學(xué)習(xí)單元四工程機(jī)械用轉(zhuǎn)速傳感器

1、學(xué)習(xí)單元四.工程機(jī)械用轉(zhuǎn)速傳感器第一節(jié) 轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)第二節(jié) 車速傳感器的應(yīng)用第三節(jié) 測(cè)速發(fā)電機(jī)1第一節(jié) 轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)與檢修一、轉(zhuǎn)速傳感器1.脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速傳感器 用以檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸角位置，通過(guò)信號(hào)發(fā)生機(jī)構(gòu)，把發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸角位置以電信號(hào)的形式檢出。2 當(dāng)信號(hào)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于轉(zhuǎn)子凸起部位的轉(zhuǎn)動(dòng)引起磁路空氣間隙發(fā)生變化，通過(guò)信號(hào)線圈的磁通也隨之變化，按照磁通的變化量，在信號(hào)線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓。 3脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速傳感器由于產(chǎn)生電壓的方向，總是企圖阻礙磁通變化的，當(dāng)信號(hào)轉(zhuǎn)子凸起部分接近或離開(kāi)信號(hào)線圈時(shí)，會(huì)出現(xiàn)方向相反的交流電壓信號(hào)。4脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速傳感器 隨著信號(hào)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁通量是逐漸增加的，

2、信號(hào)線圈在阻礙磁通這種變化的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。5顯示信號(hào)轉(zhuǎn)子的齒與信號(hào)線圈的中心相對(duì)，這時(shí)產(chǎn)生的磁通最多，磁通變化率卻為零，所以，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速傳感器 6隨著信號(hào)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁通量是逐漸減少的，但在此處磁通變化率最大，信號(hào)線圈在阻礙磁通這種變化的方向上產(chǎn)生最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由圖可知，高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)要比低速旋轉(zhuǎn)時(shí)大一些。脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速傳感器 7曲軸角的檢測(cè)是根據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)子及信號(hào)線圈產(chǎn)生交流信號(hào)而進(jìn)行的，通過(guò)設(shè)置幾個(gè)等間隔的信號(hào)轉(zhuǎn)子凸起，即把該凸起間旋轉(zhuǎn)角度檢出。8脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速傳感器根據(jù)凸起的個(gè)數(shù)求得發(fā)生的脈沖數(shù)（3602/轉(zhuǎn)子的凸起數(shù)）。因而，若轉(zhuǎn)子

3、有24個(gè)凸起，分電器旋轉(zhuǎn)一圈，就產(chǎn)生24個(gè)脈沖，每一個(gè)脈沖信號(hào)檢出的就是30的曲軸角。92.光電式轉(zhuǎn)速傳感器(1)安裝位置： 分電器上 并設(shè)有與分電器同軸旋轉(zhuǎn)的且被發(fā)光二極管和光敏二極管夾持的轉(zhuǎn)子板，轉(zhuǎn)子板上開(kāi)有用于檢測(cè)角度信號(hào)的360個(gè)齒隙和用于檢測(cè)基準(zhǔn)信號(hào)的與氣缸數(shù)相同的檢測(cè)。10發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)從發(fā)光二極管向光敏二極管發(fā)出的光，通過(guò)旋轉(zhuǎn)板的檢測(cè)窗，可使光敏二極管信號(hào)導(dǎo)通（ON）或斷開(kāi)（OFF），變換為脈沖信號(hào)送入電腦。11（2）光電式轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理光電式轉(zhuǎn)速傳感器對(duì)轉(zhuǎn)速的測(cè)量，主要是通過(guò)將光線的發(fā)射與被測(cè)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)，再以光敏元件對(duì)光線進(jìn)行感應(yīng)來(lái)完成的。12（3）分類光電式轉(zhuǎn)

4、速傳感器從工作方式角度劃分，分為： 投射式光電轉(zhuǎn)速傳感器 反射式光電轉(zhuǎn)速傳感器13投射式光電轉(zhuǎn)速傳感器投射式光電轉(zhuǎn)速傳感器設(shè)有讀數(shù)盤和測(cè)量盤，兩者之間存在間隔相同的縫隙。投射式光電轉(zhuǎn)速傳感器在測(cè)量物體轉(zhuǎn)速時(shí)，測(cè)量盤會(huì)隨著被測(cè)物體轉(zhuǎn)動(dòng)，光線則隨測(cè)量盤轉(zhuǎn)動(dòng)不斷經(jīng)過(guò)各條縫隙，并透過(guò)縫隙投射到光敏元件上。14投射式光電轉(zhuǎn)速傳感器的光敏元件在接收光線并感知其明暗變化后，即輸出電流脈沖信號(hào)。投射式光電轉(zhuǎn)速傳感器的脈沖信號(hào)，通過(guò)在一段時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)和計(jì)算，就可以獲得被測(cè)量對(duì)象的轉(zhuǎn)速狀態(tài)。15反射式光電轉(zhuǎn)速傳感器反射式光電轉(zhuǎn)速傳感器是通過(guò)在被測(cè)量轉(zhuǎn)軸上設(shè)定反射記號(hào)，而后獲得光線反射信號(hào)來(lái)完成物體轉(zhuǎn)速測(cè)量的。反射

