速度感測器在列車行業上的應用

tags:    時間:2014-03-11 12:06:36
速度感測器在列車行業上的應用簡介
       速度感測器在列車行業上的應用  如今的汽車都裝有發動機控制、自動駕駛、稻香系統等裝置,當然這些裝置都需要汽車車速信號,速度感測器就是控制這些裝置的……
速度感測器在列車行業上的應用正文
    


速度感測器在列車行業上的應用


如今的汽車都裝有發動機控制、自動駕駛、稻香系統等裝置,當然這些裝置都需要汽車車速信號,速度感測器就是控制這些裝置的。當然在列車上也是如此。 那麼具體在軌道列車行業上速度感測器到底有什麼用處呢?一起來看以下敘述。


在機車的牽引控制,車輪滑動保護,列車控制,和車門控制過程中都要涉及到速度信號的採集問題。我們可以發現在各種軌道車輛中,這個任務是由許許多多的速度感測器來完成的。


在過去,用來測速的感測器通常性能不穩定,而且容易出現故障,經常引起車輛事故。主要原因是早期使用的主要是模擬感測器,而當時使用的數字感測器效果也很差。造成上述速度感測器問題的主要原因是軌道車輛應用的環境都極度惡劣。


德國 Lenord+Bauer公司經過多年的研究和實際經驗的積累,開發出高品質的多功能的速度感測器,而且性能非常穩定,廣泛應用於工況惡劣的軌道列車行業。


無軸承速度感測器


雖然有些軌道列車不用感測器,但是大多數的機車控制系統都要用到速度感測器。


最常用的速度感測器類型是雙通道速度感測器。該感測器直接掃描機車電機軸上或減速機上的齒輪,因此,感測器本身不需要帶軸承。


該目標測量齒輪既可以根據用戶的要求特殊定做,也可以利用設備中現有的測量齒輪。


該速度感測器利用磁場調製原理適用於模數為1和模數為3.5 的鐵磁體測量輪。被測齒輪的齒的形狀也是一個重要的因素,因為該速度感測器能夠測量的是方形齒齒輪和帶漸開線齒齒輪。根據測量輪的直徑和齒數,該速度感測器的解析度在每圈60個脈衝到每圈300個脈衝之間,能滿足一般機車電機驅動器的要求。


這種類型的速度感測器通常有2個霍爾感測器,永磁體,和信號處理電路組成。當速度感測器掃描旋轉的齒輪時,永磁體的磁場發生變化。磁場的變化被霍爾感測器記錄下來,在電路的比較環節被轉換成方波,在驅動環節被放大。


然而,霍爾感測器的性能受溫度影響很大。所以決定速度感測器的靈敏度和信號的相位差的因素不只是齒輪的安裝氣隙,還取決於溫度。溫度的影響大大降低了感測器和齒輪之間的安裝氣息的最大允許值。在室溫下,一個標準的模數為2的測量齒輪安裝氣隙可以做到2-3mm,但是當所需的溫度範圍在-40度到+120度時,最大允許氣隙降到了1.3mm。


我們通常要求我們的測量齒輪不但解析度要高,而且體積要小,所以在這種要求下,測量輪的最大氣息就越小。模數是1的高解析度小齒輪的允許最大氣隙範圍在0.5-0.8mm。


對於設計工程師來說,感測器的氣隙,如果速度感測器要求的安裝氣隙越小,對設備整體的設計要求就高。安裝氣隙允許的範圍小,就限制了被測電機外殼的機械安裝公差和測量齒輪對於輸出信號的允許誤差範圍 。所以,對於機車電機的製造廠家和操作人員來說都願意選擇安裝氣隙範圍較大的速度感測器。


在實際操作過程中,速度感測器輸出信號的幅值隨著安裝氣隙的增大而迅速減小。對於感測器的生產商來說,他們需要儘可能的對信號幅制進行補償,同時對相位差也要進行相應的補償。通常的做法是測出感測器工作的溫度,從而根據溫度信息對相位差進行補償,這就是我們通常說的溫度補償。但是,這樣做也有兩個缺點:第一,信號的相位差和溫度並不成線性關係。第二,並不是每一個感測器的相位差都是一樣的。所以,傳統的感測器對溫度的適應性有待於提高


新一代的Lenord+Bauer速度感測器找到了一種新的方法來解決傳統感測的缺點。它採用一種集成的信號處理器來調整信號的幅值和相位差,從而使感測器的安裝氣隙增大到原來的2倍左右。使用這種感測器,對於模數為1的測量齒輪,安裝氣隙可以到1.4mm,比傳統感測測量模數為2的齒輪的安裝氣隙還要大。而對於新一代的感測器,模數為2的齒輪,安裝氣隙可達2.2mm。同時,新一代的感測器大大提高了信號的質量。面對同樣的氣隙波動和溫度變換,新感測器兩個通道信號的占空比和相位偏移的穩定性是傳統感測器的3倍。


而且,雖然新感測器的電路較複雜,但是它的MTBF值比傳統感測器高。新感測器不僅提供的信號精度比原高,而且信號的可用性也比原來好。


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