Датчик переменного сопротивления

Датчик переменного сопротивления (обычно называемый датчиком VR ) — это преобразователь , который измеряет изменения магнитного сопротивления . В сочетании с базовой электронной схемой датчик обнаруживает изменение присутствия или близости черных объектов.

Благодаря более сложной схеме, добавлению программного обеспечения и специального механического оборудования датчик VR также может обеспечивать измерения линейной скорости, угловой скорости , положения и крутящего момента.

Использование и применение

Датчик VR, используемый в качестве простого датчика приближения, может определять положение механического звена в промышленном оборудовании.

Датчик положения коленчатого вала (в автомобильном двигателе) служит для передачи углового положения коленчатого вала в блок управления двигателем . Затем блок управления двигателем может рассчитать частоту вращения двигателя ( угловую скорость ).

Датчики скорости, используемые в автомобильных трансмиссиях, используются для измерения скорости вращения (угловой скорости) валов внутри трансмиссии. Блок управления двигателем или блок управления коробкой передач (в зависимости от конкретного автомобиля) использует эти датчики, чтобы определить, когда следует переключаться с одной передачи на другую.

Звукосниматель, используемый в электрогитаре (или другом музыкальном инструменте), улавливает вибрации металлических «струн». см. в разделе Pickup (музыкальная технология) Подробную информацию об этом приложении .

Строительство

Этот датчик состоит из постоянного магнита , ферромагнитного полюсного наконечника и катушки с проводом.

Схемы интерфейса

Датчикам виртуальной реальности необходимо формировать сигнал, чтобы их выходные данные можно было читать в цифровом виде. Обычный выходной сигнал датчика VR — это аналоговый сигнал, по форме напоминающий синусоидальную волну. Частота и амплитуда аналогового сигнала пропорциональны скорости цели. Этот сигнал необходимо выровнять и сгладить с помощью компаратора, такого как электронный чип, чтобы его можно было считать в цифровом виде. Хотя дискретные интерфейсные схемы датчиков VR могут быть реализованы, полупроводниковая промышленность также предлагает интегрированные решения. Примерами являются ИС интерфейса датчика VR от MAX9924 до MAX9927 от Maxim Integrated Products, усилитель датчика LM1815 VR от National Semiconductor и NCV1124 от ON Semiconductor. Интегрированная схема интерфейса датчика VR, такая как MAX9924, имеет дифференциальный входной каскад для обеспечения повышенной помехозащищенности, прецизионный усилитель и компаратор с включенным пользователем внутренним адаптивным пиковым порогом или запрограммированным пользователем внешним порогом для обеспечения широкого динамического диапазона и схемой обнаружения перехода через ноль для обеспечения Точная информация о фазе.

Релакторные кольца

Зубчатое дросселирующее кольцо на датчике ABS.

Для измерения углового положения или скорости вращения вала к валу можно прикрепить зубчатое кольцо из черного материала. Когда зубья вращающегося колеса (или другие целевые элементы) проходят мимо поверхности магнита, величина магнитного потока, проходящего через магнит и, следовательно, через катушку, меняется. Когда зуб шестерни находится близко к датчику, поток достигает максимума. Когда зуб находится дальше, флюс падает. Движущаяся цель создает изменяющийся во времени поток, который индуцирует пропорциональное напряжение в катушке. Последующая электроника затем используется для обработки этого сигнала, чтобы получить форму сигнала, которую можно легче подсчитать и синхронизировать. Эта система используется в автомобильном электронном зажигании и торможении с ABS . Прикрепив к валу два реактивных кольца, можно измерить крутящий момент. Расстояние между зубьями на дроссельных кольцах может быть равномерным или неравномерным.

Преимущества и недостатки

Хотя датчики виртуальной реальности основаны на очень зрелой технологии , они все же предлагают несколько существенных преимуществ. Во-первых, это дешевизна – катушки с проволокой и магниты относительно недороги. К сожалению, низкая стоимость преобразователя частично компенсируется стоимостью дополнительных схем обработки сигналов, необходимых для восстановления полезного сигнала. А поскольку величина сигнала, вырабатываемого датчиком VR, пропорциональна скорости цели, сложно спроектировать схему, способную обрабатывать сигналы с очень низкой скоростью. У данной системы VR-чувствительности есть определенный предел того, насколько медленно цель может двигаться и при этом генерировать полезный сигнал. Альтернативной, но более дорогой технологией является датчик Холла . Датчики Холла представляют собой настоящие датчики с нулевой частотой вращения и активно предоставляют информацию даже при полном отсутствии движения трансмиссии.

Однако одна из областей, в которой датчики VR преуспевают, — это высокотемпературные применения. Поскольку рабочая температура ограничена характеристиками материалов, используемых в устройстве, датчики VR соответствующей конструкции могут работать при температурах, превышающих 300 °C. Примером такого экстремального применения является измерение частоты вращения турбины реактивного двигателя или кулачкового вала двигателя и контроль положения коленчатого вала в автомобиле.

Внешние ссылки

• [1]
• [2]