سنسورهای‌ سرعت (speed sensors) به نام خدا سنسورهای‌ سرعت (speed sensors) درس : مکاترونیک استاد: دکتر شمقدری تهیه‌کننده: ساحل امن‌زاده

سرقصل مطالب: معرفی انکودر‌ها معرفی سنسورهاي سرعت خطي و انواع آن‌ها (سنسورهاي اثر مغناطيسي و اينکودرهاي خطي و سنسور‌های اثر دوپلر) معرفی سنسور‌های انکدر های افزایشی خطی و انکودر های مطلق خطی معرفی سنسور‌های سنسور‌های سرعت چرخشي و انواع آن ‌ها(تاکومترهاي الکترومغناطيسي و تاكومتر‌های نوري يا ليزری و سنسورهاي Stroboscopic و تاکومترهای مغناطیسی‌ روتور دندانه‌ای) معرفی انکودر‌های چرخشی و انواع آن ( انکودر چرخشی افزایشی و انکودر چرخشی مطلق و انکودر چرخشی مغناطیسی و انکدر های چرخشی سینوسی و کسیونوسی و تاکومتر سويچي و تاكومتر كرنشي ) معرفی کاربرد انکودر ها

سرقصل مطالب: معرفی سنسور سرعت خودرو معرفی اثر هال و اثر کوانتومی هال معرفی سنسور سرعت خودرو معرفی اثر هال و اثر کوانتومی هال معرفی سنسور اثر هال و انواع آن محل قرار گیری , نحوه‌ی عملکرد , مدار الکتریکی , تست و آشنایی با اثرات خرابی ظاهری سنسور سرعت خودرو خودرو‌های بدون سنسور سرعت سنسور سرعت چرخ و انواع آن (فعال و غیر فعال) بررسي وضعيت بازار ايران در زمينه سنسورهاي سرعت

انکودر: به طور کلی انکدر  به تجهیزی گفته می شود که یک حرکت مکانیکی(خطی و دورانی) را به سیگنال الکتریکی تبدیل کرده تا بتوان مشخصه های متفاوتی را از آن سیگنال مورد استفاده قرار داد،یا به طور ساده تر انکدر ها وسیله ای هستند که حرکت دورانی یا خطی را به سیگنال دیجیتالی ۰ یا ۱ تبدیل می کنند البته نا گفته نماند که بعضی از  انکدر ها خروجی آنالوگ(۰ تا ۱۰ ولت و یا ۴تا۲۰میلی آمپر) دارند.

انکدر ها به چند دسته تقسیم می شوند؟ ۱-انکدرها از لحاظ ساختمان به ۲ مدل تقسیم می شوند : الف:انکدرهای خطی ب:انکدرهای چرخشی و یا دورانی ۲-انکدرها از لحاظ عملکرد و ساختمان داخلی به ۳ دسته تقسیم می شوند: الف:نوری ب:مغناطیسی پ:خازنی ۳-انکدرها از نظر نوع خروجی سیگنال به ۲ دسته تقسیم می شوند: الف:مطلق ب:افزایشی

قسمت داخلی انکدرها: انکدرهای نوری در واقع یک فرستنده و گیرنده LED هستند که با قطع نور به ازای چرخش شفت انکدر در خروجی تولید پالس های الکتریکی می کنند که از همین قانون برای انکدر های خازنی و مغناطیسی هم استفاده می شود.

سنسورهاي سرعت خطي: اين قسمت مشتمل بر روشهاي اندازه‌گيري سرعتهايي است که بيشتر شامل حرکتهاي رفت و برگشتي مي‌باشد. ايده‌هايي که در اين زمينه‌ها وجود دارد شامل انواع گوناگوني است که در اينجا به برخي از آنها اشاره مي‌کنيم. سنسورهاي اثر مغناطيسي: اينکودرهاي خطي: استفاده از اثر داپلر (Doppler effect):

سنسورهای خطی اثر مغناطیسی: شهرت بیشتر سنسورهای سرعت خطی (lvt) به این نوع از سنسورها می‌باشد. این نوع از سنسورها شامل انواع هسته‌ ثابت و سیم پیچ ثابت می باشد. در نوع سیم‌پیچ ثابت هسته در داخل سیم‌پیچ در حال حرکت می‌باشد و هسته با شیئی که می‌خواهیم سرعت آن را اندازه‌گیری کنیم در تماس است. هنگامی که هسته در داخل سیم‌پیچ حرکت می‌کند در داخل سیم‌پیچ خطوطی مغناطیسی ایجاد می‌شود. بنابراین نیرومحرکه القاء شده در سیم‌پیچ متناسب با سرعت هسته مغناطیسی می‌باشد. و سنسورهای هسته ثابت از یک سیم‌پیچ تشکیل شده که به جسم در حال حرکت متصل است و یک مغناطیس دائم توسط دو فنری که آن را احاطه کرده‌اند بین سیم‌پیچ نگه داشته شده است. در حالتی که سرعت فرکانس نوسانات شیء و به دنبال آن هسته آنقدر باشد که از فرکانس سیستم مکانیکی تجاوز کند هسته عملاً بدون حرکت باقی می‌ماند. بنابراین ولتاژ ایجاد شده در سیم‌پیچ در اثر حرکت آن در طول میدان مغناطیسی متناسب با سرعت شئء تغییر می‌کند. شکلهای ساده این دو نوع سنسور را در شکلهای زیر مشاهده می‌کنید.

سنسور lvdt: ال وی دی تی LVDT مخفف جمله ترانسفورماتور تفاضلی متغیر خطی Linear Variable Differential Transformer ، یک نوع رایج از مبدل transducer الکترومکانیکی است که میتواند حرکت یا جابجایی خطی را به سیگنال الکتریکی تبدیل کند. در حال حاضر سنسورهای موقعیت خطی LVDT در دسترس است که می توانند جابجایی های بسیار کوچک از چند میلیونیم اینچ تا چند اینچ را اندازه گیری نمایند.  در شکل پایین اجزاء یک LVDT معمولی نشان داده شده است. ساختار داخلی ترانسفورماتور متشکل از یک سیم پیچ اولیه که در بین یک جفت سیم پیچ ثانویه که به طور یکسان پیچیده شده اند قرار گرفته است، که این سیم پیچها به طور قرینه با اولیه فاصله دارند. سیم پیچ بر روی یک ماده پلیمری یک تکه که از لحاظ مکانیکی و حرارت و رطوبت تقویت شده است قرار دارد. همچنین این ماده پلیمری از لحاظ نفوذ پذیری مغناطیسی عایق شده است. سپس این مجموعه در یک غلاف استیل قرار می گیرد. توضیحاتی که داده شد در مورد قسمت ثابت سنسور LVDT بود.

