通电电流之间的关系以及所述导通电流值，计算得出待测霍尔传感器吸合导通时的导通磁场强度；
58.步骤s500：plc通过pwm方式控制可调恒流源的电流持续减小输出，调整空心螺线管的磁场变化；
59.步骤s600：监测待测霍尔传感器断开时的pwm值，并将所述pwm值换算成线性的断开电流值；
60.步骤s700：根据所述空心螺线管的线性磁场与通电电流之间的关系以及所述断开电流值，计算得出霍尔传感器断开时的断开磁场强度；
61.步骤s800：根据所述导通磁场强度和断开磁场强度，确定所述待测霍尔传感器是否合格。
62.参见图3所示，在具体实施过程中，本技术给出其中一个实施方式，该步骤800进一步包括：
63.步骤s801：根据所述导通磁场强度和断开磁场强度，确定待测霍尔传感器的吸合值和释放值；
64.步骤s802：判断待测霍尔传感器的吸合值和释放值是否位于预设吸合范围和预设释放范围；若是则执行步骤s803，若否则执行步骤s804。
65.步骤s803：确定所述待测霍尔传感器合格；
66.步骤s804：确定所述待测霍尔传感器不合格。
67.具体实施过程中，该预设吸合范围和预设释放范围根据标准吸合值、标准断开值与标准差值之间确定。具体的，该预设吸合范围等于标准吸合值
±
标注差值后的最大值与最小值之间的范围，该预设释放范围为该标准断开值
±
标准差值的最大值与最小值之间的范围。
68.同时，在具体实施过程中，该标准差值可以为根据在长期检测实践中得出的一个固定值，也可以是根据多次测量的待测霍尔传感器在实现吸合和断开时的两个临界值的差值，并将多次测量的差值求取平均数。具体的在此不详细阐述。
69.参见图4所示，具体实施过程中，本技术给出另外一个实施方式：该步骤800进一步包括：
70.步骤s805：根据所述导通磁场强度和断开磁场强度，确定待测霍尔传感器的吸合
值和释放值；
71.步骤s806：计算待测霍尔传感器吸合值和释放值与对应的标准吸合值和标准释放值之间的差值；
72.步骤s807：根据所述差值大小确定所述待测霍尔传感器是否合格。
73.具体实施过程中，可根据该差值大小与标准差值之间进行对比，判断该差值大小与标准差值之间作差后的值是否小于0.1-0.5gs，若是，则确定霍尔传感器合格，若否则确定霍尔传感器不合格。
74.参见图5所示，在具体实施过程中，所述开关型霍尔传感器的检测方法还包括以下步骤：
75.步骤s901：plc通过pwm方式反复多次控制可调恒流源的电流持续增大和减小，并控制霍尔传感器多次吸合和断开；
76.步骤s902：lcd实时接收所述plc发送的pwm值、待测霍尔传感器吸合状态；
77.步骤s903：根据所述待测霍尔传感器吸合状态以及对应的pwm值绘制相应的曲线图。
78.本技术实施方式中，通过多次控制可调恒流源的电流变化，实现待测霍尔传感器的吸合和断开，从而检测多组相应的实验数据，如pwm值、电流值、磁场强度值等等，进而可以根据这些数值分别绘制相应的曲线图，从而根据曲线图中待测霍尔传感器吸合状态和断开状态下得出具有微小差距的pwm值，进而将这些pwm值换算成电流值以及对应的磁场强度值，则可以得出待测霍尔传感器吸合状态和断开状态下磁场强度值的一个集合，则该集合下的最小值和最大值即可作为其待测霍尔传感器吸合状态和断开状态下的合理范围。并且可以根据该区间计算上述标准差值等，具体的在此不详细阐述。
79.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
80.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。