RU2762021C1 - Hall sensor diagnostic system and method for its application - Google Patents

Hall sensor diagnostic system and method for its application Download PDF

Info

Publication number
RU2762021C1
RU2762021C1 RU2021103772A RU2021103772A RU2762021C1 RU 2762021 C1 RU2762021 C1 RU 2762021C1 RU 2021103772 A RU2021103772 A RU 2021103772A RU 2021103772 A RU2021103772 A RU 2021103772A RU 2762021 C1 RU2762021 C1 RU 2762021C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electric motor
diagnostics
measuring
hall
hall sensor
Prior art date
Application number
RU2021103772A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Владимирович Дмитрук
Андрей Александрович Касьяненко
Илгиз Фанасович Фаткиев
Владислав Викторович Ульянов
Сергей Владимирович Евпаков
Сергей Валерьевич Гаевский
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Севернефтегазпром"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Севернефтегазпром" filed Critical Открытое акционерное общество "Севернефтегазпром"
Priority to RU2021103772A priority Critical patent/RU2762021C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2762021C1 publication Critical patent/RU2762021C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00

Abstract

FIELD: diagnostic equipment.
SUBSTANCE: invention relates to systems for measuring alternating magnetic quantities, in particular to systems and methods for diagnosing Hall sensors. The expected result is achieved by the fact that a Hall sensor diagnostic system containing a frequency converter, the first output of which is connected to an electric motor, and the second one to the first measuring input of the signal diagnostics and analysis unit, is characterized by the fact that a cogged pinion is mounted on the rotor shaft of the electric motor, made with the possibility of contactless interaction with three Hall sensors mounted on the motor housing, while the Hall sensors through current converters that convert input pulse signals into normalized DC output signals are connected to the second, third and fourth measuring inputs of the signal diagnostics and analysis unit, the information output of which is connected to the automated workplace of the operator of the Hall sensor diagnostics system.
EFFECT: increase in Hall sensors’ diagnostics accuracy, increased manufacturability of the diagnostic device.
5 cl, 5 dwg

Description

Группа изобретений относится к системам для измерения переменных магнитных величин приборов, основанных на эффекте Холла, а именно к специализированным приборам и способам диагностики датчиков Холла и может найти применение для комплексного моделирования условий работы установок с вращающимся валом и контроля работоспособности датчиков, измеряющих скорость его вращения.The group of inventions relates to systems for measuring variable magnetic quantities of devices based on the Hall effect, namely to specialized devices and methods for diagnosing Hall sensors and can be used for complex modeling of operating conditions of installations with a rotating shaft and monitoring the performance of sensors that measure the speed of its rotation.

Из уровня техники известно устройство для контроля магнитных полей переменного и постоянного токов (RU 2572294 C1, МПК G01R 33/07, опубл. 10.01.2016), содержащее датчик Холла, сигнал с которого через усилитель поступает на вход звена частотной коррекции, соединенного с двухпозиционным переключателем. Первый выход положения переключателя соединен с пороговым элементом постоянного поля, а второй выход положения через амплитудный детектор соединен с пороговым элементом переменного поля. Пороговые элементы соединены с сигнальным устройством и жидкокристаллическим алфавитно-цифровым дисплеем.A device for monitoring magnetic fields of alternating and direct currents is known from the prior art (RU 2572294 C1, IPC G01R 33/07, publ. 01/10/2016), containing a Hall sensor, the signal from which is fed through an amplifier to the input of the frequency correction link connected to the two-position switch. The first position output of the switch is connected to the constant field threshold element, and the second position output through the amplitude detector is connected to the variable field threshold element. The threshold elements are connected to a signaling device and a liquid crystal alphanumeric display.

Способ применения устройства включает в себя регистрацию магнитного поля электроустановки переменного или постоянного тока с помощью датчика Холла, усиление измеренного импульса напряжения пропорционального по величине измеряемому магнитному полю, передачу импульса на звено частотной коррекции, выделяющего частоту 50 Гц из спектра частот, которые считывает датчик, и передачу полученного сигнала напряжения через выходы двухпозиционного переключателя на сигнальное устройство и жидкокристаллический алфавитно-цифровой дисплей.The method of using the device includes recording the magnetic field of an AC or DC electrical installation using a Hall sensor, amplifying a measured voltage pulse proportional to the magnitude of the measured magnetic field, transmitting a pulse to a frequency correction link, which selects a frequency of 50 Hz from the spectrum of frequencies read by the sensor, and transmitting the received voltage signal through the outputs of the two-position switch to a signaling device and a liquid crystal alphanumeric display.

Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности диагностирования с помощью устройства исправности датчика Холла.The disadvantage of the known technical solution is the inability to diagnose the Hall sensor serviceability using the device.

Наиболее близким техническим решением к заявленной групп изобретений и выбранным в качестве прототипа является аппаратно-программный комплекс для диагностирования датчика на основе эффекта Холла (RU 2662036 C2, МПК G01R 33/07, опубл. 23.07.2018). Комплекс содержит датчик на основе эффекта Холла, к входу которого подключен токовый формирователь, управляемый микроконтроллером, при этом выход датчика через переключатель подключен к аналоговому блоку, выход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем, а выход последнего подключен к измерительному входу микроконтроллера, снабженного запоминающим устройством.The closest technical solution to the claimed group of inventions and selected as a prototype is a hardware and software complex for diagnosing a sensor based on the Hall effect (RU 2662036 C2, IPC G01R 33/07, publ. 23.07.2018). The complex contains a sensor based on the Hall effect, to the input of which a current driver controlled by a microcontroller is connected, while the output of the sensor through a switch is connected to an analog unit, the output of which is connected to an analog-to-digital converter, and the output of the latter is connected to the measuring input of a microcontroller equipped with a memory device ...

Способ применения комплекса заключается в последовательном возбуждении в датчике Холла двух сигналов с различной амплитудой и последующим измерением упомянутых сигналов с помощью аналого-цифрового преобразователя, на основе измеренных значений сигналов определяется исправность датчика, при этом калибровочные ожидаемые значения измеряемых величин хранятся в памяти, подключенной к микроконтроллеру.The method of using the complex consists in sequential excitation in the Hall sensor of two signals with different amplitudes and subsequent measurement of these signals using an analog-to-digital converter, based on the measured signal values, the serviceability of the sensor is determined, while the calibration expected values of the measured values are stored in the memory connected to the microcontroller ...

Недостатком известного технического решения является ограниченная возможность его применения для контроля работоспособности датчиков, измеряющих частоту вращения роторов турбин. Кроме того, с помощью комплекса возможна проверка работоспособности только одного датчика, что в целом снижает технологичность прибора.The disadvantage of the known technical solution is the limited possibility of its use for monitoring the performance of sensors that measure the rotational speed of turbine rotors. In addition, with the help of the complex, it is possible to check the operability of only one sensor, which generally reduces the manufacturability of the device.

Технической задачей, на решение которой направлена заявленная группа изобретений, является повышение точности диагностики датчиков Холла, с одновременным повышением технологичности диагностического устройства.The technical problem to be solved by the claimed group of inventions is to improve the diagnostic accuracy of Hall sensors, while increasing the manufacturability of the diagnostic device.

Указанная задача решена тем, что система диагностики датчиков Холла содержит частотный преобразователь, первый выход которого подключен к электродвигателю, а второй - к первому измерительному входу блока диагностирования и анализа сигналов. На вал ротора электродвигателя насажена зубчатая шестерня, выполненная с возможностью бесконтактного взаимодействия с тремя датчиками Холла, закрепленными на корпусе электродвигателя. Датчики Холла через токовые преобразователи, преобразующие входные импульсные сигналы в нормированные выходные сигналы постоянного тока, подключены ко второму, третьему и четвертому измерительным входам блока диагностирования и анализа сигналов, информационный выход которого подключен к автоматизированному рабочему месту оператора системы диагностики датчиков Холла.This problem is solved by the fact that the Hall sensor diagnostics system contains a frequency converter, the first output of which is connected to the electric motor, and the second to the first measuring input of the signal diagnostics and analysis unit. A toothed gear is mounted on the rotor shaft of the electric motor, made with the possibility of contactless interaction with three Hall sensors fixed on the motor housing. Hall sensors through current converters that convert input pulse signals into normalized DC output signals are connected to the second, third and fourth measuring inputs of the signal diagnostics and analysis unit, the information output of which is connected to the automated workstation of the operator of the Hall sensor diagnostics system.