5、式光電轉(zhuǎn)速傳感器的光源會(huì)對(duì)被測(cè)轉(zhuǎn)軸發(fā)出光線，光線透過(guò)透鏡和半透膜入射到被測(cè)轉(zhuǎn)軸上，而當(dāng)被測(cè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，反射記號(hào)對(duì)光線的反射率就會(huì)發(fā)生變化。16反射式光電轉(zhuǎn)速傳感器內(nèi)裝有光敏元件，當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)反射率增大時(shí)，反射光線會(huì)通過(guò)透鏡投射到光敏元件上，反射式光電轉(zhuǎn)速傳感器即可發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，而當(dāng)反射光線隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)到另一位置時(shí)，反射率變小光線變?nèi)?，光敏元件無(wú)法感應(yīng)，即不會(huì)發(fā)出脈沖信號(hào)。17由于光電轉(zhuǎn)速傳感器是以光線的投射和接收來(lái)完成轉(zhuǎn)速測(cè)量的一種轉(zhuǎn)速表。光電轉(zhuǎn)速傳感器的設(shè)計(jì)精密、應(yīng)用方便，使用范圍廣泛。光電轉(zhuǎn)速傳感器的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行穩(wěn)定、不會(huì)對(duì)被測(cè)量軸形成額外負(fù)載等。18（4）優(yōu)點(diǎn)光電轉(zhuǎn)速傳感器為非接

6、觸式轉(zhuǎn)速表 光電轉(zhuǎn)速傳感器采用光學(xué)原理制造，屬于非接觸式轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x表，它的測(cè)量距離一般可達(dá)200mm左右。光電轉(zhuǎn)速傳感器的測(cè)量無(wú)需與被測(cè)量對(duì)象接觸，不會(huì)對(duì)被測(cè)量軸形成額外的負(fù)載，因此光電轉(zhuǎn)速傳感器的測(cè)量誤差更小，精度更高。19光電轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)緊湊 光電轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)緊湊，主要由投射光線部件、接收光線部件也就是光敏元件和放大元件等組成，因此光電轉(zhuǎn)速傳感器的體積設(shè)計(jì)小巧、內(nèi)部結(jié)構(gòu)精致，一般重量不會(huì)超過(guò)200g，非常便于使用者的攜帶、安裝和使用。20光電轉(zhuǎn)速傳感器的抗干擾性好 光電轉(zhuǎn)速傳感器多采用LED作為光線投射部件，極少會(huì)出現(xiàn)光線停頓的情況，也不會(huì)存在燈泡燒毀等故障危險(xiǎn)。另外，光電轉(zhuǎn)速傳感

7、器的光源都是經(jīng)過(guò)特殊方式調(diào)制的，有極強(qiáng)的抗干擾能力，不會(huì)受普通光線的干擾。21光電轉(zhuǎn)速傳感器的測(cè)量能力好 光電轉(zhuǎn)速傳感器可采用光纖封裝，可測(cè)量微小的物體，特別是微小旋轉(zhuǎn)體的測(cè)量，特別適用于高精密、小元件的機(jī)械設(shè)備測(cè)量。光電轉(zhuǎn)速傳感器的運(yùn)行穩(wěn)定，有良好的可靠性，測(cè)量的精度較高，能滿足使用者的測(cè)量要求。223.電磁式轉(zhuǎn)速傳感器（1）作用 應(yīng)用于柴油機(jī)上的電磁式轉(zhuǎn)速傳感器目的是檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，它是從噴油泵獲取電信號(hào)，從而檢測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。23(2)結(jié)構(gòu)24永久磁鐵周圍繞有線圈，當(dāng)鋼材制成的齒輪在永久磁鐵附近旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)線圈的磁力線發(fā)生變化，產(chǎn)生電壓信號(hào)。25（3）工作原理在永久磁鐵的周圍繞有線圈

