光电式转速传感器
常见转速传感器工作原理及特性分析
常见转速传感器工作原理及特性分析作者：李俊来源：《科技风》2018年第21期摘要：转速信号是旋转运动系统中需要测量的重要信号之一，通过各种传感器来检测其大小。
本文主要介绍电磁式、霍尔式和光电式转速传感器的工作原理及其各自的特点。
关键词：传感器；转速；电压传感器是将自然界中的各种物理量转化为电量的装置，如温度、湿度、重量、转速、光照等等。
其中可将旋转物体的转速转换成电量输出的传感器就是转速传感器。
常见应用即风力发电机轴转动速度的测量、在数控机床上监控工件加工的速度确保工件的精密加工、钢管涂装转速的监控来保证喷漆的均匀、汽车ABS系统在制动过程中可自动调节车轮制动力，防止车轮抱死以取得最佳制动效果等。
常见的测转速的传感器按工作原理分有电磁式、霍尔式和光电式。
一、电磁式转速传感器（1）电磁式转速传感器的工作原理是利用法拉第电磁感应原理磁通量变化可以产生感应电动势，其产生的电压大小和被测对象转速有关，在电磁式转速传感器的测量范围内，被测物体的转速越快输出电压也就越大，输出电压和转速成正比。
（2）电磁式转速传感器特点：第一抗干扰能力强，可在一些特殊环境下工作如烟雾、油气和水汽等。
第二输出信号强，测量范围广，可测量齿轮、曲轴、轮辐和表面有缝隙的转动体。
第三由于运行过程靠磁电感应测量无需供电，工作维护成本降低。
第四电磁式转速传感器结构紧凑、体积小、安装方便。
二、霍尔转速传感器（1）霍尔转速传感器的工作原理是霍尔效应，即把霍尔元件放在磁感应强度为B的磁场中其方向垂直霍尔元件，电流I通过霍尔元件，就会在垂直与电流和磁场的方向上产生霍尔电动势EH，EH=KHIB所以转动的金属器件如金属齿轮、齿条等通过霍尔传感器的磁场时电势会发生变化，具体当运动部件穿过磁力线较为分散的区域时，磁场相对较弱霍尔电势就小。
而穿过磁力线较为密集的区域，磁场就相对较强电势就大。
通过测量电势就可以得到被测量的转速值，下图即为霍尔转速传感器工作结构图。
比较磁电式光电式编码器三种转速传感器测量原理及特点
比较磁电式光电式编码器三种转速传感器测量原理及特点一、前言转速传感器是测量机械设备旋转速度的重要工具，广泛应用于各种机械设备中。
磁电式光电式编码器和霍尔式编码器是常见的转速传感器，本文将分别介绍这三种传感器的测量原理及特点。
二、磁电式编码器1. 原理磁电式编码器是一种基于磁性材料的转速传感器。
其原理是通过在旋转轴上安装一个磁性码盘，当旋转轴旋转时，磁性码盘上的磁极会在传感器内部产生变化。
这个变化会被传感器内部的线圈接收到，并转换成一个模拟信号输出。
2. 特点（1）高分辨率：由于采用了高精度的磁性码盘和线圈，因此可以实现高分辨率的测量。
（2）高精度：由于采用了高精度的材料和制造工艺，因此可以实现高精度的测量。
（3）适用范围广：由于可以根据不同需求定制不同类型和规格的磁性码盘和线圈，因此适用范围广。
三、光电式编码器1. 原理光电式编码器是一种基于光学原理的转速传感器。
其原理是通过在旋转轴上安装一个透明的码盘和一组发光二极管和接收二极管，当旋转轴旋转时，码盘上的透明窗口会使得发射的光线被接收二极管接收到，从而产生一个模拟信号输出。
2. 特点（1）高分辨率：由于采用了高精度的透明码盘和发射接收元件，因此可以实现高分辨率的测量。
（2）高精度：由于采用了高精度的材料和制造工艺，因此可以实现高精度的测量。
（3）适用范围广：由于可以根据不同需求定制不同类型和规格的透明码盘和发射接收元件，因此适用范围广。
四、霍尔式编码器1. 原理霍尔式编码器是一种基于霍尔效应的转速传感器。
其原理是通过在旋转轴上安装一个磁性码盘和一组霍尔元件，当旋转轴旋转时，磁性码盘上的磁极会使得霍尔元件产生电压变化，从而产生一个模拟信号输出。
