Obraz9

40

Czujniki prędkości obrotowej i prędkości jazdy Zasady pomiarów

Rysunek 2

a - postać widełkowa (zasada

przesłaniania lub bramki)

b - forma płytkowa (zasada zbliżenia) d_L - szczelina powietrzna

ju (częściowo ze względu na korzystne koszty) efekty fizyczne, jednak np. przetworniki pojemnościowe i optyczne do trudnych warunków użytkowania w pojazdach są mało przydatne.

Praktycznie preferuje się wyłącznie czujniki magnetyczne.

Aktualne postacie czujników

Ze względu na kształt stosuje się następujące przetworniki (rys. 2):

•    sztabkowe,

•    widełkowe lub kratkowe,

•    pierścieniowe.

Ze względów montażowych najprostsze oraz najbardziej preferowane są przetworniki płytkowe (sztabkowe), gdzie przetwornik przy wirniku przyjmuje kształt zbliżony do palca. Dopuszcza się częściowo także przetworniki drugiej grupy, jednak montaż ich wirników wymaga już pewnej regulacji. Z formy pierścieniowej praktycznie prawie całkiem już zrezygnowano. Jedynie na końcówkach wałów używa się niekiedy pierścieni wewnętrznych wstawianych w wydrążeniu końca wału.

Niestety, najczęściej używane formy płytkowe wykazują najmniejszą czułość pomiarową a także problematyczne są zbyt duże szczeliny powietrzne. Dużo lepszą niewrażli-wość na luzy osiowe i promieniowe wykazują przetworniki widełkowe.

Przetworniki pierścieniowe, najczęściej najdroższe, charakteryzuje największy sygnał pomiarowy (dobra czułość) oraz względna niewrażliwość na tolerancję geometryczną wirnika.

Nowe rodzaje czujników

Tradycyjne czujniki indukcyjne mają pewne wady. Wykazują one amplitudę zależną od prędkości obrotowej, a ponadto nie nadają się do pomiaru najmniejszych prędkości obrotowych. Mają one względnie małą tolerancję szczeliny powietrznej i nie są w stanie rozróżnić odległości szczeliny powietrznej od impulsów liczby obrotów z powodu bliskości gorących elementów (np. hamulców), dlatego co najmniej końcówki czujników powinny wytrzymywać wysokie temperatury. Nowe rodzaje czujników powinny wykazywać następujące dodatkowe właściwości:

•    wykrywalność statyczną (tzn. zerowej liczby obrotów albo bardzo małych prędkości rozruchu lub obrotów kół),

•    większe szczeliny powietrzne (montaż bez wzorcowania),

•    małe wymiary,

•    niewrażliwość na zmiany szczeliny powietrznej,

•    odporność temperaturową (do 200° C),

•    rozpoznawanie trójwymiarowe (przestrzenne - do celów nawigacji),

•    rozpoznawanie znaków odniesienia (zapłon).

Pierwszy warunek spełniają znakomicie np. czujniki magnetostatyczne (hallotronowe, reluktancyjne, AMR). Z reguły spełniają one także drugi i trzeci warunek.

Na rysunku 3 przedstawiono trzy dominujące czujniki sztabkowe, które w bardzo dużym stopniu są niezależne od zmian szczeliny powietrznej zarówno w kierunku promieniowym, jak i stycznym.

Czujniki magnetostatyczne mogą zawsze rozróżnić biegun N i S (niezależnie od szczeliny powietrznej) magnetycznie aktywnego wieńca biegunowego.

Przy wirnikach pasywnych magnetycznie wartość sygnału wyjściowego jest niezależna od szczeliny powietrznej, gdy natężenie pola jest wykrywane stycznie (szkodliwie oddziałuje w nich często samoczynne zwiększanie szczeliny powietrznej przez czujniki).

Często stosuje się także czujniki promieniowe mierzące różnice natężenia pola lub czujniki gradientowe. Wykrywają one zasadniczo tylko składowe promieniowe natężenia pola, których wartość liczbowa zmienia się w zależności nie od zmiany szczeliny lecz kąta obrotu (rys. 3).