ادامه‌ی سنسور lvdt: قسمت متحرک یک LVDT شامل یک میله فولادی از جنس مواد مغناطیسی می باشد که به آن هسته می گویند ، هسته می تواند آزادانه در داخل سیلندر سیم پیچی شده ای که در بالا توضیح داده شد حرکت کند. این پیستون به قطعه ای که قرار است مقدار جابجایی اش اندازه گیری شود متصل است و به همراه آن در سیلندر جابجا می شود. سیلندر به اندازه کافی فضا برای جابجایی هسته بدون این که تماس فیزیکی با بدنه سیلندر داشته باشد را دارا می باشد. در عمل سیم پیچ اولیه LVDT توسط جریان متناوب با دامنه و فرکانس مناسب تحریک می شود. سیگنال الکتریکی خروجی LVDT تفاضل بین سیم پیچ ثانویه است ، که با جابجایی موقعیت محوری پیستون درون هسته تغییر می کند. معمولاً این ولتاژ AC خروجی توسط مدارهای الکترونیکی به ولتاژ یا جریان DC تقویت شده تبدیل می شود تا بتوان از آن استفاده کرد.

سنسور LVDT چگونه کار می کند؟ شکل پایین نشان می دهد زمانی که هسته در موقعیتهای محوری مختلف قرار دارد چه اتفاقی رخ می دهد. سیم پیچ اولیه LVDT که با 'P' نشان داده شده است با یک منبع تغذیه AC تغذیه شده است. شار مغناطیسی توسط کوپل هسته و سیم پیچ ثانویه مجاور S1 , S2  توسعه یافته است. اگر هسته در بین مسیر S1 و S2 قرار بگیرد شار مساوی به هر دو سیم پیچ ثانویه کوپل می شود و در نتیجه ولتاژ القاء شده E1 و E2 در هر دو سیم پیچ یکسان خواهد بود. ابن نقطه به عنوان موقعیت مرجع صفر در نظر گرفته می شود به طوریکه ولتاژ خروجی برابر با تفاضل ولتاژهای E1 و E2 است بنابر این ولتاژ موقعیت مرجع برابر صفر است.

سنسور LVDT چگونه کار می کند؟ همانطور که در شکل نشان داده شده است اگر هسته به سیم پیچ S1 نسبت به سیم پیچ S2 نزدیک تر باشد ، شار بیشتری به S1 و شار کمتری به S2 منتقل می شود. بنابر این ولتاژ القاء شده E1 افزایش و ولتاژ القاء شده E2 کاهش میابد ، در نتیجه ما در خروجی ولتاژ تفاضلی E1-E2 را داریم. این موضوع به صورت عکس نیز برقرار است یعنی اگر هسته به S2 نزدیکتر باشد شار بیشتری به در S2 و شار کمتری در S1 القاء می شود در نتیجه ما در خروجی E2-E1را خواهیم داشت.

سنسور LVDT چگونه کار می کند؟ در شکل صفحه‌ی بعد A چگونگی تغییر مقدار ولتاژ تفاضلی خروجی EOUT را نسبت به جابجایی موقعیت خطی هسته نشان داده است. مقدار EOUT را نسبت به جابجایی هسته از نقطه مرجع صفر Null تا مقدار حداکثر را نشان می دهد. در شکل B زاویه ولتاژ خروجی EOUT سنسور را نشان  می دهد ، تا زمانی که موقعیت هسته در موقعیت مرجع Null باشد مقدار ولتاژ خروجی برابر صفر است اما به محض جابجا شدن هسته مقدار فاز ولتاژ خروجی به اندازه 180 درجه تغییر می کند. این تغییر 180 درجه را می توان به عنوان تعیین جهت حرکت پیستون نسبت به نقطه صفر با استفاده از مدار الکترونیکی مناسب استفاده کرد. که این موضوع در شکل C نشان داده شده است. در شکل C قطبیت سیگنال خروجی متناسب با موقعیت هسته نسبت به نقطه صفر را نشان می دهد. همچنین در این شکل نشان داده شده است که ولتاژ خروجی سنسور در محدوده مشخص شده ای بسیار خطی است اما در خارج از این محدوده مقداری ولتاژ خروجی سنسور افت می کند.

سنسور LVDT چگونه کار می کند؟

چرا از LVDT استفاده می شود؟ 1-      کارکرد بدون هیچ گونه اصطکاک: به دلیل این که هسته هیچ گونه اصطکاکی با ثانویه ندارد از این ویژگی در تست مواد ، اندازه گیری جابجایی ارتعاش ، سیستم های اندازه گیری در علوم هوایی با دقت بالا استفاده می شود. 2-      دقت نا محدود 3-      عمر طولانی از لحاظ مکانیکی 4-      استحکام در برابر ضربه 5-      حساسیت فقط نسبت به حرکت محوری 6-      قابلیت جدایش هسته از سیم پیچ 7-      مقاوم در برابر عوامل محیطی (رطوبت ، گرد و غبار و ...) 8-      تکرار پذیری نقطه صفر (بی نیاز از کالیبره شدن پی در پی) 9-      پاسخ دینامیکی سریع 10-  خروجی مطلق (با قطع شدن تغذیه موقعیت فعلی از بین نمی رود و با وصل مجدد برق میتوان مجدداً از آن موقعیت اندازه گیری را شروع کرد)  

اینکودر خطی این سنسور از یک نوار تشکیل شده که بر روی آن در نقاط مختلف حساسه‌هایی نسبت به نور، وجود دارد. این نوار به جسمی که می‌خواهیم سرعتش را اندازه‌گیری کنیم متصل می‌شود. در بیرون توسط یک شمارنده می‌توانیم پالسهایی را که در حساسه‌ها ایجاد می‌کنند دریافت کرده و با شمارش آنها موقعیت جسم متحرک را تعیین کنیم. در نظر گرفتن موقعیت سیستم در زمان نیز سرعت جسم را به ما می‌دهد. از این نوع از سنسورها در اندازه‌گیری سرعت‌های خطی کمتر استفاده می‌شود. هم به خاطر رنج کم و هم به خاطر مدار بهسازی سنگین‌تر از انواع دیگر کاربرد صنعتی کمتری داشته و بیشتر در حد یک ایده باقی مانده است.