2. 特点（1）结构简单：由于采用了霍尔元件，因此结构简单。
（2）易于制造：由于采用了简单的材料和制造工艺，因此易于制造。
（3）适用范围广：由于可以根据不同需求定制不同类型和规格的磁性码盘和霍尔元件，因此适用范围广。
光电式传感器原理与应用
光电式传感器原理与应用光电效应与光电器件一、光电效应光电效应可以分为以下三种类型：(1)外光电效应(2)光电导效应(3)光生伏特效应.(1)外光电效应在光的作用下，物体内的电子逸出物体表面，向外发射的现象叫外光电效应。
只有当光子能量大于逸出功时，即时，才有电子发射出来，即有光电效应，当光子的能量等于逸出功时，即时，逸出的电子初速度为0，此时光子的频率为该物质产生外光电效应的最低频率，称为红限频率。
利用外光电效应制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管。
(2)光电导效应.在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化，这种现象称为光电导效应。
.由于这里没有电子自物体向外发射，仅改变物体内部的电阻或电导，有时也称为内光电效应。
与外光电效应一样，要产生光电导效应，也要受到红限频率限制。
利用光电导效应可制成半导体光敏电阻。
(3)光生伏特效应.在光的作用下，能够使物体内部产生一定方向的电动势的现象叫光生伏特效应。
.利用光生伏特效应制成的光电器件有光敏二极管、光敏三极管和光电池等。
二、光电器件的特性(1)光电流光敏元件的两端加一定偏置电压后，在某种光源的特定照度下产生或增加的电流称为光电流。
(2)暗电流光敏元件在无光照时，两端加电压后产生的电流称为暗电流。
(3)光照特性当光敏元件加一定电压时，光电流I与光敏元件上光照度E之间的关系，称为光照特性。
一般可表示为。
(4)光谱特性.当光敏元件加一定电压时，如果照射在光敏元件上的是一单色光，当入射光功率不变时，光电流随入射光波长变化而变化的关系，称为光谱特性。
.光谱特性对选择光电器件和光源有重要意义，当光电器件的光谱特性与光源的光谱分布协调一致时，光电传感器的性能较好，效率也高。
在检测中，应选择最大灵敏度在需要测量的光谱范围内的光敏元件，才有可能获得最高灵敏度。
(5)伏安特性在一定照度下，光电流I与光敏元件两端的电压U的关系称为伏安特性。
光电式转速传感器的原理
光电式转速传感器的原理光电式转速传感器是一种通过光电效应原理来测量物体转速的传感器。
它由发光器和接收器组成，发光器发射脉冲光束，经过旋转物体反射，最终由接收器接收。
光电式转速传感器的原理主要是利用发光二极管（LED）发射的光束，经过物体反射后，再由光敏电阻器（光敏电阻器具有对光强变化敏感的特性）接收，从而实现通过光的变化来测量物体转速的功能。
具体来说，以下是光电式转速传感器的工作原理。
首先，光电式转速传感器中的发光器会发射出脉冲光束。
该光束照射到旋转物体上，然后被反射回传感器。
其次，接收器中的光敏电阻器会根据光强的变化而产生电压信号。
这个电压信号的数量和变化频率与物体的转速有关。
最后，这个电压信号会被转换成数字信号，然后通过输出接口传递给上位机或者其他控制系统进行相应的处理。
在实际应用中，光电式转速传感器通常需要配合目标标记来使用，目标标记是固定在旋转物体上的一块特殊材料。
目标标记正常情况下是高反射的，而在标记上有一些带有特殊颜色或纹理的区域，这些区域会出现在旋转物体通过光电式转速传感器时。
当光束照射到这些特殊区域时，反射光的强度会发生明显的变化，从而使光敏电阻器产生电流的变化。
通过测量光敏电阻器的电流变化，可以确定旋转物体的转速。
