Qual é o princípio de funcionamento de um sensor de velocímetro?

Os sensores do velocímetro convertem a velocidade de um objeto em um sinal elétrico mensurável (como tensão, frequência ou contagem de pulsos), que é então processado eletronicamente para acionar uma agulha ou exibir um valor de velocidade em uma tela. Seus princípios básicos são baseados na indução eletromagnética, no efeito Hall, no efeito fotoelétrico ou no efeito Doppler. Veja como funcionam os diferentes tipos de sensores do velocímetro e para que são usados:
I. Sensor de velocidade de indução eletromagnética
Como funciona: De acordo com a lei de indução eletromagnética de Faraday, quando condutores (como bobinas) se movem em um campo magnético, o corte das linhas do campo magnético cria uma força eletromotriz induzida (EMF) (tensão). O tamanho da fem de indução é proporcional à velocidade com que o condutor corta a linha do campo magnético, como segue:
E.L.v.
Onde,
Grau B
É a força do campo magnético,
l/
é o comprimento efetivo da bobina e
v. INTRODUÇÃO
É a velocidade de corte.
Estrutura:
Núcleos magnéticos e bobinas: fixados na caixa do sensor para formar um campo magnético estável.
Eixo do núcleo magnético conectado ao objeto que está sendo medido: Quando o objeto se move, ele faz o eixo do núcleo girar, fazendo com que a bobina corte a linha do campo magnético.
Sinal de saída: A força eletromotriz induzida (tensão) é proporcional à velocidade e não requer fonte de alimentação externa (design passivo).
Aplicativo:
Sensor de velocidade do motor: montado na carcaça do eixo motor ou na carcaça da transmissão, os sinais de corrente alternada são gerados pela rotação de uma roda magnética (rotor com engrenagens). A amplitude do sinal é proporcional à velocidade e a frequência reflete a velocidade.
Monitoramento de vibração: Por exemplo, o sensor de velocidade SZ-6K monitora a velocidade, amplitude e frequência das vibrações para fornecer aviso antecipado de mau funcionamento em máquinas rotativas, como bombas e ventiladores.
Pontos fortes e fracos:
Pontos fortes: Estrutura simples, confiável, resposta de baixa frequência, sem necessidade de fonte de alimentação externa.
Fraquezas: Tamanho pequeno, não adequado para medição de velocidade; sensível à temperatura, requer circuitos de compensação.
ii. Sensor de velocidade de efeito Hall
Como funciona: Quando uma corrente elétrica passa por um semicondutor (elemento Hall) colocado em um campo magnético, ela cria uma diferença de tensão (tensão Hall) perpendicular à direção da corrente e do campo magnético. À medida que a intensidade do campo magnético muda, também muda a tensão Hall, produzindo pulsos de-ondas quadradas proporcionais à velocidade.
Estrutura:
Elemento Hall: Fornece corrente de trabalho constante.
Engrenagem de gatilho/roda polar magnética: altera a intensidade do campo magnético à medida que o eixo medido gira.
Sinal de saída: a frequência é proporcional à velocidade, a amplitude é necessária para moldar o circuito subsequentemente.
Finalidade: Sensor de posição do virabrequim/árvore de comando automotivo: Disparar circuitos de ignição e injeção de combustível.
Sensor de velocidade da roda (ABS): Detecta a velocidade da roda para evitar o travamento durante a frenagem.
Pontos fortes e fracos:
Vantagens: Medição sem contato, longa vida útil, velocidade de resposta rápida, processamento conveniente de sinal de saída digital.
Fraquezas: Fonte de alimentação externa necessária, alvo necessário para ser acionado (engrenagem/pólo).
III. Sensor de velocidade de efeito fotoelétrico
Como funciona: A velocidade é medida pela emissão, bloqueio ou reflexão da luz. A luz de uma fonte de luz (como LED) ilumina a superfície de um objeto giratório (ou um disco perfurado/dentado), enquanto um receptor fotossensível (como um fotodiodo) detecta mudanças na luz e produz um sinal de pulso.
Estrutura: Fonte de luz e receptor: colocados frente a frente (transmissão) ou do mesmo lado (reflexão).
Disco de código/marcador reflexivo: altera o caminho da luz durante a rotação, produzindo pulsos.
Sinal de saída: A frequência é proporcional à velocidade e requer processamento subsequente do circuito.
Finalidade: servomotores, máquinas-ferramentas CNC, impressoras e outras medições de alta-precisão.
Medição da velocidade do mouse óptico: A velocidade do movimento é calculada detectando alterações na luz refletida na área de trabalho.
Pontos fortes e fracos:
Pontos fortes: Sem toque, alta precisão e tempo de reação rápido.
Fraquezas: Sensível à poluição, pode ser perturbado pela luz ambiente, estrutura complexa.
4. INTRODUÇÃO INTRODUÇÃO Sensor de velocidade de efeito Doppler
Como funciona: Quando uma fonte de ondas se move em relação a um observador, a frequência das ondas recebidas pelo observador muda (deslocamento Doppler). Os sensores emitem ondas eletromagnéticas (ondas de radar ou lasers), cuja frequência é proporcional à velocidade do objeto (v) e a frequência está entre as ondas refletidas e emissoras (Δf):
Vf
Usos: Usado para medição de velocidade: velocímetros de radar, velocímetros de laser.
Monitoramento Industrial: Medição da velocidade do fio de chapas metálicas e papel.
Medição da velocidade do fluido: Velocímetros Doppler a laser (LDVs) medem a velocidade do fluxo de um líquido ou gás.
Prós e contras
Pontos fortes: medição sem toque,{0}}de longo alcance e alta precisão.
Pontos fracos: Alto custo, necessidade de foco no alvo, ângulo que afeta os resultados da medição (necessidade de compensação de cosseno).
V. Aplicações específicas de sensores de velocímetro em automóveis
Exibição de velocidade do veículo: o sinal de saída do sensor é processado eletronicamente e o indicador de direção ou telas mostram a velocidade.
Velocímetro eletromagnético: Gera a deflexão do ponteiro através do sinal de corrente, de alta precisão.
Velocímetro digital: Exibe números diretamente, possivelmente integrado a um painel de instrumentos ou tela de controle central.
Funções de controle
Servo controle de velocidade de marcha lenta do motor: ajuste a velocidade de marcha lenta, reduza o consumo de combustível.
Mudança de transmissão automática: determine o tempo de mudança com base na velocidade e rotação do motor.
Controle de cruzeiro: mantenha a velocidade definida para reduzir a fadiga do motorista.
Controle do ventilador de resfriamento: ajuste a velocidade do ventilador de acordo com a velocidade e a temperatura do motor.