学习单元四工程机械用转速传感器

学习单元四.工程机械用转速传感器第一节转速传感器的结构第二节车速传感器的应用第三节测速发电机第一节转速传感器的结构与检修一、转速传感器1.脉冲信号式转速传感器用以检测发动机的曲轴角位置，通过信号发生机构，把发动机曲轴角位置以电信号的形式检出。当信号转子旋转时，由于转子凸起部位的转动引起磁路空气间隙发生变化，通过信号线圈的磁通也随之变化，按照磁通的变化量，在信号线圈两端产生感应电压。脉冲信号式转速传感器由于产生电压的方向，总是企图阻碍磁通变化的，当信号转子凸起部分接近或离开信号线圈时，会出现方向相反的交流电压信号。脉冲信号式转速传感器随着信号转子的旋转磁通量是逐渐增加的，信号线圈在阻碍磁通这种变化的方向上产生感应电动势，这时的感应电动势最大。显示信号转子的齿与信号线圈的中心相对，这时产生的磁通最多，磁通变化率却为零，所以，感应电动势为零。脉冲信号式转速传感器随着信号转子的旋转磁通量是逐渐减少的，但在此处磁通变化率最大，信号线圈在阻碍磁通这种变化的方向上产生最大感应电动势。由图可知，高速旋转时的感应电动势要比低速旋转时大一些。脉冲信号式转速传感器曲轴角的检测是根据信号转子及信号线圈产生交流信号而进行的，通过设置几个等间隔的信号转子凸起，即把该凸起间旋转角度检出。脉冲信号式转速传感器根据凸起的个数求得发生的脉冲数（360°×2/转子的凸起数）。因而，若转子有24个凸起，分电器旋转一圈，就产生24个脉冲，每一个脉冲信号检出的就是30°的曲轴角。2.光电式转速传感器(1)安装位置：分电器上并设有与分电器同轴旋转的且被发光二极管和光敏二极管夹持的转子板，转子板上开有用于检测角度信号的360个齿隙和用于检测基准信号的与气缸数相同的检测。发动机旋转时，根据从发光二极管向光敏二极管发出的光，通过旋转板的检测窗，可使光敏二极管信号导通（ON）或断开（OFF），变换为脉冲信号送入电脑。（2）光电式转速传感器的工作原理光电式转速传感器对转速的测量，主要是通过将光线的发射与被测物体的转动相关联，再以光敏元件对光线进行感应来完成的。（3）分类光电式转速传感器从工作方式角度划分，分为：①投射式光电转速传感器②反射式光电转速传感器①投射式光电转速传感器投射式光电转速传感器设有读数盘和测量盘，两者之间存在间隔相同的缝隙。投射式光电转速传感器在测量物体转速时，测量盘会随着被测物体转动，光线则随测量盘转动不断经过各条缝隙，并透过缝隙投射到光敏元件上。投射式光电转速传感器的光敏元件在接收光线并感知其明暗变化后，即输出电流脉冲信号。投射式光电转速传感器的脉冲信号，通过在一段时间内的计数和计算，就可以获得被测量对象的转速状态。②反射式光电转速传感器反射式光电转速传感器是通过在被测量转轴上设定反射记号，而后获得光线反射信号来完成物体转速测量的。反射式光电转速传感器的光源会对被测转轴发出光线，光线透过透镜和半透膜入射到被测转轴上，而当被测转轴转动时，反射记号对光线的反射率就会发生变化。反射式光电转速传感器内装有光敏元件，当转轴转动反射率增大时，反射光线会通过透镜投射到光敏元件上，反射式光电转速传感器即可发出一个脉冲信号，而当反射光线随转轴转动到另一位置时，反射率变小光线变弱，光敏元件无法感应，即不会发出脉冲信号。由于光电转速传感器是以光线的投射和接收来完成转速测量的一种转速表。光电转速传感器的设计精密、应用方便，使用范围广泛。光电转速传感器的优点：结构紧凑、运行稳定、不会对被测量轴形成额外负载等。（4）优点①光电转速传感器为非接触式转速表光电转速传感器采用光学原理制造，属于非接触式转速测量仪表，它的测量距离一般可达200mm左右。光电转速传感器的测量无需与被测量对象接触，不会对被测量轴形成额外的负载，因此光电转速传感器的测量误差更小，精度更高。②光电转速传感器的结构紧凑光电转速传感器的结构紧凑，主要由投射光线部件、接收光线部件也就是光敏元件和放大元件等组成，因此光电转速传感器的体积设计小巧、内部结构精致，一般重量不会超过200g，非常便于使用者的携带、安装和使用。③光电转速传感器的抗干扰性好光电转速传感器多采用LED作为光线投射部件，极少会出现光线停顿的情况，也不会存在灯泡烧毁等故障危险。另外，光电转速传感器的光源都是经过特殊方式调制的，有极强的抗干扰能力，不会受普通光线的干扰。④光电转速传感器的测量能力好光电转速传感器可采用光纤封装，可测量微小的物体，特别是微小旋转体的测量，特别适用于高精密、小元件的机械设备测量。光电转速传感器的运行稳定，有良好的可靠性，测量的精度较高，能满足使用者的测量要求。3.电磁式转速传感器（1）作用应用于柴油机上的电磁式转速传感器目的是检测发动机的转速，它是从喷油泵获取电信号，从而检测出发动机的转速。(2)结构•永久磁铁周围绕有线圈，当钢材制成的齿轮在永久磁铁附近旋转时，通过线圈的磁力线发生变化，产生电压信号。（3）工作原理•在永久磁铁的周围绕有线圈，线圈周围有用铁材料制成的齿轮，当齿轮旋转时，齿轮的齿顶和齿谷与永久磁铁之间的空气隙不断变化，使通过线圈的磁力线也发生了变化，于是在线圈中便产生交变电压，如图（b）所示。•交流电压的频率与发动机的转速成正比，把此交流电压作为输入信号，通过转速表内的IC电路增幅和整形，使转速表指示出发动机的转速。•当齿轮转动时，每一个齿可以产生如图（b）所示的一个周期的电压，该电压经放大、整形后，可变成图（c）所示的矩形波。•再经单稳态电路变换，使脉宽为一定值，如图（d）经电流放大器放大后输入转速表中。因为输出的脉冲数是根据发动机转速变化的，所以转速表是按照脉冲电流的平均值来指示发动机转速。第二节.光电式车速传感器（1）安装位置：驱动桥壳或变速器壳内（2）结构图1为光电式车速传感器的结构，它用在数字式速度表上，由发光二极管、光敏晶体管以及安装在速度表驱动轴上的遮光板构成。(3)工作原理当遮光板不能遮断光束时，发光二极管的光射到光敏晶体管上，光敏晶体管的集电极中有电流通过，使该管导通，这时三极管VT也导通，因此在Si端子上有0V电压输出。当遮光板遮断光束时，发光二极管的光射不到光敏晶体管上，光敏晶体管的集电极中无电流通过，使该管截止，这时三极管VT也截止，因此在Si端子上有5V电压输出。脉冲频率由车速决定，车速为60km/h时，仪表挠性驱动轴的转速为637r/min，仪表软轴每转一圈，传感器有20个脉冲输出。第三节测速发电机•测速发电机是一种测量转速的微型发电机，它把输入的机械转速变换为电压信号输出，并要求输出的电压信号与转速成正比，即•测速发电机分直流测速发电机和交流测速发电机两大类。1.直流测速发电机1.工作原理•直流测速发电机实际就是一种微型直流发电机，按定子磁极的励磁方式分为电磁式和永磁式。•直流测速发电机的工作原理与一般直流发电机相同，如图所示。在恒定的磁场中，外部的机械转轴带动电枢以转速旋转，电枢绕组切割磁场从而在电刷间产生感应电动势为2交流测速发电机交流测速发电机分为同步测速发电机和异步测速发电机。1.交流异步测速发电机（1）工作原理交流异步测速发电机与交流伺服电动机的结构相似，其转子结构有笼型的，也有杯型的，在自动控制系统中多用空心杯转子异步测速发电机。空心杯转子异步测速发电机定子上有两个在空间上互差90°电角度的绕组，一为励磁绕组，另一为输出绕组，如图所示。2.交流同步测速发电机•交流同步测速发电机又分为永磁式、感应子式和脉冲式三种。永磁式同步测速发电机实际就是永磁转子同步发电机，定子绕组感应的交变电势基本与转速成正比。而感应子式和脉冲式同步测速发电机工作原理是一致的：转子转动时，定子、转子齿槽位置相对变化，从而产生脉动的磁场与输出绕组交链，从而产生感应电动势。3.测速发电机的应用•测速发电机的作用是将机械速度转换为电气信号，常用作测速无件、校正元件、解算元件，与伺服电机配合，广泛使用于许多速度控制或位置控制系统中，如在稳速控制系统中，测速发电机将速度转换为电压信号作为速度反馈信号，可达到较高的稳定性和较高的精度，