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新聞主題 |
水溫、油壓、轉(zhuǎn)速傳感器的原理及位置實(shí)圖 |
摘要：柴油發(fā)電機(jī)組主控制器對發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的感知，是通過各種傳感器來實(shí)現(xiàn)的。我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7665-2005《傳感器通用術(shù)語》中定義傳感器（transducer/sensor）：“能感受被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。”敏感元件（sensing element），指傳感器中能直接感受或響應(yīng)被測量的部分。轉(zhuǎn)換元件（transducing element），指傳感器中能將敏感元件感受或響應(yīng)的被測量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測量的電信號部分。當(dāng)輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號時(shí)，則稱其為變送器（transmitter）。
一、概述
傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。
由于被測物理量的范圍廣泛，種類多樣，而用于構(gòu)成傳感器的物理現(xiàn)象和物理定律又很多，因此傳感器的種類、規(guī)格十分繁雜，傳感器的分類方法很多。傳感器分類常用的方法有按被測物理量進(jìn)行的分類，如能感受外力并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器稱為力傳感器，能感受速度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器稱為速度傳感器，能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出號的傳感器則稱為溫度傳感器，等等。也可按傳感器的工作原理或傳感過程中信號轉(zhuǎn)換的原理來分類，如結(jié)構(gòu)型傳感器和物性型傳感器。所謂結(jié)構(gòu)型傳感器（mechanical structnre typetransducer/sensor）是指利用機(jī)械構(gòu)件（如金屬膜片等）的變形檢測被測量的傳感器；所謂物性型傳感器（physical property type trransducer/sensor）是指利用材料的物理特性及其各種物理、化學(xué)效應(yīng)檢測被測量的傳感器。
二、水溫傳感器
水溫傳感器的作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度的變化，轉(zhuǎn)換成熱敏電阻阻值的變化。熱敏電阻為一種半導(dǎo)體溫度傳感器，與大多數(shù)半導(dǎo)體傳感器（具有較小的正溫度系數(shù)）相比，熱敏電阻具有較大的負(fù)溫度系數(shù)，且其特性曲線是非線性的。其電阻-溫度關(guān)系由下式確定：
......................................... (6-1)
式中 RT——溫度T時(shí)的電阻，Ω；
R0——溫度T。時(shí)的電阻，Ω；
β——材料的特征常數(shù)，K；
T，T0——絕對溫度，K。
發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器內(nèi)部有兩個(gè)檢測部件，一是熱敏電阻，二是溫度開關(guān)。熱敏電阻將溫度的變化轉(zhuǎn)換成電阻值的變化，而溫度開關(guān)是當(dāng)溫度高于轉(zhuǎn)換溫度（一般為95℃）時(shí)，開關(guān)閉合，當(dāng)溫度低于轉(zhuǎn)換溫度時(shí)，開關(guān)斷開。在自動(dòng)化發(fā)電機(jī)組主控制器中，檢測水溫的報(bào)警量有兩個(gè)，“高溫度警告”量和“高溫度報(bào)警停機(jī)”量，其中“高溫度警告”量的信號來源是檢測水溫傳感器的熱敏電阻的變化，“高溫度停機(jī)報(bào)警”量的信號來源是檢測水溫傳感器的溫度開關(guān)的狀態(tài)。水溫傳感器外殼采用導(dǎo)熱性能優(yōu)良的銅加工而成，內(nèi)部有熱敏電阻R，和溫度開關(guān)K兩個(gè)部件，兩個(gè)部件的一端均與外殼連接，另外一端從接線端1和2分別引出，內(nèi)部原理圖如圖1所示。水溫傳感器內(nèi)部一般采用電阻值變化范圍較大的熱敏電阻，表1是一種水溫傳感器熱敏電阻的溫度-電阻分度表。
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柴油發(fā)電機(jī)水溫傳感器位置圖 |
表1 水溫傳感器性能參數(shù)表
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溫度/℃
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0
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40
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60
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80
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90
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100
|
110
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120
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140
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電阻/Ω
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1849±76
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304±36
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134±15
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L干69
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53±6
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38.5±5
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29±5
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23±4
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13.6±1
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三、油壓傳感器
