某白酒灌裝生產(chǎn)線(xiàn)上的霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)經(jīng)常損壞，嚴(yán)重影響白酒灌裝廠(chǎng)家的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，并對(duì)該公司的聲譽(yù)造成了不良影響，該公司在對(duì)灌裝設(shè)備的電路和結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了多次改進(jìn)，但是都沒(méi)有取得理想的效果。通過(guò)對(duì)故障流量計(jì)的分析和測(cè)試，找出了霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)的故障原因，并提出了改進(jìn)措施，取得良好的效果。

1、霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)：

  旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)（如圖 1 所示）是容積式流量計(jì)的一種，它的轉(zhuǎn)子是一個(gè)定容積的容器，每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，排出固定體積的流體，因此可以據(jù)此計(jì)算出旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)單位時(shí)間內(nèi)的流量或者一定時(shí)間內(nèi)的流量[1]。旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)的計(jì)量精度較高，常應(yīng)用于昂貴介質(zhì)或需要計(jì)量的場(chǎng)合，廣泛應(yīng)用在石油、化工、涂料、醫(yī)藥、食品等工業(yè)部門(mén)。

圖 1 霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)
  旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)除了機(jī)械部分外，為了與控制器（PLC、單片機(jī)等）相連接，還必須有計(jì)數(shù)單元和信號(hào)處理單元，霍爾傳感器體積小、成本低，靈敏度較高^[2]，容積式流量計(jì)的計(jì)數(shù)單元一般是采用霍爾傳感器。這種流量計(jì)一般是在流量計(jì)的轉(zhuǎn)子上放置永磁體，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，霍爾元件對(duì)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生反應(yīng)，產(chǎn)生脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波、放大、整形后輸出給控制器。

2、霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)信號(hào)處理電路：

  霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)信號(hào)處理電路如圖2 所示，為提高流量計(jì)的穩(wěn)定性和可靠性，該流量計(jì)的電路板上環(huán)形排列有六個(gè)單極性霍爾傳感器58005，流量計(jì)的轉(zhuǎn)子通過(guò)偏心撥桿撥動(dòng)環(huán)形磁鐵，環(huán)形磁鐵的磁極沿圓周方向交替排列，磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，霍爾開(kāi)關(guān)輸出脈沖信號(hào)，六個(gè)霍爾傳感器輸出的六路信號(hào)輸送到或門(mén) 4078，然后通過(guò)或門(mén) 4078 輸出脈沖序列。開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓為 24 V，三端穩(wěn)壓器78L12 輸出電壓為 12 V，齊納穩(wěn)壓管 1N4737 的電壓降是 8 V 左右，使三端穩(wěn)壓器 78L12 的輸入電壓為16 V，保證穩(wěn)壓器能正常工作[3]。

圖 2 信號(hào)處理電路

3、霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)故障檢測(cè)及排除：
 該灌裝生產(chǎn)線(xiàn)上裝有多個(gè)霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)，在使用過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)有流量計(jì)損壞，沒(méi)有信號(hào)輸出給控制設(shè)備 PLC，而且這種損壞不是出現(xiàn)在固定的某個(gè)位置上，而是隨機(jī)的。采用示波器對(duì)故障流量計(jì)進(jìn)行檢測(cè)，信號(hào)輸出端沒(méi)有信號(hào)輸出，而正常的流量計(jì)的信號(hào)輸出端輸出占空比約為 50%的脈沖信號(hào)，幅值約為 3 V，坡頂較平。用萬(wàn)用表測(cè)量三端穩(wěn)壓器 78L12 的輸出電壓為0 V，78L12 上的電壓降為 22.9 V，齊納穩(wěn)壓管端電壓為 0.6 V.根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，初步推斷穩(wěn)壓器 78L12、齊納穩(wěn)壓管 1N4737 已經(jīng)損壞，不排除功放 BCP54 和霍爾傳感器損壞。
  用示波器檢測(cè) 6 個(gè)霍爾傳感器的輸出端，都有脈沖輸出，霍爾傳感器沒(méi)有損壞。

  根據(jù)初步的檢測(cè)結(jié)果，更換穩(wěn)壓器 78L12 和齊納穩(wěn)壓管 1N4737.
 
先更換穩(wěn)壓器 78L12，檢測(cè)其輸出電壓為 12.1 V，穩(wěn)壓器工作正常，證明原來(lái)的穩(wěn)壓器已損壞；但是經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)穩(wěn)壓器 78L12 上的壓降接近 11 V，過(guò)高的壓降使 78L12 發(fā)熱嚴(yán)重；齊納穩(wěn)壓管端電壓為 0.6 V，齊納穩(wěn)壓管應(yīng)該已經(jīng)擊穿 。更換齊納穩(wěn)壓管1N4737，再檢測(cè)穩(wěn)壓器 78L12 的輸出電壓，為 12.1 V，壓降接近 3 V，發(fā)熱很小，穩(wěn)壓管工作正常；齊納穩(wěn)壓管端電壓接近 8 V，齊納穩(wěn)壓管工作正常。

  此時(shí)，檢測(cè)流量計(jì)的信號(hào)輸出端有信號(hào)輸出，與正常流量計(jì)的信號(hào)波形接近，只是坡頂不平直，坡頂近似正弦波，關(guān)閉流量計(jì)電源，示波器顯示有正弦波，說(shuō)明流量計(jì)存在干擾。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)流量計(jì)的地線(xiàn)沒(méi)有與流量計(jì)的殼體連接，從而對(duì)輸出波形造成干擾，將流量計(jì)殼體與地線(xiàn)相連，干擾消失，波形與正常流量計(jì)的波形相同。

 至此，通過(guò)檢測(cè)和替換元件，證明穩(wěn)壓器 78L12 和齊納穩(wěn)壓管 1N4737 損壞。檢測(cè)多個(gè)故障流量計(jì)，發(fā)現(xiàn)都是穩(wěn)壓器 78L12 和齊納穩(wěn)壓管 1N4737 損壞，其中小部分地線(xiàn)沒(méi)有接機(jī)殼。

4、故障原因分析：
  通過(guò)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的考察，發(fā)現(xiàn)該白酒灌裝生產(chǎn)線(xiàn)上的霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)與電磁閥使用的是同一個(gè) 24 V 開(kāi)關(guān)電源，而電磁閥是感性元件，對(duì)電源和連接在同一電源上的其他元件存在較大電流沖擊^[4]，而且霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)的電路設(shè)計(jì)并沒(méi)有考慮這一點(diǎn)，沒(méi)有保護(hù)電路，從而導(dǎo)致穩(wěn)壓器和穩(wěn)壓管由于過(guò)大電流沖擊損壞，部分流量計(jì)的地線(xiàn)沒(méi)有正確接地，從而使流量計(jì)更容易損壞而且也會(huì)對(duì)輸出波形造成干擾，影響控制精度。
 為避免電磁閥對(duì)流量計(jì)造成電流沖擊，霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)和電磁閥分別使用獨(dú)立的 24 V 電源；同時(shí)對(duì)流量計(jì)的接地情況進(jìn)行檢查，以確?？煽拷拥亍Ｍㄟ^(guò)采取以上措施，基本避免了灌裝設(shè)備上的霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)損壞。