传感器应用实例：磁电式转速传感器的设计

1、任务4.3磁电式转速传感器的设计 431磁电式转速传感器的工作原理磁电式转速传感器基于电磁感应原理，通过磁电相互作用把 转轴的转速转换成相对应的感应电动势，再经过对输出感应 电动势信号进行处理和分析就可以得到转轴的实际转速。磁 电式转速传感器的结构有开磁路和闭磁路两种。 1 开磁路磁电式转速传感器开磁路式转速传感器结构比较简单，但输出信号小，另外 -动比时厂失真动强的场合往往采用闭磁路式转速传感器。 2.闭磁路磁电式转速传感器闭磁路磁电式转速传感器由装在转轴上的内齿轮和外齿轮、 永久磁铁和感应线圈组成，内外齿轮齿数相同。当转轴连 接到被测转轴上时，外齿轮不动，内齿轮随被测轴而转动, 内、外齿轮

2、的相对转动使气隙磁阻产生周期性变化，当内 齿轮和外齿轮的齿凸相对时，气隙最小，磁阻最小，磁通最大；当内齿轮和外齿轮的齿凹相对时，气隙最大，磁阻最大，磁通最小。从而引起磁路中磁通的变化，使线圈内产生周期性变化的感应电动势。显然，感应电势的频率与 被测转速成正比。线圈永久磁饮AA由滋电式传感器工作原埋可知.其产牛的交流电压信号的频率与齿轮转速和齿数成止 比。在齿数确定的情况下，传感器线圈输出的电压频率止比于齿轮的转速，其关系为； f = n z(44)式中川为转速"/$)兰为齿轮齿数.f为磁电式传感器的输出信号频率。4.3.2磁电式转速传感器的特点磁电式转速传感器的工作方式决定了它有很强

3、的抗干扰性， 能够在烟雾、油气、水汽等环境中工作。磁电式转速传感器 输岀的信号强，测量范围广，齿轮、曲轴、轮辐等部件，及 表面有缝隙的转动体都可测量。磁电式转速传感器的工作维护成本较低，运行过程无需供电, 完全是靠磁电感应来实现测量，同时磁电式转速传感器的运 转也不需要机械动作，无需润滑。磁电式转速传感器的结构 紧凑、体积小巧、安装使用方便，可以和各种二次仪表搭配 使用。4.3.3磁电式转速传感器电路设计1 电路设计如图所示，遊电式传感器输岀电压信号V幕首先通过由电阻乩和电容G组成的 低通滤波电路.滤除信号中频率较髙的干扰彼.然后信号再通过2个反向并联的二极管 卩和9钳位电路，将信号】钳制在二

4、0.7Vo经过低功耗双运算反向放大器LM358对 信号进行放大，放大后的信号V淤再经过集成电压比较器LM393 ,将模拟的信号转换成只 有高电压和低电压的二值信号匕叶 再通过由单片机或DSP等芯片进行信号终端处理。2.电路仿真效果图3.0'°WVW-3.0o30时间/ms4.0> 103 0.0H -2.0-4.00JWWI30时间/msA/J30时间/ms时间/ms 4.3.4磁电式传感器的应用 1 磁电式相对速度计 磁电式相对速度计结构如图432所示。测量时，壳体固 定在一个试件上，顶杆顶住另一试件，则线圈在磁场中运 动速度就是两试件的相对速度。速度计的输岀电压与两试 件的相对速度成正比。相对式速度计可测量的最低频率接 近于零。图4-42磁电式相对速度计结构图1顶杆；2, 5弓单黃片；3強鉄；4线圈；6引出线；7外壳 2磁电式扭矩传感器磁电式扭矩传感器的工作原理如图4-43所示，在 驱动源和负载之间的扭转轴的两侧安装有齿形圆 盘，它们旁边装有相应的两个磁电传感器