油壓傳感器的作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油道內(nèi)的壓力變化，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的可變電阻阻值的變化?？勺冸娮枰话悴捎锰厥怆娮璨牧侠@制而成的，隨著壓力的增加，電阻值逐漸增大。發(fā)動(dòng)機(jī)油壓傳感器內(nèi)部有兩個(gè)檢測部件，一是滑動(dòng)觸點(diǎn)式變阻器，二是壓力開關(guān)。當(dāng)潤滑系統(tǒng)壓力變化時(shí)，使得傳感器內(nèi)部的柱塞高度發(fā)生變化，從而改變滑動(dòng)觸點(diǎn)式變阻器的電刷位置，將壓力的變化轉(zhuǎn)換成電阻值的變化。而壓力開關(guān)是當(dāng)壓力高于轉(zhuǎn)換壓力（一般為0.14MPa）時(shí)，開關(guān)斷開，當(dāng)壓力低于轉(zhuǎn)換壓力時(shí)，開關(guān)閉合。在自動(dòng)化發(fā)電機(jī)組主控制器中，檢測油壓的報(bào)警量有兩個(gè)，“低油壓警告”量和“低油壓報(bào)警停機(jī)”量，其中“低油壓警告”量的信號來源是檢測油壓傳感器的可變電阻的變化，“低油壓報(bào)警停機(jī)”量的信號來源是檢測油壓傳感器的油壓開關(guān)的狀態(tài)。油壓傳感器外殼采圓柱形封裝，內(nèi)部有可變電阻Rp和油壓開關(guān)K兩個(gè)部件，兩個(gè)部件的一端均與外殼連接，另外一端從接線端1和2分別引出，內(nèi)部原理圖如圖2所示。油壓傳感器內(nèi)部一般采用電阻值變化范圍較小的可變電阻，表2是一種油壓傳感器可變電阻的壓力-電阻分度表。
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圖2 柴油發(fā)電機(jī)機(jī)油壓力傳感器位置圖 |
表2 油壓傳感器性能參數(shù)表
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壓力值/MPa
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0
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0.1
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0.2
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0.3
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0.4
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0.5
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0.6
|
0.7
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0.8
|
0.9
|
1
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電阻值/Ω
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10±3
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31±3
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55±4
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76±4
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90±4
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115±5
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124±5
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140±5
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153±6
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158±6
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184±10
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四、轉(zhuǎn)速傳感器
轉(zhuǎn)速傳感器采用無源磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，是一種將被測物理量轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動(dòng)勢的裝置，也稱電磁感應(yīng)式或電動(dòng)力式傳感器。由電磁感應(yīng)定律可知，當(dāng)穿過一個(gè)線圈的磁通Φ發(fā)生變化時(shí)，線圈中感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢為：
e = -W （dØ / dt）............................................(6-2)
式中 W——線圈匝數(shù)；
dØ / dt——穿過線圈的磁通變化率。
由上式可知，線圈感應(yīng)電動(dòng)勢e的大小取決于線圈的匝數(shù)和穿過線圈的磁通變化率。而磁通變化率與所施加的磁場強(qiáng)度、磁路磁阻以及線圈相對于磁場的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，改變上述任意一個(gè)因素，均會導(dǎo)致線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的變化，從而可得到相應(yīng)的不同結(jié)構(gòu)形式的磁電式傳感器。圖3是轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)圖。
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圖3 柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)構(gòu)圖 |
圖4 柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器電路圖 |
如圖4所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)速傳感器的磁頭與飛輪齒非常近，當(dāng)飛輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)速傳感器磁頭與飛輪之間的磁隙發(fā)生變化，引起磁頭線圈中磁能量也發(fā)生變化，在磁頭中產(chǎn)生交變的感應(yīng)電動(dòng)勢，而且飛輪每旋轉(zhuǎn)一個(gè)齒，交變感應(yīng)電動(dòng)勢就產(chǎn)生一個(gè)完整的正弦波。當(dāng)飛輪齒數(shù)為x齒時(shí)，飛輪轉(zhuǎn)一圈，轉(zhuǎn)速傳感器就輸出z個(gè)正弦波。通過測量轉(zhuǎn)速傳感器的輸出頻率，就可計(jì)算得到發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，計(jì)算公式如下
n = 60ƒ / z..................................................(6-3)
式中 n——計(jì)算得到發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min；
f——轉(zhuǎn)速傳感器的輸出頻率，Hz；
z——輪齒數(shù)。
為了保證飛輪在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，飛輪齒與轉(zhuǎn)速傳感器磁頭之間的磁隙變化明顯，在安裝傳感器時(shí)，應(yīng)將傳感器磁頭接觸到飛輪的齒頂后退出1/2～3/4圈，使磁頭與飛輪齒頂?shù)拈g隙約為0.45mm。
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