استفاده از اثر دوپلر Doppler effect سنسورهای سنجش سرعت خطی که از این اثر استفاده می‌کنند، عموماً برای سنجش فواصل زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرند. این کار توسط فرستادن یک سیگنال به شئء در حال حرکت و دریافت سیگنال برگشتی از آن صورت می‌گیرد. بنا به اثر دوپلر فرکانس سیگنال فرستنده با فرکانس دریافتی توسط گیرنده برابر نخواهد بود. این تغییرات به وجود آمده در فرکانس سیگنال متناسب با سرعت شیئی است که سیگنال به آن خورده و برگشت داده است. اگر شئء نسبت به منبع سیگنال فاصله بگیرد فرکانس دریافتی کوچکتر از فرکانس فرستاده شده و اگر به سمت آن حرکت کند فرکانس دریافتی بیشتر از فرکانس فرستنده خواهد بود.

اثر دوپلر:

انکدر های افزایشی خطی : این انکدرها از نظر پالس های خروجی همانند انکدر های چرخشی بوده ولی این انکدرها در ظاهر بسیار بوده و حرکت آنها به صورت خطی می باشد.

انکدر های مطلق خطی : یکی از مدل های دیگر انکدرها به صورت مطلق خطی بوده که کاربرد بسیاری در اندازه گیری های طولی دارد که به خط کش های دیجیتال معروف هستند.

سنسور‌های سرعت چرخشي: اين دسته از سنسورها به سنجش سرعت زاويه‌اي مي‌پردازند. اين نوع به نظر در صنعت کاربرد بيشتري در مقايسه با سنسورهاي سرعت خطي دارد و در صنعت به وضوح قابل مشاهده مي‌باشد. اين نوع از سنسورها عموماً به اسم تاکومتر شناخته مي‌شوند هر چند در عالم واقع منظور از تاکومتر نوع خاصي از سنسورهاي سرعت مي‌باشد. در ادامه رايج‌ترين انواع اين سنسور را مورد بررسي قرار خواهيم داد. تاکومترهاي الکترومغناطيسي:(Electromagnetic Tachometer) تاكومتر نوري يا ليزري: (Optical Tachometers) سنسورهاي Stroboscopic: تاکومتر مغناطیسی‌ روتور دندانه‌ای:(Toothed Rotor Magnetic Tachometer) و چند نوع ديگر :

تاکومترهاي الکترومغناطيسي: در تاکومتر الکترومغناطيسي ولتاژ DC يا AC حاصله در خروجي متناسب با سرعت شفت سيستم دوار مي‌باشد. شفتي که توسط شيء در حال چرخش به منظور اندازه‌گيري سرعت آن به حرکت در آمده است. از اينجا به سه نوع از تاکومترهايي که در اين دسته قرار مي‌گيرند اشاره مي‌کنيم و هرکدام را به صورت مجرا مورد بررسي قرار خواهيم داد.

نوع اول- تاکومتر با خروجي DC

نوع دوم- تاکومترهاي با روتور مغناطيس دائم: در اين نوع از تاکومترها روتور که مي چرخد مغناطيس دائم متصل به روتور يک ميدان مغناطيسي AC در فضاي استاتور و سيم‌پيچ به وجود مي‌آيد. بنابراين ولتاژي که بر روي سيم‌پيچ استاتور در اثر قطع خطوط مغناطيسي حاصل مي‌شود متناسب با سرعت چرخش روتور مي‌باشد.

نوع سوم- تاکومترهاي القاي AC استاتور اين تاکومترها شامل دو سيم پيچ در اطراف پلها مي باشد. بر روي يکي از آنها ولتاژ متناوب قرار مي گيرد و بر روي ديگري ولتاژ متناوب القاء مي شود. هنگامي که روتور در ماشين شروع به چرخش مي کند شار مغناطيسي بر روي سيم پيچ دوم و متعاقب آن ولتاژ القايي بر روي آن تغيير مي کند. فلذا با بررسي دقيق تأثير نحوه قرار گرفتن روتور در تغيير ضريب القايي بر روي سيم پيچ دوم مي توان موقعيت و حتي سرعت چرخش روتور و متعاقب آن شيء متحرک را محاسبه نمود. چند نمونه تاكومتر الكترومغناطيسي و مقايسه انواع آنها: http://saba.kntu.ac.ir/eecd/ecourses/instrument ation/projects/reports/Speed/electromagnetic% 20tachometers/Catalog%20RC700%20Contig.pdf

تاكومتر نوري يا ليزري: این روش در عين سادگي از كاربرد زيادي در بازار كار برخوردار است. در اين نوع از سنسور نور بر روي يك نقطه خاص از روتور كه در حال حركت است، فوكوس كرده و همچنين حساسه‌هاي نوري نيز بر روي روتور قرار دارد كه در هر دور زدن يك بار نور را سنس مي‌كند. با در نظر گرفتن اين دور زدنها در بازه زماني مي‌توان سرعت جسم چرخنده را بدست آورد.

سنسورهاي Stroboscopic این سنسورها از يك منبع نوراني شديد تشكيل شده است كه با فركانسي قابل تنظيم، نور را به سمت جسم در حال چرخش مي‌تاباند. هر بار كه اين منبع چشمك مي‌زند جسم در حال چرخش رويت مي‌شود و هنگامي كه خاموش است جسم ديده نمي‌شود. اين سنسورها از اين اثر استفاده مي‌كند كه هر گاه فركانس حركت چرخ با فركانس زدن نور توسط منبع برابر شود، جسم ثابت ديده مي‌شود. پس ما در حقيقت به فركانس حركت جسم چرخنده رسيده‌ايم.

