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Technical articles速度傳感器是什么
傳感器(sensor)是一種將非電量(如速度、壓力)的變化轉變?yōu)殡娏孔兓脑?,根據轉換的非電量不同可分為壓力傳感器、速度傳感器、溫度傳感器等,是進(jìn)行測量、控制儀器及設備的零件、附件。
velocity在機器人自動(dòng)化技術(shù)中,旋轉運動(dòng)速度測量較多,而且直線(xiàn)運動(dòng)速度也經(jīng)常通過(guò)旋轉速度間接測量。例如:測速發(fā)電機可以將旋轉速度轉變成電信號,就是一種速度傳感器。測速機要求輸出電壓與轉速間保持線(xiàn)性關(guān)系,并要求輸出電壓陡度大,時(shí)間及溫度穩定性好。測速機一般可分為直流式和交流式兩種。直流式測速機的勵磁方式可分為他勵式和永磁式兩種,電樞結構有帶槽的、空心的、盤(pán)式印刷電路等形式,其中帶槽式為常用。
速度傳感器種類(lèi)較多,比較常見(jiàn)的有磁電式、光電式、霍爾式速度傳感器。
一、磁電式速度傳感器
磁電式傳感器原理圖
磁電式速度傳感器是汽車(chē)中常用的傳感器類(lèi)型之一。
該型傳感器一般由磁鐵和帶有線(xiàn)圈繞組的鐵芯組成;
當信號盤(pán)的齒谷及齒頂交替經(jīng)過(guò)帶有永磁鐵及線(xiàn)圈的傳感器時(shí),就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng),使線(xiàn)圈產(chǎn)生一個(gè)正弦感應電壓,
電壓強度及頻率與轉速有關(guān),轉速越高,感應電動(dòng)勢越強,磁電式速度傳感器本身就相當于一個(gè)交流發(fā)電機,所以,磁電式速度傳感器產(chǎn)生的是交流電。
由于該電壓由兩者互感生成,所以安裝間隙不宜過(guò)大,一般在0.3-2mm之間。
該型傳感器常用在發(fā)動(dòng)機的曲軸及凸輪軸上,用做計算發(fā)動(dòng)機的轉速及判缸之用,有些自動(dòng)變速箱上的車(chē)速傳感器也采用這種形式的傳感器。
二、霍爾式速度傳感器
霍爾式速度傳感器是利用霍爾效應原理制成的傳感器。
霍爾效應就是當電流通過(guò)磁場(chǎng)中半導體基片(霍爾元件)并且電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),電荷在磁場(chǎng)力的作用下向一側偏移,
在垂直于電流與磁場(chǎng)的霍爾元件的橫向側面上即產(chǎn)生一個(gè)與電流和磁場(chǎng)成正比的電壓,這個(gè)電壓就稱(chēng)為霍爾電壓。
原理如下圖所示:
霍爾式傳感器也是通過(guò)信號盤(pán)經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)使霍爾元件的磁場(chǎng)強度改變來(lái)產(chǎn)生的脈沖電壓,
由于霍爾式傳感器產(chǎn)生的信號強度比較小,所以在傳感器內部加有放大電路。
霍爾元件必須有一個(gè)參考電壓及工作回路才能正常工作,
在汽車(chē)上參考電壓一般都是5V,
所以在汽車(chē)上的霍爾速度傳感器一般有三根線(xiàn),分別是:
5V電源、回路及信號線(xiàn)。
霍爾式傳感器也是汽車(chē)中常用的傳感器類(lèi)型之一。
三、光電效應式速度傳感器
透光型光電式傳感器
光電式傳感器有透光型和反光型傳感器,
主要就是由發(fā)光二極管和光敏晶體管組成,
汽車(chē)中常用透光型光電傳感器,當帶有孔隙的信號盤(pán)轉動(dòng)時(shí),由發(fā)光二極管發(fā)出的光間斷性照射在光敏晶體管上,光敏晶體管對光的敏感性*,當有光照射到光敏晶體管上時(shí),光敏二極管產(chǎn)生電壓,當光被信號盤(pán)上不帶孔的部位遮擋住時(shí)則光敏晶體管電壓為0。
該型傳感器可以裝在汽油機的分電器上,也可以裝在凸輪軸上。
磁電式轉速傳感器的動(dòng)作原理
如圖7所示,葉輪的葉片邊緣貼有反射膜,流體流動(dòng)時(shí)帶動(dòng)葉論旋轉,頁(yè)輪每轉動(dòng)一周光纖傳輸反光一次,產(chǎn)生一個(gè)電脈沖信號??捎蓹z測到的脈沖數,計算出流速。使脈沖數與葉輪轉速再與流速建立關(guān)系。利用標定曲線(xiàn)V=kn+c計算流速V。其中:k為變換系數:c為預置值,n為葉輪轉速??蓪⑷~輪的轉速直接換算成流速。
[2]光電風(fēng)速傳感器
圖8示出,風(fēng)帶動(dòng)風(fēng)速計旋轉,經(jīng)齒輪傳動(dòng)后帶動(dòng)凸輪成比例旋轉。光纖被徒輪輪番遮斷形成一串光脈沖,經(jīng)光電管轉換成定信號,經(jīng)計算可檢測出風(fēng)速。
非接觸式旋轉速度傳感器壽命長(cháng),無(wú)需增加補償電路。但脈沖當量不是距離(mm)整數倍,因此速度運算相對比較復雜。
旋轉式速度傳感器的性能可歸納如下:
(1)傳感器的輸出信號為脈沖信號,其穩定性比較好,不易受外部噪聲干擾,對測量電路無(wú)特殊要求。
(2)結構比較簡(jiǎn)單,成本低,性能穩定可靠。功能齊全的微機芯片,使運算變換系數易于獲得,故目前速度傳感器應用極為普遍。
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