Jaka jest zasada działania czujnika prędkościomierza?

Czujniki prędkościomierza przetwarzają prędkość obiektu na mierzalny sygnał elektryczny (taki jak napięcie, częstotliwość lub liczba impulsów), który jest następnie przetwarzany elektronicznie w celu wprowadzenia igły lub wyświetlenia wartości prędkości na ekranie. Ich podstawowa zasada opiera się na indukcji elektromagnetycznej, efekcie Halla, efekcie fotoelektrycznym lub efekcie Dopplera. Oto, jak działają różne typy czujników prędkościomierza i do czego służą:
I. Czujnik prędkości indukcyjny elektromagnetyczny
Jak to działa: Zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej Faradaya, gdy przewodniki (takie jak cewki) poruszają się w polu magnetycznym, przecięcie linii pola magnetycznego powoduje wytworzenie indukowanej siły elektromotorycznej (EMF) (napięcia). Wielkość emf indukcji jest proporcjonalna do prędkości, z jaką przewodnik przecina linię pola magnetycznego, w następujący sposób:
E.L.v.
Gdzie,
klasa B
To siła pola magnetycznego,
l/
jest efektywną długością cewki, oraz
v. WSTĘP
To prędkość cięcia.
Struktura:
Rdzenie i cewki magnetyczne: zamocowane w obudowie czujnika, tworzą stabilne pole magnetyczne.
Oś rdzenia magnetycznego połączona z mierzonym obiektem: Kiedy obiekt się porusza, wprawia wał rdzenia w ruch obrotowy, powodując, że cewka przecina linię pola magnetycznego.
Sygnał wyjściowy: Indukowana siła elektromotoryczna (napięcie) jest proporcjonalna do prędkości i nie wymaga zewnętrznego zasilania (konstrukcja pasywna).
Aplikacja:
Czujnik prędkości silnika: montowany na obudowie osi napędowej lub obudowie przekładni, sygnały prądu przemiennego generowane są w wyniku obrotu koła magnetycznego (wirnika z przekładniami). Amplituda sygnału jest proporcjonalna do prędkości, a częstotliwość odzwierciedla prędkość.
Monitorowanie wibracji: Na przykład czujnik prędkości SZ-6K monitoruje prędkość, amplitudę i częstotliwość drgań, aby zapewnić wczesne ostrzeganie o awariach maszyn obrotowych, takich jak pompy i wentylatory.
Mocne i słabe strony:
Mocne strony: Prosta konstrukcja, niezawodne pasmo przenoszenia w niskich częstotliwościach, nie wymaga zewnętrznego zasilania.
Słabe strony: Mały rozmiar, nie nadaje się do pomiaru prędkości; wrażliwe na temperaturę, wymagają obwodów kompensacyjnych.
II. Czujnik prędkości z efektem Halla
Jak to działa: Kiedy prąd elektryczny przepływa przez półprzewodnik (element Halla) umieszczony w polu magnetycznym, wytwarza różnicę napięcia (napięcie Halla) prostopadłą do kierunku prądu i pola magnetycznego. Wraz ze zmianą natężenia pola magnetycznego zmienia się również napięcie Halla, wytwarzając impulsy w kształcie fali prostokątnej proporcjonalne do prędkości.
Struktura:
Element Halla: Zapewnia stały prąd roboczy.
Przekładnia spustowa/koło bieguna magnetycznego: Zmienia natężenie pola magnetycznego w miarę obrotu mierzonej osi.
Sygnał wyjściowy: częstotliwość jest proporcjonalna do prędkości, amplituda jest konieczna do późniejszego kształtowania obwodu.
Cel: Czujnik położenia wału korbowego/wałka rozrządu w samochodzie: Uruchomienie obwodów zapłonu i wtrysku paliwa.
Czujnik prędkości koła (ABS): wykrywa prędkość koła, aby zapobiec blokowaniu podczas hamowania.
