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常用传感器 一、温度传感器 温度传感器是指能够把温度量转换为电阻或电势的传感器。 将温度变化转换为电阻值变化的称为热电阻传感器;将温度变化转换为热电势变化的称热电偶传感器。 热电阻传感器用于500℃以下的中、低温测量。它利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温。 选作感温元件的材料应满足材料的电阻温度系数较大,系数越大,热电阻的灵敏度越高。 热电阻传感器中的热电阻大都由纯金属材料铜、珀或镍制成,其电阻率随温度变化而变化,从而使它的电阻值随温度变化而变化,当温度升高时电阻值增大,温度降低时电阻值减小,这样就达到了测量温度的目的。 二、磁电式传感器 磁电式传感器是利用电磁感应原理将被测量转换成电信号的一种传感器。它不需要辅助电源,可用于速度检测,要实现转速测量,只需对传感器输出脉冲信号进行计数即可。转速测量中,根据传感器安装方式不同,可分为接触式和非接触式测量。在城市轨道车辆上,每个牵引电机带一个速度传感器,安装在牵引电机轴端,供控制系统进行信号的选取、转换和传输,是一种非接触式传感器。 磁电式传感器安装于轴箱端盖上,当车轮转动时,齿轮跟随旋转,齿顶和齿谷交替通过传感器,切割磁力线,在传感器的输出线圈上感应相应的电脉冲信号,脉冲信号经整形和放大后输出整齐的矩形波信号,经定时计数器,把频率转换成转速。 磁电式传感器电脉冲信号的频率正比于运行速度。速度信号提供司机监控和轮对空转时自动保护卸载。 三、磁平衡式霍尔电传感器 磁平衡式霍尔电传感器是采用霍尔器件并引进瑞士LEM公司的技术--磁平衡原理制成的电传感器。这种传感器随着8K车技术的引进并国产化后,现已在国产城轨车辆上批量运用。它适用于城轨车辆控制系统和其它控制系统的要求,是一种很有发展前途的控制元器件。 1.霍尔器件的工作原理 载流导体在磁场作用下,会产生感应电动势,因此在导体两端会产生电位差,利用霍尔元件副边电流产生的磁场抵消原边电流产生的磁场,直至霍尔电压为零,从而达到磁回路平衡,以保证原边电流与副边电流是线性关系,测量副边数值就可得到原边主电流。即可计算出流入电流和电压值。 图 霍尔器件的工作原理 霍尔传感器利用上述霍尔元件的工作原理,特别是输出霍尔电势与磁场的线性关系,并运用磁平衡技术而制成。 霍尔芯片置于聚磁铁心的气隙中。原边主电流回路所产生的磁场与副边电流回路产生的磁场方向相反,互相抵消,使霍尔芯片处于检测零磁通的状态。当主电路产生的磁场导致聚磁环中的霍尔芯片产生霍尔电压时,霍尔电压使得电子放大器相应的功率管导通,并根据霍尔电压的数值提供相应的补偿电流。副边电流产生的磁场抵消原边电流产生的磁场,直至霍尔电压为零,从而达到磁回路平衡,霍尔芯片又工作在零磁通状态。 这里,平衡的建立是在瞬间完成的,且平衡后又会出现新的不平衡,因此是一个瞬间的动态平衡过程。因磁路为零磁通,可以保证原边电流与副边电流是线性关系,测量副边数值就可得到原边主电流。 2.电流传感器 电流传感器是一种通过霍尔发生器测磁来实现对各种电流进行测量的检测设备。它们串接在牵引电动机电枢回路或励磁回路中,将相应电流反馈信号输入到电子控制柜的相应信号插件。TQG4A型和TCSl型电流传感器原理基本一样,现以TQG4A型电流传感器为例介绍如下。 工作原理:TQG4A型电流传感器利用霍尔效应,采用磁补偿原理,通过霍尔元件实现对直流、交流及脉动电流的电隔离测量,输出信号正比于被测电流。 电流传感器中使用的关键器件是霍尔元件。如图4-15所示,霍尔元件加入适当的控制电流Ic后,在磁场方向不变的情况下,其输出电压U正比于所在磁场的磁通密度B。 当传感器一次侧NP流过待测电流IP时,在磁路中产生与IP成正比的磁通密度BP(IP∝BP),引起霍尔元件产生霍尔电势UB,该电势经运算放大器差分放大后,推动功放形成二次侧电流IS,该电流流过二次侧线圈NS,到测量取样电阻Rm。与此同时,流过二次侧线圈的电流IS也会在磁路中产生与IS成正比的磁通密度BS(IS∝BS),两磁场方向相反,引起磁路中总磁通密度减小,最终达到平衡,从而使处于该磁路中的霍尔元件工作在零磁通状态。整个过程是一个动态平衡过程,二次侧线圈中的电流IS(或测量取样电阻上的电压)真实地反映了待测电流IP。 3.电压传感器 电压传感器安装在高压电器柜内,跨接在每台牵引电动机的两端,用来检测各牵引电机的电压大小,并将反馈信号输出到电子控制柜。TQG3A型与TSV1型电压传感器原理基本一样,现以TQG3A型电压传感器为例介绍如下。 工作原理:TQG3A型电压传感器中使用的关键器件是霍尔元件。霍尔元件加入适当的控制电流Ic后,在磁场方向不变的情况下,其输出电压U正
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