076 bmp

- światła odbitego (rys. 9.5b), gdy pola jasne i ciemne naniesione na nieprzezroczystą tarczę odbijają światło z różnym natężeniem, zaś oświetlacz i fotoelement są umieszczone po jednej stronie tarczy, pod kątem do jej powierzchni.

Tarcza sprzęgnięta z wirującym elementem, którego prędkość jest mierzona, obracając się moduluje wysyłane przez oświetlacz światło, co wywołuje powstanie ciągu impulsów napięcia na zaciskach wyjściowych fotoelementu.

/ / i i

Rys. 9.6. Reluktancyjny czujnik do cyfrowego pomiaru prędkości obrotowej

Częściami czujnika reluktancyjnego (rys. 9.6) są: uzębiona, ferromagnetyczna tarcza 1 oraz głowica indukcyjna 2, w której zabudowany jest magnes stały i nawinięta na nim cewka. Podczas obracania się tarczy periodycznie zmienia się względna oporność magnetyczna zwana reluktancją, (patrz również [1]) układu tarcza-głowica na skutek różnej długości szczeliny powietrznej przy przechodzeniu zębów i bruzd w pobliżu nieruchomej głowicy. Powstający wówczas okresowo zmienny strumień magnetyczny indukuje w głowicy sygnał £/„ który jest ciągiem impulsów napięciowych.

Wartość prędkości obrotowej n wyraża zależność

(9.7)

da

dt

gdzie: a - kąt obrotu, t - czas.

Prędkość obrotową wyraża się w jednostkach układu jednostek SI - [rad/s] lub w legalnych jednostkach [obr/min] bądź [obr/s], które nie należą do układu SI. Relacje między tymi jednostkami są następujące:

1 [obr/s] = 6,28 [rad/s]; 1 [obr/min] = 0,104 [rad/s].

Jeżeli w wirującej tarczy z rysunku 9.5 wykonany jest jeden otwór, wówczas po zliczeniu w czasie t_t, p impulsów wytwarzanych przez fotoelement wartość średnią prędkości obrotowej n można wyliczyć wg wzoru

«=-    (9.8)

Oczywiście dysponując tarczą, w której wykonano K otworów, prędkość należy obliczyć zę związku

(9-9)

P

K-t_t

W zależnościach (9.8) i (9.9) prędkość jest wyrażana w jednostkach [obr/s]. W celu otrzymania prędkości w jednostkach [obr/min] należy otrzymane wyniki pomnożyć przez 60. Z przedstawionych rozważań wynika prosty sposób cyfrowego pomiaru prędkości w [obr/min] przy uwzględnieniu wzoru (9.9). Polega on na zastosowaniu impulsowej, modulującej światło tarczy, w której wykonano 60 otworów lub pól ciemnych i jasnych (K= 60). Wówczas pomiar prędkości obrotowej sprowadza się do pomiaru częstotliwości impulsów uzyskanych z fotoelementu. W tym przypadku zliczona przez licznik w czasie t_t= 1 [s] liczba p impulsów uzyskana z fotoelementu jest bezpośrednio równa prędkości n wyrażonej w jednostkach [obr/min].

W czujnikach reluktancyjnych do pomiaru prędkości w jednostkach [obr/min] głowica współpracuje z ferromagnetyczną tarczą o 60 zębach.

Rysunek 9.7a przedstawia schemat blokowy elektronicznego układu wykorzystywanego do cyfrowego pomiaru prędkości obrotowej, który pracuje na zasadzie pomiaru częstotliwości. Przebiegi napięć w poszczególnych punktach częstościomierza prezentuje rysunek 9.7b. W układzie na rysunku 9.7a okresowo zmienne napięcie o częstotliwości/,, uzyskane z czujnika impulsowego jest przekształcane w członie formującym na zerojedynkowy ciąg impulsów o krótkim czasie trwania, przy czym każdy krótkotrwały impuls - logiczna jedynka odpowiada jednemu okresowi napięcia uzyskanego z czujnika. Impulsy te podawane są na jedno wejście funktora AND. Drugie wejście funktora AND dołączone jest do generatora taktującego, wytwarzającego zero-jedynkowy przebieg napięcia prostokątnego, w którym czas t_t trwania jedynki jest ściśle określony i wynosi np. 1 [s]. Ponieważ funktor AND realizuje iloczyn logiczny, na jego wyjście przesłane będą impulsy jedynko we, których liczba jest równa liczbie okresów napięcia uzyskanego z impulsowego czujnika w czasie określonym długością trwania Jedynki” w przebiegu napięcia na wyjściu generatora taktującego. Licznik zliczy tę liczbę impulsów, eksponując ją na wskaźniku jako wartość prędkości wyrażoną w jednostkach [obr/min].

153