ما هو مبدأ عمل مستشعر عداد السرعة؟

تقوم مستشعرات عداد السرعة بتحويل سرعة الجسم إلى إشارة كهربائية قابلة للقياس (مثل الجهد أو التردد أو عدد النبضات)، والتي تتم بعد ذلك معالجتها إلكترونيًا لقيادة إبرة أو عرض قيمة السرعة على الشاشة. يعتمد مبدأهم الأساسي على الحث الكهرومغناطيسي أو تأثير هول أو التأثير الكهروضوئي أو تأثير دوبلر. فيما يلي نظرة على كيفية عمل الأنواع المختلفة من أجهزة استشعار عداد السرعة والغرض من استخدامها:
I. مستشعر سرعة الحث الكهرومغناطيسي
كيف يعمل: وفقًا لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي، عندما تتحرك الموصلات (مثل الملفات) في مجال مغناطيسي، فإن قطع خطوط المجال المغناطيسي يخلق قوة دافعة كهربائية مستحثة (EMF) (الجهد). يتناسب حجم القوة الدافعة الكهربية الحثية مع السرعة التي يقطع بها الموصل خط المجال المغناطيسي، كما يلي:
E.L.v.
أين،
الصف ب
إنها قوة المجال المغناطيسي،
l/
هو الطول الفعال للملف، و
ضد المقدمة
إنها سرعة القطع.
بناء:
النوى والملفات المغناطيسية: مثبتة في غلاف المستشعر لتكوين مجال مغناطيسي مستقر.
المحور المغناطيسي المتصل بالجسم الذي يتم قياسه: عندما يتحرك الجسم، فإنه يدفع العمود الأساسي إلى الدوران، مما يتسبب في قطع الملف لخط المجال المغناطيسي.
إشارة الخرج: القوة الدافعة الكهربائية المستحثة (الجهد) تتناسب مع السرعة ولا تحتاج إلى مصدر طاقة خارجي (تصميم سلبي).
طلب:
مستشعر سرعة المحرك: يتم تركيبه على مبيت محور القيادة أو مبيت ناقل الحركة، ويتم إنشاء إشارات التيار المتردد عن طريق دوران عجلة مغناطيسية (الدوار مع التروس). يتناسب سعة الإشارة مع السرعة، ويعكس التردد السرعة.
مراقبة الاهتزازات: على سبيل المثال، يقوم مستشعر السرعة SZ-6K بمراقبة سرعة واتساع وتكرار الاهتزازات من أجل توفير إنذار مبكر عن الأعطال في الآلات الدوارة مثل المضخات والمراوح.
نقاط القوة والضعف:
نقاط القوة: هيكل بسيط، موثوق، استجابة منخفضة التردد، لا يتطلب مصدر طاقة خارجي.
نقاط الضعف: حجم صغير، غير مناسب لقياس السرعة؛ حساسة لدرجة الحرارة، وتتطلب دوائر التعويض.
ثانيا. مستشعر سرعة تأثير القاعة
كيف يعمل: عندما يمر تيار كهربائي عبر شبه موصل (عنصر هول) موضوع في مجال مغناطيسي، فإنه يخلق فرق جهد (جهد هول) عموديًا على اتجاه التيار والمجال المغناطيسي. مع تغير شدة المجال المغناطيسي، يتغير أيضًا جهد هول، مما ينتج عنه نبضات موجية مربعة- تتناسب مع السرعة.
بناء:
عنصر القاعة: يوفر تيار عمل ثابت.
عجلة الزناد/عجلة القطب المغناطيسي: تغير قوة المجال المغناطيسي أثناء دوران المحور المقاس.
إشارة الخرج: التردد يتناسب مع السرعة، والسعة مطلوبة لتشكيل الدائرة اللاحقة.
الغرض: مستشعر موضع العمود المرفقي/عمود الحدبات للسيارات: تشغيل الإشعال ودوائر حقن الوقود.
مستشعر سرعة العجلة (ABS): يكتشف سرعة العجلة لمنع القفل عند الكبح.
نقاط القوة والضعف:
المزايا: قياس بدون تلامس، عمر طويل، سرعة استجابة سريعة، معالجة إشارة الإخراج الرقمي المريحة.
نقاط الضعف: هناك حاجة إلى مصدر طاقة خارجي، ويجب تشغيل الهدف (الترس/القطب).
ثالثا. مستشعر سرعة التأثير الكهروضوئي
كيف تعمل: يتم قياس السرعة من خلال انبعاث الضوء أو حجبه أو انعكاسه. يضيء الضوء الصادر من مصدر الضوء (مثل LED) سطح جسم دوار (أو قرص مثقوب/مسنن)، بينما يكتشف جهاز الاستقبال الحساس للضوء (مثل الصمام الثنائي الضوئي aa) التغيرات في الضوء وينتج إشارة نبضية.
الهيكل: مصدر الضوء والمستقبل: يوضعان مقابل بعضهما البعض (الناقل) أو على نفس الجانب (الانعكاس).
قرص الكود/العلامة العاكسة: يغير مسار الضوء أثناء الدوران، وينتج نبضات.
إشارة الخرج: التردد يتناسب مع السرعة ويتطلب معالجة الدائرة اللاحقة.
الغرض: المحركات المؤازرة، وأدوات الآلات CNC، والطابعات وغيرها من أجهزة القياس -عالية الدقة.
قياس سرعة الفأرة الضوئية: يتم حساب سرعة الحركة من خلال اكتشاف التغيرات في الضوء المنعكس على سطح المكتب.
نقاط القوة والضعف:
نقاط القوة: عدم اللمس، الدقة العالية، وقت الاستجابة السريع.
نقاط الضعف: حساس للتلوث، وقد ينزعج من الضوء المحيط، وبنية معقدة.
رابعا. مقدمة مقدمة مستشعر سرعة تأثير دوبلر
كيف يعمل: عندما يتحرك مصدر موجة بالنسبة إلى مراقب، يتغير تردد الموجات التي يستقبلها المراقب (إزاحة دوبلر). تبعث أجهزة الاستشعار موجات كهرومغناطيسية (موجات رادارية أو ليزرية)، يتناسب ترددها مع سرعة الجسم (v) ويكون ترددها بين الموجات المنعكسة والموجات المنبعثة (Δf):
VF
الاستخدامات: يستخدم لقياس السرعة: عدادات السرعة الرادارية، أجهزة قياس السرعة بالليزر.
المراقبة الصناعية: قياس سرعة الأسلاك للصفائح المعدنية والورق.
قياس سرعة السوائل: تقيس أجهزة قياس سرعة دوبلر بالليزر (LDVs) سرعة تدفق السائل أو الغاز.
إيجابيات وسلبيات
نقاط القوة: قياس بعيد المدى-بدون لمس، ودقة عالية.
نقاط الضعف: التكلفة العالية، تتطلب التركيز على الهدف، الزاوية التي تؤثر على نتائج القياس (الحاجة إلى تعويض جيب التمام).
V. تطبيقات محددة لأجهزة استشعار عداد السرعة في السيارات
عرض سرعة السيارة: تتم معالجة إشارة خرج المستشعر إلكترونيًا، ويظهر مؤشر القيادة أو الشاشات السرعة.
عداد السرعة الكهرومغناطيسي: يدفع انحراف المؤشر من خلال الإشارة الحالية، بدقة عالية.
عداد السرعة الرقمي: يعرض الأرقام مباشرة، وربما يكون مدمجًا في لوحة العدادات أو شاشة التحكم المركزية.
وظائف التحكم
التحكم المؤازر في سرعة تباطؤ المحرك: ضبط سرعة التباطؤ وتقليل استهلاك الوقود.
ناقل الحركة الأوتوماتيكي: تحديد توقيت النقل على أساس السرعة وسرعة المحرك.
التحكم في السرعة: حافظ على السرعة المحددة لتقليل إجهاد السائق.
التحكم في مروحة التبريد: اضبط سرعة المروحة وفقًا للسرعة ودرجة حرارة المحرك.