實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算
磁體經(jīng)過(guò)霍爾元件,霍爾元件就會(huì)發(fā)出就會(huì)發(fā)出一個(gè)信號(hào),經(jīng)放大整形得到脈沖信號(hào),兩個(gè)脈沖的間隔時(shí)間即為周期,通過(guò)周期就可算出轉(zhuǎn)速.
霍爾轉(zhuǎn)速傳感器原理
1、霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器
由霍爾開關(guān)集成傳感器和磁性轉(zhuǎn)盤組成,霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器的各種不同結(jié)構(gòu)如圖1-48所示。將磁性轉(zhuǎn)盤的輸入軸與被測(cè)轉(zhuǎn)軸相連,當(dāng)被測(cè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),磁性轉(zhuǎn)盤便隨之轉(zhuǎn)動(dòng),固定在磁性轉(zhuǎn)盤附近的霍爾開關(guān)集成傳感器便可在每一個(gè)小磁鐵通過(guò)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的脈沖,檢測(cè)出單位時(shí)間的脈沖數(shù),便可知道被測(cè)對(duì)象的轉(zhuǎn)速。磁性轉(zhuǎn)盤上的小磁鐵數(shù)目的多少,將決定傳感器的分辨率。如圖1-48所示。
2、磁電式轉(zhuǎn)速傳感器
磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)如圖1-49所示。它是由永久磁鐵、線圈、磁盤等組成。在磁盤上加工有齒形凸起,磁盤裝在被測(cè)轉(zhuǎn)軸上,與轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí),磁盤的凹凸齒形將引起磁盤與永久磁鐵間氣隙大小的變化,從而使永久磁鐵組成的磁路中磁通量隨之發(fā)生變化。有磁路通過(guò)的感應(yīng)線圈,當(dāng)磁通量發(fā)生突變時(shí),會(huì)感應(yīng)出一定幅度的脈沖電勢(shì),其頻率為:
3、光電式轉(zhuǎn)速傳感器
常見(jiàn)的光電式轉(zhuǎn)速傳感器有直射式和反射式兩種。直射式輸入軸與待測(cè)軸相接,光通過(guò)開孔圓盤和縫隙板照射在光敏元件上。開孔盤旋轉(zhuǎn)一周,光敏元件接受光的次數(shù)等于盤上的開孔數(shù)。若開孔數(shù)為m,記錄過(guò)程時(shí)間為t秒,總脈沖數(shù)為N,則轉(zhuǎn)速為:
反射型的光電傳感器如圖1-50所示。其前端部分采用光纖封裝,適應(yīng)微小物體,特別是微小旋轉(zhuǎn)體的測(cè)量。由于傳感器內(nèi)裝有光源(LED)、感光元件(光電晶體管)以及放大器等,所以體積設(shè)計(jì)得很小,使用方便。光源是經(jīng)過(guò)頻率調(diào)制的,所以抗干擾性強(qiáng),還有狀態(tài)顯示,可供用戶測(cè)量時(shí)確認(rèn)工作狀態(tài)。振蕩回路用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)調(diào)制頻率來(lái)點(diǎn)亮光源發(fā)光二極管,采用不穩(wěn)定多諧振蕩方式,振蕩頻率約為7kHz,脈寬約25μs。
從光源發(fā)射出來(lái)的脈沖光,經(jīng)過(guò)被檢測(cè)物體的反射,被傳感器的光電晶體管所
接受,然后經(jīng)過(guò)交流放大器,被放大到適當(dāng)?shù)碾娖胶螅M(jìn)行檢波和積分,再轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)。然后是波形整形,與一定的直流電壓相比較,高于此值,輸出為Hi,低于此值,輸出為L(zhǎng)o。狀態(tài)指示燈也是,輸出高電平Hi時(shí),LED點(diǎn)亮,輸出低電平Lo時(shí),LED不亮,以作為狀態(tài)確認(rèn)用。
光電轉(zhuǎn)速傳感器跟計(jì)數(shù)器配套使用,檢測(cè)范圍可達(dá)10000r/min,誤差為1r/min。
4、測(cè)量應(yīng)用舉例
(1)霍爾傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速
圖1-51所示是兩種不同結(jié)構(gòu)的霍爾轉(zhuǎn)速傳感器。用圖示的方法設(shè)置磁體,使磁性轉(zhuǎn)盤的輸入軸與被測(cè)轉(zhuǎn)軸相連,霍爾傳感器固定在磁性轉(zhuǎn)盤附近。當(dāng)被測(cè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),磁性盤隨之轉(zhuǎn)動(dòng),磁體每經(jīng)過(guò)霍爾傳感器一次,霍爾傳感器便輸出一個(gè)相應(yīng)的電壓脈沖。檢出單位時(shí)間的脈沖數(shù),便可求出被測(cè)轉(zhuǎn)速。例如,在車輪轉(zhuǎn)軸上裝上磁體,在靠近磁體位置上裝上霍爾傳感器,即可制成車速表和里程表等。
(2)光電式傳感器測(cè)轉(zhuǎn)速
圖1-53為光電轉(zhuǎn)速表的工作原理圖。圖1-53(a)在待測(cè)轉(zhuǎn)軸上固定一個(gè)帶孔的調(diào)制圓盤,在調(diào)制圓盤的一邊由發(fā)光元件產(chǎn)生恒定光,光透過(guò)盤上的小孔到達(dá)由光敏二極管組成的光敏轉(zhuǎn)換器上,轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖信號(hào)。若圓盤上開10個(gè)小孔,則旋轉(zhuǎn)一周,光線透過(guò)小孔10次,輸出10個(gè)脈沖信號(hào),孔越多,測(cè)量的分辨率孔,則旋轉(zhuǎn)一周,光線透過(guò)小孔10次,輸出10個(gè)脈沖信號(hào),孔越多,測(cè)量的分辨率越高。測(cè)速也可以采用反射式,只要用白紙畫上黑道的圓紙貼在旋轉(zhuǎn)體上即可,如圖1-53(b)所示,圖中的1是待測(cè)轉(zhuǎn)盤,2是發(fā)光元件,3是光敏轉(zhuǎn)換器。
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