Mocne i słabe strony:
Zalety: Pomiar bezkontaktowy, długa żywotność, szybka reakcja, wygodne cyfrowe przetwarzanie sygnału wyjściowego.
Słabe strony: Wymagane zewnętrzne zasilanie, cel wymaga uruchomienia (przekładnia/biegun).
III. Czujnik prędkości z efektem fotoelektrycznym
Jak to działa: Prędkość jest mierzona poprzez emisję, blokowanie lub odbicie światła. Światło ze źródła światła (takiego jak dioda LED) oświetla powierzchnię obracającego się obiektu (lub perforowanej/ząbkowanej tarczy), natomiast światłoczuły odbiornik (taki jak fotodioda) wykrywa zmiany światła i wytwarza sygnał impulsowy.
Budowa: Źródło światła i odbiornik: umieszczone naprzeciw siebie (transmisja) lub po tej samej stronie (odbicie).
Dysk kodowy/znacznik odblaskowy: Zmienia ścieżkę światła podczas obrotu, wytwarzając impulsy.
Sygnał wyjściowy: Częstotliwość jest proporcjonalna do prędkości i wymaga późniejszego przetwarzania w obwodzie.
Przeznaczenie: serwomotory, obrabiarki CNC, drukarki i inne-precyzyjne pomiary.
Optyczny pomiar prędkości myszy: Prędkość ruchu jest obliczana poprzez wykrywanie zmian w świetle odbitym na pulpicie.
Mocne i słabe strony:
Mocne strony: Bezdotykowy, wysoka precyzja, szybki czas reakcji.
Wady: Wrażliwy na zanieczyszczenia, może być zakłócany przez światło otoczenia, złożona struktura.
IV. WSTĘP WSTĘP Czujnik prędkości z efektem Dopplera
Jak to działa: Kiedy źródło fali porusza się względem obserwatora, zmienia się częstotliwość fal odbieranych przez obserwatora (przesunięcie Dopplera). Czujniki emitują fale elektromagnetyczne (fale radarowe lub lasery), których częstotliwość jest proporcjonalna do prędkości obiektu (v), a częstotliwość mieści się pomiędzy falą odbitą a falą emitującą (Δf):
Vf
Zastosowania: Stosowany do pomiaru prędkości: Prędkościomierze radarowe, prędkościomierze laserowe.
Monitoring przemysłowy: Pomiar prędkości drutu blach i papieru.
Pomiar prędkości płynu: Laserowe prędkościomierze Dopplera (LDV) mierzą prędkość przepływu cieczy lub gazu.
Plusy i minusy
Mocne strony: bezdotykowy,-pomiar dalekiego zasięgu, wysoka dokładność.
Słabe strony: Wysoki koszt, konieczność skupienia się na celu, kąt wpływający na wyniki pomiarów (konieczność kompensacji cosinusa).
V. Specyficzne zastosowania czujników prędkościomierzy w samochodach
Wyświetlacz prędkości pojazdu: sygnał wyjściowy czujnika jest przetwarzany elektronicznie, a wskaźnik jazdy lub ekrany pokazują prędkość.
Prędkościomierz elektromagnetyczny: steruje odchyleniem wskazówki poprzez sygnał prądowy, z dużą precyzją.
Cyfrowy prędkościomierz: wyświetla liczby bezpośrednio, ewentualnie zintegrowane z tablicą przyrządów lub centralnym ekranem sterowania.
Funkcje sterujące
Sterowanie serwoprędkością biegu jałowego silnika: dostosuj prędkość biegu jałowego, zmniejsz zużycie paliwa.
Automatyczna zmiana biegów: określ czas zmiany biegów na podstawie prędkości i prędkości obrotowej silnika.
Tempomat: Utrzymuj ustawioną prędkość, aby zmniejszyć zmęczenie kierowcy.
Sterowanie wentylatorem chłodzącym: dostosuj prędkość wentylatora do prędkości i temperatury silnika.