اصل کار سنسور سرعت سنج چیست؟

سنسورهای سرعت سنج سرعت یک جسم را به یک سیگنال الکتریکی قابل اندازه گیری (مانند ولتاژ، فرکانس یا تعداد پالس) تبدیل می کنند، که سپس به صورت الکترونیکی پردازش می شود تا سوزن را به حرکت درآورد یا مقدار سرعت را روی صفحه نمایش دهد. اصل اصلی آنها بر اساس القای الکترومغناطیسی، اثر هال، اثر فوتوالکتریک یا اثر داپلر است. در اینجا نگاهی به نحوه عملکرد انواع مختلف سنسورهای سرعت سنج و استفاده از آنها می اندازیم:
I. سنسور سرعت القایی الکترومغناطیسی
چگونه کار می کند: طبق قانون القای الکترومغناطیسی فارادی، وقتی هادی ها (مانند سیم پیچ ها) در یک میدان مغناطیسی حرکت می کنند، برش خطوط میدان مغناطیسی یک نیروی الکتروموتور القایی (EMF) (ولتاژ) ایجاد می کند. اندازه emf القایی متناسب با سرعتی است که هادی خط میدان مغناطیسی را قطع می کند، به شرح زیر:
E.L.v.
کجا،
درجه B
این قدرت میدان مغناطیسی است،
l/
طول موثر سیم پیچ است و
v. مقدمه
این سرعت برش است.
ساختار:
هسته ها و سیم پیچ های مغناطیسی: برای تشکیل یک میدان مغناطیسی پایدار در محفظه سنسور ثابت می شوند.
محور هسته مغناطیسی متصل به جسم مورد اندازه گیری: هنگامی که جسم حرکت می کند، محور هسته را به چرخش می کشاند و باعث می شود سیم پیچ خط میدان مغناطیسی را قطع کند.
سیگنال خروجی: نیروی الکتروموتور القایی (ولتاژ) متناسب با سرعت است و نیازی به منبع تغذیه خارجی ندارد (طراحی غیرفعال).
کاربرد:
سنسور سرعت موتور: بر روی محفظه محور محرک یا محفظه انتقال نصب شده است، سیگنال های جریان متناوب با چرخش یک چرخ مغناطیسی (روتور با چرخ دنده ها) تولید می شود. دامنه سیگنال متناسب با سرعت است و فرکانس منعکس کننده سرعت است.
نظارت بر ارتعاش: به عنوان مثال، سنسور سرعت SZ-6K سرعت، دامنه و فرکانس ارتعاشات را کنترل می کند تا هشدار اولیه در مورد نقص در ماشین آلات دوار مانند پمپ ها و فن ها را ارائه دهد.
نقاط قوت و ضعف:
نقاط قوت: ساختار ساده، قابل اعتماد، پاسخ فرکانس پایین، بدون نیاز به منبع تغذیه خارجی.
نقاط ضعف: اندازه کوچک، مناسب برای اندازه گیری سرعت نیست. حساس به دما، نیاز به مدار جبران.
ii سنسور سرعت اثر هال
نحوه کار: هنگامی که جریان الکتریکی از یک نیمه هادی (عنصر هال) که در میدان مغناطیسی قرار گرفته است عبور می کند، یک اختلاف ولتاژ (ولتاژ هال) عمود بر جهت جریان و میدان مغناطیسی ایجاد می کند. همانطور که قدرت میدان مغناطیسی تغییر می کند، ولتاژ هال نیز تغییر می کند و پالس های موج مربعی- متناسب با سرعت تولید می کند.
ساختار:
عنصر هال: جریان کاری ثابت را فراهم می کند.
چرخ دنده ماشه / چرخ قطب مغناطیسی: با چرخش محور اندازه گیری شده، قدرت میدان مغناطیسی را تغییر می دهد.
سیگنال خروجی: فرکانس متناسب با سرعت است، دامنه شکل دادن مدار بعدی مورد نیاز است.
هدف: سنسور موقعیت میل لنگ / میل بادامک خودرو: مدارهای جرقه زنی و تزریق سوخت.
سنسور سرعت چرخ (ABS): سرعت چرخ را برای جلوگیری از قفل شدن هنگام ترمز تشخیص می دهد.