Способ применения системы диагностики датчиков Холла включает в себя имитацию вращения ротора турбины газотурбинного энергоблока (ГТЭБ), путем регулирования с помощью частотного преобразователя частоты вращения ротора электродвигателя, регистрацию частоты, подаваемой на электродвигатель, блоком диагностирования и анализа сигналов с помощью первого измерительного входа. При этом одновременно осуществляют регистрацию данных о скорости вращения вала ротора электродвигателя за счет измерения импульсного сигнала, формируемого тремя датчиками Холла, возбуждаемых зубьями зубчатой шестерни, с помощью второго, третьего и четвертого измерительных входов блока диагностирования и анализа сигналов, а затем передают измеренные мгновенные значения частоты, подаваемой на электродвигатель, и измеренной скорости вращения вала ротора электродвигателя на автоматизированное рабочее место оператора системы диагностики, где фиксируют количество сбоев в работе датчиков, путем сравнения подаваемой на электродвигатель частоты и измеренной скорости вращения вала его ротора, при этом анализ данных осуществляют в режиме реального времени с одновременной их архивацией для оценки стабильности работы системы диагностики за длительный период.The method of using the Hall sensor diagnostics system includes imitating the rotation of the turbine rotor of a gas turbine power unit (GTEU) by regulating the electric motor rotor speed using a frequency converter, registering the frequency supplied to the electric motor, a signal diagnostics and analysis unit using the first measuring input. At the same time, data on the rotation speed of the rotor shaft of the electric motor is simultaneously recorded by measuring the pulse signal generated by three Hall sensors, excited by the teeth of the gear gear, using the second, third and fourth measuring inputs of the block for diagnosing and analyzing signals, and then transmitting the measured instantaneous frequency values supplied to the electric motor, and the measured speed of rotation of the rotor shaft of the electric motor to the automated workstation of the operator of the diagnostic system, where the number of failures in the operation of the sensors is recorded, by comparing the frequency supplied to the electric motor and the measured speed of rotation of the shaft of its rotor, while data analysis is carried out in real time with their simultaneous archiving to assess the stability of the diagnostic system over a long period.

Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытыми выше признаками системы и способа ее применения, является повышение точности диагностики датчиков Холла за счет возможности имитации работы ротора турбины газотурбинного энергоблока (ГТЭБ) путем применения в приборе электродвигателя и зубчатой шестерни, а также одновременно трех датчиков Холла, подключенных к блоку диагностирования и анализа сигналов. При этом одновременно достигается повышение технологичности способа диагностики за счет применения в составе системы автоматизированного рабочего места оператора, обеспечивающего осуществление контроля состояния датчиков в режиме реального времени, а также формирования информационных массивов данных, позволяющих отслеживать историю измерений и оценивать стабильность работы измерительной системы в целом.A positive technical result, provided by the above features of the system and the method of its application, is an increase in the diagnostic accuracy of Hall sensors due to the possibility of imitating the operation of the turbine rotor of a gas turbine power unit (GTEU) by using an electric motor and a toothed gear in the device, as well as simultaneously three Hall sensors connected to block for diagnostics and signal analysis. At the same time, an increase in the manufacturability of the diagnostic method is achieved through the use of an operator's automated workstation as part of the system, which provides monitoring of the status of sensors in real time, as well as the formation of information data arrays that allow tracking the history of measurements and assessing the stability of the measuring system as a whole.

Группа изобретений поясняется чертежами, где на фиг. 1, 2 представлена структурная схема системы диагностики датчиков Холла; на фиг. 3 показан внешний вид зубчатой шестерни (вид спереди); на фиг. 4 приведен внешний вид системы диагностики; на фиг. 5 приведен способ крепления датчиков Холла на корпусе электродвигателя.The group of inventions is illustrated by drawings, where in Fig. 1, 2 shows a block diagram of the Hall sensor diagnostics system; in fig. 3 shows the external view of the gear wheel (front view); in fig. 4 shows the appearance of the diagnostic system; in fig. 5 shows a method of attaching Hall sensors to the motor housing.

Система диагностики датчиков Холла устроена следующим образом.Hall sensor diagnostics system is arranged as follows.

