Сенсори швидкості

Оптичний сенсор швидкості

Оптичний сенсор швидкості складається зі світлодіода і фотоелемента, між якими розміщений вал з прорізами. В результаті обертання валу з прорізами на фотоелементі формується послідовність прямокутних імпульсів, кількість яких за одиницю часу рівна швидкості обертання валу.

Сенсор швидкості на основі ефекту Холла

Сенсори Холла використовують для вимірювання кутової швидкості. Для цього сенсор розміщують за спеціальним екраном з прорізами, який кріпиться на валу двигуна. З однієї сторони екрану розміщують магніт, з іншої – сенсор Холла. Під час обертання валу двигуна між сенсором і магнітом почергово проходять екрановані ділянки, рис. 9 а) і прорізи, рис. 9 б). Екранованій ділянці відповідає мінімальна напруга сенсора, прорізу – максимальна, рис. 9 в). Для визначення швидкості обертання підраховується кількість прямокутних імпульсів за одиницю часу.

а) б) в)

1 – екран, 2 – сегмент екрану, 3 – проріз, 4 – магніт, 5 – сенсор Холла

Рис. 9. Принцип дії сенсора швидкості на основі ефекту Холла

Сенсор швидкості на основі двигуна постійного струму

За умови використання двигуна постійного струму в якості генератора, напруга на його виході пропорційна швидкості його обертання.

, (15)

де k_e – параметр генератора,

Ф₀ – магнітний потік індуктора (статора).

Якщо до генератора під’єднано навантаження R, вихідна напруга на виході генератора зменшиться за рахунок падіння напруги на обмотці та щітках якоря (ротора) і за рахунок появи реакції якоря.

Падіння напруги на обмотці і щітках якоря:

, (16)

де R_Я – активний опір обмотки якоря,

u_щ – падіння напруги на щітках якоря.

Реакція якоря описується виразом:

, (17)

де .

Значення ЕРС на виході генератора з урахуванням втрат:

. (18)

З (18) розраховується струм навантаження:

. (19)

Напруга на виході генератора:

. (20)

Сенсор швидкості на основі двигуна змінного струму

При використання в якості сенсора швидкості двигуна змінного струму, швидкість обертання можна визначати як вимірюванням амплітуди змінної напруги так і її частоти.

У випадку визначення швидкості за амплітудою напруги, напругу зі статора двигуна випрямляють і фільтрують. Значення швидкості обертання пропорційне напрузі на виході фільтра. Швидкість обертання також можна визначити за частотою вихідної напруги, яка пропорційна швидкості.