转速传感器工作原理 光电传感器测转速的具体应用及原理

光电传感器测转速的具体应用及原理

【导读】我们知道对于光电形式的传感器来说，它是利用一种光电元件来进行检测的。第一步就是转化，即观察被测的变化，通过某种介质转为信号变化的方式。我们在这种方式下利用光电元件对光信号做进一步的转换，使之形成电信号。在组成结构上，光源和通路以及相关的元件几个部分构成光电传感器了。精度方面很高，非接触，再加上反应方面很快等优点就是它的检测特点。另外可测的参数有很多，传感器本身这种结构简单和形式灵活体积小。本文主要介绍一下光电传感器测转速的具体应用及原理，通过本文能够为其提供有力的技术支持。

生活中我们会遇到很多方面需要对某种速度进行精确的测量，尤其是转速。因为针对于旋转机械这种设备来说，监测转速对于旋转机械轴而言是十分必要的，也是相当到位的。因为我们说转速这个指标就是衡量机器运转的正常的主要依据。我们平常用电来源百分之九十是来源于发电机，而这个机器的转数就是相关技术人员控制的指标。同时，机器的稳定与否的监测也是来源于这个指标。

光电传感器

机床设备都会对电机的运行稳定有着很严苛的标准，那么这个时候，对转数的控制也就成为了电机稳定运行的决定性因素。我们对着生活生产中转速指标高的设备，就要通过转速测量和进行精确控制。

对于上面这个问题，我们所采取的对策就是通过直射式，还有的用反射式相关光电传感器来测量转速。其实对于光电传感器的应用是很广泛的，直射与反射都是它的形式。回到原题，对于它的原理也是很简单的，发射管通过光照传达到接收管的时候，通过接收管的导通作用。

光电传感器

我们举个例子来说明一下，比如透射式，当物体遮住发射和接收，使之不能够形成回转的时候，开关就处于断开的状态，反之就打开。因此我们利用遮光叶片装置在转轴上，每次扇叶经过就会产生脉冲信号。叶片数增多那么旋转一周就完全能够获得很多个脉冲信号了。

光电传感器

直射种类的光电转速传感器的组成包括开孔圆盘、缝隙板、光敏元件及光源等四个部分组成。对于开孔圆盘相关的输入和被测轴相连接，光利用开孔圆盘还有缝隙板这两个部件射到这个光敏元件上，然后被接收并且转换成电信号来输出。这种开孔圆盘的表面有非常多的小孔，一旦当圆盘旋转一周后这个光敏元件传导出的电脉冲个数就与圆盘开孔数保持一致的状态。通过测量脉冲的频率我们就可以很好的得到被测转速了。

光电传感器

上面详细的介绍了光电传感器测转速的具体应用及原理，相信大家对此都有了很好的认识。如果有不详细之处可以与我们交流。

转速传感器安装与使用

电子式转速仪是一个比较笼统的概念：以现代电子技术为基础，设计制造的转速测量工具。它一般有传感器和显示器，有的还有信号输出和控制。因为传 感器和显示器件方面的多种多样，还有测量方法的多样性，很难像前五种一样来归类。这里将电子类转速计，从传感器和二次仪表分开来分类。如果从安装使用方式 上来分，还有就地安装式、台式、柜装式和便携式以及手持式。

转速传感器从原理（或器件）上来分，有磁电感应式、光电效应式、霍尔效应式、磁阻效应式、介质电磁感应式等。另外还有间接测量转速的转速传感 器：如加速度传感器（通过积分运算，间接导出转速），位移传感器通过微分运算，间接导出转速），等等。测速发电机和某些磁电传感器在线性区域，可以直接通 过交流有效值转转速表换，来测量转速 ；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）。

应用

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。

安装

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，

一套带式过滤机上安装两个传动装置，一个传动装置安装在主动轮上，由主动轮带动传动装置，传动装置连动齿轮，通过测量齿轮的转速进而得出主动轮的转速；另一个传动装置由皮带带动传动装置，同时传动装置通过轴承带动齿轮，通过测量齿轮的转速来反应皮带的转速。最终根据测量到主动轮和皮带的转速进行比较，当皮带转速低于一定值时，即进行报警，同时输出开关量。