Основой системы является частотный преобразователь 1 (UM), питающийся от сети трехфазного переменного тока, первый выход которого подключен к электродвигателю 2, а второй - к первому измерительному входу 3 блока диагностирования и анализа сигналов 4. На вал ротора электродвигателя 2 насажена зубчатая шестерня 5, выполненная с возможностью бесконтактного взаимодействия с тремя датчиками Холла 6, 7 и 8, закрепленными на корпусе электродвигателя 2. Датчики Холла 6, 7 и 8 через токовые преобразователи 9, 10 и 11, подключены ко второму, третьему и четвертому измерительным входам 12, 13 и 14 блока диагностирования и анализа сигналов 4, информационный выход 15 которого подключен к автоматизированному рабочему месту 16 оператора системы диагностики.The basis of the system is a frequency converter 1 (UM), powered by a three-phase alternating current network, the first output of which is connected to the electric motor 2, and the second to the first measuring input 3 of the unit for diagnosing and analyzing signals 4. A toothed gear 5 is mounted on the rotor shaft of the electric motor 2, made with the possibility of contactless interaction with three Hall sensors 6, 7 and 8, fixed on the motor housing 2. Hall sensors 6, 7 and 8 through current converters 9, 10 and 11 are connected to the second, third and fourth measuring inputs 12, 13 and 14 of the unit for diagnosing and analyzing signals 4, the information output 15 of which is connected to the automated workstation 16 of the operator of the diagnostic system.

Датчики Холла 6, 7 и 8 (HV1, HV2, HV3) состоят из магнита и элемента Холла, напряжение 12 В постоянного тока подается на них от положительного выхода блока питания 17 (UZ1) через красные токовые провода 18, при этом черные токовые провода 19 соединены с отрицательным выходом блока питания 17 (UZ1) и отрицательными входами токовых преобразователей 9, 10 и 11 (U1, U2, U3), а белые импульсные провода 20 датчиков Холла подключены к положительным входам упомянутых преобразователей. Дополнительно между красными токовыми проводами 18 и импульсными проводами 20 введены токоограничивающие резисторы R1, R2, R3 номинальным сопротивлением R=500 Ом. Питание преобразователей 9, 10 и 11 осуществляется с помощью блока питания 21 (UZ2) постоянным током напряжением 24 В.Hall sensors 6, 7 and 8 (HV1, HV2, HV3) consist of a magnet and a Hall element, 12 V DC voltage is supplied to them from the positive output of the power supply 17 (UZ1) through the red current wires 18, while the black current wires 19 connected to the negative output of the power supply 17 (UZ1) and negative inputs of the current converters 9, 10 and 11 (U1, U2, U3), and the white pulse wires 20 of the Hall sensors are connected to the positive inputs of the said converters. Additionally, current-limiting resistors R1, R2, R3 with a nominal resistance R = 500 Ohm are introduced between the red current wires 18 and the pulse wires 20. Power supply of converters 9, 10 and 11 is carried out by means of power supply unit 21 (UZ2) with direct current voltage of 24 V.

Количество зубьев зубчатой шестерни 5, обеспечивающей имитацию вращения вала ротора турбины газотурбинного энергоблока (ГТЭБ), рассчитано следующим образом.The number of teeth of the toothed gear 5, which imitates the rotation of the rotor shaft of the turbine of a gas turbine power unit (GTEB), is calculated as follows.

Учитывая, что частота вращения ротора электродвигателя 2 составляет 50 Гц или 3000 об/мин, а токовые преобразователи 9, 10 и 11 имеют шкалу измерения от 0 до 33000 об/мин, передаточное число, рассчитанное как отношение максимального возможного измеренного токовыми преобразователями значения частоты ZБ к максимальной частоте вращения ротора электродвигателя ZМ, составит u=ZБ/ZМ=33000/3000=11, отсюда следует, что для обеспечения имитации вращения вала ротора ГТЭБ зубчатая шестерня 5 должна иметь 11 зубьев. Упомянутая шестерня может быть изготовлена в соответствии с приведенным чертежом, при этом диаметр окружности впадин шестерни составляет df=36 мм, диаметр окружности вершин шестерни составляет da=54 мм, а расстояние между зубьями составляет

Figure 00000001
(фиг. 3).Considering that the rotor speed of electric motor 2 is 50 Hz or 3000 rpm, and current converters 9, 10 and 11 have a measurement scale from 0 to 33000 rpm, the gear ratio calculated as the ratio of the maximum possible frequency value Z B to the maximum frequency of rotation of the rotor of the electric motor Z M , will be u = Z B / Z M = 33000/3000 = 11, it follows that to ensure the imitation of the rotation of the GTEB rotor shaft, the gear 5 must have 11 teeth. Said gear can be manufactured in accordance with the given drawing, whereby the diameter of the circle of the cavities of the gear is d f = 36 mm, the diameter of the circumference of the tops of the gear is d a = 54 mm, and the distance between the teeth is
Figure 00000001
(Fig. 3).

