某白酒灌裝生產(chǎn)線上的霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計經(jīng)常損壞，嚴(yán)重影響白酒灌裝廠家的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，并對該公司的聲譽造成了不良影響，該公司在對灌裝設(shè)備的電路和結(jié)構(gòu)上進行了多次改進，但是都沒有取得理想的效果。通過對故障流量計的分析和測試，找出了霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計的故障原因，并提出了改進措施，取得良好的效果。

1、霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計：

  旋轉(zhuǎn)活塞式流量計（如圖 1 所示）是容積式流量計的一種，它的轉(zhuǎn)子是一個定容積的容器，每轉(zhuǎn)動一周，排出固定體積的流體，因此可以據(jù)此計算出旋轉(zhuǎn)活塞式流量計單位時間內(nèi)的流量或者一定時間內(nèi)的流量[1]。旋轉(zhuǎn)活塞式流量計的計量精度較高，常應(yīng)用于昂貴介質(zhì)或需要計量的場合，廣泛應(yīng)用在石油、化工、涂料、醫(yī)藥、食品等工業(yè)部門。

圖 1 霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計
  旋轉(zhuǎn)活塞式流量計除了機械部分外，為了與控制器（PLC、單片機等）相連接，還必須有計數(shù)單元和信號處理單元，霍爾傳感器體積小、成本低，靈敏度較高^[2]，容積式流量計的計數(shù)單元一般是采用霍爾傳感器。這種流量計一般是在流量計的轉(zhuǎn)子上放置永磁體，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，霍爾元件對變化的磁場產(chǎn)生反應(yīng)，產(chǎn)生脈沖信號，脈沖信號經(jīng)過濾波、放大、整形后輸出給控制器。

2、霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計信號處理電路：

  霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計信號處理電路如圖2 所示，為提高流量計的穩(wěn)定性和可靠性，該流量計的電路板上環(huán)形排列有六個單極性霍爾傳感器58005，流量計的轉(zhuǎn)子通過偏心撥桿撥動環(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)動時，霍爾開關(guān)輸出脈沖信號，六個霍爾傳感器輸出的六路信號輸送到或門 4078，然后通過或門 4078 輸出脈沖序列。開關(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 信號處理電路

3、霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計故障檢測及排除：
 該灌裝生產(chǎn)線上裝有多個霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計，在使用過程中，經(jīng)常會有流量計損壞，沒有信號輸出給控制設(shè)備 PLC，而且這種損壞不是出現(xiàn)在固定的某個位置上，而是隨機的。采用示波器對故障流量計進行檢測，信號輸出端沒有信號輸出，而正常的流量計的信號輸出端輸出占空比約為 50%的脈沖信號，幅值約為 3 V，坡頂較平。用萬用表測量三端穩(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 6 個霍爾傳感器的輸出端，都有脈沖輸出，霍爾傳感器沒有損壞。

  根據(jù)初步的檢測結(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，檢測其輸出電壓為 12.1 V，穩(wěn)壓器工作正常，證明原來的穩(wěn)壓器已損壞；但是經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)穩(wěn)壓器 78L12 上的壓降接近 11 V，過高的壓降使 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，檢測流量計的信號輸出端有信號輸出，與正常流量計的信號波形接近，只是坡頂不平直，坡頂近似正弦波，關(guān)閉流量計電源，示波器顯示有正弦波，說明流量計存在干擾。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)流量計的地線沒有與流量計的殼體連接，從而對輸出波形造成干擾，將流量計殼體與地線相連，干擾消失，波形與正常流量計的波形相同。

 至此，通過檢測和替換元件，證明穩(wěn)壓器 78L12 和齊納穩(wěn)壓管 1N4737 損壞。檢測多個故障流量計，發(fā)現(xiàn)都是穩(wěn)壓器 78L12 和齊納穩(wěn)壓管 1N4737 損壞，其中小部分地線沒有接機殼。

4、故障原因分析：
  通過對生產(chǎn)現(xiàn)場的考察，發(fā)現(xiàn)該白酒灌裝生產(chǎn)線上的霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計與電磁閥使用的是同一個 24 V 開關(guān)電源，而電磁閥是感性元件，對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)活塞式流量計的電路設(shè)計并沒有考慮這一點，沒有保護電路，從而導(dǎo)致穩(wěn)壓器和穩(wěn)壓管由于過大電流沖擊損壞，部分流量計的地線沒有正確接地，從而使流量計更容易損壞而且也會對輸出波形造成干擾，影響控制精度。
 為避免電磁閥對流量計造成電流沖擊，霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計和電磁閥分別使用獨立的 24 V 電源；同時對流量計的接地情況進行檢查，以確?？煽拷拥?。通過采取以上措施，基本避免了灌裝設(shè)備上的霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計損壞。