無源磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器JN-JVS5701基于電磁感應(yīng)原理,利用電磁感應(yīng)把被測對象的運動轉(zhuǎn)換成線圈的自感系數(shù)和互感系數(shù)的變化,再由電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出,實現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換。磁通量的變化決定了感應(yīng)電動勢的輸出,磁通量的變化頻率決定了感應(yīng)電動勢的輸出頻率。
無源磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器JN JVS5701不銹鋼9米電纜無需外部電源供電它采用了穩(wěn)定的巨磁阻元件,當(dāng)鐵磁齒經(jīng)這排列為惠斯登電橋的磁阻元件時,通過差動放大就能得到一個交變信號,該信號頻率對應(yīng)鐵磁齒的通過頻率,而信號幅度保持恒定,內(nèi)置電路對該信號進行整形處理,傳感器就能輸出良好的轉(zhuǎn)速脈沖信號。
產(chǎn)品特點:
1)低至零轉(zhuǎn)速,高達20KHz的輸入頻率范圍,幾乎可用于任何轉(zhuǎn)速測量場合;2)傳感器安裝間隙可達2.5mm (其它為傳感器僅1.5mm),使傳感器不易被旋轉(zhuǎn)齒盤碰壞,同時安裝極為方便;3)能在油、水、汽等惡劣環(huán)境下長期可靠工作,耐振動、沖擊性能好;沒有可動部件,非接觸,使用壽命長。
磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器
無源磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器特點
供電方式:無需外部電源
輸出波形:正弦波
測量轉(zhuǎn)速范圍:10~10000rpm
安裝間隙電壓:1mm
齒輪模數(shù):大于1
齒輪齒寬:大于2.5mm
轉(zhuǎn)速傳感器廣泛應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機械、軌道交通、汽車運輸?shù)阮I(lǐng)域,長壽命、高可靠性、測量準確的轉(zhuǎn)速傳感器越來越受到業(yè)內(nèi)人士的重視和青睞。
一、轉(zhuǎn)速傳感器的類型及工作原理
轉(zhuǎn)速傳感器大致分為電渦流式、磁電式、霍爾式和磁阻式四種類型。其中,磁電式轉(zhuǎn)速傳感器是被動式轉(zhuǎn)速傳感器,又稱無源轉(zhuǎn)速傳感器;相對應(yīng)的,電渦流式、霍爾式和磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器是主動式轉(zhuǎn)速傳感器,也稱有源轉(zhuǎn)速傳感器,有一個電源電路為傳感器提供外部電壓供電,在外部供電無法提供時,主動式轉(zhuǎn)速傳感器將無轉(zhuǎn)速信號產(chǎn)生。
轉(zhuǎn)速信號的采集過程實際上可以看作是對旋轉(zhuǎn)件的測速過程。轉(zhuǎn)速測量常用的電渦流式和磁電式等也曾應(yīng)用于汽車輪速信號的測量。相比較而言,電渦流式轉(zhuǎn)速傳感器工作可靠,信號強,容易實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量,價格適中,受環(huán)境因素(如溫度、水、油污、各種粉塵等)的影響較小,基于以上優(yōu)點,電渦流式轉(zhuǎn)速傳感器在轉(zhuǎn)速信號的采集中應(yīng)用廣泛。
1、電渦流式轉(zhuǎn)速傳感器
電渦流式轉(zhuǎn)速傳感器基于電渦流效應(yīng)。當(dāng)接通傳感器電源時,在前置器內(nèi)會產(chǎn)生一個高頻電流信號,該信號通過電纜送到探頭的頭部,在頭部周圍產(chǎn)生交變磁場H1,見圖1。如果在磁場H1的范圍內(nèi)沒有金屬導(dǎo)體材料接近,則發(fā)射出去的交變磁場的能量會全部釋放;反之,如果有金屬導(dǎo)體材料靠近探頭頭部,則交變磁場H1將在導(dǎo)體的表面產(chǎn)生電渦流場,該電渦流場也會產(chǎn)生一個方向與H1相反的交變磁場H2。由于H2的反作用,就會改變探頭頭部線圈高頻電流的幅度和相位,即改變了線圈的有效阻抗。