Блок диагностирования и анализа сигналов 4 может быть выполнен на основе центрального процессора и модулей расширения контроллера Siemens Simatic S7-400, при этом в состав блока входит, по крайней мере, один модуль центрального процессора (CPU), например модели Simatic S7-412-1 CPU 6ES7 412-1XJ05-0AB01 (1 Simatic S7-412-1 CPU 6ES7 412-1XJ05-0AB0 // Системы автоматизации и автоматика URL: https://www.saa.su/product/simatic s7-400 6es74121xj050ab0/ (дата обращения: 28.01.2021).), модуль блока питания (PS), например модели Simatic PS 405 6ES7 405-0DA02-0AA02 (2 Simatic PS 405 6ES7 405-0DA02-0AA0 // Системы автоматизации и автоматика URL: https://www.saa.su/product/siemens-simatic-ps-405-6es7-405-0da02-0aa0/ (дата обращения: 28.01.2021).), входное напряжение которого составляет 24 В, к которому подключен блок питания 22 (UZ3), сигнальный модуль (SM), предназначенный для ввода аналоговых сигналов, например модели SM4313 (3 Модули ввода-вывода аналоговых сигналов SM431 и SM432 Siemens Simatic S7-400 // Системы автоматизации и автоматика URL: https://www.saa.su/category/moduli-vvoda-vyvoda-analogovykh-signalov-sm-431-i-sm-432-siemens-simatic-s7-400/ (дата обращения: 28.01.2021).), а также коммуникационный процессор (CP) для подключения контроллера к сети Ethernet, например модели 6ES7 440-1CS00-0YE04 (4 SIMATIC S7-400 CP 440 Коммуникационный модуль 6ES7 440-1CS00-0YE0 // Системы автоматизации и автоматика URL: https://www.saa.su/product/simatic s7-400 6es74401cs000ye0/ (дата обращения: 28.01.2021).).The block for diagnostics and analysis of signals 4 can be based on the central processor and expansion modules of the Siemens Simatic S7-400 controller, while the block includes at least one central processing unit (CPU), for example, the Simatic S7-412-1 model CPU 6ES7 412-1XJ05-0AB0 1 ( 1 Simatic S7-412-1 CPU 6ES7 412-1XJ05-0AB0 // Automation systems and automation URL: https://www.saa.su/product/simatic s7-400 6es74121xj050ab0 / ( reference date:. 28.01.2021)), the power supply module (PS), eg model Simatic PS 405 6ES7 405-0DA02-0AA0 2 (2 Simatic PS 405 6ES7 405-0DA02-0AA0 // automation and Automatic URL: https: //www.saa.su/product/siemens-simatic-ps-405-6es7-405-0da02-0aa0/ (date of access: 01/28/2021), the input voltage of which is 24 V, to which the power supply unit 22 is connected (UZ3), a signal module (SM), designed for input of analog signals, for example, model SM431 3 ( 3 I / O modules for analog signals SM431 and SM432 Siemens Simatic S7-400 // Automation systems and automation URL: https://www.saa.su/category/moduli-vvoda-vyvoda-analogovykh-signalov-sm-431-i-sm-432-siemens-simatic-s7- 400 / (date of access: 28.01.2021).), As well as a communication processor (CP) for connecting the controller to an Ethernet network, for example, model 6ES7 440-1CS00-0YE0 4 ( 4 SIMATIC S7-400 CP 440 Communication module 6ES7 440-1CS00 -0YE0 // Automation systems and automation URL: https://www.saa.su/product/simatic s7-400 6es74401cs000ye0 / (date of access: 28.01.2021).).

Автоматизированное рабочее место (АРМ) 16 оператора системы диагностики представляет собой программно-аппаратный комплекс для обработки и хранения информации, выполненный, например, в виде персонального компьютера, реализующего программно-аппаратные модули сигнализации, индикации и формирования архива событий, при этом связь блока диагностирования и анализа сигналов 4 с автоматизированным рабочим местом 16 осуществляется посредством сети Ethernet по проводному или беспроводному каналу связи через коммутатор 23.The automated workstation (AWS) 16 of the operator of the diagnostic system is a software and hardware complex for processing and storing information, made, for example, in the form of a personal computer that implements software and hardware modules for signaling, indicating and generating an event archive, while the connection of the diagnostic unit and analysis of signals 4 with an automated workstation 16 is carried out by means of an Ethernet network via a wired or wireless communication channel through a switch 23.

