Aký je princíp činnosti snímača rýchlomeru?

Snímače rýchlomera premieňajú rýchlosť objektu na merateľný elektrický signál (napríklad napätie, frekvenciu alebo počet impulzov), ktorý sa potom elektronicky spracuje na poháňanie ihly alebo zobrazenie hodnoty rýchlosti na obrazovke. Ich základný princíp je založený na elektromagnetickej indukcii, Hallovom jave, fotoelektrickom jave alebo Dopplerovom jave. Tu je pohľad na to, ako fungujú rôzne typy snímačov rýchlomera a na čo sa používajú:
I. Elektromagnetický indukčný snímač rýchlosti
Ako to funguje: Podľa Faradayovho zákona o elektromagnetickej indukcii, keď sa vodiče (napríklad cievky) pohybujú v magnetickom poli, rezanie siločiar magnetického poľa vytvára indukovanú elektromotorickú silu (EMF) (napätie). Veľkosť indukčného emf je úmerná rýchlosti, ktorou vodič pretína siločiaru magnetického poľa, a to takto:
E.L.v.
kde,
stupeň B
Je to sila magnetického poľa,
l/
je efektívna dĺžka cievky a
v. ÚVOD
Ide o rýchlosť rezania.
Štruktúra:
Magnetické jadrá a cievky: upevnené v kryte snímača, aby vytvorili stabilné magnetické pole.
Os magnetického jadra pripojená k meranému objektu: Keď sa objekt pohybuje, poháňa hriadeľ jadra, aby sa otáčal, čo spôsobuje, že cievka pretína čiaru magnetického poľa.
Výstupný signál: Indukovaná elektromotorická sila (napätie) je úmerná rýchlosti a nevyžaduje externé napájanie (pasívne prevedenie).
Aplikácia:
Snímač otáčok motora: namontovaný na skrini hnacej nápravy alebo prevodovke, signály striedavého prúdu sú generované otáčaním magnetického kolesa (rotora s ozubenými kolesami). Amplitúda signálu je úmerná rýchlosti a frekvencia odráža rýchlosť.
Monitorovanie vibrácií: Napríklad snímač rýchlosti SZ-6K monitoruje rýchlosť, amplitúdu a frekvenciu vibrácií, aby včas varoval pred poruchami rotačných strojov, ako sú čerpadlá a ventilátory.
Silné a slabé stránky:
Silné stránky: Jednoduchá štruktúra, spoľahlivá, nízkofrekvenčná odozva, nevyžaduje sa žiadne externé napájanie.
Slabé stránky: Malá veľkosť, nie je vhodná na meranie rýchlosti; citlivé na teplotu, vyžadujú kompenzačné obvody.
ii. Senzor rýchlosti s Hallovým efektom
Ako to funguje: Keď elektrický prúd prechádza cez polovodič (Hallov prvok) umiestnený v magnetickom poli, vytvára rozdiel napätia (Hallovo napätie) kolmý na smer prúdu a magnetické pole. So zmenou intenzity magnetického poľa sa mení aj Hallovo napätie, ktoré vytvára impulzy štvorcových vĺn-úmerné rýchlosti.
Štruktúra:
Hallov prvok: Poskytuje konštantný pracovný prúd.
Trigger Gear/Magnetic Pole Wheel: Zmení intenzitu magnetického poľa pri otáčaní meranej osi.
Výstupný signál: frekvencia je úmerná rýchlosti, amplitúda je potrebná následná úprava obvodu.
Účel: Automobilový snímač polohy kľukového hriadeľa/vačkového hriadeľa: Spustenie okruhu zapaľovania a vstrekovania paliva.
Senzor rýchlosti kolesa (ABS): Detekuje rýchlosť kolesa, aby sa zabránilo zablokovaniu pri brzdení.
Silné a slabé stránky:
Výhody: Bezkontaktné meranie, dlhá životnosť, rýchla odozva, pohodlné digitálne spracovanie výstupného signálu.
Slabé stránky: Je potrebné externé napájanie, vyžaduje sa spustenie cieľa (ozubené koleso/pól).
III. Senzor rýchlosti fotoelektrického efektu
Ako to funguje: Rýchlosť sa meria vyžarovaním, blokovaním alebo odrazom svetla. Svetlo zo svetelného zdroja (ako je LED) osvetľuje povrch rotujúceho objektu (alebo perforovaného/ozubeného kotúča), zatiaľ čo fotosenzitívny prijímač (ako je fotodióda) deteguje zmeny svetla a vytvára pulzný signál.
Konštrukcia: Svetelný zdroj a prijímač: umiestnené oproti sebe (prenos) alebo na rovnakej strane (odraz).
Kódový disk/reflexná značka: Mení dráhu svetla počas otáčania a vytvára impulzy.
Výstupný signál: Frekvencia je úmerná rýchlosti a vyžaduje následné spracovanie obvodu.
Účel: servomotory, CNC obrábacie stroje, tlačiarne a iné vysoko presné merania.
Optické meranie rýchlosti myši: Rýchlosť pohybu sa vypočítava zisťovaním zmien odrazeného svetla na pracovnej ploche.
Silné a slabé stránky:
Silné stránky: Bezdotykové, vysoká presnosť, rýchly reakčný čas.
Slabé stránky: Citlivý na znečistenie, môže byť rušený okolitým svetlom, zložitá štruktúra.
IV. ÚVOD ÚVOD Senzor rýchlosti s Dopplerovým efektom
Ako to funguje: Keď sa zdroj vĺn pohybuje vzhľadom na pozorovateľa, mení sa frekvencia vĺn prijímaných pozorovateľom (Dopplerov posun). Senzory vyžarujú elektromagnetické vlny (radarové vlny alebo lasery), ktorých frekvencia je úmerná rýchlosti objektu (v) a frekvencia je medzi odrazenými a emitovanými vlnami (Δf):
Vf
Použitie: Používa sa na meranie rýchlosti: Radarové rýchlomery, laserové rýchlomery.
Priemyselný monitoring: Meranie rýchlosti drôtu plechov a papiera.
Meranie rýchlosti tekutiny: Laserové Dopplerove velocimetre (LDV) merajú rýchlosť prúdenia kvapaliny alebo plynu.
Výhody a nevýhody
Prednosti: Bezdotykové meranie s-ďalekým dosahom, vysoká presnosť.
Slabé stránky: Vysoká cena, potreba zamerať sa na cieľ, uhol ovplyvňujúci výsledky merania (potreba kosínusovej kompenzácie).
V. Špecifické aplikácie aplikácie rýchlomerných snímačov v automobiloch
Zobrazenie rýchlosti vozidla: výstupný signál snímača je elektronicky spracovaný a indikátor jazdy alebo obrazovky zobrazujú rýchlosť.
Elektromagnetický rýchlomer: Riadi vychýlenie ukazovateľa prúdovým signálom, vysoká presnosť.
Digitálny rýchlomer: Zobrazuje čísla priamo, prípadne integrovaný na prístrojovej doske alebo centrálnej riadiacej obrazovke.
Ovládacie funkcie
Regulácia servopohonu otáčok motora pri voľnobehu: upravte voľnobežné otáčky, znížte spotrebu paliva.
Radenie automatickej prevodovky: určte čas radenia na základe rýchlosti a otáčok motora.
Tempomat: Udržujte nastavenú rýchlosť, aby ste znížili únavu vodiča.
Ovládanie chladiaceho ventilátora: nastavte rýchlosť ventilátora podľa rýchlosti a teploty motora.