霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器原理 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器原理

霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器原理

由霍爾開(kāi)關(guān)集成傳感器和磁性轉(zhuǎn)盤(pán)組成，霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器的各種不同結(jié)構(gòu)如圖所示。將磁性轉(zhuǎn)盤(pán)的輸入軸與被測(cè)轉(zhuǎn)軸相連，當(dāng)被測(cè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁性轉(zhuǎn)盤(pán)便隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，固定在磁性轉(zhuǎn)盤(pán)附近的霍爾開(kāi)關(guān)集成傳感器便可在每一個(gè)小磁鐵通過(guò)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的脈沖，檢測(cè)出單位時(shí)間的脈沖數(shù)，便可知道被測(cè)對(duì)象的轉(zhuǎn)速。磁性轉(zhuǎn)盤(pán)上的小磁鐵數(shù)目的多少，將決定傳感器的分辨率。

磁電式轉(zhuǎn)速傳感器原理

磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)如下圖所示。它是由永久磁鐵、線圈、磁盤(pán)等組成。在磁盤(pán)上加工有齒形凸起，磁盤(pán)裝在被測(cè)轉(zhuǎn)軸上，與轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁盤(pán)的凹凸齒形將引起磁盤(pán)與永久磁鐵間氣隙大小的變化，從而使永久磁鐵組成的磁路中磁通量隨之發(fā)生變化。有磁路通過(guò)的感應(yīng)線圈，當(dāng)磁通量發(fā)生突變時(shí)，會(huì)感應(yīng)出一定幅度的脈沖電勢(shì)，其頻率為：

光電式轉(zhuǎn)速傳感器原理

常見(jiàn)的光電式轉(zhuǎn)速傳感器有直射式和反射式兩種。直射式輸入軸與待測(cè)軸相接，光通過(guò)開(kāi)孔圓盤(pán)和縫隙板照射在光敏元件上。開(kāi)孔盤(pán)旋轉(zhuǎn)一周，光敏元件接受光的次數(shù)等于盤(pán)上的開(kāi)孔數(shù)。若開(kāi)孔數(shù)為m，記錄過(guò)程時(shí)間為t秒，總脈沖數(shù)為N，則轉(zhuǎn)速為：

反射型的光電傳感器如圖1-50所示。其前端部分采用光纖封裝，適應(yīng)微小物體，特別是微小旋轉(zhuǎn)體的測(cè)量。由于傳感器內(nèi)裝有光源（LED）、感光元件（光電晶體管）以及放大器等，所以體積設(shè)計(jì)得很小，使用方便。光源是經(jīng)過(guò)頻率調(diào)制的，所以抗干擾性強(qiáng)，還有狀態(tài)顯示，可供用戶測(cè)量時(shí)確認(rèn)工作狀態(tài)。振蕩回路用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)調(diào)制頻率來(lái)點(diǎn)亮光源發(fā)光二極管，采用不穩(wěn)定多諧振蕩方式，振蕩頻率約為7kHz，脈寬約25μs。

從光源發(fā)射出來(lái)的脈沖光，經(jīng)過(guò)被檢測(cè)物體的反射，被傳感器的光電晶體管所接受，然后經(jīng)過(guò)交流放大器，被放大到適當(dāng)?shù)碾娖胶?，進(jìn)行檢波和積分，再轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)。然后是波形整形，與一定的直流電壓相比較，高于此值，輸出為Hi，低于此值，輸出為L(zhǎng)o。狀態(tài)指示燈也是，輸出高電平Hi時(shí)，LED點(diǎn)亮，輸出低電平Lo時(shí)， LED不亮，以作為狀態(tài)確認(rèn)用。

光電轉(zhuǎn)速傳感器跟計(jì)數(shù)器配套使用，檢測(cè)范圍可達(dá) 10000r/min，誤差為1r/min。

應(yīng)用舉例

（1）霍爾傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速

下圖所示是兩種不同結(jié)構(gòu)的霍爾轉(zhuǎn)速傳感器。

用圖示的方法設(shè)置磁體，使磁性轉(zhuǎn)盤(pán)的輸入軸與被測(cè)轉(zhuǎn)軸相連，霍爾傳感器固定在磁性轉(zhuǎn)盤(pán)附近。當(dāng)被測(cè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁性盤(pán)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，磁體每經(jīng)過(guò)霍爾傳感器一次，霍爾傳感器便輸出一個(gè)相應(yīng)的電壓脈沖。檢出單位時(shí)間的脈沖數(shù)，便可求出被測(cè)轉(zhuǎn)速。例如，在車(chē)輪轉(zhuǎn)軸上裝上磁體，在靠近磁體位置上裝上霍爾傳感器，即可制成車(chē)速表和里程表等。

（2）光電式傳感器測(cè)轉(zhuǎn)速

圖1-53為光電轉(zhuǎn)速表的工作原理圖。圖1-53（a）在待測(cè)轉(zhuǎn)軸上固定一個(gè)帶孔的調(diào)制圓盤(pán)，在調(diào)制圓盤(pán)的一邊由發(fā)光元件產(chǎn)生恒定光，光透過(guò)盤(pán)上的小孔到達(dá)由光敏二極管組成的光敏轉(zhuǎn)換器上，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖信號(hào)。若圓盤(pán)上開(kāi) 10 個(gè)小孔，則旋轉(zhuǎn)一周，光線透過(guò)小孔10次，輸出10個(gè)脈沖信號(hào)，孔越多，測(cè)量的分辨率孔，則旋轉(zhuǎn)一周，光線透過(guò)小孔10次，輸出10個(gè)脈沖信號(hào)，孔越多，測(cè)量的分辨率越高。測(cè)速也可以采用反射式，只要用白紙畫(huà)上黑道的圓紙貼在旋轉(zhuǎn)體上即可，如圖1-53（b）所示，圖中的1是待測(cè)轉(zhuǎn)盤(pán)，2是發(fā)光元件，3是光敏轉(zhuǎn)換器。

CH50X系列是電流輸出型速度傳感器，用于車(chē)輛輪速檢測(cè)，包含多個(gè)產(chǎn)品型號(hào)：CH503/CH504/CH505等，分別支持標(biāo)準(zhǔn)/PWM/AK輸出協(xié)議。尾綴帶“C”的版本內(nèi)置1nF電容。該系列產(chǎn)品可支持功能安全ASIL-B系統(tǒng)。

支持標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議、PWM協(xié)議、AK協(xié)議的ABS輪速傳感器芯片家族 ·多個(gè)產(chǎn)品型號(hào)：CH503/CH504/CH505等 ·支持標(biāo)準(zhǔn)/PWM/AK輸出協(xié)議 ·可支持功能安全ASIL-B系統(tǒng)

應(yīng)用：汽車(chē)ABS輪速傳感器，摩托車(chē)ABS輪速傳感器

編輯：黃飛

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