BALLUFF巴魯夫微脈沖位移傳感器*
BALLUFF微脈沖位移傳感器的線圈匝數(shù)和材料導(dǎo)磁系數(shù)都是一定的，其電感量的變化是由于位移輸入量導(dǎo)致線圈磁路的幾何尺寸變化而引起的。當(dāng)把線圈接入測(cè)量電路并接通激勵(lì)電源時(shí)，就可獲得正比于位移輸入量的電壓或電流輸出。電感式傳感器的特點(diǎn)是：①無(wú)活動(dòng)觸點(diǎn)、可靠度高、壽命長(zhǎng)；②分辨率高；③靈敏度高；④線性度高、重復(fù)性好；⑤測(cè)量范圍寬(測(cè)量范圍大時(shí)分辨率低)；⑥無(wú)輸入時(shí)有零位輸出電壓，引起測(cè)量；⑦對(duì)激勵(lì)電源的頻率和幅值穩(wěn)定性要求較高；⑧不適用于高頻動(dòng)態(tài)測(cè)量。電感式傳感器主要用于位移測(cè)量和可以轉(zhuǎn)成位移變化的機(jī)械量(如力、張力、壓力、壓差、加速度、振動(dòng)、應(yīng)變、流量、厚度、液位、比重、轉(zhuǎn)矩等)的測(cè)量。常用電感式傳感器有變間隙型、變面積型和螺管插鐵型。在實(shí)際應(yīng)用中，這三種傳感器多制成差動(dòng)式，以便提高線性度和減小電磁吸力所造成的附加。 變間隙型電感傳感器 這種傳感器的氣隙δ隨被測(cè)量的變化而改變,從而改變磁阻。它的靈敏度和非線性都隨氣隙的增大而減小，因此常常要考慮兩者兼顧。δ一般取在0.1～0.5毫米之間。變面積型電感傳感器 這種傳感器的鐵芯和銜鐵之間的相對(duì)覆蓋面積(即磁通截面)隨被測(cè)量的變化而改變,從而改變磁阻(圖2)。它的靈敏度為常數(shù)，線性度也很好。螺管插鐵型電感傳感器 它由螺管線圈和與被測(cè)物體相連的柱型銜鐵構(gòu)成。其工作原理基于線圈磁力線泄漏路徑上磁阻的變化。銜鐵隨被測(cè)物體移動(dòng)時(shí)改變了線圈的電感量。這種傳感器的量程大，靈敏度低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制作。BALLUFF微脈沖位移傳感器軸帶動(dòng)信盤(pán)旋轉(zhuǎn)一圈，因此，G信傳感器將產(chǎn)生6個(gè)脈沖信。Ne信傳感器將產(chǎn)生360個(gè)脈沖信。因?yàn)镚信透光孔間隔弧度為60。，曲軸每旋轉(zhuǎn)120。就產(chǎn)生一個(gè)脈沖信，所以通常G信稱(chēng)為120。信。設(shè)計(jì)安裝保證120。信在上止點(diǎn)前70。(BTDC70。)時(shí)產(chǎn)生，且長(zhǎng)方形寬邊稍長(zhǎng)的透光孔產(chǎn)生的信對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸1上止點(diǎn)前70。，以便ECU控制噴油提前角與點(diǎn)火提前角。因?yàn)镹e信透光孔間隔弧度為1。(透光孔占0．5。，遮光孔占0．5。)，所以在每一個(gè)脈沖周期中，高、低電平各占1。曲軸轉(zhuǎn)角，360個(gè)信表示曲軸旋轉(zhuǎn)720。。曲軸每旋轉(zhuǎn)120。，G信傳感器產(chǎn)生一個(gè)信，BALLUFF微脈沖位移傳感器產(chǎn)生60個(gè)信。 傳感器隨曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，由磁感應(yīng)式傳感器工作原理可知，信轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)凸齒，傳感線圈中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)周期性交變電動(dòng)勢(shì)(即電動(dòng)勢(shì)出現(xiàn)一次zui大值和一次zui小值)，線圈相應(yīng)地輸出一個(gè)交變電壓信。因?yàn)樾呸D(zhuǎn)子上設(shè)有一個(gè)產(chǎn)生基準(zhǔn)信的大齒缺，所以當(dāng)大齒缺轉(zhuǎn)過(guò)磁頭時(shí)，信電壓所占的時(shí)間較長(zhǎng)，即輸出信為一寬脈沖信，該信對(duì)應(yīng)于氣缸1或氣缸4壓縮上止點(diǎn)前一定角度。電子控制單元(ECU)接收到寬脈沖信時(shí)，便可知道氣缸1或氣缸4上止點(diǎn)位置即將到來(lái)，至于即將到來(lái)的是氣缸1還是氣缸4，則需根據(jù)凸輪軸位置傳感器輸入的信來(lái)確定。由于信轉(zhuǎn)子上有58個(gè)凸齒，因此信轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈(發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)一圈)，傳感線圈就會(huì)產(chǎn)生58個(gè)交變電壓信輸入電子控制單元。BALLUFF微脈沖位移傳感器屬于電感式傳感器的一種。它是利用線圈自感量的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的，它由線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。鐵芯和銜鐵由導(dǎo)磁材料如硅鋼片或坡莫合金制成，在鐵芯和銜鐵之間有氣隙，傳感器的運(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連。當(dāng)被測(cè)量變化時(shí)，使銜鐵產(chǎn)生位移，引起磁路中磁阻變化，從而導(dǎo)致電感線圈的電感量變化，因此只要能測(cè)出這種電感量的變化，就能確定銜鐵位移量的大小和方向。 傳感器的工作原理如圖2-22所示。信盤(pán)安裝在發(fā)光二管(LED)與光敏晶體管(或光敏二管)之間。當(dāng)信盤(pán)上的透光孔旋轉(zhuǎn)到LED與光敏晶體管之間時(shí)，LED發(fā)出的光線就會(huì)照射到光敏晶體管上，此時(shí)光敏晶體管導(dǎo)通，其集電輸出低電平(0．1～O．3V)；當(dāng)信盤(pán)上的遮光部分旋轉(zhuǎn)到LED與光敏晶體管之間時(shí)
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