Способ применения системы диагностики датчиков Холла заключается в следующем.The method of using the Hall sensor diagnostics system is as follows.

С помощью частотного преобразователя 1 (UM), который может состоять из выпрямителя (моста постоянного тока), преобразующего переменный ток промышленной частоты в постоянный, и инвертора, управляемого ШИМ-сигналом, подаваемым, например, с выхода модуля центрального процессора контроллера, задают частоту вращения ротора электродвигателя 2 в пределах от 0 до 3000 об/мин. Далее блок диагностирования и анализа сигналов 4 в соответствии с управляющей программой с помощью первого измерительного входа 3 осуществляет регистрацию текущего значения частоты, подаваемой преобразователем 1 на электродвигатель, а затем выполняет итерационный опрос датчиков 6, 7 и 8, сравнивая заданное значение частоты с его измеренным значением, передавая полученные данные на автоматизированное рабочее место оператора 16. При отклонениях в показаниях любого из датчиков модуль сигнализации формирует следующие сигналы:With the help of frequency converter 1 (UM), which can consist of a rectifier (DC bridge) that converts AC power frequency to DC, and an inverter controlled by a PWM signal supplied, for example, from the output of the controller's central processor module, the speed is set the rotor of the electric motor 2 in the range from 0 to 3000 rpm. Further, the block for diagnosing and analyzing signals 4 in accordance with the control program using the first measuring input 3 records the current value of the frequency supplied by the converter 1 to the electric motor, and then performs an iterative interrogation of the sensors 6, 7 and 8, comparing the set frequency value with its measured value transmitting the received data to the automated workstation of the operator 16. In case of deviations in the readings of any of the sensors, the alarm module generates the following signals:

- «Предупреждение: скорость вращения низкая» при показании с датчика Холла ниже заданной уставки на 5%;- "Warning: rotation speed low" when the reading from the Hall sensor is lower than the set point by 5%;

- «Предупреждение. Скорость вращения высокая» при показании с датчика Холла выше заданной уставки на 5%;- "Warning. Rotation speed high "when the reading from the Hall sensor is 5% higher than the set point;

- «Авария. Скорость вращения низкая» при показании с датчика Холла ниже заданной уставки на 10%;- "Crash. Rotation speed low "when the reading from the Hall sensor is lower than the set point by 10%;

- «Авария. Скорость вращения высокая» при показании с датчика Холла выше заданной уставки на 10%.- "Crash. Rotation speed high ”when the reading from the Hall sensor is 10% higher than the set point.

Модуль индикации осуществляет вывод сигналов оператору автоматизированного рабочего места оператора системы диагностики, а модуль формирования архива событий автоматически архивирует данные и сохраняет их на жестком диске АРМ для обеспечения возможности вычислять тренды состояния датчиков за любой период времени диагностики. В качестве тренда состояния датчиков могут выступать, например, выборочные характеристики ошибки измерения частоты: выборочное среднее ошибки, дисперсия и среднеквадратическое отклонение, по которым можно судить о качестве работы датчиков в динамике.The display module outputs signals to the operator of the automated workstation of the diagnostic system operator, and the event archive generation module automatically archives the data and stores them on the AWS hard disk to provide the ability to calculate trends in the state of the sensors for any period of diagnostic time. The trend of the state of the sensors can be, for example, the sample characteristics of the frequency measurement error: the sample mean of the error, variance and standard deviation, which can be used to judge the quality of the sensors performance in dynamics.

Для создания человеко-машинного интерфейса (HMI - Human-machine interface) модуля индикации автоматизированного рабочего места оператора системы диагностики целесообразно использовать систему Simatic WinCC (Windows Control Center), являющуюся составной частью семейства систем автоматизации Simatic, производимых компанией Siemens AG.To create a human-machine interface (HMI - Human-machine interface) of the display module of the automated workplace of the operator of the diagnostic system, it is advisable to use the Simatic WinCC system (Windows Control Center), which is a part of the Simatic automation systems family manufactured by Siemens AG.

Таким образом, рассмотренные в настоящей заявке система и способ ее применения, являются эффективным техническим решением, обеспечивающим возможность точной и тщательной диагностики одновременно трех датчиков Холла в широком диапазоне скоростей вращения вала ротора электродвигателя и полностью автоматическом режиме, с фиксацией времени и количества сбоев в работе неисправных датчиков при снижении трудоемкости диагностики.Thus, the system and method of its application considered in this application are an effective technical solution that provides the ability to accurately and thoroughly diagnose simultaneously three Hall sensors in a wide range of speeds of rotation of the rotor shaft of the electric motor and fully automatic mode, with fixing the time and number of faults in the operation of faulty sensors while reducing the complexity of diagnostics.

Claims (5)

1. Система диагностики датчиков Холла, содержащая частотный преобразователь, первый выход которого подключен к электродвигателю, а второй - к первому измерительному входу блока диагностирования и анализа сигналов, отличающаяся тем, что на валу ротора электродвигателя насажена зубчатая шестерня, выполненная с возможностью бесконтактного взаимодействия с тремя датчиками Холла, закрепленными на корпусе электродвигателя; датчики Холла через токовые преобразователи, преобразующие входные импульсные сигналы в нормированные выходные сигналы постоянного тока, подключены ко второму, третьему и четвертому измерительным входам блока диагностирования и анализа сигналов, информационный выход которого подключен к автоматизированному рабочему месту оператора системы диагностики датчиков Холла.1. A hall sensor diagnostics system containing a frequency converter, the first output of which is connected to the electric motor, and the second to the first measuring input of the signal diagnostics and analysis unit, characterized in that a toothed gear is mounted on the motor rotor shaft, made with the possibility of contactless interaction with three Hall sensors mounted on the motor housing; Hall sensors through current converters that convert input pulse signals into normalized DC output signals are connected to the second, third and fourth measuring inputs of the signal diagnostics and analysis unit, the information output of which is connected to the automated workstation of the operator of the Hall sensor diagnostics system. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что зубчатая шестерня содержит 11 зубьев.2. The system of claim. 1, characterized in that the toothed gear contains 11 teeth. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок диагностирования и анализа сигналов выполнен на основе центрального процессора и модулей расширения контроллера Siemens Simatic S7-400.3. The system according to claim 1, characterized in that the signal diagnostics and analysis unit is based on the central processor and expansion modules of the Siemens Simatic S7-400 controller. 4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что автоматизированное рабочее место оператора системы диагностики представляет собой программно-аппаратный комплекс для обработки и хранения информации, выполненный, в виде персонального компьютера, реализующего программно-аппаратные модули сигнализации, индикации и формирования архива событий.4. The system according to claim 1, characterized in that the automated workstation of the operator of the diagnostic system is a software and hardware complex for processing and storing information, made in the form of a personal computer that implements software and hardware modules for signaling, displaying and generating an event archive. 5. Способ применения системы диагностики датчиков Холла по п. 1, включающий имитацию вращения ротора турбины газотурбинного энергоблока, путем регулирования с помощью частотного преобразователя частоты вращения ротора электродвигателя, регистрацию частоты, подаваемой на электродвигатель, блоком диагностирования и анализа сигналов с помощью первого измерительного входа, отличающийся тем, что одновременно осуществляют регистрацию данных о скорости вращения вала ротора электродвигателя за счет измерения импульсного сигнала, формируемого тремя датчиками Холла, возбуждаемых зубьями зубчатой шестерни, с помощью второго, третьего и четвертого измерительных входов блока диагностирования и анализа сигналов, а затем передают измеренные мгновенные значения частоты, подаваемой на электродвигатель, и измеренной скорости вращения вала ротора электродвигателя на автоматизированное рабочее место оператора системы диагностики, где фиксируют количество сбоев в работе датчиков, путем сравнения подаваемой на электродвигатель частоты и измеренной скорости вращения вала его ротора, при этом анализ данных осуществляют в режиме реального времени с одновременной их архивацией для оценки стабильности работы системы диагностики за длительный период.5. A method of using the Hall sensor diagnostics system according to claim 1, including imitating the rotation of the turbine rotor of a gas turbine power unit by regulating the motor rotor speed using a frequency converter, registering the frequency supplied to the electric motor, by the signal diagnostics and analysis unit using the first measuring input, characterized in that at the same time they register data on the speed of rotation of the rotor shaft of the electric motor by measuring the pulse signal generated by three Hall sensors, excited by the teeth of the gear wheel, using the second, third and fourth measuring inputs of the block for diagnosing and analyzing signals, and then transmitting the measured instantaneous the value of the frequency supplied to the electric motor and the measured speed of rotation of the rotor shaft of the electric motor to the automated workstation of the operator of the diagnostic system, where the number of failures in the operation of the sensors is recorded by comparing the supplied on the electric motor of the frequency and the measured speed of rotation of the shaft of its rotor, while the data analysis is carried out in real time with their simultaneous archiving to assess the stability of the diagnostic system over a long period.
RU2021103772A 2021-02-16 2021-02-16 Hall sensor diagnostic system and method for its application RU2762021C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021103772A RU2762021C1 (en) 2021-02-16 2021-02-16 Hall sensor diagnostic system and method for its application

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021103772A RU2762021C1 (en) 2021-02-16 2021-02-16 Hall sensor diagnostic system and method for its application

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2762021C1 true RU2762021C1 (en) 2021-12-14

Family

ID=79175235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021103772A RU2762021C1 (en) 2021-02-16 2021-02-16 Hall sensor diagnostic system and method for its application

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2762021C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114485738A (en) * 2022-01-06 2022-05-13 天津中德应用技术大学 Double-group Hall sensor device and control method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2061299C1 (en) * 1992-03-10 1996-05-27 Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики Electric drive
DE102011102483A1 (en) * 2011-05-24 2012-11-29 Austriamicrosystems Ag Method for operating a Hall sensor arrangement and Hall sensor arrangement
RU2572294C1 (en) * 2014-08-27 2016-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный университет путей сообщения" (УрГУПС) Device for control over intensity of dc and ac magnetic fields
RU2662036C2 (en) * 2013-09-10 2018-07-23 Фишер Контролз Интернешнел Ллс Hall effect based sensor kit with diagnostic opportunities

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2061299C1 (en) * 1992-03-10 1996-05-27 Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики Electric drive
DE102011102483A1 (en) * 2011-05-24 2012-11-29 Austriamicrosystems Ag Method for operating a Hall sensor arrangement and Hall sensor arrangement
RU2662036C2 (en) * 2013-09-10 2018-07-23 Фишер Контролз Интернешнел Ллс Hall effect based sensor kit with diagnostic opportunities
RU2572294C1 (en) * 2014-08-27 2016-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный университет путей сообщения" (УрГУПС) Device for control over intensity of dc and ac magnetic fields

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114485738A (en) * 2022-01-06 2022-05-13 天津中德应用技术大学 Double-group Hall sensor device and control method thereof
CN114485738B (en) * 2022-01-06 2024-01-12 天津中德应用技术大学 Double-group Hall sensor device and control method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103308078B (en) Rotary encoder and method of detecting abnormality of rotary encoder
EP3462602B1 (en) Method and apparatus for online condition monitoring of variable speed motor applications
JP6325004B2 (en) Process temperature transmitter with improved sensor diagnostics
RU2762021C1 (en) Hall sensor diagnostic system and method for its application
CN111856243B (en) Automatic current measurement precision testing system and method
US8228068B2 (en) Systems and methods for detecting wire breaks
CN110850289A (en) Method and device for detecting running state of motor
TWI226443B (en) Monitoring circuit and related method
JP5782237B2 (en) Method for monitoring rotational states of a plurality of DC fans
CN107728057B (en) Method and system for testing conductive slip ring for wind generating set
CN210401594U (en) Motor electromagnetism life evaluation device for new energy automobile
Pătră et al. Creating hardware-in-the-loop system using virtual instrumentation
RU105026U1 (en) VIBRATION PARAMETERS MONITORING SYSTEM
JP3289494B2 (en) State determination device and method, sensing method, and inspection system for inspected object
RU219490U1 (en) PORTABLE STAND FOR DIAGNOSTICS OF SENSORS AND MEASURING CHANNELS OF ROTATION FREQUENCY CONTROLLERS OF ROTATING BODIES
TWM649412U (en) Motor abnormality/aging detection device and automated equipment using the same
JPS61186871A (en) Diagnosing device for electric motor
CN110161409A (en) Supersonic motor response time measuring device
CN109708862A (en) A kind of steering engine test macro
JP4470567B2 (en) Inspection device and inspection method for power conversion device
KR20140078938A (en) Speed characteristic test device of turbine and boiler feedwater pump
JP6619908B1 (en) Diagnostic device, diagnostic method, and diagnostic program
CN212433290U (en) Multi-parameter testing device for aviation starting power generation system
CN112572523B (en) Comprehensive detection device of combined type centralized shaft temperature alarm
CN211856725U (en) Portable relay action power testing device