当前课程知识点:轮机自动化 > 第四章 传感器和变送器 > 第一节 > 4.1_4 转速与转矩传感器
同学们好 本讲我们讲述转速传感器
转速传感器主要用来检测主机的转速和转向
发电原动机转速和透平转速等
常用的转速传感器有
测速发电机和磁脉冲式转速传感器
一 测速发电机
测速发电机利用导体切割磁力线
所产生的感应电势与转速成比例的原理
把转速变换成相应的感应电势
测速发电机有直流和交流两种形式
直流测速发电机输出的是直流电压
其电压大小与转速成正比
式中k呢是比例系数
U的大小反映了主机转速的高低
U的极性呢反映了主机的转向
由于直流测速发电机存在
电刷等部件容易呢引起故障
故在新型船舶中越来越多地
采用交流测速发电机
交流测速发电机输出的电压信号是交变的
需要对它呢进行相敏整流
和滤波后变成直流电压信号
同直流测速发电机一样
该电压信号能反映主机的转速和转向
测速发电机测得的转速信号可送到
转速表来指示主机的转速和转向
但作为控制系统中的转速反馈
和转速逻辑鉴别信号
因不能使用负电压的转速信号
故必须呢经过整流把倒车负极性电压信号
转换成正极性电压信号
如图所示
磁脉冲式转速传感器属于
非接触式测速装置
它没有运动部件
不会发生磨损
具有使用寿命长
检测精度高的特点
如图所示
它由永久磁铁1
软磁芯2
线圈3
和非导磁性外壳4组成
图中5呢是一个安装在主机主轴上的
铁磁材料齿轮 通常呢是盘车机齿轮
传感器呢靠近齿轮安装
齿顶之间呢保持一个较小的间隙
主机转动时
齿顶和齿谷呢交替经过
引起呢线圈内的磁通交替变化
使线圈呢感应出一系列脉冲信号
脉冲频率f呢取决于齿数z和转速n
有下列公式关系
传感器输出的感应电势脉冲信号呢较弱
波形呢也不理想
所以呢要把脉冲信号呢送入整形放大电路
使其转换成同频率的有较大幅值的矩形波
然后呢 矩形波再经频率
电压转换电路变换成电压信号
也就是呢把转速按比例
转换成相应的电压信号
该电压信号的大小反映了转速的高低
为了检测主机的转向
需安装两个磁头
且它们之间错位1/4齿距
使两个磁头所产生的脉冲信号
在相位上相差1/4周期
这两个磁头输出的脉冲信号经整形放大后
分别送至D触发器的D端和CP端
由其输出端Q是1或0来判别主机呢
是正转或反转
原理呢如图所示
当齿轮沿正车方向转动时
D触发器D端的正脉冲
总比CP端超前了1/4周期
即呢CP端在脉冲上升沿时
D端呢总是1信号
所以呢输出端Q保持1信号
表示主机呢在正车方向运转
当齿轮倒车方向转动时
D触发器CP端的正脉冲
总比D端超前1/4周期
即呢CP端在脉冲的上升沿时,
转矩传感器用来检测主机的
有效输出功率
其工作原理是输出轴的扭矩
与轴的扭转角度成比例
扭矩传感器有多种结构类型
这里仅介绍一种相位差式扭矩传感器
其原理呢如图所示
在主轴上根据两个齿轮
及两个磁脉冲传感器1和2
安装时确保在主轴扭矩为零时
两个齿轮的齿顶和齿槽沿轴线方向的投影重合
当主轴受到扭矩作用时
由于轴的扭转变形
将导致两个齿轮的轮齿错位
两个磁脉冲传感器输出的
矩形波1和矩形波2就存在相位差
测量和处理电路通过检测这个相位差的大小
并根据两个齿轮的间距
和轴的弹性模量计算出主轴所受扭矩的大小
由于两个齿轮相对位置呢已经固定
而主轴的弹性模量呢不变
因此呢相位差的大小仅与扭矩大小有关
显然呢相位差越大
扭矩呢也就越大
以上介绍的是机舱常见的几种模拟量传感器
除此之外
还有水中含油浓度传感器
曲柄箱油雾浓度传感器
火灾探测器和主机工况监测传感器等
将在其他章节结合相关内容呢进行介绍
除了模拟量传感器之外
实际上呢还有开关量传感器
例如呢浮子开关
温度开关和压力开关等
这些开关量传感器的内容
将在其他相关章节中进行阐述
以上是对传感器的介绍
谢谢大家的聆听
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