這種變化既與電渦流效應(yīng)有關(guān),又與靜磁學(xué)有關(guān),即與金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀、線圈幾何參數(shù)、激勵電流頻率以及線圈到金屬導(dǎo)體的距離參數(shù)有關(guān)。假定金屬導(dǎo)體是均質(zhì)的,其性能是線性和各向同性的,則線圈─金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的物理性質(zhì)通常可由金屬導(dǎo)體的磁導(dǎo)率μ、電導(dǎo)率σ、尺寸因子r、線圈與金屬導(dǎo)體的距離δ,線圈激勵電流強度I和頻率ω等參數(shù)來描述。因此線圈的阻抗可用函數(shù)Z=F(μ,σ,r,δ,I,ω)來表示。
如果控制μ,σ,r,I,ω恒定不變,那么阻抗Z就成為距離δ的單值函數(shù),由麥克斯韋爾公式可以求得此函數(shù)為一非線性函數(shù),其曲線為“S”形曲線,在一定范圍內(nèi)可以近似為一線性函數(shù)。
在轉(zhuǎn)速測量實際應(yīng)用中,被測體通常是凹槽或凸鍵或齒輪,線圈密封在探頭中,線圈阻抗的變化通過封裝在前置器中的電子線路處理轉(zhuǎn)換成電壓或電流輸出。這個電子線路并不是直接測量線圈的阻抗,而是采用并聯(lián)諧振法,見圖2:
即在前置器中將一個固定電容和探頭線圈LX并聯(lián)并與晶體管T一起構(gòu)成一個振蕩器,振蕩器的振幅UX與線圈阻抗成正比,因此振蕩器的振幅UX會隨探頭與被測體頂面和底面距離的交替改變而改變。UX經(jīng)檢波、濾波、放大、整形后輸出轉(zhuǎn)速信號UO,見圖3,根據(jù)使用需要UO也可以是方波。
2、磁電式轉(zhuǎn)速傳感器
磁電式轉(zhuǎn)速傳感器基于電磁感應(yīng)原理,利用電磁感應(yīng)把被測對象的運動轉(zhuǎn)換成線圈的自感系數(shù)和互感系數(shù)的變化,再由電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出,實現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換。
由電磁感應(yīng)定律可知,通過回路面積的磁通量發(fā)生變化時,回路中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,如公式(1)所示:
由式(1)、(2)可見,磁通量的變化決定了感應(yīng)電動勢的輸出,磁通量的變化頻率決定了感應(yīng)電動勢的輸出頻率。電感式轉(zhuǎn)速傳感器工作原理結(jié)構(gòu)如圖4所示。
當(dāng)旋轉(zhuǎn)件運動時,齒圈隨半軸轉(zhuǎn)動,齒圈的齒形變化引起齒圈與磁鐵間隙的變化,繼而對磁通量造成影響,感應(yīng)線圈中的感應(yīng)電動勢隨之變化。通過對輸出電勢的頻率統(tǒng)計,可知旋轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)速為:
3、霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器
霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器基于霍爾效應(yīng),由霍爾組件結(jié)合電子元件組成,霍爾元件外加與電流方向垂直的磁場,在霍爾元件的兩端會產(chǎn)生電勢差,即霍爾電勢差。
值得注意的是,自由電子濃度n受溫度影響較大,要注意消除溫度變化造成的影響。
磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器
可變磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器基于磁阻效應(yīng),與霍爾效應(yīng)類似的是,在磁阻效應(yīng)元件上接通電流和通過磁場,這里的磁場與電流成角度α設(shè)置,如圖6,這樣磁場耦合到磁阻效應(yīng)元件(一般為鐵磁材料制作的薄板,稱之為韋斯磁疇)方向的磁通量的變化率發(fā)生變化,從而改變元件的電阻(系數(shù))。
當(dāng)外部磁場與磁阻元件中的電流之間的夾角α發(fā)生變化時,磁阻元件電阻R變化,有: