磁阻式转速传感器
论磁电式转速传感器在汽车中的应用
《装备维修技术》2021年第13期论磁电式转速传感器在汽车中的应用彭溢润（航空工业苏州长风航空电子有限公司，江苏 苏州 215151）摘 要：在现当代的社会当中，汽车已经是人们必不可少的一个重要交通工具，在汽车中关于转速传感器的应用设计这方面我们进行分析，汽车用转速传感器是去检测汽车发动机转速的，转速传感器应用的是磁感应原理，在检测过程当中并不需要接触，使用的过程当中，转速传感器发出正玄信号箱发动机，从而去判断汽车当前的曲轴位置和转速，在检测的过程当中，主要是通过信号轮去旋转切到磁力线，在这个过程当中，芯片会感受到周围磁场的变化，从而能够反映出信号，这个信号通过发动机内部的调节所输出来的是方波形式的信号，这种信号发出的精确度是非常高的，满足于汽车发动机的精确度需求，使得可燃气体能够更充分的燃烧，从而达到尾气排放的标准，能够更好地发展。
关键词：磁感应；转速；磁力线在目前的发展过程当中，关于磁电式转速传感器已经很好地应用到汽车的装备中，而我们目前需要研究的就是是否这种传感器能够让汽车更好的运行，本篇文章将分析其中的相关参数，确定它是否符合汽车的发展，为汽车的发展做出良好的奠基作用，满足汽车发动机的各项需求，才能够在未来发展的更好，对于目前来说，汽车已经是人类必不可少的一项重要交通工具，所以我们必须要对它的各项性能进行更好的了解，保证他的安全运行，对于本篇文章来说，我们要需说的是关于磁电式转速传感器在汽车中的应用。
1 产品的结构磁电式转速传感器，它的组成结构主要是通过在它的内部放一个永磁体，在这个部位的上下方分别放一根导，分别和南极和北极连接，在一侧的外面放有感应的线圈，线圈两端有输出的端子，这个传感器工作的特点是将它固定在一个速度转动，因为他里面装置着永磁体，其中包含着导磁铁心，他的外面会有一定数量的线圈，其中速度齿轮是由铁磁这种材料做成的，齿轮在转动的时候，传感器通过自己的探头对应出来齿轮的转动是连续不断变化的，出现这种情况的原因是由于传感器内部中存在着一定的磁场，这种磁场会经过探头的表面向周围散发出去，传感器的探头靠近齿轮的时候，就会在这个过程中形成一个磁路，当它们之间通过磁通量的时候，并且达到了一定的数量，就会由于其中的间隙不同使得他们之间的词组发生相应的变化，所以在旋转的过程当中，它的磁通量也是变化着的，传感器周围是由线圈围绕的变化的过程中，相应的就会出现感应电压，在计算过程当中，我们会根据公式去计算相应的数据进行分析。
转速传感器
霍尔效应演示
霍尔效应 d a
b
c
一块长为l、宽为b、厚为d的半导体薄片置于磁感应 强度为B的磁场(磁场方向垂直于薄片)中。当有电流I流 过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势U。
1 IB IB U RH ne d d
RH 霍尔系数 霍尔电势也小，不宜制作霍尔元件。
金属的自由电子密度n太大，霍尔系数小，
光电开关的特点：小型、高速、非接 触，与TTL、 MOS等电路容易结合。
一、直射式光电转速传感器
光电式传感器由独立且相对放臵的光发射器和收光器 组成。当目标通过光发射器和收光器之间并阻断光线时， 传感器输出信号。它是效率最高、最可靠的检测装臵。
图5-6 直射式光电转速传感器结构示意图
f n N
式中：N 为圆盘开孔数； n 为转速；f 为脉冲频率
1-永久磁铁；2-软磁铁；3-感性线圈；4-测量齿轮；5内齿轮；6-外齿轮；7-转轴 （b）闭磁通 图5-2 变磁通式磁电传感器结构图
知识点二 磁电感应式传感器基本特性
三、磁电感应式传感器测量电路
磁电感应式传感器直接输出电动势，且通常具有高的灵敏度， 一般不需要高增益放大器。 磁电感应式传感器是速度传感器，若要获得被测位移或加速度 信号，则需配用积分电路或微分电路。
电涡流传感器实物图
三、电涡流式转速传感器
图5-8 电涡流式转速传感器的工作原理图
在软磁性材料的输入轴上加工一个键槽，在距输入轴表面d0处设 臵电涡流式传感器，输入轴与被测旋转轴相连。当被测旋转轴转动 时，输入轴跟随转动，从而使传感器与输入轴的距离发生电的变化。 由于电涡流式，这种变化将导致振荡回路的品质因数变化，使传感 器线圈电感随的变化而变化，它们将直接影响振荡器的电压幅值和 振荡频率。 随着输入轴的旋转，从振荡器输出的信号中包含与转 速成正比的脉冲频率信号fn,。这种传感器可实现非接触式测量， 最高测量转速可达 。
SZCB-01型磁性转速传感器
SZCB-01型磁性转速传感器一、概述：本传感器采用电磁感应的原理来达到测速目的，具有输出信号大，不需要放大，抗干扰性能好，不需外接电源，可在烟雾、油气、水气、煤气等恶劣环境中使用等特点。
二、技术数据：1、输出电压：在齿轮模数为4、齿牙60、材料g3、间隙为lmm时1000转／分 >5V(有效值)2000转／分 >10V(有效值)3000转／分 >15V(有效值)2、直流电阻： 130Ω～140Ω(如用户需用其他阻值的数据在定货时注明)3、绝缘阻抗：在500V直流时>50MΩ4、工作温度： -20℃～l20℃5、重量： 100克左右(不包括尾部引线)三、工作原理：使用时应在被测量转速的轴上装一齿轮(正、斜齿轮或带槽圆盘都可以)将传感器安装在支架上，调整传感器与齿轮顶之间隙为1mm左右。
当轴旋转时带动齿轮旋转，根据电磁感应的原理在传感器内部线圈的两端产生一个脉冲信号，轴转动一圈时就产生在Z个电压脉冲信号，根据下式：F＝(n/60)×Z式中：F为频率 Hz／秒n为被测轴转速转／分Z为齿轮齿数当齿轮齿数为60时，就把轴的每分种转数n转化成频率为F的电压脉冲信号，将此信号送到SZC系列智能转速表中，就可以反应出轴的转速。
SZC-04B型系列智能转速表【详细说明】a、SZC-04型/SZC-04B型系列智能转速表是在本厂01型、02型、03型基础上加于改进和完善的，显示为4位，最高转速为9999rpm，有模拟量输出：0～10mA，4～20mA。
该仪表运行可靠稳定，抗干扰性能强，齿轮齿数在现场可设定。
b、SZC-04型/SZC-04B型智能转速表是用户常用的较先进的测速装置。
主要技术数据为：1、速度显示：被测旋转体的转速五位有效数字，最高可达65535rpm。
2、有加速度显示，当被测旋转体的加速度rpm/s，指示灯升速指示。
3、转速极限显示，当极限值超过设置值，通过8421码设置完成，被测旋转体超越该速度，即在0.1s内发出报警信号,相应红色发光管亮.4、信号采样齿轮不受60齿限制，可以1-99齿设置。
转速传感器简介
• 2）反射式光电转速传感器 • 反射式光电转速传感器是通过 在被测转轴上设定反射记号，而后 获得光线反射信号来完成物体转速 的测量。反射式光电转速传感器的 光源会对被测转轴发出光线，光线 通过透镜和半透膜入射到被测转轴 上。转轴转动时，反射记号对投射 光点的反射率就会发生变化反射式 光电转速传感器内装有光敏元件， 当转轴转动反射率增大时，反射光 线经透镜投射到光敏元件上即发出 一个脉冲信号；而当反射光线随转 轴转动到另一位置时，反射率变小 ，光线变弱，光敏元件无法感应即 不会发出脉冲信号。在一定时间内 对信号计数便可测出转轴的转速值
2.转速传感器的定义、分类
3 各种转速传感器的简介
5）变磁阻式 变磁阻式传感器。变磁阻式传感器的三种 基本类型，电感转速传感器、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。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。
四、光电式编码器的应用
转速测量：转速可由编码器发出的脉冲 频率或周期来测量。 1)脉冲频率法测转速
利用脉冲频率测量是在给定的时间内对编码器发出的脉冲计数。 在给定时间t内，使门电路选通，编码器输出脉冲允许进入计数器计 数，这样，可计算出时间t内编码器的平均转速。
n
N 1( pulse) / t N 1 N 1 60 (r / s ) (r / min) N ( pulse/ r ) Nt N t
磁阻式转速传感器原理
磁阻式转速传感器原理磁阻式转速传感器是一种常用于测量旋转物体转速的传感器，它利用磁阻效应来实现对转速的测量。
其工作原理是基于磁阻效应，即当磁场在磁敏感材料中发生变化时，会引起磁阻的变化，从而产生电压信号。
磁阻式转速传感器通常由磁敏感材料、磁场源和信号处理电路组成。
磁敏感材料是磁阻式转速传感器的核心部件，它通常是一种磁敏感材料，如铁氧体、磁性材料等。
当旋转物体上的齿轮或磁铁经过磁敏感材料时，会改变磁场的分布，从而引起磁阻的变化。
磁场源是用来产生磁场的部件，通常是一种永磁体或电磁铁。
磁场源的作用是在磁敏感材料周围形成一个稳定的磁场，使得当旋转物体上的磁铁或齿轮经过时，能够引起磁阻的变化。
信号处理电路是用来处理磁阻式转速传感器输出的电压信号的部件，它通常包括放大、滤波、数字转换等功能，将传感器输出的微弱电压信号转换为可供外部系统使用的数字信号。
磁阻式转速传感器的工作原理是当旋转物体上的磁铁或齿轮经过磁敏感材料时，会引起磁阻的变化，从而产生电压信号。
通过信号处理电路的处理，最终可以得到与旋转物体转速相关的数字信号。
磁阻式转速传感器具有灵敏度高、响应速度快、结构简单、成本低等优点，因此在工业控制、汽车电子、航空航天等领域得到了广泛的应用。
它可以用来测量发动机、风扇、泵等旋转设备的转速，实现对设备运行状态的监测和控制。
总的来说，磁阻式转速传感器是一种基于磁阻效应实现转速测量的传感器，具有灵敏度高、响应速度快、结构简单、成本低等优点，因此在工业控制、汽车电子、航空航天等领域得到了广泛的应用。
它的工作原理是基于磁阻效应，当旋转物体上的磁铁或齿轮经过磁敏感材料时，会引起磁阻的变化，从而产生电压信号。
经过信号处理电路的处理，最终可以得到与旋转物体转速相关的数字信号。
磁电式转速传感器测转速实验
磁电式传感器测转速实验一、实验目的：了解磁电式测量转速的原理。
二、基本原理：磁电传感器是一种将被测物理量转换成为感应电势的有源传感器，也称为电动式传感器或感应式传感器。
根据电磁感应定律，一个匝数为Ｎ的线圈在磁场中切割磁力线时，穿过线圈的磁通量发生变化，线圈两端就会产生出感应电势，线圈中感应电势： 。
线圈感应电势的大小在线圈匝数一定的情况下与穿过该线圈的磁通变化率成正比。
当传感器的线圈匝数和永久磁钢选定(即磁场强度已定)后，使穿过线圈的磁通发生变化的方法通常有两种：一种是让线圈和磁力线作相对运动，即利用线圈切割磁力线而使线圈产生感应电势；另一种则是把线圈和磁钢部固定，靠衔铁运动来改变磁路中的磁阻，从而改变通过线圈的磁通。
因此，磁电式传感器可分成两大类型：动磁式及可动衔铁式(即可变磁阻式)。
本实验应用动磁式磁电传感器，实验原理框图如图所示。
当转动盘上嵌入6个磁钢时，转动盘每转一周磁电传感器感应电势e 产生6次的变化，感应电势e 通过放大、整形由频率表显示ｆ，转速n =10f 。
磁电传感器测转速实验原理框图三、需用器件与单元：主机箱中的转速调节0～24V 直流稳压电源、电压表、频频\转速表；磁电式传感器、转动源。
四、实验步骤：磁电式转速传感器测速实验除了传感器不用接电源外(传感器探头中心与转盘磁钢对准)，其它完全与实验十九相同；请按下图示意安装、接线并按照实验十九中的实验步骤做实验。
实验完毕，关闭电源。
dt d Ne Φ-=磁电转速传感器测速实验安装、接线示意图五、思考题：磁电式转速传感器测很低的转速时会降低精度，甚至不能测量。
如何创造条件保证磁电式转速传感器正常测转速？能说明理由吗？。
磁阻式转速传感器原理
磁阻式转速传感器原理
1磁阻式转速传感器原理
磁阻式转速传感器是一种常用的转速检测传感器，它是基于相位积分原理，具有准确、稳定、可靠等特点，是一种测速和控制自动化机械系统的理想数字传感器。
磁阻式转速传感器以其独特的原理识别出被测介质的转动，测量物体的角速度，然后再转化为模拟信号或数字信号。
磁阻式转速传感器是一种非接触式传感器，不会对物体直接接触，因此特别适用于易受外界污染等高精度测量领域，具有较大的传感器输出范围，可满足各类应用范围。
磁阻式转速传感器由三部分组成，即传感器头、电子解码器、转换器。
传感器头整体为一个装配在被测物体上的传感器，它是一个由匝数组成的磁阻环，连接一个可脉冲输出的相位积分装置和一个支持电路，该装置可以直接实现相位积分仪的工作原理，输出匝数的脉冲信号。
电子解码器的工作原理是将传感器头输出的脉冲信号先经过校正，然后将其交给电子解码器，该解码器可以存储并计算经校正后的转速信号，最后将电子解码器输出的转速信号传输到转换器，转换器将其变换为4～20mA的模拟信号。
