基于壓力測(cè)量的電磁鐵緩沖器設(shè)計(jì)

引言

緩沖器一般運(yùn)用在電梯井道底坑內(nèi),是電梯出現(xiàn)蹲底或沖頂時(shí)能對(duì)轎廂(或?qū)χ兀┢鸬骄彌_減震作用的必不可少的終端行程安全保護(hù)裝置。

在中國(guó),隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展,對(duì)緩沖器的需求日益增大,但國(guó)內(nèi)緩沖器的專門制造廠商及可提供的產(chǎn)品還較少,對(duì)于緩沖器的設(shè)計(jì)大多數(shù)仍停留在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)階段。本研究課題利用壓力傳感器受力產(chǎn)生電信號(hào)的特性,使得電磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)力,從而起到緩沖作用,降低因沖擊帶來(lái)的損失。文獻(xiàn)對(duì)本課題的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析及方案設(shè)計(jì),文獻(xiàn)對(duì)壓敏電阻與壓力傳感器連接電路進(jìn)行了初步分析,文獻(xiàn)對(duì)緩沖器的外部結(jié)構(gòu)、壓力傳感器及其信號(hào)處理電路進(jìn)行了優(yōu)化選擇,為該類型課題的研究提供了一定的技術(shù)參考。

本文通過(guò)對(duì)影響電磁鐵緩沖器工作性能的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行初步分析并建立分析模型,為電磁鐵緩沖器結(jié)構(gòu)及緩沖特性的改進(jìn)和優(yōu)化提供了研究基礎(chǔ)。

1緩沖器設(shè)計(jì)的整體方案及原理

1.1壓力檢測(cè)的基本原理

力學(xué)傳感器種類繁多,如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器等傳感器等,其中應(yīng)用最廣泛的是壓阻式壓力傳感器,它價(jià)格較低,精度較高,并具有良好的線性特性。

1.2傳感器信號(hào)放大原理

通過(guò)傳感器連接放大電路,輸入端連接壓敏電阻,將壓阻式壓力傳感器連接入電路,并用放大電路放大信號(hào),使信號(hào)更加明顯,便于電磁鐵接收,產(chǎn)生感應(yīng)。

1.3電磁磁力轉(zhuǎn)換原理

對(duì)電磁鐵接收的信號(hào)進(jìn)行分析,通過(guò)改變電磁鐵的通入電流,來(lái)改變電磁鐵產(chǎn)生的磁力,通過(guò)磁通電路殼體線圈匝數(shù)的增加和磁力放大電路來(lái)增大電磁鐵磁力的大小。

2壓力傳感測(cè)量

2.1傳感器器件選擇

考慮到經(jīng)濟(jì)效益的問(wèn)題,選用壓阻式壓力傳感器。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)需要高精度的傳感器,故選用了硅壓阻式壓力傳感器和不銹鋼壓力傳感器。硅壓阻式壓力傳感器制作工藝兼容,成本較低,并且線性好,工藝成熟。傳感芯片貼于基座,并通過(guò)電阻焊方式焊接到不銹鋼外殼上。兩種基本傳感器的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合,才能滿足本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)壓力傳感器線性好、精度高、穩(wěn)定性高的要求。

2.2壓力傳感原理分析

壓力傳感器的原理如圖1所示。

根據(jù)壓力傳感的輸出原理,經(jīng)過(guò)壓力傳感輸入信號(hào),輸出電信號(hào),使電磁鐵導(dǎo)通,緩沖器開(kāi)始作用。

傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用了橋式測(cè)量電路,不僅能使測(cè)量更加精準(zhǔn),還能增加測(cè)量的穩(wěn)定性,使溫度變化對(duì)測(cè)量的影響降低。壓力傳感器外圍接口電路如圖2所示,該壓力傳感器外部有6根引線,1～4依次為輸出＋、供電-、供電＋、輸出-,5和6都是增益設(shè)置電阻。同時(shí),圖2中使用恒流源供電,使該電路運(yùn)行更加精準(zhǔn)穩(wěn)定。

3電磁鐵緩沖器結(jié)構(gòu)模型

參考有關(guān)文獻(xiàn),本設(shè)計(jì)電磁鐵緩沖器的結(jié)構(gòu)模型如圖3所示。

4總結(jié)與討論

(1）本文建立了緩沖器分析模型,給出了壓力傳感的信號(hào)處理電路,有助于緩沖器的設(shè)計(jì)者提高設(shè)計(jì)效率和對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

(2）電磁鐵緩沖器的電壓是影響其緩沖效果的主要結(jié)構(gòu)參數(shù),電壓大小將決定在相同撞擊載荷情況下,緩沖器吸收撞擊能量的能力強(qiáng)弱:如電磁鐵緩沖器的電壓過(guò)小,則無(wú)法起到緩沖和保護(hù)的效果。因此,對(duì)電磁鐵緩沖器相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì)研究是提高緩沖器緩沖性能的關(guān)鍵所在。