傳感器原理-速度傳感器(磁電霍爾)

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1、速度測量概述1、轉(zhuǎn)速測量中主要考慮的問題1）被測物體運動的速度范圍高速(5OO2OOOOOr/min) 超高速(500600000r/min) 全速(0.10600000r/mir)適用的測速 傳感器較多超低速（0.102.00r/min） 低速（0.5500r/min）2）被測物體可測點幾何形狀帶銷、微型電機例：光軸、齒輪、葉片、帶孔、帶槽、3）壞境條件4）動態(tài)/靜態(tài)時的顯示、記錄、控制5）誤差、響應(yīng)時間、輸出控制形式2、轉(zhuǎn)速測量的分類及實現(xiàn)方案根據(jù)傳感器安裝方式: 1接觸式2非接觸式根據(jù)傳感器不同:1磁電2光電3霍爾4磁敏傳感器測量范圍(kHz)感應(yīng)對象檢測距離(mm)應(yīng)用場合磁敏傳感器0

2、10鐵、電工鋼0.51.5速度、位移磁電傳感器505000電工鋼0.5-1速度霍爾傳感器010磁鐵15速度、位移光電傳感器010自然光、紅外115速度、位移光接近開關(guān)0-200HZ金屬15速度、位移3、轉(zhuǎn)速測量電路1）轉(zhuǎn)速測量儀的基木組成:頻率T轉(zhuǎn)速N=f/分頻數(shù)單位r/minr/s 4、轉(zhuǎn)速傳感器的選擇原則定數(shù)釆樣：這種方法其實是測量單個脈沖的周期 或指能個數(shù)脈沖的總周期。這種測量脈沖的方法 又叫做測周法。定時釆樣。這種方法其實是測量單位時間的脈沖 個數(shù)。這種測量脈沖的方法又叫做測頻法。 測量環(huán)境價格 測量范圍可靠性系統(tǒng)功耗霍爾效應(yīng)和霍爾元件的工作原理1、霍爾效應(yīng)在半導(dǎo)體薄片中通以電流I,在

3、與薄片垂直方向加磁場B,則在半導(dǎo)體薄片的另外兩端， 盤生一個大小與控渝電流I和B乘積成正比的電動勢，這種現(xiàn)象稱為霍 爾效應(yīng)。該電勢稱為霍 爾電勢，該薄片稱為霍爾元件。2、霍爾電勢單位磁感應(yīng)強度和單位控制電流作用時，所 能輸出的霍爾電勢的大小。單位是mV/ (inA-T) 式中n半導(dǎo)體單位體 積中的載流子數(shù) e電子電量KH霍爾元件靈敏度,KH=1/ned意義：與材料的物理性質(zhì)和幾何尺寸有關(guān)，決 定霍爾電勢的強弱?；舳骷∧せ翘岣哽`敏度的一個途徑。若磁感應(yīng)強度B的方向與霍爾元件的平面法線夾 角為e時，霍耳電勢應(yīng)為：K = K“IB cos霍爾器件符號般為 4 mmX2mmX0. 1mmC綠色

4、導(dǎo)線輸入電流端。C、D：霍耳輸出端，稱為或輸出端。二.材料及結(jié)構(gòu)特點霍爾元件一般采用具有N型的錯、磔化錮和碑化 鋼等半導(dǎo)體單晶材料制成。Aigg1 僦化鋼元件的輸出較大，但受溫度的影響也較大。2儲元件的輸出雖小，但它的溫度性能和線性度卻比較好。3碑化鋼元件的輸出信號沒有錚化鋼元件大，但是受溫 度的影響卻比僦化鋼的要小，而且線性度也較好。采用碑化鋼為霍爾元件的材料得到普遍應(yīng)用材料：錯/硅、碑化彖 碑化鋼、舖化錮/霍爾元件的主要特性參數(shù): (1)輸入電阻和輸岀電阻輸入電阻：控制電極間的電阻輸出電阻：霍爾電極之間的電阻(2)額定控制電流和最大允許控制電流 額定控制電流：當(dāng)霍爾元件有控制電流使其本身在