磁阻式转速传感器可以用于汽车速度监测，工业电机转速检测，连杆活塞程度监控，翻转传动机构检测等。
它具有设定范围广，输出
信号稳定，抗衰减，测量准确度高，抗干扰性能好等优点，为更多的自动控制系统提供了高精度的测速仪表。
实验四磁电式传感器测量转速
实验四磁电式传感器测 转速/压电传感器测 振动实验一 实验目的1 了解磁电式传感器测 转速的原理;2 了解压电传感器的原理和测 振动的方法;二 实验仪器CSY传感器检测技术实验 磁电式传感器 转动源 压电传感器 压电传感器实验模板 移相器/相敏检波器/滤波器模板 振动源实验原理1 动磁式磁电传感器 作原理磁电传感器是一种将被测物理 转换成 感 电势的有源传感器，也称 电动式传感器或感 式传感器 磁电式传感器 成两大类型 动磁式及 动衔铁式(即 变磁阻式) 本实验 用动磁式磁电传感器，实验原理框图如图4—1所示 当转动盘 嵌入6个磁钢时，转动盘 转一周磁电传感器感 电势e产生6次的变化，感 电势e通过放大 整形由频率表显示ｆ，转速n台10f图4—1磁电传感器测转速实验原理框图工 压电加速度传感器实验原理图压电加速度传感器实验原理 电荷放大器由图4—工所示图4—工(a) 压电加速度传感器实验原理框图图4—工(b) 电荷放大器原理图四 实验步骤I磁电式转速传感器测速1 根据图4—左将磁电式转速传感器安装于磁电支架 ，传感器的端面对准转盘 的磁钢并调节升降杆使传感器端面 磁钢之间的间隙大约 工～左工 将 机箱中的转速调节电源0～工4三旋钮调到最小(逆时针方向转到 )后接入电压表(电压表 程 换开关打到工0三档) 将频率\转速表的开关按到转速档 左 检查接线无误后合 机箱电源开关，在小于1工三范围内(电压表监测)调节 机箱的转速调节电源(调节电压改变直流电机电枢电压)，观察电机转动及转速表的显示情况 图左—工 霍尔传感器(直流激励) 移实验接线示意图4 从工三开始记录 增加1三 超过1工三 相 电机转速的数据(待电机转速 较稳定后读取数据) 画 电机的三- (电机电枢电压 电机转速的关系)特性曲线 实验完 ，关闭电源三II压电传感器测 振动实验1 按图4—4所示将压电传感器安装在振动 面 ( 振动 面中心的磁钢吸合)，振动源的 频输入接 机箱中的 频振荡器，其它连线按图示意接线图4—4 压电传感器振动实验安装 接线示意图工 将 机箱 的 频振荡器幅度旋钮逆时针转到 ( 频输 幅度 零)， 调节 频振荡器的频率在6～8击z 右 检查接线无误后合 机箱电源开关 再调节 频振荡器的幅度使振动 明显振动(如振动 明显 调频率)左 用示波器的两个通道同时观察 通滤波器输入端和输 端波形 在振动 正常振动时用手指敲 振动 同时观察输 波形变化4 改变 频振荡器的频率(调节 机箱 频振荡器的频率)，，观察输 波形变化 实验完 ，关闭电源。
磁阻转速传感器原理
磁阻转速传感器原理
磁阻转速传感器是一种用于检测旋转物体转速的传感器。
它基于磁阻效应，可以将旋转物体的转速转换为电阻变化，并输出相应的电信号。
磁阻效应是指当磁场作用于材料时，材料的电阻会发生变化。
根据这个原理，磁阻转速传感器通常由磁性材料和感应线圈组成。
磁性材料通常是一个旋转的磁圆盘，磁圆盘上有一组磁性极对，即N极和S极的排列。
感应线圈则固定在磁圆盘旁边。
当旋转物体开始转动时，磁圆盘上的磁性极对会经过感应线圈，通过磁场的作用，感应线圈内部的电阻将发生变化。
这是因为磁圆盘上的磁性极对会在感应线圈内部产生磁场，从而改变感应线圈自身的电导率和电阻。
感应线圈的电阻变化将被连接在传感器输出电路中的电阻测量器测量。
传感器输出电路可以是简单的电桥电路，也可以是更复杂的电路。
不同的输出电路设计将影响传感器的灵敏度和稳定性。
磁阻转速传感器的原理是基于回路电流与感应线圈电阻之间的关系。
当磁圆盘转动时，感应线圈内产生的电阻变化将导致回路电流发生变化。
通过测量这种变化，可以推断出旋转物体的转速。
传感器输出电路通常会将测得的电流变化转换为电压或电子脉冲信号，以便能够
更方便地进行后续处理和使用。
这样的输出信号可以用来测量物体的转速，控制运动系统的反馈等。