传动装置示意图如下：

图一 皮带测速示意图

图二 主动轮测速示意图

测量方案使用的具体方法

由两个传动装置带动转速齿轮分别测得主动轮的转速n1，皮带转速n2。当皮带转速n2低于主动轮转速n1的百分比小于某一数值时（例如，当n2≤n1*80%）时，即判定皮带打滑。此时皮带转速n2和主动轮转速n1已经通过转速的信号转换，转换成4-20mA的模拟量输出，通过控制柜里逻辑电路的比较，当达到临界值以后，控制柜会进行声光报警。

此方法需注意几点：

1、判定打滑的百分比应该经过多次数据记录以后进行统计得出。

2、对于n2低于n1的时间要有一定的控制，如果n2的突然性的变小不能判定为打滑。

3、对于变频的瞬间不能作为判定皮带打滑的时间节点，需转速稳定后才能进行判断。

使用的测量装置

主要部件：

1.霍尔转速传感器

霍尔转速传感器适合于低速运转的齿轮，是一种非接触式的传感器。采用磁敏效应，当金属齿经过齿轮传感器前端时，引起磁场变化，传感器元件检测到磁场变化，并转换成一个交变电信号，传感器内置电路对该信号进行放大、整形，输出良好的矩形脉冲信号，测量频率范围更宽，输出信号更精确稳定，安装简单，防油防水，同时根据现场腐蚀性强的特点，传感器材料采用316L不锈钢材料，同时引线采用防腐蚀耐油的AFPF材料引线。

2.智能转速监控仪

通过接收霍尔转速传感器的信号，对皮带的转速进行显示，同时可以设定报警值，当皮带的转速低于一定速度时（暂定为低于正常转速的80%），仪表报警信号灯亮起，同时输出一个开关量信号；仪表带有4-20mA的模拟量输出，转速信号可以转换成模拟量信号，与主轴转速模拟信号可以进行比较，作为一个判断皮带是否正常运转的参考值。

3、传动装置

传动装置是实现测量皮带转速的关键装置，传动装置一边轻靠在皮带上，另一边通过轴承与齿轮相连接，当皮带转动时，带动传动装置，传动装置通过轴承带动齿轮转动，通过测量齿轮转速来反映皮带的转速。主动轮测速的传动装置配一个压紧装置，内部有弹簧，前端的探杆可以伸缩。保持传动轮随时都与主动轮贴紧，防止由于主动轮的晃动引起的传动轮不能与主动轮相靠紧的现象出现。具体示意图见图二。

配件

传感器安装支架，用于固定转速传感器，通过锁紧螺母把转速传感器固定在支架上。

夹紧装置，用于固定传感器和传动装置，通过锁定螺母，固定在带式过滤机的外框架上

安装仪表的控制柜放置于中控室内，控制柜内放置8台转速仪表，同时对4套带式过滤机进行监测

图三 控制柜外形尺寸图

安装与使用

1、鉴于现场环境比较恶劣（腐蚀性强，盐分高），安装材料采用316L不锈钢（包括支架，夹紧装置）。

2、传感器安装完毕后，要进行试运行，待各部分稳定后，方可进行正常的工作。

3、转速传感器与齿轮的安装间隙在1mm-2mm之间，各部件均要安装牢固，保持皮带运行时能稳定测量，以确保测量得到的数据准确。注意对传感器的调教，使用了一段时间后要对安装间隙进行调教

4、传感器的引线走向尽量避开变频或者高频干扰的区域，同时引线一定要避免短路等情况的出现。

5、安装支架与转速传感器一体化安装，安装支架需要定期进行清理维护，转速传感器和齿轮配防护罩，防止碱水等油污污染，确保装置的使用寿命。

@http://www.sumzi.com/new201509/news_info.aspx?id=9757

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