نقاط قوت و ضعف:
مزایا: اندازه گیری بدون تماس، طول عمر طولانی، سرعت پاسخگویی سریع، پردازش سیگنال خروجی دیجیتال راحت.
نقاط ضعف: منبع تغذیه خارجی مورد نیاز است، هدف باید فعال شود (دنده/قطب).
III. سنسور سرعت اثر فوتوالکتریک
چگونه کار می کند: سرعت با انتشار، مسدود کردن یا بازتاب نور اندازه گیری می شود. نور ناشی از منبع نور (مانند LED) سطح یک جسم در حال چرخش (یا یک دیسک سوراخ شده/ دندانه دار) را روشن می کند، در حالی که یک گیرنده حساس به نور (مانند دیود نوری aa) تغییرات نور را تشخیص داده و سیگنال پالس تولید می کند.
ساختار: منبع نور و گیرنده: در مقابل یکدیگر (انتقال) یا در یک سمت (انعکاس) قرار می گیرند.
دیسک کد/ نشانگر بازتابی: مسیر نور را در طول چرخش تغییر می دهد و پالس تولید می کند.
سیگنال خروجی: فرکانس متناسب با سرعت است و نیاز به پردازش مدار بعدی دارد.
هدف: موتورهای سروو، ماشین‌ابزار CNC، چاپگر و سایر اندازه‌گیری‌های{0}دقت بالا.
اندازه گیری سرعت ماوس نوری: سرعت حرکت با تشخیص تغییرات نور منعکس شده روی دسکتاپ محاسبه می شود.
نقاط قوت و ضعف:
نقاط قوت: بدون لمس، دقت بالا، زمان واکنش سریع.
نقاط ضعف: حساس به آلودگی، ممکن است توسط نور محیط، ساختار پیچیده مختل شود.
IV. مقدمه سنسور سرعت اثر داپلر
نحوه کار: هنگامی که یک منبع موج نسبت به یک ناظر حرکت می کند، فرکانس امواج دریافتی توسط ناظر تغییر می کند (تغییر داپلر). حسگرها امواج الکترومغناطیسی (امواج رادار یا لیزر) ساطع می کنند که فرکانس آنها متناسب با سرعت جسم (v) و فرکانس بین امواج بازتابی و منتشر کننده (Δf) است.
Vf
موارد استفاده: مورد استفاده برای اندازه گیری سرعت: سرعت سنج راداری، سرعت سنج لیزری.
مانیتورینگ صنعتی: اندازه گیری سرعت سیم ورق و کاغذ فلزی.
اندازه گیری سرعت سیال: سرعت سنج های داپلر لیزری (LDV) سرعت جریان یک مایع یا گاز را اندازه گیری می کنند.
مزایا و معایب
نقاط قوت: اندازه‌گیری بدون لمس،-بلند، دقت بالا.
نقاط ضعف: هزینه بالا، نیاز به تمرکز روی هدف، زاویه تاثیرگذار بر نتایج اندازه گیری (نیاز به جبران کسینوس).
V. کاربردهای خاص سنسورهای سرعت سنج در خودروها
نمایش سرعت خودرو: سیگنال خروجی سنسور به صورت الکترونیکی پردازش می شود و نشانگر درایو یا صفحه نمایش سرعت را نشان می دهد.
سرعت سنج الکترومغناطیسی: انحراف نشانگر را از طریق سیگنال فعلی، با دقت بالا هدایت می کند.
سرعت سنج دیجیتال: اعداد را مستقیماً نشان می دهد، احتمالاً در صفحه ابزار یا صفحه کنترل مرکزی ادغام شده اند.
توابع کنترل
کنترل سروو سرعت دور آرام موتور: تنظیم سرعت دور آرام، کاهش مصرف سوخت.
تعویض دنده اتوماتیک: تعیین زمان تعویض دنده بر اساس سرعت و سرعت موتور.
کروز کنترل: سرعت تنظیم شده را برای کاهش خستگی راننده حفظ کنید.
کنترل فن خنک کننده: سرعت فن را با توجه به سرعت و دمای موتور تنظیم کنید.