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              關于齒輪轉速測量的磁阻式接近開關

              作者:admin 發布時間:2020-02-17 03:41:02 瀏覽次數 :1059


                  接近開關是一種電子開關量傳感器,主要功能是完成對位置的檢測,將被測物體的位置量轉換成開關量電信號輸出,具有防水、防油污、耐腐蝕等優點,已廣泛用于定位、計數和控制等應用中。傳統的磁電式轉速傳感器,輸出信號的幅值受轉速和氣隙影響,當氣隙一定時,轉速越高,幅值越大;轉速一定時,氣隙越小,幅值越大,不易實現低速測量,且信號處理復雜。磁阻式接近開關可用于齒輪轉速測量,輸出信號大小不受齒輪轉速的影響,且成本低、重量輕,替代傳統的磁電式轉速傳感器和霍爾式轉速傳感器。
               
                  1磁阻式接近開關工作原理
               
                  磁阻式接近開關核心部件為InSb磁敏電阻,基本原理是基于磁阻效應。磁敏電阻由引腳、磁阻元件MR1和MR2、永磁體、絕緣基片、金屬外殼組成,結構及等效電路如圖1所示。
               
                  當齒輪轉速為零時,兩磁阻元件阻值大概相等,磁敏電阻中點輸出電壓為電源電壓值的1/2。永磁體提供的偏置磁場,提高磁敏電阻靈敏度,使磁阻元件工作特性移到電阻一磁場變化曲線的線性范圍之內,使磁敏電阻不僅對磁鐵敏感,而且對鐵磁性物體也非常敏感。當齒輪齒尖對準MR1時,齒根對準MR2,永磁體的磁場分布發生變化,通過MR1的磁感線增多,通過MR2的磁感線減少,即MR1的阻值增大而MR2的阻值減小。當齒輪齒尖對準MR2時,齒根對準MR1,此時MR2的阻值增大而MR1的阻值減小。因此齒輪的連續轉動,將引起磁阻元件MR1和MR2的阻值發生周期性變化,磁阻元件中點就會輸出以電源電壓的1/2為基準電壓做微小變化的周期性電壓。若設輸出信號頻率、轉速和齒輪數分別為f,n(r/min)和Z,則f=nZ/60。由此,當齒輪齒數一定時,輸出信號的頻率只與齒輪轉速有關。經過后級的信號處理電路進行電壓放大,然后輸入到電壓比較級電路,就可得到與齒輪轉速對應的周期性變化的方波信號,根據輸出波形的頻率可計算出齒輪轉速。
               
                  2信號處理電路
               
                  磁阻式接近開關電路由信號采集、信號放大、比較級和驅動級四部分構成,如圖2所示。磁敏電阻采用三端式可以克服環境溫度變化引起的溫漂問題,穩定低頻輸出電壓。電壓跟隨器可以提高輸入電阻,減小輸出電阻,達到阻抗匹配的目的,減少對磁敏電阻的影響。放大電路采用直接耦合反相濾波放大,既可以放大直流信號和交流信號,又能濾除高頻噪聲。反相輸入比較器保證接近開關動態響應速度快,差程小,靈敏度高。驅動電路采用達林頓連接方式提高接近開關的帶負載能力。

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