หลักการทำงานของเซ็นเซอร์วัดความเร็วคืออะไร?

เซ็นเซอร์มาตรวัดความเร็วจะแปลงความเร็วของวัตถุให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าที่วัดได้ (เช่น แรงดันไฟฟ้า ความถี่ หรือจำนวนพัลส์) ซึ่งจะถูกประมวลผลทางอิเล็กทรอนิกส์เพื่อขับเคลื่อนเข็มหรือแสดงค่าความเร็วบนหน้าจอ หลักการสำคัญของพวกเขาขึ้นอยู่กับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า เอฟเฟกต์ฮอลล์ เอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริก หรือเอฟเฟกต์ดอปเปลอร์ ต่อไปนี้คือลักษณะการทำงานของเซ็นเซอร์วัดความเร็วประเภทต่างๆ และการใช้งาน:
I. เซ็นเซอร์ความเร็วเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า
วิธีการทำงาน: ตามกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์ เมื่อตัวนำ (เช่น ขดลวด) เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก การตัดเส้นสนามแม่เหล็กจะสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (EMF) (แรงดันไฟฟ้า) ขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำเป็นสัดส่วนกับความเร็วที่ตัวนำตัดเส้นสนามแม่เหล็กดังต่อไปนี้:
E.L.v.
ที่ไหน,
เกรดบี
มันคือความแรงของสนามแม่เหล็ก
l/
คือความยาวประสิทธิผลของขดลวด และ
v. บทนำ
มันคือความเร็วในการตัด
โครงสร้าง:
แกนแม่เหล็กและขดลวด: ติดตั้งอยู่ในตัวเรือนเซ็นเซอร์เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กที่เสถียร
แกนแกนแม่เหล็กที่เชื่อมต่อกับวัตถุที่กำลังวัด: เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ มันจะขับเคลื่อนเพลาแกนให้หมุน ทำให้ขดลวดตัดเส้นสนามแม่เหล็ก
สัญญาณเอาท์พุต: แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (แรงดันไฟฟ้า) เป็นสัดส่วนกับความเร็ว และไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอก (การออกแบบแบบพาสซีฟ)
แอปพลิเคชัน:
เซ็นเซอร์ความเร็วมอเตอร์: ติดตั้งบนตัวเรือนเพลาขับหรือตัวเรือนเกียร์ สัญญาณกระแสสลับถูกสร้างขึ้นโดยการหมุนของล้อแม่เหล็ก (โรเตอร์พร้อมเกียร์) ความกว้างของสัญญาณเป็นสัดส่วนกับความเร็ว และความถี่สะท้อนถึงความเร็ว
การตรวจสอบการสั่นสะเทือน: ตัวอย่างเช่น เซ็นเซอร์ความเร็ว SZ-6K จะตรวจสอบความเร็ว แอมพลิจูด และความถี่ของการสั่นสะเทือน เพื่อแจ้งเตือนล่วงหน้าเกี่ยวกับการทำงานผิดปกติในเครื่องจักรโรตารี เช่น ปั๊มและพัดลม
จุดแข็งและจุดอ่อน:
จุดแข็ง: โครงสร้างที่เรียบง่าย เชื่อถือได้ การตอบสนองความถี่ต่ำ ไม่ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอก
จุดอ่อน: ขนาดเล็ก ไม่เหมาะกับการวัดความเร็ว ไวต่ออุณหภูมิ ต้องมีวงจรชดเชย
ครั้งที่สอง เซนเซอร์วัดความเร็ว Hall Effect
วิธีการทำงาน: เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเซมิคอนดักเตอร์ (องค์ประกอบฮอลล์) ที่วางอยู่ในสนามแม่เหล็ก จะทำให้เกิดความต่างศักย์ไฟฟ้า (แรงดันฮอลล์) ในแนวตั้งฉากกับทิศทางของกระแสและสนามแม่เหล็ก เมื่อความแรงของสนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลง แรงดันฮอลล์ก็เปลี่ยนแปลงเช่นกัน ทำให้เกิดพัลส์คลื่นสี่เหลี่ยม-ตามสัดส่วนของความเร็ว
โครงสร้าง:
องค์ประกอบฮอลล์: ให้กระแสไฟฟ้าทำงานคงที่
ทริกเกอร์เกียร์/ล้อขั้วโลกแม่เหล็ก: เปลี่ยนความแรงของสนามแม่เหล็กเมื่อแกนที่วัดหมุน
สัญญาณเอาท์พุต: ความถี่เป็นสัดส่วนกับความเร็ว แอมพลิจูดจะต้องสร้างวงจรในภายหลัง
วัตถุประสงค์: เซ็นเซอร์ตำแหน่งเพลาข้อเหวี่ยง/เพลาลูกเบี้ยวในรถยนต์: วงจรการจุดระเบิดของทริกเกอร์และวงจรการฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง
เซ็นเซอร์ความเร็วล้อ (ABS): ตรวจจับความเร็วล้อเพื่อป้องกันการล็อคเมื่อเบรก
จุดแข็งและจุดอ่อน:
ข้อดี: การวัดแบบไร้สัมผัส อายุการใช้งานยาวนาน ความเร็วตอบสนองที่รวดเร็ว การประมวลผลสัญญาณเอาท์พุตดิจิทัลที่สะดวก
จุดอ่อน: จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอก, เป้าหมายที่ต้องถูกกระตุ้น (เกียร์/ เสา)
III. เซ็นเซอร์ความเร็วเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริค
วิธีการทำงาน: ความเร็ววัดจากการเปล่งแสง การปิดกั้น หรือการสะท้อนของแสง แสงจากแหล่งกำเนิดแสง (เช่น LED) ส่องสว่างพื้นผิวของวัตถุที่กำลังหมุน (หรือจานที่มีรูพรุน/ฟันเฟือง) ในขณะที่ตัวรับแสง (เช่น โฟโตไดโอดขนาด AA) จะตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของแสงและสร้างสัญญาณพัลส์
โครงสร้าง: แหล่งกำเนิดแสงและตัวรับ: วางตรงข้ามกัน (การส่งสัญญาณ) หรือด้านเดียวกัน (การสะท้อน)
Code Disc/Reflective Marker: เปลี่ยนเส้นทางแสงระหว่างการหมุน ทำให้เกิดพัลส์
สัญญาณเอาท์พุต: ความถี่เป็นสัดส่วนกับความเร็ว และต้องมีการประมวลผลวงจรตามมา
วัตถุประสงค์: เซอร์โวมอเตอร์ เครื่องมือกล CNC เครื่องพิมพ์ และการวัดที่มีความแม่นยำสูง-อื่นๆ
การวัดความเร็วของเมาส์ออปติคอล: ความเร็วในการเคลื่อนที่คำนวณโดยการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของแสงสะท้อนบนเดสก์ท็อป
จุดแข็งและจุดอ่อน:
จุดแข็ง: ไร้การสัมผัส ความแม่นยำสูง เวลาตอบสนองรวดเร็ว
จุดอ่อน: ไวต่อมลภาวะ อาจถูกรบกวนจากแสงโดยรอบ โครงสร้างที่ซับซ้อน
IV. บทนำ บทนำ เซ็นเซอร์ความเร็วเอฟเฟกต์ดอปเปลอร์
วิธีการทำงาน: เมื่อแหล่งกำเนิดคลื่นเคลื่อนที่สัมพันธ์กับผู้สังเกตการณ์ ความถี่ของคลื่นที่ผู้สังเกตการณ์ได้รับจะเปลี่ยนไป (การเปลี่ยนแปลงดอปเปลอร์) เซ็นเซอร์ปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (คลื่นเรดาร์หรือเลเซอร์) ซึ่งมีความถี่เป็นสัดส่วนกับความเร็วของวัตถุ (v) และความถี่อยู่ระหว่างคลื่นสะท้อนและคลื่นเปล่งแสง (Δf):
Vf
การใช้งาน: ใช้สำหรับการวัดความเร็ว: มาตรวัดความเร็วเรดาร์, เครื่องวัดความเร็วแบบเลเซอร์
การตรวจสอบทางอุตสาหกรรม: การวัดความเร็วลวดของแผ่นโลหะและกระดาษ
การวัดความเร็วของของไหล: เครื่องวัดความเร็วของของเหลวด้วยเลเซอร์ (LDV) จะวัดความเร็วการไหลของของเหลวหรือก๊าซ
ข้อดีและข้อเสีย
จุดแข็ง: การวัดระยะไกล-โดยไม่ต้องใช้การสัมผัส มีความแม่นยำสูง
จุดอ่อน: ต้นทุนสูง ต้องเน้นไปที่เป้าหมาย มุมที่ส่งผลต่อผลการวัด (ต้องการการชดเชยโคไซน์)
V. การใช้งานเฉพาะของเซ็นเซอร์วัดความเร็วในรถยนต์
การแสดงความเร็วยานพาหนะ: สัญญาณเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ได้รับการประมวลผลด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ และตัวแสดงการขับขี่หรือหน้าจอแสดงความเร็ว
มาตรวัดความเร็วแม่เหล็กไฟฟ้า: ขับเคลื่อนการโก่งของตัวชี้ผ่านสัญญาณปัจจุบัน มีความแม่นยำสูง
มาตรวัดความเร็วแบบดิจิตอล: แสดงตัวเลขโดยตรง ซึ่งอาจรวมอยู่ในแผงหน้าปัดหรือหน้าจอควบคุมส่วนกลาง
ฟังก์ชั่นการควบคุม
ระบบควบคุมเซอร์โวรอบเดินเบาของเครื่องยนต์: ปรับความเร็วรอบเดินเบา ลดการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิง
การเปลี่ยนเกียร์อัตโนมัติ: กำหนดเวลาการเปลี่ยนเกียร์ตามความเร็วและความเร็วรอบเครื่องยนต์
ระบบควบคุมความเร็วคงที่: รักษาความเร็วที่ตั้งไว้เพื่อลดความเมื่อยล้าของผู้ขับขี่
การควบคุมพัดลมระบายความร้อน: ปรับความเร็วพัดลมตามความเร็วและอุณหภูมิเครื่องยนต์