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速度传感器

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单位时间内位移的增量就是速度。速度包括线速度和角速度,与之相对应的就有线速度传感器和角速度传感器,我们都统称为速度传感器。

传感器(sensor)是一种将非电量(如速度、压力)的变化转变为电量变化的原件,根据转换的非电量不同可分为压力传感器、速度传感器、温度传感器等,是进行测量、控制仪器及设备的零件、附件。

在机器人自动化技术中,旋转运动速度测量较多,而且直线运动速度也经常通过旋转速度间接测量。例如:测速发电机可以将旋转速度转变成电信号,就是一种速度传感器。测速机要求输出电压与转速间保持线性关系,并要求输出电压陡度大,时间及温度稳定性好。测速机一般可分为直流式和交流式两种。直流式测速机的励磁方式可分为他励式和永磁式两种,电枢结构有带槽的、空心的、盘式印刷电路等形式,其中带槽式最为常用。


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速度传感器特征

旋转式速度传感器按安装形式分为接触式和非接触式两类。

接触式

接触式旋转式速度传感器与运动物体直接接触。当运动物体与旋转式速度传感器接触时,摩擦力带动传感器的滚轮转动。装在滚轮上的转动脉冲传感器,发送出一连串的脉冲。每个脉冲代表着一定的距离值,从而就能测出线速度。

接触式旋转速度传感器结构简单,使用方便。但是接触滚轮的直径是与运动物体始终接触着,滚轮的外周将磨损,从而影响滚轮的周长。而脉冲数对每个传感器又是固定的。影响传感器的测量精度。要提高测量精度必须在二次仪表中增加补偿电路。另外接触式难免产生滑差,滑差的存在也将影响测量的正确性。

非接触式

非接触式旋转式速度传感器与运动物体无直接接触,非接触式测量原理很多,以下仅介绍两点,供参考。

[1].光电流速传感器

叶轮的叶片边缘贴有反射膜,流体流动时带动叶轮旋转,叶轮每转动一周光纤传输反光一次,产生一个电脉冲信号。可由检测到的脉冲数,计算出流速。

[2].光电风速传感器

风带动风速计旋转,经齿轮传动后带动凸轮成比例旋转。光纤被凸轮轮盘遮断形成一串光脉冲,经光电管转换成定信号,经计算可检测出风速。

非接触式旋转速度传感器寿命长,无需增加补偿电路。但脉冲当量不是距离整数倍,因此速度运

复杂。

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速度传感器种类

(1)光电式车速传感器--由带孔的转盘两个光导体纤维,一个发光二极管,一个作为光传感器的光电三极管组成。一个以光电三极管为基础的放大器为发动机控制电脑或点火模块提供足够功率的信号,光电三极管和放大器产生数字输出信号(开关脉冲)。发光二极管透过转盘上的孔照到光电二极管上实现光的传递与接收。

(2)磁电式车速传感器--模拟交流信号发生器,产生交变电流信号,通常由带两个接线柱的磁芯及线圈组成。磁组轮上的逐个齿轮将产生一一对应的系列脉冲,其形状是一样的。输出信号的振幅与磁组轮的转速成正比(车速),信号的频率大小表现于磁组轮的转速大小。发动机控制电脑或点火模块正是靠这个同步脉冲信号来确定触发电火时间或燃油喷射时刻的。

磁电式转速传感器,主要是利用磁阻元件来做转速测量的。磁阻元件有一个特性,就是其阻抗值会随着磁场的强弱而变化。通常磁电式传感器内装有磁性铁,使传感器预先带有一定的磁场,当金属的检测齿轮靠近传感元件时,齿轮的齿顶与齿谷所产生的磁场变化使得传感元件的磁阻抗也跟着变化。但是磁阻元件的阻抗值随温度变化很大,用一个磁阻元件测量转速时,温漂影响非常厉害,这使磁阻元件的应用受到很大的限制。可是我们小野测器的传感器却不同,它采用了2个磁阻元件,不仅补偿了温度的影响,还大大地增强了传感器的灵敏度。

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速度传感器应用

速度传感器将应用于汽车检测市场

现代汽车上一般都装有发动机控制、自动驾驶、ABS、TRC、自动锁车门、主动式悬架、导向系统、电子仪表等装置,这些装置都需要汽车车速信号。因此,测量车运行速度传感器的输出信号准确性和稳定性将对这些控制单元产生极大的影响。

  汽车速度传感器多采用霍尔式结构,霍尔速度传感器是一种基于霍尔效应的磁电传感器,具有对磁场敏感度高、输出信号稳定、频率响应高、抗电磁干扰能力强、结构简单、使用方便等特点。它主要是由特定磁极对数的永久磁铁(一般为4或8对)、霍尔元件、旋转机构及输入/输出插件等组成。其工作原理是当传感器的旋转机构在外驱动作用下旋转时,会带动永久磁铁旋转,穿过霍尔元件的磁场将产生周期性变化,引起霍尔元件输出电压变化,通过后续电路处理形成稳定的脉冲电压信号,作为车速传感器的输出信号。霍尔结构的速度传感器主要电气技术参数包括:输出信号高电压、低电压、占空比、周期、上升时间、下降时间、周期脉冲数等,为了保证产品的性能可靠性,必须在出厂前对这些参数进行定量测试。

  集成化与智能化、高效自动测量、软件计算、图形或数表显示测试结果的测试系统越来越受到汽车速度传感器生产企业的青睐。常用的霍尔式车速传感器的性能测量而开发的一种综合检测装置。基于成本考虑,利用微处理器的高速计数器端口作为车速传感器的数据采集,利用软件控制实现对采集数据的计算和图形化显示处理。完成的检测装置具有测试精度高、数据通信可靠、图表化的良好用户界面、抗干扰能力强、检测过程简单直观、系统开发成本低等优点,具有较好的推广市场,因此速度传感器将会在车辆速度检测上有巨大应用前景。

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