8、，線圈周圍有用鐵材料制成的齒輪，當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪的齒頂和齒谷與永久磁鐵之間的空氣隙不斷變化，使通過(guò)線圈的磁力線也發(fā)生了變化，于是在線圈中便產(chǎn)生交變電壓，如圖（b）所示。 26交流電壓的頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比，把此交流電壓作為輸入信號(hào)，通過(guò)轉(zhuǎn)速表內(nèi)的IC電路增幅和整形，使轉(zhuǎn)速表指示出發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。2728當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每一個(gè)齒可以產(chǎn)生如圖（b）所示的一個(gè)周期的電壓，該電壓經(jīng)放大、整形后，可變成圖（c）所示的矩形波。29再經(jīng)單穩(wěn)態(tài)電路變換，使脈寬為一定值，如圖（d）經(jīng)電流放大器放大后輸入轉(zhuǎn)速表中。因?yàn)檩敵龅拿}沖數(shù)是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化的，所以轉(zhuǎn)速表是按照脈沖電流的平均值來(lái)指示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。30第二

9、節(jié).光電式車速傳感器（1）安裝位置： 驅(qū)動(dòng)橋殼或變速器殼內(nèi) 31（2）結(jié)構(gòu)圖1為光電式車速傳感器的結(jié)構(gòu)，它用在數(shù)字式速度表上，由發(fā)光二極管、光敏晶體管以及安裝在速度表驅(qū)動(dòng)軸上的遮光板構(gòu)成。32(3)工作原理當(dāng)遮光板不能遮斷光束時(shí)，發(fā)光二極管的光射到光敏晶體管上，光敏晶體管的集電極中有電流通過(guò)，使該管導(dǎo)通，這時(shí)三極管VT也導(dǎo)通，因此在Si端子上有0V電壓輸出。33當(dāng)遮光板遮斷光束時(shí)，發(fā)光二極管的光射不到光敏晶體管上，光敏晶體管的集電極中無(wú)電流通過(guò)，使該管截止，這時(shí)三極管VT也截止，因此在Si端子上有5V電壓輸出。34脈沖頻率由車速?zèng)Q定，車速為60km/h時(shí)，儀表?yè)闲则?qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為637r/min

10、，儀表軟軸每轉(zhuǎn)一圈，傳感器有20個(gè)脈沖輸出。35第三節(jié) 測(cè)速發(fā)電機(jī) 測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種測(cè)量轉(zhuǎn)速的微型發(fā)電機(jī)，它把輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)速變換為電壓信號(hào)輸出，并要求輸出的電壓信號(hào)與轉(zhuǎn)速成正比，即測(cè)速發(fā)電機(jī)分直流測(cè)速發(fā)電機(jī)和交流測(cè)速發(fā)電機(jī)兩大類。361.直流測(cè)速發(fā)電機(jī)1. 工作原理直流測(cè)速發(fā)電機(jī)實(shí)際就是一種微型直流發(fā)電機(jī)，按定子磁極的勵(lì)磁方式分為電磁式和永磁式。直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理與一般直流發(fā)電機(jī)相同，如圖所示。在恒定的磁場(chǎng) 中，外部的機(jī)械轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)電樞以轉(zhuǎn)速 旋轉(zhuǎn)，電樞繞組切割磁場(chǎng)從而在電刷間產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為372 交流測(cè)速發(fā)電機(jī)交流測(cè)速發(fā)電機(jī)分為同步測(cè)速發(fā)電機(jī)和異步測(cè)速發(fā)電機(jī)。1. 交流異步測(cè)速發(fā)電機(jī)（1）工作原理交流異步測(cè)速發(fā)電機(jī)與交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)相似，其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有籠型的，也有杯型的，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中多用空心杯轉(zhuǎn)子異步測(cè)速發(fā)電機(jī)。38空心杯轉(zhuǎn)子異步測(cè)速發(fā)電機(jī)定子上有兩個(gè)在空間上互差90電角度的繞組，一為勵(lì)磁繞組，另一為輸出繞組，如圖所示。392. 交流同步測(cè)速發(fā)電機(jī)交流同步測(cè)速發(fā)電機(jī)又分為永磁式、感應(yīng)子式和脈沖式三種。永磁式同步測(cè)速發(fā)電機(jī)實(shí)際就是永磁轉(zhuǎn)子同步發(fā)電機(jī)，定子繞組感應(yīng)的交變電勢(shì)基本與轉(zhuǎn)速成正比。而感應(yīng)子式和脈沖式同步測(cè)速發(fā)電機(jī)工作原理是一致的：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子、轉(zhuǎn)