5、 空氣中產(chǎn)生10C溫升時，對應(yīng)的控制電流值最大允許控制電流：以元件允許的最大溫升限制所對 應(yīng)的控制電流值(3)不等位電勢q和不等位電阻廠。不等位電勢：當(dāng)霍爾元件的控制電流為額定值時， 若元件所處位置的磁感應(yīng)強度為零，測得的空載霍 爾電勢。不等位電勢是由霍爾電極2和之間的電阻決定的,r 稱不等位電阻022*霍爾元件的主要技術(shù)指標(biāo)型號材料控制 電流 (mA)電壓 (mV, D.1T)輸入 電阻(Q)輸出 電阻 (Q)靈敏度(mV/mA.T)篇勢(mV)溫系沏 VH度姒丿EA218InAs1008.531.5 0.35 136.52.40.75 540302.5-0.02MF07FZZInSb104

6、0-2908-608-65土 10-2MF19FZZInSb1080-6008-608-65-10-2MH07FZZInSbIV80-12080-40080-43010-0.3MH19FZZInSbIV150-25080-40080-430土 10-0. 3KH-400AInSb5250-550240-55050-11050-110010 開啟閾值，高電平VT導(dǎo)通，具有吸收電流的負(fù)載能力磁場減弱：Vh減小，放大，整形：v關(guān)閉閾值,翻轉(zhuǎn)，低電平，VT截止2、工作特性B Bop高T低，開狀態(tài)BJ-MbMbHZEOfTSCTOfTSCTB3MAXMAXcsto0F.-nKmQCX035KmQCXOF

7、PserSRXSRXMAXMAXiiMFLOAUSS METERMFLOAUSS METER關(guān)為菇駕酋it (刖駕it)U-KBIsinQ霍爾一角位移測量表的使用用 電動HI /實驗探究1若閉合電路中有感應(yīng)電流,電路中就一定有電動 勢.演示實驗并播放動畫畫出等效電路圖實驗探究2 在向線圈中插入條形磁鐵的實驗中, 磁鐵的磁場越強、插入的速度越快, 矜生的感血電流就越大。實驗:電磁感應(yīng)插磁鐵實驗探究3:-、磁電感應(yīng)式傳感器工作原理導(dǎo)體在穩(wěn)恒均勻磁場中運動穩(wěn)恒均勻磁場磁感應(yīng)強度; L：導(dǎo)體有效長度； V：導(dǎo)體相對磁場運動速度。N匝線圈處于變化的磁場中兩種磁電式傳感器結(jié)構(gòu)：變磁通式和恒磁通式。1、變磁

8、通式高速軸上加裝齒輪較危險而不宜測量高轉(zhuǎn)速的場合。變鐵通感應(yīng)式2、恒定磁通式閉磁路變磁通式:2、恒定磁通式動趾彎需針乍原理動騒式瞽翳譬工作原理2、恒定磁通式2N 第 _ 幌.動鐵式磁IL1感傳感器金詼刃架2 fOVM 3線圈4永久逼鐵5光悴Bo：工作氣隙磁感應(yīng)強度; /:每匝線圈平均長度；N：線圈在工作氣隙磁場 中的匝數(shù)；V：相對運動速度。1、磁電感應(yīng)式傳感器基本特性心測量電路輸入電阻;R：線圈等效電阻。傳感器的電流靈敏度為R+Rf輸出電壓和電壓靈敏度分別為提高靈敏度方法:選用具有磁能積較大的永久磁鐵；盡量小的氣隙長度，以提高氣隙磁通 密度為了保證4專感器W出的線性歧,要保證線 圈始終在均勻磁場內(nèi)運動。1、磁電感應(yīng)式傳感器的測量電路微分刪域大器r 11傳感器通常具有較高的靈敏省，不需要高增滋電式傳感J *2hH1:ilul應(yīng)電1 &Magi益放大器。但磁電式傳感器是速度傳感器， 若要獲取被測位移或加速度信號，則需要配 用積分或微分電路O四、磁電感應(yīng)式傳感器的應(yīng)用動圈式振動速度傳感器