转速传感器介绍教学教案.ppt

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1、转速传感器介绍霍尔式转速传感器霍尔式转速传感器属于霍尔式传感器，是利用霍尔效应的原理制成的。霍尔效应是指在一个矩形半导体薄片上有一电流通过，此时如有一磁场也作用于该半导体材料上，则在垂直于电流方向的半导体两端，会产生一个很小的电压，该电压就称为霍尔电压。当磁性材料制成的传感器转子上的凸齿交替经过永久磁铁的空隙时，就会有一个变化的磁场作用于霍尔元件（半导体材料）上，使霍尔电压产生脉冲信号。根据所产生的脉冲数目即可检测转速。图6-1霍尔效应与霍尔元件（a）霍尔效应（b）霍尔元件结构（c）图形符号（d）外形原理：霍尔式传感器是利用霍尔效应使位移带动霍尔元件在磁场中运动

2、产生霍尔电势，即把位移信号转换成电势变化信号的传感器。霍尔效应当输入端加电流I，并在元件平面法线方向加磁感强度为B的磁场，那么在垂直于电流和磁场方向上将产生一电势UH，这个电势就是霍尔电势，这种现象就是霍尔效应。霍尔效应的原因:任何带电质点在磁场中沿着和磁力线垂直方向运动时，会受到磁场力如果v和B之间有夹角，那么要乘上sin，用向量表示即为Fl的方向用右螺旋决定，指向由v经小于1800的角转向B，这个Fl就是洛仑兹力，对于正电荷Fl在vB的方向上，至于负电荷，则所受的力的方向正好相反。霍尔电势方向判别：P型材料：N型材料：左手定则：四指——指向电流B——穿过手

3、心大拇指——指向的是力的方向霍尔电势：霍尔式传感器的应用：根据霍尔电势的表达式，其应用可用于下述三个方面：控制电流I不变，传感器处于非均匀磁场中，UHB。可进行磁场、位移、角度、转速、加速度等测量。磁场不变，即B不变，UHI。故凡能转换成电流变化的各量均能测量。I、B均变化，UHI·B。可用于乘法、功率等方面的计算与测量。霍尔式微压、压力传感器霍尔式加速度传感器霍尔式机械振动传感器4、霍尔式转速传感器总结原始输入量变换原理物理现象能量关系输出量I和B霍尔效应物性型控制型霍尔电势变磁阻式转速传感器属于变磁阻式传感器三种基本类型：电感式、变压器式和电涡流式电感式

4、转速传感器应用较广它利用磁通变化而产生感应电势，其电势大小取决于磁通变化的速率。这类传感器按结构不同又分为开磁路式和闭磁路式两种。开磁路式转速传感器（图4a）结构比较简单，输出信号较小，不宜在振动剧烈的场合使用。闭磁路式转速传感器由装在转轴上的外齿轮、内齿轮、线圈和永久磁铁构成（图4b）。内、外齿轮有相同的齿数。当转轴连接到被测轴上一起转动时，由于内、外齿轮的相对运动，产生磁阻变化，在线圈中产生交流感应电势。测出电势的大小便可测出相应转速值。变磁阻式传感器工作原理及分类工作原理：将被测对象的微小变化(x)电感的变化(L)传感器运动部分与衔铁相连，测物理量时，

5、运动部分位移衔铁位移气隙厚度变化线圈自感系数L变化分类：电感式、变压器式和电涡流式一、电感式传感器电感式传感器最基本原理是电磁感应原理。被测物理量的变化传感器自感系数L互感系数M的变化电路位移振动压力流量比重转速电压电流电感式传感器分类变磁阻式传感器—自感型差动变压器式传感器—互感型涡流式传感器—自感型和互感型都有高频反射式—自感型低频透射式—互感型电感传感器的三种型式气隙变化型—变气隙的间隙(a)面积变化型—变气隙的截面积S(b)螺管型—变衔铁与线圈重合长度(c)电感传感器的三种型式比较若很小，且不考虑磁路铁损，则根据电工学：线圈中的电感量li

6、各导磁体长度空气隙间隙i各导磁体相对导磁率0空气隙导磁系数Si各导磁体截面积S空气隙截面积因为铁芯、衔铁>>气隙，所以，R铁芯+R衔铁<

7、级线圈的电阻Ma、Mb初级与次级线圈的互感系数N1初级线圈的匝数N21、N22次级线圈的匝数原理推导一在初级线圈中次级线圈中的感应电势感应电势的有效值原理推导二初始位置，衔铁处于中间位置当衔铁上升L当衔铁下降LE2与E2a同相E2与E2b同相输出特性：从理论上讲，在衔铁处于中间位置时输出电压应为零，但实际存在零点残余电压，它由这样一些因素引起：两个次级线圈不对称初级线圈铜耗电阻的存在导磁体靠近的安装位置、铁芯长度等激磁频率的高低铁磁材质不均匀线圈间存在分布电容主要应用：1、压力测量2、加速度测量3、液面高度测量涡流成块的金属物体置于变化着的磁场中，或者在

8、磁场中运动