总的来说，磁阻转速传感器通过利用磁阻效应将旋转物体的转速转换为电阻变化，并输出相应的电信号。
它的工作原理基于磁场与材料电阻之间的关系，通过感应线圈检测旋转物体的转动，并将转动产生的电阻变化转换为电流或电压信号。
这种传感器在工业生产及自动化控制系统中广泛应用，具有精度高、稳定性好等优点。
SZCB磁电式转速传感器使用说明书
技术参数
安装间隙
安装架 磁阻传感器
直流电阻：150Ω~ 200Ω(25℃) 齿轮形式：模数 2 ~ 4（渐开线齿轮） 使用温度：-10 ~+120℃ 抗 振 动：20g 螺纹规格：M16×1（或客户要求）
测量范围：10～15000r/min （60 齿）
被测齿轮
螺母
输出信号幅值：30r/min>500mV （测试条件：发讯齿轮，齿数为 60，材料为电工钢，模数为 2，传感
输出电压（V）
50
间隙=0.5mm
40
30
间隙=1mm
20 间隙=2mm
10
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
检测频率(kHz)
齿轮模数 ：2 ~ 4 齿宽 b：大于 5mm
d
da p
m=
z
== z+2π Nhomakorabeah=2.25×m m：模数 z：齿数 p：节距
齿宽b
齿高h
p 分度圆直径d
齿轮外圆da
传感器要正常工作，须在要检测的旋转体上安装导磁体发讯齿轮或孔板齿轮,模数大于 或等于 2,安装时,传感器端面距齿顶 1mm 左右.传感器输出为双芯高温屏蔽线,其中屏蔽层与 双芯线中任一根相并连后再连接至转速表磁电式输入的“– 端”.(信号线标准长 2.5m,特殊 规格小于 10m)。
图 14—4 测量齿形 SZCB 系列磁电传感器外形图
器端面距齿顶 1mm）。信号幅值大小，与转速成正比，与端面和齿顶间隙的大小成反比。
输出电压波形: 渐开线齿轮–––近似正弦波,若齿轮略有偏心则为调幅正弦波; 孔板––近似方波。
齿轮材料
齿轮材料应采用导磁率强的金属材料
齿形
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CH02010C
磁阻式转速传感器
(MPU)
用于检测原动机转速
功能
为控制原动机转速，转速控制器需要将实 际转速与期望（或设定）转速相比较。用 于检测实际转速的传感器通常就是磁阻式 转速传感器（MPU）。
当磁性材料（通常为原动机驱动的测速盘 齿）切割MPU端部的磁力线时，会产生一 个电压信号。该电压信号的频率通过转速 控制器转换后能够精确地表示原动机的转 速。
安装
MPU通常采用机壳或支架形式、径向安装 于测速齿盘上。如果MPU必须安装于正对 测速齿盘时，应注意与齿顶的间隙。
MPU的型号
MPU有多种不同的长度和安装螺纹尺寸可 选。Woodward控制器常用的MPU见下页 所示。
标准MPU需要配相应接头，此接头需单独 订购。因此订购时必须明确接头是否包括 在内。除非是旧型号替换，通常都需要整 套订购。
安装间隙的调整
MPU和飞轮盘齿的间隙通常为0.25到1.02 mm (0.010 to 0.040英寸)。如果间隙过 小，MPU将被损坏。正确安装的MPU能提 供最大为50 Vac (rms)的感应电压；许多 Woodward控制器要求在低速时的最小感 应电压为1.5 Vac。MPU离飞轮盘齿越远， 其感应的电压越小。如果间隙无法直接测 量，则可以将传感器拧到底，顶住飞轮盘 后，再将传感器退出适当值。一整圈约 0.0555英寸 (对于公制传感器约1.5 mm).
• 产生频率电信号
• 安装简便
• 不需控制器供电
• 适用于各种电子控 制器
• 可用于危险场合安 装
USA
80522-1519 1000 East Drake Road Fort Collins CO 80525 Ph: +1 (970) 482-5811 Fax: +1 (970) 498-3058
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2008/3/China
磁阻式转速传感器（MPU）
外型图 （尺寸仅供参考） 更多信息请参见手册 82510。 For more information contact: