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速度傳感器

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單位時間內位移的增量就是速度。速度包括線速度和角速度,與之相對應的就有線速度傳感器和角速度傳感器,我們都統(tǒng)稱為速度傳感器。

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?jù)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,是進行測量、控制儀器及設備的零件、附件。

在機器人自動化技術中,旋轉運動速度測量較多,而且直線運動速度也經(jīng)常通過旋轉速度間接測量。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性關系,并要求輸出電壓陡度大,時間及溫度穩(wěn)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、盤式印刷電路等形式,其中帶槽式最為常用。


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速度傳感器特征

旋轉式速度傳感器按安裝形式分為接觸式和非接觸式兩類。

接觸式

接觸式旋轉式速度傳感器與運動物體直接接觸。當運動物體與旋轉式速度傳感器接觸時,摩擦力帶動傳感器的滾輪轉動。裝在滾輪上的轉動脈沖傳感器,發(fā)送出一連串的脈沖。每個脈沖代表著一定的距離值,從而就能測出線速度。

接觸式旋轉速度傳感器結構簡單,使用方便。但是接觸滾輪的直徑是與運動物體始終接觸著,滾輪的外周將磨損,從而影響滾輪的周長。而脈沖數(shù)對每個傳感器又是固定的。影響傳感器的測量精度。要提高測量精度必須在二次儀表中增加補償電路。另外接觸式難免產(chǎn)生滑差,滑差的存在也將影響測量的正確性。

非接觸式

非接觸式旋轉式速度傳感器與運動物體無直接接觸,非接觸式測量原理很多,以下僅介紹兩點,供參考。

[1].光電流速傳感器

葉輪的葉片邊緣貼有反射膜,流體流動時帶動葉輪旋轉,葉輪每轉動一周光纖傳輸反光一次,產(chǎn)生一個電脈沖信號??捎蓹z測到的脈沖數(shù),計算出流速。

[2].光電風速傳感器

風帶動風速計旋轉,經(jīng)齒輪傳動后帶動凸輪成比例旋轉。光纖被凸輪輪盤遮斷形成一串光脈沖,經(jīng)光電管轉換成定信號,經(jīng)計算可檢測出風速。

非接觸式旋轉速度傳感器壽命長,無需增加補償電路。但脈沖當量不是距離整數(shù)倍,因此速度運

復雜。

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速度傳感器種類

(1)光電式車速傳感器--由帶孔的轉盤兩個光導體纖維,一個發(fā)光二極管,一個作為光傳感器的光電三極管組成。一個以光電三極管為基礎的放大器為發(fā)動機控制電腦或點火模塊提供足夠功率的信號,光電三極管和放大器產(chǎn)生數(shù)字輸出信號(開關脈沖)。發(fā)光二極管透過轉盤上的孔照到光電二極管上實現(xiàn)光的傳遞與接收。

(2)磁電式車速傳感器--模擬交流信號發(fā)生器,產(chǎn)生交變電流信號,通常由帶兩個接線柱的磁芯及線圈組成。磁組輪上的逐個齒輪將產(chǎn)生一一對應的系列脈沖,其形狀是一樣的。輸出信號的振幅與磁組輪的轉速成正比(車速),信號的頻率大小表現(xiàn)于磁組輪的轉速大小。發(fā)動機控制電腦或點火模塊正是靠這個同步脈沖信號來確定觸發(fā)電火時間或燃油噴射時刻的。

磁電式轉速傳感器,主要是利用磁阻元件來做轉速測量的。磁阻元件有一個特性,就是其阻抗值會隨著磁場的強弱而變化。通常磁電式傳感器內裝有磁性鐵,使傳感器預先帶有一定的磁場,當金屬的檢測齒輪靠近傳感元件時,齒輪的齒頂與齒谷所產(chǎn)生的磁場變化使得傳感元件的磁阻抗也跟著變化。但是磁阻元件的阻抗值隨溫度變化很大,用一個磁阻元件測量轉速時,溫漂影響非常厲害,這使磁阻元件的應用受到很大的限制??墒俏覀冃∫皽y器的傳感器卻不同,它采用了2個磁阻元件,不僅補償了溫度的影響,還大大地增強了傳感器的靈敏度。

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速度傳感器應用

速度傳感器將應用于汽車檢測市場

現(xiàn)代汽車上一般都裝有發(fā)動機控制、自動駕駛、ABS、TRC、自動鎖車門、主動式懸架、導向系統(tǒng)、電子儀表等裝置,這些裝置都需要汽車車速信號。因此,測量車運行速度傳感器的輸出信號準確性和穩(wěn)定性將對這些控制單元產(chǎn)生極大的影響。

  汽車速度傳感器多采用霍爾式結構,霍爾速度傳感器是一種基于霍爾效應的磁電傳感器,具有對磁場敏感度高、輸出信號穩(wěn)定、頻率響應高、抗電磁干擾能力強、結構簡單、使用方便等特點。它主要是由特定磁極對數(shù)的永久磁鐵(一般為4或8對)、霍爾元件、旋轉機構及輸入/輸出插件等組成。其工作原理是當傳感器的旋轉機構在外驅動作用下旋轉時,會帶動永久磁鐵旋轉,穿過霍爾元件的磁場將產(chǎn)生周期性變化,引起霍爾元件輸出電壓變化,通過后續(xù)電路處理形成穩(wěn)定的脈沖電壓信號,作為車速傳感器的輸出信號?;魻柦Y構的速度傳感器主要電氣技術參數(shù)包括:輸出信號高電壓、低電壓、占空比、周期、上升時間、下降時間、周期脈沖數(shù)等,為了保證產(chǎn)品的性能可靠性,必須在出廠前對這些參數(shù)進行定量測試。

  集成化與智能化、高效自動測量、軟件計算、圖形或數(shù)表顯示測試結果的測試系統(tǒng)越來越受到汽車速度傳感器生產(chǎn)企業(yè)的青睞。常用的霍爾式車速傳感器的性能測量而開發(fā)的一種綜合檢測裝置?;诔杀究紤],利用微處理器的高速計數(shù)器端口作為車速傳感器的數(shù)據(jù)采集,利用軟件控制實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的計算和圖形化顯示處理。完成的檢測裝置具有測試精度高、數(shù)據(jù)通信可靠、圖表化的良好用戶界面、抗干擾能力強、檢測過程簡單直觀、系統(tǒng)開發(fā)成本低等優(yōu)點,具有較好的推廣市場,因此速度傳感器將會在車輛速度檢測上有巨大應用前景。

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