因为光敏电阻器对光强具有很高的敏感性，所以即使在光强非常低的情况下，光电式转速传感器也能够正常工作。
而且，由于传感器通过光信号进行测量和传输，所以不会受到电磁干扰的影响。
总之，光电式转速传感器利用光电效应原理来测量物体转速。
通过发射脉冲光束、接收旋转物体反射的光束，并通过光敏电阻器测量电流变化，最终实现对转速的测量。
这种传感器具有精度高、可靠性好、抗干扰能力强等优势，在工业生产中有着广泛的应用。
光电转速传感器的转速测量实验
光电转速传感器的转速测量实验一、实验原理光电转速传感器是一种基于光电效应的传感器，它通过检测旋转物体上的标记或孔洞来测量转速。
当旋转物体上的标记经过传感器的光路时，会遮挡或透过光线，从而使传感器输出的电信号发生变化。
通过对这些电信号的处理和分析，可以计算出旋转物体的转速。
光电转速传感器通常由光源、光学透镜、光电探测器和信号处理电路等部分组成。
光源发出的光线经过光学透镜聚焦后照射到旋转物体上，当旋转物体上的标记经过光路时，光电探测器接收到的光强会发生变化，产生相应的电信号。
信号处理电路对这些电信号进行放大、滤波和整形等处理，最终输出与转速成正比的脉冲信号。
二、实验设备1、光电转速传感器：选择合适的光电转速传感器，其性能参数如测量范围、精度、响应时间等应满足实验要求。
2、旋转平台：用于安装被测旋转物体，并提供稳定的旋转运动。
3、信号调理器：用于对传感器输出的电信号进行调理和放大，以便后续的数据采集和处理。
4、数据采集卡：将调理后的电信号转换为数字信号，并传输到计算机进行处理和分析。
5、计算机：安装有相关的数据采集和分析软件，用于控制实验过程、采集数据以及进行数据处理和分析。
三、实验步骤1、安装和连接设备将光电转速传感器安装在合适的位置，使其光路能够对准旋转物体上的标记。
将传感器的输出端连接到信号调理器的输入端，将信号调理器的输出端连接到数据采集卡的输入端。
将数据采集卡插入计算机的 PCI 插槽，并安装相应的驱动程序和软件。
2、调整传感器位置和光路调整传感器的位置和角度，使光路能够准确地照射到旋转物体上的标记，并确保光电探测器能够接收到足够强度的光信号。
使用遮光板或其他工具，检查光路的遮挡情况，确保光路畅通无阻。
3、设置实验参数在计算机上打开数据采集软件，设置采样频率、通道选择、触发方式等参数。
根据旋转物体的转速范围和测量精度要求，合理设置采样频率，以保证能够采集到足够数量的有效数据。
4、启动旋转平台打开旋转平台的电源，调整转速到预定值。
转速传感器工作原理
转速传感器工作原理转速传感器是一种用于测量机械设备转速的传感器，它在工业生产中起着至关重要的作用。
本文将介绍转速传感器的工作原理，以及其在实际应用中的一些特点和注意事项。
转速传感器的工作原理主要是通过感知旋转部件的运动来产生信号，然后将信号转换成电信号输出。
常见的转速传感器有霍尔传感器、电磁感应传感器和光电传感器等。
其中，霍尔传感器是一种常用的转速传感器，它通过感知磁场的变化来检测旋转部件的运动状态。
当旋转部件经过传感器时，磁场会发生变化，从而产生霍尔电压信号，通过信号处理电路将其转换成脉冲信号输出。
电磁感应传感器则是利用感应线圈和永磁体的相对运动来产生感应电动势，从而实现转速的测量。
光电传感器则是通过光电二极管和光敏电阻来感知旋转部件的运动，当旋转部件经过传感器时，光线被遮挡，从而产生电信号输出。
在实际应用中，转速传感器可以应用于发动机、风力发电机、涡轮机、风扇等设备中，用于测量转速或者转动角度。
通过转速传感器可以实现对设备运行状态的监测和控制，提高设备的安全性和稳定性。
此外，转速传感器还可以与其他传感器结合，实现对设备运行状态的全面监测和控制。
在使用转速传感器时，需要注意一些问题。
首先，要注意传感器的安装位置和安装方式，确保传感器与被测物件之间的距离和角度符合要求。
其次，要注意传感器的信号输出和信号处理电路的匹配，确保输出信号的准确性和稳定性。
最后，要定期对传感器进行检测和维护，确保传感器的正常工作。
总之，转速传感器作为一种重要的工业传感器，在工业生产中有着广泛的应用。
通过了解其工作原理和注意事项，可以更好地使用和维护转速传感器，提高设备的运行效率和安全性。
希望本文对您有所帮助，谢谢阅读！。
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
基于光电传感器的转速测量系统设计
基于光电传感器的转速测量系统设计光电传感器是一种常用于转速测量的传感器，它能够通过感知物体的运动而产生电信号。
基于光电传感器的转速测量系统设计主要包括传感器的选择和安装、信号处理电路的设计以及数据显示和记录等方面。
首先，传感器的选择和安装非常关键。
根据测量需求和环境条件，选择适合的光电传感器。
一般来说，旋转物体上安装一对光电传感器，通过测量旋转物体上反射的光电信号的变化来计算转速。
传感器的安装位置应该使得光线能够正常照射到旋转物体上，并且避免其他干扰光线的干扰。
其次，信号处理电路的设计是转速测量系统设计的核心。
传感器输出的光电信号通常是脉冲信号，需要通过信号处理电路转换为方便处理的电压或电流信号。
常用的信号处理电路包括信号放大电路、滤波电路和计数电路。
信号放大电路将传感器输出的脉冲信号放大到适合测量范围的电压或电流范围；滤波电路去除噪声干扰，使得测量信号更加稳定和准确；计数电路计算单位时间内脉冲信号的数量，从而计算出转速。
最后，数据显示和记录是转速测量系统设计的最后一步。
通过数字显示仪表或者计算机界面显示测量结果，并且可以进行数据记录和存储。
可以根据实际需求选择合适的数据显示和记录方式，比如使用串口通信将数据传输到计算机上进行处理和存储。
总体来说，基于光电传感器的转速测量系统设计需要考虑传感器的选择和安装、信号处理电路的设计以及数据显示和记录等方面。
在设计过程中，应根据实际需求合理选择传感器和设计适应的信号处理电路，以确保转速测量系统的准确性和稳定性。
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光电式转速传感器
转速传感器
rotaTIonal velocity transducer
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。
前者的输出信号值是转速的线性函数,后者的输出信号频率与转速成正比,或其信号峰值间隔与转速成反比。
转速传感器的种类繁多、应用极广，其原因是在自动控制系统和自动化仪表中大量使用各种电机，在不少场合下对低速（如每小时一转以下）、高速（如每分钟数十万转）、稳速（如误差仅为万分之几）和瞬时速度的精确测量有严格的要求。
常用的转速传感器有光电式、电容式、变磁阻式以及测速发电机等。
光电式转速传感器 它分为投射式和反射式两类。
投射式光电转速传感器的读数盘和测量盘有间隔相同的缝隙。
测量盘随被测物体转动，每转过一条缝隙，从光源投射到光敏元件（见光电式传感器）上的光线产生一次明暗变化,光敏元件即输出电流脉冲信号（图1）。
反射式光电传感器在被测转轴上设有反射记号，由光源发出的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发生变化。
反射率变大时，反射光线经透镜投射到光敏元件上即发出一个脉冲信号；反射率变小时，光敏元件无信号。
在一定时间内对信号计数便可测出转轴的转速值（图2）。