Hız Ölçer Sensörünün Çalışma Prensibi Nedir?

Hız göstergesi sensörleri, bir nesnenin hızını ölçülebilir bir elektrik sinyaline (voltaj, frekans veya darbe sayısı gibi) dönüştürür ve bu daha sonra bir iğneyi hareket ettirmek veya ekranda bir hız değeri görüntülemek için elektronik olarak işlenir. Temel prensipleri elektromanyetik indüksiyon, Hall etkisi, fotoelektrik etki veya Doppler etkisine dayanmaktadır. Farklı türdeki hız göstergesi sensörlerinin nasıl çalıştığına ve ne için kullanıldıklarına bir bakalım:
I. Elektromanyetik İndüksiyon Hız Sensörü
Nasıl çalışır: Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasasına göre, iletkenler (bobinler gibi) manyetik bir alanda hareket ettiğinde, manyetik alan çizgilerinin kesilmesi, indüklenmiş bir elektromotor kuvvet (EMF) (voltaj) oluşturur. İndüksiyon emf'sinin boyutu, iletkenin manyetik alan çizgisini kesme hızıyla aşağıdaki şekilde orantılıdır:
E.L.v.
Nerede,
B sınıfı
Bu manyetik alan gücüdür,
l/
bobinin etkin uzunluğudur ve
v. GİRİŞ
Bu kesme hızıdır.
Yapı:
Manyetik çekirdekler ve bobinler: Sabit bir manyetik alan oluşturmak için sensör muhafazasına sabitlenmiştir.
Ölçülen nesneye bağlı manyetik çekirdek ekseni: Nesne hareket ettiğinde çekirdek milini döndürerek bobinin manyetik alan çizgisini kesmesine neden olur.
Çıkış sinyali: İndüklenen elektromotor kuvvet (voltaj) hız ile orantılıdır ve harici güç kaynağı gerektirmez (pasif tasarım).
Başvuru:
Motor hız sensörü: Tahrik aksı mahfazasına veya şanzıman mahfazasına monte edilmiş, manyetik bir tekerleğin (dişlili rotor) dönmesiyle alternatif akım sinyalleri üretilir. Sinyal genliği hızla orantılıdır ve frekans hızı yansıtır.
Titreşim izleme: Örneğin SZ-6K hız sensörü, pompa ve fan gibi döner makinelerdeki arızaların erken uyarısını sağlamak amacıyla titreşimlerin hızını, genliğini ve sıklığını izler.
Güçlü ve zayıf yönler:
Güçlü Yönleri: Basit yapı, güvenilir, düşük frekans yanıtı, harici güç kaynağı gerektirmez.
Zayıf Yönleri: Küçük boyut, hız ölçümü için uygun değildir; sıcaklığa duyarlıdır, kompanzasyon devresine ihtiyaç duyar.
ii. Hall Etkisi Hız Sensörü
Nasıl çalışır: Bir elektrik akımı, manyetik alana yerleştirilmiş bir yarı iletkenden (Hall elemanı) geçtiğinde, akımın ve manyetik alanın yönüne dik bir voltaj farkı (Hall voltajı) oluşturur. Manyetik alan gücü değiştikçe Hall voltajı da değişir ve hıza orantılı kare-dalga darbeleri üretir.
Yapı:
Hall elemanı: Sabit çalışma akımı sağlar.
Tetik Dişlisi/Manyetik Kutup Çarkı: Ölçülen eksen döndükçe manyetik alan gücünü değiştirir.
Çıkış sinyali: Frekans hız ile orantılıdır, genlik ise müteakip devre şekillendirmeyi gerektirir.
Amaç: Otomotiv krank mili/eksantrik mili konum sensörü: Ateşleme ve yakıt enjeksiyon devrelerini tetikleyin.
Tekerlek Hız Sensörü (ABS): Fren yaparken kilitlenmeyi önlemek için tekerlek hızını algılar.
Güçlü ve zayıf yönler:
Avantajları: Temassız ölçüm, uzun kullanım ömrü, hızlı tepki hızı, kullanışlı dijital çıkış sinyali işleme.
Zayıf Yönleri: Harici güç kaynağı gerekli, hedefin tetiklenmesi gerekiyor (dişli/kutup).
III. Fotoelektrik Etki Hız Sensörü
Nasıl çalışır: Hız, ışığın yayılması, engellenmesi veya yansımasıyla ölçülür. Bir ışık kaynağından (LED gibi) gelen ışık, dönen bir nesnenin (veya delikli/dişli bir diskin) yüzeyini aydınlatırken, ışığa duyarlı bir alıcı (bir fotodiyot gibi) ışıktaki değişiklikleri algılar ve darbe sinyali üretir.
Yapı: Işık kaynağı ve alıcı: birbirlerinin karşısında (iletim) veya aynı tarafta (yansıma) yerleştirilmiştir.
Kod Diski/Yansıtıcı İşaretleyici: Dönüş sırasında ışığın yolunu değiştirerek darbeler üretir.
Çıkış sinyali: Frekans hız ile orantılıdır ve daha sonra devre işlenmesini gerektirir.
Amaç: servo motorlar, CNC takım tezgahları, yazıcı ve{0}diğer yüksek hassasiyetli ölçümler.
Optik fare hızı ölçümü: Hareket hızı, masaüstünde yansıyan ışıktaki değişiklikler tespit edilerek hesaplanır.
Güçlü ve zayıf yönler:
Güçlü Yönleri: Temassız, yüksek hassasiyet, hızlı reaksiyon süresi.
Zayıf Yönleri: Kirliliğe karşı hassastır, ortam ışığından rahatsız olabilir, karmaşık yapıdadır.
IV. GİRİŞ GİRİŞ Doppler Etkisi Hız Sensörü
Nasıl çalışır: Bir dalga kaynağı bir gözlemciye göre hareket ettiğinde, gözlemcinin aldığı dalgaların frekansı değişir (Doppler kayması). Sensörler, frekansı nesnenin hızıyla (v) orantılı olan ve frekansı yansıyan ve yayan dalgalar (Δf) arasında olan elektromanyetik dalgalar (radar dalgaları veya lazerler) yayar:
Vf
Kullanım Alanları: Hız ölçümü için kullanılır: Radar hız ölçerler, lazer hız ölçerler.
Endüstriyel İzleme: Metal levhaların ve kağıdın tel hızının ölçülmesi.
Sıvı hızı ölçümü: Lazer Doppler hız ölçerler (LDV'ler), bir sıvının veya gazın akış hızını ölçer.
Artıları ve eksileri
Güçlü Yönleri: Temassız, uzun{0}menzilli ölçüm, yüksek doğruluk.
Zayıf Yönleri: Yüksek maliyet, hedefe odaklanmayı gerektirme, ölçüm sonuçlarını etkileyen açı (kosinüs telafisi ihtiyacı).
V. Otomobillerde Hız Ölçer Sensörlerinin Özel Uygulama Uygulamaları
Araç Hız Göstergesi: Sensör çıkış sinyali elektronik olarak işlenir ve sürüş göstergesi veya ekranlar hızı gösterir.
Elektromanyetik hız göstergesi: Akım sinyali yoluyla işaretçinin sapmasını sağlar, yüksek hassasiyet.
Dijital hız göstergesi: Sayıları doğrudan, muhtemelen bir gösterge paneline veya merkezi kontrol ekranına entegre olarak görüntüler.
Kontrol Fonksiyonları
Motor Rölanti Hızı servo kontrolü: Rölanti hızını ayarlayın, yakıt tüketimini azaltın.
Otomatik şanzıman vitesi: vites değiştirme zamanlamasını hıza ve motor devrine göre belirleyin.
Hız sabitleyici: Sürücünün yorulmasını azaltmak için ayarlanan hızı koruyun.
Soğutma Fanı Kontrolü: Fan hızını hıza ve motor sıcaklığına göre ayarlayın.