传感器输出:传感器的三种输出信号形式

2021/11/11 12:25 · 传感器知识资讯 ·  · 传感器输出:传感器的三种输出信号形式已关闭评论
摘要:

传感器输出:传感器的三种输出信号形式传感器其不同种类已在日常生活和生产中被广泛的应用,从茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各种复杂的工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感器。而在使用的过程中,传感器的三种输出信号也发挥了重要的作用,现在电工论坛就来说说这三种信号吧。1、绝对码信号是一种与被测对

传感器输出:传感器的三种输出信号形式

传感器其不同种类已在日常生活和生产中被广泛的应用,从茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各种复杂的工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感器。而在使用的过程中,传感器的三种输出信号也发挥了重要的作用,现在电工论坛就来说说这三种信号吧。
1、绝对码信号是一种与被测对象的状态相对应的信号。如码盘,它的每一个角度方位对应于一组编码,这种编码称为绝对码。绝对码信号有很强的抗干扰能力,不管测量过程中发生什么情况,干扰过后,一种状态总是对应于一组确定的编码。
2、增量码信号的特点是,被测量值与传感器输出信号的变化周期数成正比,即输出量值的大小由信号变化的周期数的增量决定。一般光栅位移传感器、磁栅位移传感器、激光位移传感器等采用干涉法等测量位移时,传感器输出的信号为增量码信号。
3、开关信号:开关信号只有0和1两个状态,可视为绝对码只有一位编码时的特例。如行程开关、光电开关等传感器的输出就是开关信号。
以上介绍的这三种信号形式,是对传感器进行的信号分类,了解并掌握这三种信号分类,在使用的过程中对我们是很重要的。而我们平时总是说传感器信号分为模拟信号和数字信号,只是用来区分传感器的信号而已,并不是真正的信号分类。

传感器输出:数字传感器的四种输出方式解析

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-M -M 位置传感器配套仪表

看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。?

电气特征

线路电源电压要求?(VDC):
9 – 30

信号调节 - LVDT/RVDT 输出类型?(mA):
4 – 20

信号调节 - LVDT/RVDT 输出类型?(VDC):
0 – 10

励磁电压?(Vrms):
3

信号特征

励磁频率?(kHz):
7.5

主体特性

信号调节 - LVDT/RVDT 重量?(g):
117

机械附件

信号调节 - LVDT/RVDT 安装?:
DIN 3

使用环境

工作温度范围?:
-20 – 75?°C?[?0 – 165?°F?]

操作/应用

...

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-006 -006 线性位移传感器 - LVDT

看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。?

目前没有详细产品特性的在线信息。?

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-012 -012 线性位移传感器 - LVDT

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目前没有详细产品特性的在线信息。?

发表于 08-21 02:00 ?

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-006 -006 线性位移传感器 - LVDT

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目前没有详细产品特性的在线信息。?

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-012 -012 线性位移传感器 - LVDT

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电气特征

线性位移传感器 - LVDT/LVIT 电源电压?(V):
±15

模拟输出?:
±10 V

电气连接?:
PT02A-10-6P

主体特性

线性位移传感器 - LVDT/LVIT 外形尺寸?:
圆柱形

弹簧回弹式?:
分离式铁芯, 分离式铁芯

壳体特性

线性位移传感器 - LVDT/LVIT 外壳材料?:
不锈钢

外壳直径?:
4.78?mm?[?.188?in?]

使用环境

工作温度范围?:
0 – 70?°C?[?32 – 158?°F?]

环境规范?:
1,000 PSI 压力

...

发表于 08-21 01:00 ?

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-M -M 角位移传感器 - RVDTRVIT

看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。请注意:所有产品设计活动都应参照产品图纸。?

产品类型特性

角度位移传感器 - RVDT/RVIT 类型?:
RVDT

结构特性

电气连接?:
M12.5 针

电气特征

Input Current (Max)?(mA):
25

角度位移传感器 - RVDT/RVIT 输出类型?:
0 – 10 VDC

主体特性

角度感应范围?(°):
0 – 120

角度位移传感器 - RVDT/RVIT 重量?(g):
99

外壳材料?:

机械附件

角度位移传感器 - RVDT/RVIT 安装?:
Servo Groove

...

发表于 08-21 01:00 ?

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-00 -00 即插即用加速度传感器

看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。?

产品类型特性

加速度计类型?:
MEMS DC

即插即用加速度计传感器类型?:
直流响应即插即用加速度计

结构特性

电气连接?:
5 针连接器

电气特征

满量程输出电压?(VDC):
±2

励磁电压?(VDC):
4 – 30

零加速输出?(mV):
±50

信号特征

频率响应?(Hz):
0-1500

主体特性

轴数?:
1

重量?:
16?g?[?.56?oz?]

材料?:
不锈钢

...

发表于 08-21 01:00 ?

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-1 -1 角度位置传感器 - 空心轴旋转变压器

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结构特性

Resolver Size?:
21

Pole Pairs?:
1

其他

Angular Error?('):
20

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315-120 315-120 即插即用加速度传感器

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产品类型特性

即插即用加速度计传感器类型?:
电缆组件

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-00 341A-240 即插即用加速度传感器

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产品类型特性

即插即用加速度计传感器类型?:
电缆组件

发表于 08-21 01:00 ?

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4000A-005-060 4000A-005-060 即插即用加速度传感器

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产品类型特性

加速度计类型?:
MEMS DC

即插即用加速度计传感器类型?:
直流响应即插即用加速度计

结构特性

电气连接?:
一体式电缆

电气特征

满量程输出电压?(VDC):
±2

励磁电压?(VDC):
8 – 36

零加速输出?(mV):
±100

励磁电流?(mA):
5

信号特征

频率响应?(Hz):
0-300

主体特性

轴数?:
1

重量?:
7?g?[?.245?oz?]

...

发表于 08-21 01:00 ?

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4000A-050-030 4000A-050-030 即插即用加速度传感器

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产品类型特性

加速度计类型?:
MEMS DC

即插即用加速度计传感器类型?:
直流响应即插即用加速度计

结构特性

电气连接?:
一体式电缆

电气特征

满量程输出电压?(VDC):
±2

励磁电压?(VDC):
8 – 36

零加速输出?(mV):
±100

励磁电流?(mA):
5

信号特征

频率响应?(Hz):
0-800

主体特性

轴数?:
1

重量?:
7?g?[?.245?oz?]

...

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603-0100-120 603-0100-120 速率和惯性传感器

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产品类型特性

速率和惯性传感器类型?:
Rate Sensors/Gyros

电气特征

励磁电压?(VDC):
5 – 16

尺寸

尺寸 MM?:
20.8 x 20.8 x 14.5

使用环境

工作温度范围?:
-40 – 105?°C?[?-40 – 221?°F?]

包装特性

速率和惯性传感器包装?:
Anodized Aluminium

其他

精确度?:
±0.5% Non-Linearity

FS 范围 (±) DEG/SEC?:
100...

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-00 610-12K-276 速率和惯性传感器

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产品类型特性

速率和惯性传感器类型?:
Rate Sensors/Gyros

电气特征

励磁电压?(VDC):
5 – 16

尺寸

尺寸 MM?:
14.6 x 10.2 x 7.6

使用环境

工作温度范围?:
-40 – 105?°C?[?-40 – 221?°F?]

包装特性

速率和惯性传感器包装?:
Anodized Aluminium

其他

精确度?:
±0.5% Non-Linearity

FS 范围 (±) DEG/SEC?:
...

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-000 -000 位置传感器配套仪表

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电气特征

线路电源电压要求?(VDC):
±12, ±15

信号调节 - LVDT/RVDT 输出类型?(VDC):
±10

励磁电压?(Vrms):
3

信号特征

励磁频率?(kHz):
2.5 – 10

机械附件

信号调节 - LVDT/RVDT 安装?:
Printed Circuit Board Edge or Terminal Block

使用环境

工作温度范围?:
-1 – 55?°C?[?30 – 130?°F?]

其他

传感器类型?:
带 5 或 6 根导线的 LVDT 或 RVDT

传感器通道?:
1

...

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-000 -000 线性位移传感器 - LVDT

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使用环境

工作温度范围?:
5 – 60?°C?[?41 – 140?°F?]

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7104A-0050 7104A-0050 即插即用加速度传感器

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产品类型特性

加速度计类型?:
IEPE

即插即用加速度计传感器类型?:
交流响应即插即用加速度计

结构特性

电气连接?:
10-32 同轴连接器

电气特征

满量程输出电压?(VDC):
±5

励磁电压?(VDC):
18 – 30

励磁电流?(mA):
2 – 10

信号特征

频率响应?(Hz):
0.3-

主体特性

轴数?:
1

重量?:
8.6?g?[?.303?oz?]

材料?:
不锈钢

...

发表于 08-21 01:00 ?

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-020 -020 倾角传感器和倾角仪

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结构特性

接口?:
模拟

电气特征

电源电压?(VDC):
12 – 24

模拟接口?(mA):
4 – 20

端接特性

倾角传感器和测斜仪安装?:
垂直

尺寸

尺寸?(mm):
最多 70

倾角传感器和测斜仪精确度?(°):
最多 +/- .5

分辨率?(°):
最多 +/- .01

使用环境

测量原理?:
液体

工作温度范围?:
-25 – 60?°C?[?-13 – 140?°F?]

包装特性

倾...

发表于 08-21 01:00 ?

12次
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-00 AST4300AP4P1000 压力传感器

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产品类型特性

压力传感器类型?:
非易燃压力变送器

压力类型?:
测量仪

结构特性

压力端口/接头?:
1/4 MNPT

电气连接?:
10 英尺导管

电气特征

压力传感器电源电压?(V):
10 – 28

主体特性

端口材料?:
316L

使用环境

压力?:
344.73?bar?[?5000?psi?]

工作温度范围?:
-40 – 80?°C?[?-40 – 176?°F?]

操作/应用

耐压范围?:
2X,最小值

...

发表于 08-21 01:00 ?

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-00 AST4600AP4W1000 压力传感器

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产品类型特性

压力传感器类型?:
防爆型压力变送器

压力类型?:
测量仪

结构特性

压力端口/接头?:
1/4 MNPT

电气连接?:
导管 2 m 引线

电气特征

压力传感器电源电压?(V):
10 – 28

主体特性

端口材料?:
316L

使用环境

工作温度范围?(°C):
-40 – 85

工作温度范围?(°F):
-40 – 185, -40 – 185

操作/应用

耐压范围?:
2X,最小值

...

发表于 08-21 01:00 ?

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传感器输出:传感器的三种输出信号形式  第1张

传感器输出:转速传感器

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转速传感器
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本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目
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转速传感器是将旋转物体的转速转换为电量输出的传感器。转速传感器属于间接式测量装置,可用机械、电气、磁、光和混合式等方法制造。按信号形式的不同,转速传感器可分为模拟式和数字式两种。
中文名
转速传感器
发讯频率
0-10kHz
供电电源
12-25V(DC)
负载电阻
≥1.0kΩ
目录
1
定义
2
方式分类
?
磁敏式
?
激光式
?
磁电式
?
电容式
?
变磁阻式
3
工作原理
4
测速齿轮
5
安装
6
应用
转速传感器定义
语音
转速传感器由磁敏电阻作感应元件,是新型的转速传感器。核心部件是采用磁敏电阻作为检测的元件,再经过全新的信号处理电路令噪声降低,功能更完善。通过与其它类型齿转速传感器的输出波形对比,所测到转速的误差极小以及线性特性具有很好的一致性.感应对象为磁性材料或导磁材料,如磁钢、铁和电工钢等。当被测体上带有凸起(或凹陷)的磁性或导磁材料,随着被测物体转动时,传感器输出与旋转频率相关的脉冲信号,达到测速或位移检测的发讯目的。齿轮转速传感器具有如下特点:灵敏度高 高可靠性 寿命长 触发距离远信号触发为铁(软)磁材料可实现远距离输送 抗电磁干扰能力强良好的抗冲击性和抗震性
[1]
参数说明注:1、齿轮尺寸参数:齿轮外径:99.3mm;齿数:60;模数:1.57 (以上尺寸只是其中一例,模数在0.5至2均可。)2、安装传感器时使尾部红色LED与引出线根部连线与齿轮平面相垂直。3、传感器引出线分别为:棕色为电源线;黑色为地线;蓝色为信号输出线。由于安装使用方便,通用性好,已被广泛应用于各种领域。尤其在低速或超低速非接触检测中,有着其它传感器无法达到的特点,这一特点填补了国内空白磁电传感器测速范围50-5000Hz。(,检测距离只有0.5mm;接近开关无法检测小模齿);在中高速非接触检测中,可直接替代霍尔开关。
转速传感器方式分类
语音
转速传感器磁敏式
4.检测距离:0.5-2.0mm (A3钢、电工钢)外置磁铁:0.5--10mm5.齿轮模数:m≥1齿轮材料:A3钢、电工钢120℃6.输出信号:波形:矩形波幅值:近电源电压7.环境条件:温度:-40℃~125℃
[1]
相对湿度:≤85%4、选型指南:PR-970-B□□-C□□-D□□-E□□说明:B: 壳体长度 C: 螺纹规格 D: 引线方式 E: 线缆长度传感器长度:B□□0 1:65mm 0 2:80mm 0 3:120mm 04:定做安装螺纹: C□□01: M16*1. 02:客户指定03:M12*1 04:M10*105:M18*1.5引线方式 D□□00: 直接引线(防水型) 01: 航空插头线缆长度 E□□01: 线长一米 02: 线长二米03: 三米 以此类推示例:PR970-B02-C02-D00-E02表示117mm长,M16*1的螺纹,直接引线 ,线长2米5.接线方式:航插或直接出线红色:24V DC (12-25V DC)黑色:COM色线:信号输出
转速传感器激光式
主要功能及特点普林斯顿光学是世界著名的光学仪器;PR-870是利用激光反射原理,获得转子转动的信号,可测量转子的转速。特点是分辨率高,距离远,实用范围广,频响宽,可靠性高。内装放大整形电路,输出为幅度稳定的方波信号,能实现远距离传输。外型传感器外壳用 不锈钢材料 制成。防水结构简单,耐压能力强、密封可靠,未使用任何防水胶剂。产品应用由于传感器外壳采用不锈钢材料制做,传感器坚固耐用,主要应用于测试环境较差 、振动剧烈(如:发动机等)。用于测量转速 、周期 、速度。技术指标工作电压:+ 10-36v使用温度:-40 至 +80输出信号:高电平近似于电源电压;低电平<0.3V,方波。响应频率:0.1HZ 至 20KHz分辨膜数:>0.5使用湿度:<95%RH输出电流:<30毫安保护形式:有限性和短路保护触发形式:反光条绝缘电阻:>50MΩ应用距离:2mm-600mm外壳材料:不锈钢长度65mm,直径18mm,接线方式:棕色 24V,蓝色 负极,黑色 信号
转速传感器磁电式
1、概述:航振HZ-860磁电转速传感器,能将转角位移转换成电信号供计数器计数,只要非接触就能测量各种导磁材料如:如齿轮、叶轮、带孔(或槽、螺钉)圆盘的转速及线速度。传感器具有:体积小、结实可靠、寿命长、不需电源和润滑油等优点,与一般二次仪表均可配用。2、技术参数1、 输出波形:近似正弦波(≥50r/min时)2、 输出信号幅值:50r/min时≥300mv 传感器铁芯和被测齿轮齿顶间隙 δ=0.5~1.2mm被测齿轮模数 m=2齿轮 Z=60材料 电工钢信号幅值大小,与转速成正比,与铁芯和齿顶间隙的大小成反比。3、 测量范围:20~Hz4、 使用时间:连续使用5、 工作环境:温度 -20~+180℃6、 输出形式:X12K4P四芯插头7、外形尺寸:外径:M12X1,M16×1 ; M18×1.5总长80mm ;M20X1.58、重量:约120g(不计输出导线)3、外形图:插头端子1、4接信号输出线4、使用注意事项1、安装时传感器外壳M20×1.5或其他规格螺纹不得损伤,六角螺母旋转应自如,六角螺母并紧后,不得有松动现象。2、安装时应以被测齿轮不与传感器接触为宜。并希望能尽量减少间隙δ以提高输出信号幅值。5、单机成套1、磁电转速传感器    1只2、电缆线   2米3、说明书 1份4、合格证     1份
转速传感器电容式
转速传感器
电容式传感器,有面积变化型和介质变化型两种。图3中是面积变化型的原理,图中电容式转速传感器由两块固定金属板和与转动轴相连的可动金属板构成。可动金属板处于电容量最大的位置,当转动轴旋转180°时则处于电容量最小的位置。电容量的周期变化速率即为转速。可通过直流激励、交流激励和用可变电容构成振荡器的振荡槽路等方式得到转速的测量信号。介质变化型是在电容器的两个固定电极板之间嵌入一块高介电常数的可动板而构成的。可动介质板与转动轴相连,随着转动轴的旋转,电容器板间的介电常数发生周期性变化而引起电容量的周期性变化,其速率等于转动轴的转速。
转速传感器变磁阻式
转速传感器
它属于变磁阻式传感器。变磁阻式传感器的三种基本类型,电感式传感器、变压器式传感器和电涡流式传感器都可制成转速传感器。电感式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。
转速传感器工作原理
语音
大多数都输出脉冲信号(近似正弦波或矩形波)。针对脉冲信号测转速的方法有:频率积分法(也就是F/V转换法,其直接结果是电压或电流),和频率运算法(其直接结果是数字)。在自动化技术中,旋转运动速度测量较多,而且直线运动速度也经常通过旋转速度间接测量。直流测速发电机可以将旋转速度转变成电信号。测速机要求输出电压与转速间保持线性关系,并要求输出电压陡度大,时间及温度稳定性好。测速机一般可分为直流式和交流式两种。旋转式速度传感器与运动物体直接接触。当运动物体与旋转式速度传感器接触时,摩擦力带动传感器的滚轮转动。装在滚轮上的转动脉冲传感器,发送出一连串的脉冲。每个脉冲代表着一定的距离值,从而就能测出线速度。电磁感应式,在转动的轴上安装齿轮,外侧是电磁线圈,转动是由于轮齿间隙通过,得到方波变化的电压,再推算出转速。旋转式速度传感器与运动物体无直接接触,叶轮的叶片边缘贴有反射膜,流体流动时带动叶轮旋转,叶轮每转动一周光纤传输反光一次,产生一个电脉冲信号。可由检测到的脉冲数,计算出速度。
转速传感器测速齿轮
语音
齿轮材料采用导磁率大的金属材料,如45钢。齿形为渐开线齿形,齿与齿间的间距及齿的宽度对测速影响较大,当齿与齿的间距过小时,可能导致传感器无输出,严重影响测量,因此齿形要按要求加工。图四 测速齿轮结构图齿轮模数 :2 ~ 4 齿宽b:大于5mmm===h=2.25×mm:模数z:齿数p:节距
转速传感器安装
语音
传感器安装可参照图二。在被测轴上安装一个用导磁材料(如铁、钢等)做的齿轮,齿轮加工成渐开线齿,模数大于2。霍尔、磁阻或电涡流传感器安装在测速支架上,径向对准齿轮。安装间隙在0.5~2mm之间。传感器的信号输出电缆为四芯屏蔽线,引线说明:红色24V ,黑色 com ,黄色,信号输出1,绿色信号输出2,
转速传感器应用
语音
风力发电机轴转动速度的测量,在微小风力下,发电机的轴会发生转动,ZLS-Px转角传感器可对其实时非接触监控,反馈数据,确保稳定。工件加工转速监控,在数控机床上实时监控工件的速度,有助于工件的精密加工。钢管涂装转速监控。实时监控钢管的涂装速度,保证喷漆的均匀。
[2]
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响拇指电子
深圳响拇指电子科技有限公司
转速传感器安装与使用
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2019-09-280
东方化玻
仪器仪表实验分析检测设备平台
激光转速传感器XB40-I 库号:M
▲ 功能特点1.激光发射、聚光点小2.灵敏度高、测角大、测距长3.自整形电路,数字脉冲输出,抗干扰性强▲ 性能指标1.转速测量范围 1~ r/min2.测量距离 5~100 cm3.大测量偏角 30 0 (100cm内)4.供电电源 ...
2021-07-220
挖掘机配件
南宁桂之邦工程机械有限公司
淄博供应中联ZE210E/ZE230E挖机转速传感器现货
产品描述产品名称:挖掘机转速传感器产品别名:挖机水位传感器品牌:中联重科型号:YQ3.492.003(WGLZL230E-31)物料代码:产地:中国适用机型:中联ZE150E/ZE205E/ZE210E/ZE230E挖掘机产品实拍...
2021-06-210
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轻知计划签约作者,教育领域创作者
霍尔转速传感器!你会判断好坏吗?可以试试这个方法
大家好,这里是机电DIY!今天给大家...
2021-07-210
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海纳百川,有容乃大,生活的杂货铺!
三分钟带你了解,什么是磁感应式车轮转速传感器!
磁感应式车轮转速传感器是一种由磁通量的变化而产生感应电压的装置,一般由磁感应传感头(转速信号探头)与齿圈组成。根据极轴结构的不同又可分为凿式极轴式和柱式极轴式等形式。传感没是一个静止部件,直接安装在齿圈上方。齿圈是一个运动部件,一般安装在轮毂上或轮轴上与车轮一起旋转,是产生...
2020-07-290
参考资料
1.

一体化轴振动变送器
..[引用日期2013-12-04]
2.

汽车百科全书编纂委员会.汽车百科全书.北京:中国大百科全书出版社,2010
传感器输出:传感器的三种输出信号形式  第2张

传感器输出:霍尔传感器

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霍尔传感器
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霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种,这一现象是霍尔(A.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应,而半导体的霍尔效应比金属强得多,利用这现象制成的各种霍尔元件,广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数,能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。
中文名
霍尔传感器
外文名
Hall sensor
分 类
线型霍尔传感器
工作原理
霍尔效应
用 途
力测量
子 类
霍尔电流传感器
目录
1
原理
2
工作原理
3
霍尔效应
4
元件
5
分类
?
开关型
?
锁键型
?
线性型
6
优点
7
用途
?
位移测量
?
力测量
?
角速度测量
?
线速度测量
8
注意事项
9
应用
霍尔传感器原理
编辑
语音
由霍尔效应的原理知,霍尔电势的大小取决于:Rh为霍尔常数,它与半导体材质有关;I为霍尔元件的偏置电流;B为磁场强度;d为半导体材料的厚度。对于一个给定的霍尔器件,当偏置电流 I 固定时,UH将完全取决于被测的磁场强度B。
霍尔效应
一个霍尔元件一般有四个引出端子,其中两根是霍尔元件的偏置电流 I 的输入端,另两根是霍尔电压的输出端。如果两输出端构成外回路,就会产生霍尔电流。一般地说,偏置电流的设定通常由外部的基准电压源给出;若精度要求高,则基准电压源均用恒流源取代。为了达到高的灵敏度,有的霍尔元件的传感面上装有高导磁系数的镀膜合金;这类传感器的霍尔电势较大,但在0.05T左右出现饱和,仅适用在低量限、小量程下使用。在半导体薄片两端通以控制电流I,并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场,则在垂直于电流和磁场的方向上,将产生电势差为UH的霍尔电压。
霍尔传感器工作原理
编辑
语音
磁场中有一个霍尔半导体片,恒定电流I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下,I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移,使该片在CD方向上产生电位差,这就是所谓的霍尔电压。霍尔电压随磁场强度的变化而变化,磁场越强,电压越高,磁场越弱,电压越低,霍尔电压值很小,通常只有几个毫伏,但经集成电路中的放大器放大,就能使该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起传感作用,需要用机械的方法来改变磁感应强度。下图1所示的方法是用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关,当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时,磁场偏离集成片,霍尔电压消失。这样,霍尔集成电路的输出电压的变化,就能表示出叶轮驱动轴的某一位置,利用这一工作原理,可将霍尔集成电路片用作用点火正时传感器。霍尔效应传感器属于被动型传感器,它要有外加电源才能工作,这一特点使它能检测转速低的运转情况。霍尔效应传感器
图1
1-霍尔半导体元件 2-永久磁铁 3-挡隔磁力线的叶片
霍尔传感器霍尔效应
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语音
霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用引起的偏转。当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积,从而形成附加的横向电场。对于图2所示的半导体试样,若在X方向通以电流Is,在Z方向加磁场B,则在Y方向即试样A,A′电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场。电场的指向取决定于测试样品的电类型。显然,该电场是阻止载流子继续向侧面偏移,
[1]
图2
当载流子所受的横向电场力eEH与洛仑兹力相等时,样品两侧电荷的积累就达到平衡,故有⑴其中EH为霍尔电场,V是载流子在电流方向上的平均漂移速度。设试样的宽为b,厚度为d,载流子浓度为n,则⑵由⑴、⑵两式可得⑶即霍尔电压VH(A、A′电极之间的电压)与ISB乘积正比与试样厚度d成反比。比例系数 称为霍尔系数,它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数,只要测出 VH(伏)以及知道IIs(安)、B(高斯)和d(厘 米)可按下式计算RH(厘米3/库仑)
霍尔传感器元件
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语音
霍尔传感器
根据霍尔效应,人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点,因此,在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。
霍尔传感器分类
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语音
霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。(一)开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器,斯密特触发器和输出级组成,它输出数字量。开关型霍尔传感器还有一种特殊的形式,称为锁键型霍尔传感器。(二)线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成,它输出模拟量。线性霍尔传感器又可分为开环式和闭环式。闭环式霍尔传感器又称零磁通霍尔传感器。线性霍尔传感器主要用于交直流电流和电压测量。
霍尔传感器开关型
如图4所示,其中Bnp为工作点“开”的磁感应强度,BRP为释放点“关”的磁感应强度。当外加的磁感应强度超过动作点Bnp时,传感器输出低电平,当磁感应强度降到动作点Bnp以下时,传感器输出电平不变,一直要降到释放点BRP时,传感器才由低电平跃变为高电平。Bnp与BRP之间的滞后使开关动作更为可靠。
霍尔传感器锁键型
如图5所示,当磁感应强度超过动作点Bnp时,传感器输出由高电平跃变为低电平,而在外磁场撤消后,其输出状态保持不变(即锁存状态),必须施加反向磁感应强度达到BRP时,才能使电平产生变化。
霍尔传感器线性型
输出电压与外加磁场强度呈线性关系,如图3所示,可见,在B1~B2的磁感应强度范围内有较好的线性度,磁感应强度超出此范围时则呈现饱和状态。
开环式电流传感器由于通电螺线管内部存在磁场,其大小与导线中的电流成正比,故可以利用霍尔传感器测量出磁场,从而确定导线中电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。其优点是不与被测电路发生电接触,不影响被测电路,不消耗被测电源的功率,特别适合于大电流传感。霍尔电流传感器工作原理如图6所示,标准圆环铁芯有一个缺口,将霍尔传感器插入缺口中,圆环上绕有线圈,当电流通过线圈时产生磁场,则霍尔传感器有信号输出。闭环式电流传感器磁平衡式电流传感器也叫霍尔闭环电流传感器,也称补偿式传感器,即主回路被测电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈,电流所产生的磁场进行补偿, 从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。
磁平衡式电流传感器的具体工作过程为:当主回路有一电流通过时,在导线上产生的磁场被聚磁环聚集并感应到霍尔器件上, 所产生的信号输出用于驱动相应的功率管并使其导通,从而获得一个补偿电流Is。 这一电流再通过多匝绕组产生磁场 ,该磁场与被测电流产生的磁场正好相反,因而补偿了原来的磁场, 使霍尔器件的输出逐渐减小。当与Ip与匝数相乘 所产生的磁场相等时,Is不再增加,这时的霍尔器件起指示零磁通的作用 ,此时可以通过Is来平衡。被测电流的任何变化都会破坏这一平衡。 一旦磁场失去平衡,霍尔器件就有信号输出。经功率放大后,立即就有相应的电流流过次级绕组以对失衡的磁场进行补偿。从磁场失衡到再次平衡,所需的时间理论上不到1μs,这是一个动态平衡的过程。
霍尔传感器优点
编辑
语音
xrdt霍尔传感器
1、 霍尔传感器可以测量任意波形的电流和电压,如:直流、交流、脉冲波形等,甚至对瞬态峰值的测量。副边电流忠实地反应原边电流的波形。而普通互感器则是无法与其比拟的,它一般只适用于测量50Hz正弦波;2、 原边电路与副边电路之间有良好的电气隔离,隔离电压可达9600Vrms;3、精度高:在工作温度区内精度优于1%,该精度适合于任何波形的测量;4、线性度好:优于0.1%;5、宽带宽:高带宽的电流传感器上升时间可小于1μs;但是,电压传感器带宽较窄,一般在15kHz以内,6400Vrms的高压电压传感器上升时间约500uS,带宽约700Hz。6、测量范围:霍尔传感器为系列产品,电流测量可达50KA,电压测量可达6400V。霍尔电流传感器使用时,需遵循以下注意事项:1、为了得到较好的动态特性和灵敏度,必须注意原边线圈和副边线圈的耦合,要耦合得好,最好用单根导线且导线完全填满霍尔传感器模块孔径。2、使用中当大的直流电流流过传感器原边线圈,且次级电路没有接通电源|稳压器或副边开路,则其磁路被磁化,而产生剩磁,影响测量精度(故使用时要先接通电源和测量端M),发生这种情况时,要先进行退磁处理。其方法是次边电路不加电源,而在原边线圈中通一同样等级大小的交流电流并逐渐减小其值。3、霍尔传感器都具有较强的抗外磁场干扰能力,但是,为了获得较高的测量准确度,当有较强的磁场干扰时,要采取适当的措施来解决。通常方法有:调整模块方向,使外磁场对模块的影响最小;在模块上加罩一个抗磁场的金属屏蔽罩。4、测量的最佳精度是在额定值下得到的,当被测电流远低于额定值时,要获得最佳精度,原边可使用多匝,但是,需要注意导线的空间位置(参照第一条)。
霍尔传感器用途
编辑
语音
霍尔器件具有许多优点,它们的结构牢固,体积小,重量轻,寿命长,安装方便,功耗小,频率高(可达1MHZ),耐震动,不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。霍尔线性器件的精度高、线性度好;霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高(可达μm级)。取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽,可达-55℃~150℃。按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性,后者是检测受检对象上人为设置的磁场,用这个磁场来作被检测的信息的载体,通过它,将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等,转变成电量来进行检测和控制。
霍尔传感器位移测量
两块永久磁铁同极性相对放置,将线性型霍尔传感器置于中间,其磁感应强度为零,这个点可作为位移的零点,当霍尔传感器在Z轴上作△Z位移时,传感器有一个电压输出,电压大小与位移大小成正比。
霍尔传感器力测量
如果把拉力、压力等参数变成位移,便可测出拉力及压力的大小,按这一原理可制成的力传感器。
霍尔传感器角速度测量
在非磁性材料的圆盘边上粘一块磁钢,霍尔传感器放在靠近圆盘边缘处,圆盘旋转一周,霍尔传感器就输出一个脉冲,从而可测出转数(计数器),若接入频率计,便可测出转速。
霍尔传感器线速度测量
如果把开关型霍尔传感器按预定位置有规律地布置在轨道上,当装在运动车辆上的永磁体经过它时,可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号的分布可以测出车辆的运动速度。
霍尔传感器注意事项
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语音
霍尔传感器
(1)电流传感器必须根据被测电流的额定有效值适当选用不同的规格的产品。被测电流长时间超额,会损坏末极功放管(指磁补偿式),一般情况下,2倍的过载电流持续时间不得超过1分钟。(2)电压传感器必须按产品说明在原边串入一个限流电阻R1,以使原边得到额定电流,在一般情况下,2倍的过压持续时间不得超过1分钟。(3)电流电压传感器的最佳精度是在原边额定值条件下得到的,所以当被测电流高于电流传感器的额定值时,应选用相应大的传感器;当被测电压高于电压传感器的额定值时,应重新调整限流电阻。当被测电流低于额定值1/2以下时,为了得到最佳精度,可以使用多绕圈数的办法。(4)绝缘耐压为3KV的传感器可以长期正常工作在1KV及以下交流系统和1.5KV及以下直流系统中,6KV的传感器可以长期正常工作在2KV及以下交流系统和2.5KV及以下直流系统中,注意不要超压使用。(5)在要求得到良好动态特性的装置上使用时,最好用单根铜铝母排并与孔径吻合,以大代小或多绕圈数,均会影响动态特性。
霍尔传感器
(6)在大电流直流系统中使用时,因某种原因造成工作电源开路或故障,则铁心产生较大剩磁,是值得注意的。剩磁影响精度。退磁的方法是不加工作电源,在原边通一交流并逐渐减小其值。(7)传感器抗外磁场能力为:距离传感器5~10cm一个超过传感器原边电流值2倍的电流,所产生的磁场干扰可以抵抗。三相大电流布线时,相间距离应大于5~10cm。(8)为了使传感器工作在最佳测量状态,应使用图1-10介绍的简易典型稳压电源。(9)传感器的磁饱和点和电路饱和点,使其有很强的过载能力,但过载能力是有时间限制的,试验过载能力时,2倍以上的过载电流不得超过1分钟。
变频功率传感器(4张)
(10)原边电流母线温度不得超过85℃,这是ABS工程塑料的特性决定的,用户有特殊要求,可选高温塑料做外壳。霍尔电压传感器和霍尔电流传感器主要适用于工业控制领域的电压和电流测量。由于传感器一般不提供角差指标,对于需要准确测量交流电功率的场合,应对其角差指标进行验证,这一点需特别注意。工频电量测量可用互感器替代,变频电量测量可用电压、电流组合式的变频功率传感器替代。
霍尔传感器应用
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霍尔传感器技术应用于汽车工业霍尔传感器技术在汽车工业中有着广泛的应用,包括动力、车身控制、牵引力控制以及防抱死制动系统。为了满足不同系统的需要,霍尔传感器有开关式、模拟式和数字式传感器三种形式。霍尔传感器可以采用金属和半导体等制成,效应质量的改变取决于导体的材料,材料会直接影响流过传感器的正离子和电子。制造霍尔元件时,汽车工业通常使用三种半导体材料,即砷化镓、锑化铟以及砷化铟。最常用的半导体材料当属砷化铟。霍尔传感器的形式决定了放大电路的不同,其输出要适应所控制的装置。这个输出可能是模拟式,如加速位置传感器或节气门位置传感器,也可能是数字式。如曲轴或凸轮轴位置传感器。当霍尔元件用于模拟式传感器时,这个传感器可以用于空调系统中的温度表或动力控制系统中的节气门位置传感器。霍尔元件与微分放大器连接,放大器与NPN晶体管连接。磁铁固定在旋转轴上,轴在旋转时,霍尔元件上的磁场加强。其产生的霍尔电压与磁场强度成比例。当霍尔元件用于数字信号时,例如曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器或车速传感器,必须首先改变电路。霍尔元件与微分放大器连接,微分放大器与施密特触发器连接。在这种配置中。传感器输出一个开或关的信号。在多数汽车电路中,霍尔传感器是电流吸收器或者使信号电路接地。要完成这项工作,需要一个NPN晶体管与施密特触发器的输出连接。磁场穿过霍尔元件,一个触发器轮上的叶片在磁场和霍尔元件之间通过。霍尔传感器应用于出租车计价器霍尔传感器在出租车计价器上的应用:通过安装在车轮上的霍尔传感器A44E检测到的信号,送到单片机,经处理计算,送给显示单元,这样便完成了里程计算。检测原理,P3.2口作为信号的输入端,内部采用外部中断0,车轮每转一圈(设车轮的周长是1 m),霍尔开关就检测并输出信号,引起单片机的中断,对脉冲计数,当计数达到1 000次时,也就是1 km,单片机就控制将金额自动增加。每当霍尔传感器输出一个低电平信号就使单片机中断一次,当里程计数器对里程脉冲计满1 000次时,就有程序将当前总额累加,使微机进入里程计数中断服务程序中。在该程序中,需要完成当前行驶里程数和总额的累加操作,并将结果存入里程和总额寄存器中。霍尔电流传感器在变频器中的应用在有电流流过的导线周围会感生出磁场,再用霍尔器件检测由电流感生的磁场,即可测出产生这个磁场的电流的量值。由此就可以构成霍尔电流、电压传感器。因为霍尔器件的输出电压与加在它上面的磁感应强度以及流过其中的工作电流的乘积成比例,是一个具有乘法器功能的器件,并且可与各种逻辑电路直接接口,还可以直接驱动各种性质的负载。因为霍尔器件的应用原理简单,信号处理方便,器件本身又具有一系列的独特优点,所以在变频器中也发挥了非常重要的作用。在变频器中,霍尔电流传感器的主要作用是保护昂贵的大功率晶体管。由于霍尔电流传感器的响应时间短于1μs,因此,出现过载短路时,在晶体管未达到极限温度之前即可切断电源,使晶体管得到可靠的保护。霍尔电流传感器按其工作模式可分为直接测量式和零磁通式,在变频器中由于需要精准的控制及计算,因此选用了零磁通方式。将霍尔器件的输出电压进行放大,再经电流放大后,让这个电流通过补偿线圈,并令补偿线圈产生的磁场和被测电流产生的磁场方向相反,若满足条件IoN1=IsN2,则磁芯中的磁通为0,这时下式成立:Io=Is(N2/N1)式中,Io为被测电流,即磁芯中初级绕组中的电流,N1为初级绕组的匝数,Is为补偿绕组中的电流,N2为补偿绕组的匝数。由上式可知,达到磁平衡时,即可由Is及匝数比N2/N1得到Io。霍尔电流传感器的特点是可以实现电流的“无电位”检测。即测量电路不必接入被测电路即可实现电流检测,它们靠磁场进行耦合。因此,检测电路的输入、输出电路是完全电隔离的。检测过程中,检测电路与被检电路互不影响。
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参考资料
1.

霍尔效应
.北京航空航天大学.2013-03[引用日期2013-07-18]

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