تاکومتر مغناطيسي‌ روتور دندانه‌اي: تاکومتر مغناطيسي‌ روتور دندانه‌اي: اين تاکومتر ازيک ماده فرومغناطيس نرم تشکيل شده است.يک روتور با ماده مغناطيسي که باعث مي شود در مدار مغناطيسي که در شکل ملاحظه مي کنيد شار مغناطيسي برقرار گردد. مدار مغناطيسي شامليک روتور مغناطيسي، مغناطيس دائم، مواد رساناي شار مغناطيسي و سيم‌پيچ مي‌باشد. ولتاژي که در سيم پيچ القاء مي‌شود متناسب با جايگاه روتور تغيير خواهد کرد. در اثر حرکت روتور دندانه‌دار متناوباً شار مغناطيسي کم و زياد مي‌شود. با شمارش تعداد کم و زياد شدن ولتاژ در سيم پيچ در اثر تغيير رلوکتانس و در نظر گرفتن تعداد دندانه هاي روتور مي‌توان سرعت روتور و شيء متحرک را اندازه‌گيري کرد. در شكلهاي زير به ترتيب شكل داخلي خود سنسور، شكل عمومي قرار گرفتن دندانه‌هاي روي روتور و شكل سيگنال خروجي به ازاي قرار گرفتن دندانه‌هاي روتور به فرمهاي مختلف آمده است.

تصاویر تاکومتر مغناطيسي‌ روتور دندانه‌اي: تصاویر تاکومتر مغناطيسي‌ روتور دندانه‌اي:

اينكودرهاي چرخشي: (Encoder Type Angular Speed Transducer) اين نوع از سنسورها نيز همانند اينكودرهاي خطي موقعيت را اندازه‌گيري كرده و سپس با در نظر گرفتن تعداد پالسها در هر دور و شمردن تعداد پالسها سرعت چرخشي را به ما مي‌دهد. اما به رقم استفاده وسيع اين نوع سنسور توضيحات آن را به ديگر تحقيقهاي انجام شده واگذار مي‌كنيم و به همين مختصر بسنده مي‌كنيم.

ادامه‌ی اينكودرهاي چرخشي: یکی از اجزای اصلی انکودرهای دوار، دیسکی شیشه ای یا پلاستیکی است که به صورت یک در میان با نوارهای شفاف و نوارهای تیره پوشانده شده است. یک منبع نوری در یک سمت و یک حسگر نوری نیز در سمت دیگر دیسک قرار می گیرند. همزمان با چرخش شفت و به تبع آن چرخش دیسک، تابش نور به حسگر قطع و وصل میگردد. هرگاه نور به حسگر برخورد می‌کند، انکودر یک پالس الکتریکی ایجاد می‌کند. هنگامی که نور توسط بخش تیره دیسک بازتاب شده و به حسگر نمی‌رسد، سیگنال نیز قطع می‌گردد. بنابراین با چرخش مداوم دیسک، یک موج مربعی ایجاد می‌شود. در اکثر انکودرها از دیودهای نورانی مادون قرمز به عنوان منبع نور و از فتودیودها یا فتورزیستورها به عنوان حسگر نور استفاده می شود. چنانچه عملکرد دیگری به انکودر افزوده نشود، خروجی انکودر فقط یک پالس مربعی است که تنها، نشانگر چرخش دیسک است. لذا از آنجا که جهت چرخش و موقعیت محور با یک موج مربعی قابل تعیین نیست، بخش های دیگری به انکودر افزوده می‌شود تا داده های دیگری از چرخش فراهم شود. ساده ترین راه افزودن یک خروجی دیگر با اختلاف فازی معین نسبت به خروجی اول است. به تناسب ساختار داخلی و نیز نوع و تعداد خروجی‌ها، انکودرهای دوار به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند؛ انکودرهای دوار افزایشی و انکودرهای دوار مطلق.

انکدرهای چرخشی افزایشی : انکدرهای چرخشی  افزایشی : انکدرهای افزایشی به این معنا می باشد که تا زمانی که انکدر در حال حرکت است در خروجی پالس و سیگنال داریم و برای اندازه گیری سرعت و موقعیت باید در کنترلر تعداد این پالس ها شمارش شود،ولی اگر کنترلر بازنشانی شود(تغذیه آن قطع شده و دوباره روشن شود) موقعیت قبلی انکدر را فراموش کرده و دوباره باید با شمارش پالس های انکدر اطلاعات جدید را کسب کند.یکی از معایب انکدر های افزایشی همین مورد می باشد که نمیتوان متوجه موقعیت قبلی و واقعی انکودر شد که این امر باعث ارزان قیمت بودن این مدل از انکدر ها شده است.

ساختمان کلی يک انکودر افزايشی : شفت منبع تغذیه دیسک کد صفحه اسکن کننده سیگنال های خروجی منبع نور ترانزیستور مادون قرمز اشمیت تریگر عدسی

طرز کار انکودر چرخشی افزایشی این نوع از انکودرها در هر چرخش کامل شفت، تعداد پالس معینی تولید می کنند. با اندازه گیری مدت زمان دوره یک پالس یا شمارش تعداد پالس ها در یک بازه زمانی معین می توان سرعت چرخش را محاسبه نمود. چنانچه یک نقطه ثابت به عنوان مرجع در نظر گرفته شود، تعداد پالس های شمارش شده بعد از آن نقطه را می توان به عنوان پارامتری برای تعیین موقعیت نسبت به نقطه مرجع به کار گرفت. انکودرهایی با دو خروجی، کنترلر را قادر می‌سازند تا جهت چرخش را تعیین کند؛ همچنین امکان موقعیت یابی دو ســویه را نیز فراهم می‌آورند. انکـودرهایی که سه خروجی دارند، علاوه بر دو خروجی قبلـی خروجی دیگری دارند که سیگنال صفر نامیده می‌شود. این خروجی به ازای هر چرخش کامل یک پالس ایجاد می‌کند. از فرکانس این سیگنال می‌توان برای محاسبه سرعت زاویه ای ωاستفاده نمود.

نحوه تعیین جهت چرخش انکودر افزایشی: دو خروجی A و B نسبت به یکدیگر ۹۰ درجه اختلاف فاز دارند تا بدین ترتیب بتوان جهت چرخش را تشخیص داد. برای تعیین جهت چرخش، هر دو فاز مورد ارزیابی قرار می گیرند تا مشخص شود کدامیک بر دیگری تقدم فاز دارد. اگر فاز A بر فاز B تقدم داشته باشد، چرخش ساعتگرد خواهد بود؛ اما اگر B بر A مقدم باشد، چرخش پاد ساعتگرد است.

انکدرهای  چرخشی مطلق : انکدرهای مطلق به این معناست که در هر نقطه و موقعیت که باشد سیگنالی که در خروجی برای کنترلر ارسال میکند بیانگر همان مکان می باشد،در واقع انکدر های مطلق یک تعداد عدد یونیک برای هر زاویه از انکدر دارند که با قرار گیری در آن نقطه پالس و کد آن در خروجی ظاهر میشود.این انکدر ها نسبت به انکدر های افزایشی گرانتر بوده و پس از هربار بازنشانی کنترلر موقعیت شفت انکدر فراموش نمی شود.

نحوه عملکرد شفت انکودر مطلق (عدسی محدب) (دیسک کد گذاری شده) شبکه اسکن کننده(دیسک ثابت) سلول های فتو الکتریک

ادامه‌ی انکودر های دوار مطلق: این انکودر به ازای موقعیت های مختلف روتور،یک کد باینری تولید می‌کند. این گونه انکودرها، شفت را به تعداد بخش های معینی تقسیم می‌کنند و به هر بخش یک کد اختصاص می‌دهند. از لحظه شروع چرخش یک شمارنده داخلی شروع به شمارش می کند و در پایان یک دور کامل، شمارش مجدداً تکرار می‌شود. ماکزیمم دقت انکدرهای تک صفحه ۱۳ بیت است؛ یعنی تا ۸۱۹۲ موقعیت برای روتور قابل تعریف است. اما انکودرهای چند صفحه ای دقتی ۲۵ بیتی دارند؛ و این بدان معناست که می توان شفت را به ۲۲۵ بخش تقسیم کرد. این امر دقت بسیار بالایی را فراهم می آورد. اطلاعات جمع آوری شده نیز به دو صورت سریال و موازی قابل انتقال به کنترلر می باشد و بدین ترتیب دیگر نیازی به ابزار خارجی برای تعیین موقعیت نیست. لازم به ذکر است کدهای اختصاص یافته به شفت به سه صورت است: کد باینری ، کد گری و کد گری افزونی.

مفهومResolution در انکودر مطلق: بيت 3 بيت 2 بيت 1 بيت 0 Resolution در انکودر مطلق به تعداد دواير هم مرکز بر روی Code Disk بستگی دارد. به ازاءهرموقعيت فيزيکی نظير زاويه، سرعت، فاصله ... يک عدد دیجیتال نسبت داده می شود. 000و001و... کدهای مورد استفاده مانند: Gray Code ،,BCD Code و يا کدهای دوتايي(Binary Code). بعد از هر دور چرخش کامل شفت، شمارش بطور مجدد از ابتدا شروع می شود.

انواع انکودرهای مطلق Single Turn انواع انکودرهای مطلق Multi Turn از مزایای دیگر آن مقاومت در برابر شوک و لرزش می باشد. ابعاد کوچک مطابق با RS422 وابزار برنامه ریزی اسکن کردن مغناطیسی تنظیم الکتریکی HE:المنت هال CS: دیسک کد GB: جعبه دنده

انکدرهای چرخشی مغناطیسی: این انکدرها هم همانند انکدرهای افزایشی بوده ولی در تولید پالس از سنسورهای اثر هال استفاده شده است.

انکدر های چرخشی سینوسی و کسیونوسی resolvers: همانطور که در شکل فوق مشاهده می کنید ،این انکدر ها تفاوت عمده ای با انکدر های افزایشی و مطلق دارد،با این تفاوت که در این انکدر ها پالس ها به صورت دیجیتال نبوده و به صورت سیگنال آنالوگ می باشد که با اندازه گیری فرکانس و اختلاف فاز و شمارش نقاط صفر سیگنالها می توانیم سرعت،موقعیت و جهت حرکت شفت را به دست آوریم.

تاکومتر سويچيSwitch Tachometer اساس اين تاکومتر را باز و بسته شدن متناوب کنتاکتهاي الکتريکي تشکيل مي‌دهد. اين کار توسط يک زائده و يا يک صفحه که از خاصيت گريز از مرکز استفاده مي‌کند در اتصال به روتور انجام مي‌شود. تعداد بسته شدن کانتکتي که با زائده روي روتور در ارتباط است متناسب با سرعت چرخشي روتور و شيء متحرک مي‌باشد.

تاكومتر كرنشي:Strain Gage Tachometers اين نوع تاکومتر از يک ميله تشکيل شده که دو طرف آن را strain gage هايي احاطه کرده‌اند. اين ميله در تماس با روتور است. اين تماس از طريق يک زائده بر روي روتور و يا يک صفحه که از خاصيت گريز از مرکز استفاده مي کند با روتور برقرار مي شود. تعداد خم شدنهاي ميله مرتبط با gage ها در هر بار تماس غير مستقيم با روتور سبب تغيير مقاومت آنها مي شود. با سنس کردن تعداد دفعات تغيير مقاومت مي تواند بيانگر سرعت چرخشي روتور و يا شيء متحرک باشد. و ايده‌هاي ديگري نظير تاكومترهاي اثر گريز از مركز كه از اين اثر براي اندازه‌گيري سرعت اجسام اندازه‌گيري مي‌كند و يا تاكومترهايي كه از اثر خازني به منظور سنجش سرعت استفاده مي‌كنند به گونه‌اي كه با چرخش جسم مربوطه در ظرفيت خازني تغييراتي ايجاد مي‌شود و ...

کاربرد انکدر چیست؟ انکدر ها معمولا در سیستم های اتوماسیون و کنترلی در قسمتی نصب می شوند که بتوانند از خروجی فیدبک را برای کنترلر ارسال کنند و پارارمترهای زیر را مشخص کند: 1)اندازه گیری سرعت 2)اندازه گیری و کنترل موقعیت 3)جهت چرخش شفت شما تصور کنید که قصد کنترل سرعت یک موتور الکتریکی را دارید ،اگر شما فرمان های موتور را از یک اینورتر به آن اعمال کنید و سرعت را کم و یا زیاد نمایید توانسته اید تا سرعت موتور را کنترل کنید ولی مشکل اصلی زمانی پیش می آید که شما قصد داشته باشید تا سرعت موتور را روی سرعت خاص به صورت دقیق و ثابت نگه دارید در این حالت شما نیاز به گرفتن فیدبک از موتور هستید اما این سوال پیش می آید که آیا سرعت دقیق موتور همان عددی که شما به آن اعمال کرده اید هست یا نه؟،پس یکی دیگر از کاربرد های انکدر اندازه گیری سرعت موتور ها می باشد. مواردی پیش می آید که شما می خواهید نوار نقاله مورد نظرتان به اندازه ای مشخص حرکت کند و در آن نقطه توقف کند که این موضوع یکی از پرکاربردترین نوع استفاده از انکدر در صنعت مخصوصا در ماشین آلات بسته بندی و پرکن های صنعتی به کار گرفته می شود. برای این کار شما خروجی انکدر را اندازه گیری می کنید و با در نظر گرفتن ضرایب گیربکس و کوپلینگ ها مسافت طی شده را به دست می آورید ، این کار به اصطلاح کنترل موقعیت نامیده می شود.

کاربرد های انکدر: اندازه گیری سرعت اندازه گیری موقعیت اندازه گیری زاویه اندازه گیری جهت حرکت شفت ماشین های cnc ماشین های چاپ آسانسور روباتهای صنعتی ماشین های بسته بندی

کاربرد انکدر به شرح تصاویر :(ماشین های Cutting)

کاربرد انکدر به شرح تصاویر :(رول باز کن کاغذ و …) کاربرد انکدر به شرح تصاویر :(رول باز کن کاغذ و …)

کاربرد انکدر به شرح تصاویر :(ماشین های پرکن بطری) کاربرد انکدر به شرح تصاویر :(ماشین های پرکن بطری)

سنسور سرعت خودرو

اثر هال اثر هال نتیجه ی طبیعت جریان عبوری از هادی است. جریان از حرکت تعداد زیادی حامل‌های بار تشکیل می‌شود که معمولاً الکترون ها، حفره ها، یونها یا ترکیبی از این سه هستند. حامل‌های بار هنگام حرکت در میدانی که بر مسیر حرکت آنها عمود است، نیرویی را تجربه می‌کنند، که نیروی لورنتز نامیده می‌شود. وقتی چنین میدان مغناطیسی‌ای حاضر نباشد، بارها تقریبا به صورت مستقیم حرکت می‌نمایند. اما وقتی یک میدان مغناطیسی عمود اعمال شود، مسیر آنها منحرف می‌شود و روی یکی سطوح ماده تجمع می‌کنند. نتیجهٔ این امر به جای ماندن بارهای مساوی اما با علامت مخالف در سطح دیگر خواهد بود، یعنی همان‌جایی که کمبود حامل بار وجود دارد. و بدین ترتیب یک توزیع نامتقارن از چگالی بار در سطح عنصر هال به وجود می‌آید که جهت آن عمود بر میدان مغناطیسی و جهت حرکت حامل‌های بار است. جدا شدن بارها یک میدان الکتریکی ایجاد می‌کند که با ادامه ی مهاجرت بارها مخالفت خواهد کرد. بنابراین یک اختلاف پتانسیل ثابت تا زمانی که جریان ادامه داشته باشد به وجود خواهد آمد.

: اثر هال برای یک فلز ساده که تنها یک نوع حامل بار (الکترون‌ها) در آن وجود دارد،ولتاژ هال به صورت زیر می‌باشد: اثر هال:

اثر کوانتمی هال: مشابه کوانتوم مکانیکی اثر هال است، که در سیستم‌های الکترونی دوبعدی و در دمای پایین و میدان مغناطیسی بالا دیده می‌شود.در این شرایط رسانایی هال(σ) مقدارهای کوانتیده زیر را اختیار می‌کند: که  بار بنیادی و  ثابت پلانک و ν مقادیر صحیح ۱.۲.۳ و ... یا مقادیری کسری را می‌تواند اختیار کند .اگر مقادیر ν صحیح باشند به این پدیده اثر صحیح کوانتمی هال و در حالت دوم اثر کسری کوانتمی هال می گویند.اثر صحیح کوانتمی هال به سادگی قابل توضیح است ، اما اثر کسری کوانتمی هال پیچیده تر است و وجود آن به برهم کنش های الکترون ها با هم مربوط است.

سنسورهاي اثرهال عنصرهال، سنسور ميدان مغناطيسي است. باتوجه به ويژگيهاي ولتاژ خروجي اين سنسور نياز مند يك طبقه تقويت كننده و نيز جبران ساز حرارتي است. چنانچه از منبع تغذيه با ريپل فراوان استفاده كنيم وجود يك رگولاتور ولتاژ حتمي است. رگولاتور ولتاژ باعث مي شود تا جريان I ثابت باشد بنابراين ولتاژ هال تنها تابعي از شدت ميدان مغناطيسي مي باشد. اگر ميدان مغناطيسي وجود نداشته باشد ولتاژي توليد نمي شود. با وجود اين اگر ولتاژ هر ترمينال اندازه گيري شود مقداري غير ا ز صفر به ما خواهد داد. اين ولتاژ  كه براي تمام ترمينال ها يكسان است با CMV Common Mode Voltage شناخته مي‌شود. بنابراين تقويت كننده بكار گرفته شده مي بايست يك تقويت كننده تفاضلي باشد تا تنها اختلاف پتانسيل را تقويت كند.

سنسورهاي هال ديجيتال در اين سنسورها وقتي بزرگي ميدان مغناطيسي به اندازه مطلوبي رسيد سنسور ON مي شود و پس از اينكه بزرگي ميدان از حد معيني كاهش يافت سنسور خاموش مي شود. لذا در اين سنسورها خروجي تقويت كننده تفاضلي را به مدار اشميت تريگر مي دهند تا اين عمل را انجام دهد، براي جلوگيري از پرش هاي متوالي از تابع هسترزيس زير استفاده مي كنند.

 سنسورهاي آنالوگ   سنسورهاي آنالوگ ولتاژ خروجي خود را متناسب با اندازه ميدان مغناطيسي عمود بر سطح خود، تنظيم مي كنند. با توجه به كميت هاي اندازه گيري اين ولتاژ مي تواند مثبت يا منفي باشد. براي اينكه سنسورهاي ولتاژ خروجي منفي توليد نكند و همواره خروجي تقويت كننده تفاضلي را با يك ولتاژ مثبت را پاس مي كنند. در شكل بالا توجه داريم كه يك نقطه صفر وجود دارد كه در آن ولتاژي توليد نمي شود . از ويژگيهاي اثرهال نداشتن حالت اشباع است و نواحي اشباع در شكل مربوط به آپ امپ در سنسور اثر هال مي باشد . معمولا خروجي تقويت كننده تفاضلي را به ترانزيستور پوش-پول مي د هند.

سيستم هاي مغناطيسي سنسور اثر هال درحقيقت بدين  ترتيب عمل ميكند كه توسط يك سيستم مغناطيسي كميت فيزيكي به ميدان مغناطيسي تبديل مي شود. حال اين ميدان مغناطيسي توسط سنسور اثر هال حس مي شود. بسياري از كميت هاي فيزيكي با حركت يك آهنربا اندازه گيري مي شوند. مثلاً  دما و فشار را مي توان بوسيله انقباض و انبساط يك Bellows كه به آهنربا  متصل است اندازه گيري نمود. روش هاي مختلفي جهت ايجاد ميدان مغناطيسي وجود دارد.

سنسورهاي اثرهال Hall Effect Sensors مقدمه يك عنصر هال از لايه نازكي ماده هادي با اتصالات خروجي عمود بر مسير شارش جريان ساخته شده است وقتي اين عنصر تحت يك ميدان مغناطيسي قرار مي گيرد، ولتاژ خروجي متناسب با قدرت ميدان مغناطيسي توليد مي كند. اين ولتاژ بسيار كوچك و در حدود ميكرو ولت است. بنابراين استفاده از مدارات بهسازي ضروري است. اگر چه سنسور اثرهال، سنسور ميدان مغناطيسي است ولي مي تواند به عنوان جزء اصلي در بسياري از انواع حسگرهاي جريان، دما، فشار و موقعيت و … استفاده شود. در سنسورها، سنسور اثر هال ميداني را كه كميت فيزيكي توليد مي كند و يا تغيير مي دهد حس مي كند. بازگشت به ابتدا       ويژگيهاي عمومي ويژگيهاي عمومي سنسورهاي اثرهال به قرار زير مي باشند: 1 - حالت جامد ؛ 2 - عمر طولاني ؛ 3 - عمل با سرعت بالا-پاسخ فركانسي بالاي 100KHZ ؛ 4 - عمل با ورودي ثابت (Zero Speed Sensor) ؛ 5 - اجزاي غير متحرك ؛ 6-ورودي و خروجي سازگار با سطح منطقيLogic  Compatible  input and output ؛ 7 - بازه  دمايي گسترده  (-40°C ~ +150°C) ؛ 8 - عملكرد تكرار پذيرعالي Highly  Repeatable  Operation ؛ 9 - يك عيب بزرگ اين است كه در اين سيستمها پوشش مغناطيسي مناسب بايد در نظرگرفته شود، چون وجود ميدان هاي مغناطيسي ديگر باعث مي شود تا خطاي زيادي در سيستم اتفاق افتد. بازگشت به ابتدا         تاريخچه اثرهال توسط دكتر ادوين هال (Edvin   Hall) درسال 1879 در حالي كشف شد كه او دانشجوي دكتراي دانشگاه Johns  Hopkins در بالتيمر(Baltimore) انگليس بود. هال درحال تحقيق بر تئوري جريان الكترون كلوين بود كه دريافت زماني كه ميدان يك آهنربا عمود بر سطح مستطيل نازكي از جنس طلا قرار گيرد كه جرياني از آن عبور مي كند، اختلاف پتانسيل الكتريكي در لبه هاي مخالف آن پديد مي آيد. او دريافت كه اين ولتاژ متناسب با جريان عبوري از مدار و چگالي شار مغناطيسي عمود بر مدار است. اگر چه آزمايش هال موفقيت آميز و صحيح بود ولي تا حدود 70 سال پيش از كشف آن كاربردي خارج از قلمرو فيزيك تئوري براي آن بدست نيامد. با ورود مواد نيمه هادي در دهه 1950 اثرهال اولين كاربرد عملي خود را بدست آورد. درسال 1965 Joe  Maupin ,Everett Vorthman براي توليد يك سنسور حالت جامد كاربردي وكم هزينه از ميان ايده هاي متفاوت اثرهال را انتخاب نمودند. علت اين انتخاب جا دادن تمام اين سنسور بر روي يك تراشه سيليكن با هزينه كم و ابعاد كوچك بوده است اين كشف مهم ورود اثر هال به دنياي عملي و پروكاربرد خود درجهان بود. بازگشت به ابتدا       تئوري اثرهال             اگر يك ماده هادي يا نيمه هادي كه حامل جريان الكتريكي است در يك ميدان مغناطيسي به شدت B كه عمود برجهت جريان عبوري به مقدار I مي باشد قرار گيرد، ولتاژي به مقدار V در عرض هادي توليد مي شود.   اين خاصيت در مواد نيمه هادي داراي مقدار بيشتري نسبت به مواد ديگر است و از اين خاصيت در قطعات اثرهال تجارتي استفاده ميشود.  ولتاژها به اين علت پديد مي آيد كه ميدان مغناطيسي باعث مي شود تا نيروي لرنتز برجريان عمل كند و توزيع آنرا برهم بزند[F=q(V´B)]. نهايتا حاملهاي جريان مسير منحني را مطابق شكل بپيمايند.       حاملهاي جريان اضافي روي يك لبه قطعه ظاهر مي شوند، ضمن اينكه در لبه مخالف كمبود حامل اتفاق مي افتد. اين  عدم تعادل بار باعث ايجاد ولتاژ هال مي شود، كه تا زماني كه ميدان مغناطيسي حضور داشته و جريان برقرار است باقي مي ماند. براي يك قطعه نيمه هادي يا هادي مستطيل شكل با ضخامت t ولتاژهايV توسط رابطه زير بدست مي آيد: KH ضريب هال براي ماده مورد نظر است كه بستگي به موبيليته بار و مقاومت هادي دارد. آنتيمونيد ايريديم تركيبي است كه در ساخت عنصر اثرهال استفاده مي شود  و مقدار KH براي آن  20  است. ولتاژهال در رنج  در سيليكن بوجود مي آيد و تقويت كننده براي آن حتمي است. سيليكن اثر پيز و مقاومتي دارد و بنابراين براثر فشار مقاومت آن تغيير مي كند. در يك سنسور اثر هال بايد اين خصوصيت را به حداقل رساند تا دقت و صحت اندازه گيري افزوده شود. اين عمل با قرار دادن عنصر هال بريك IC براي به حداقل رساندن اثر فشار و با استفاده از چند عنصر هال انجام ميشود. بطوري كه بر هر يك از دو بازوي مجاور مدار پل يك عنصر هال قرار گيرد، در يكي جريان بر ميدان مغاطيسي عمود است و ولتاژ هال ايجاد مي شود و در ديگري جريان موازي با ميدان مغناطيسي مي باشد و ولتاژ هال ايجاد نمي‌شود. استفاده از 4 عنصر هال نيز مرسوم مي باشد.   بازگشت به ابتدا       اساس سنسورهاي اثرهال عنصرهال، سنسور ميدان مغناطيسي است. باتوجه به ويژگيهاي ولتاژ خروجي اين سنسور نياز منديك طبقه تقويت كننده و نيز جبران ساز حرارتي است. چنانچه از منبع تغذيه با ريپل فراوان استفاده كنيم وجود يك رگولاتور ولتاژ حتمي است. رگولاتور ولتاژ باعث مي شود تا جريان I ثابت باشد بنابراين ولتاژ هال تنها تابعي از شدت ميدان مغناطيسي مي باشد. اگر ميدان مغناطيسي وجود نداشته باشد ولتاژي توليد نمي شود. با وجود اين اگر ولتاژ هر ترمينال اندازه گيري شود مقداري غير ا ز صفر به ما خواهد داد. اين ولتاژ  كه براي تمام ترمينال ها يكسان است با(CMV) Common Mode Voltage شناخته مي‌شود. بنابراين تقويت كننده بكار گرفته شده مي بايست يك تقويت كننده تفاضلي باشد تا تنها اختلاف پتانسيل را تقويت كند. مطالبي اضافه در مورد مدارات بهسازي سنسورهاي اثر هال    Applying Linear Output Hall Effect Transducers 715k   Current Sink and Outsource Interface for Solid State Sensors 367k   Interfacing Digital Hall Effect Sensors 114k   Interfacing the SS9 LOHET with Comparators and OP Amps 387kبازگشت به ابتدا       سنسورهاي هال ديجيتال             در اين سنسورها وقتي بزرگي ميدان مغناطيسي به اندازه مطلوبي رسيد سنسور ON مي شود و پس از اينكه بزرگي ميدان از حد معيني كاهش يافت سنسور خاموش مي شود. لذا در اين سنسورها خروجي تقويت كننده تفاضلي را به مدار اشميت تريگر مي دهند تا اين عمل را انجام دهد، براي جلوگيري از پرش هاي متوالي از تابع هسترزيس زير استفاده مي كنند.   بازگشت به ابتدا        سنسورهاي آنالوگ             سنسورهاي آنالوگ ولتاژ خروجي خود را متناسب با اندازه ميدان مغناطيسي عمود بر سطح خود، تنظيم مي كنند. با توجه به كميت هاي اندازه گيري اين ولتاژ مي تواند مثبت يا منفي باشد. براي اينكه سنسورهاي ولتاژ خروجي منفي توليد نكند و همواره خروجي تقويت كننده تفاضلي را با يك ولتاژ مثبت را پاس مي كنند. در شكل بالا توجه داريم كه يك نقطه صفر وجود دارد كه در آن ولتاژي توليد نمي شود . از ويژگيهاي اثرهال نداشتن حالت اشباع است و نواحي اشباع در شكل مربوط به آپ امپ در سنسور اثر هال مي باشد . معمولا خروجي تقويت كننده تفاضلي را به ترانزيستور پوش-پول مي د هند. سنسور آنالوگ اثر هال بازگشت به ابتدا       سيستم هاي مغناطيسي سنسور اثر هال درحقيقت بدين  ترتيب عمل ميكند كه توسط يك سيستم مغناطيسي كميت فيزيكي به ميدان مغناطيسي تبديل مي شود. حال اين ميدان مغناطيسي توسط سنسور اثر هال حس مي شود. بسياري از كميت هاي فيزيكي با حركت يك آهنربا اندازه گيري مي شوند. مثلاً  دما و فشار را مي توان بوسيله انقباض و انبساط يك Bellows كه به آهنربا  متصل است اندازه گيري نمود.  روش هاي مختلفي جهت ايجاد ميدان مغناطيسي وجود دارد. ]        Unipolar head-on  mode در اين حالت آهنربا نسبت به نقطه مرجع سنسور حركت مي كند.  همانطور كه در شكل بالا ديده مي شود منحني تغييرات فاصله وميدان مغناطيسي در اين شكل آمده است (منحني بدست آمده غير خطي است) و دقت درحد متوسط است. مثلاً اگر يك سنسور اثرهال ديجيتالي را در نظر بگيريم در اين حالت در فاصله أي كه G1 حاصل مي شود سوئيچ عمل مي كند و On ميشود و وقتي كه فاصله به حدي رسيد كه G1 حاصل شود سوئيچ OFF ميكند.  ]        Unipolar   slide-by  mode در اين حالت آهنربا در يك مسير افقي نسبت به سنسور تغيير مكان مي كند.  منحني تغييرات مكان نسبت به ميدان مغناطيسي بازهم غير خطي است- دقت اين روش كم است و لي حالت تقارني كاملاً ديده مي شود. مثلاً سنسور اثرهال ديجيتالي را در نظر بگيريد كه در اثر ميدان G1روشن شده و در ميدان G2 خاموش مي شود وقتي آهنربا از سمت راست حركت مي كند و به موقعيت +D1 مي رسد آنگاه سنسور عمل ميكند. اين حركت ادامه مي تواند داشته باشد تا به موقعيت –D2 برسد، در اين هنگام سنسور آزاد مي شود و به همين ترتيب.   ]        Bipolar  Slide –By  made در اين حالت از 2 آهنربا كه قطب S,N هر كدام بصورت ناهمنام در مجاورت هم قرار گرفته است استفاده مي كنيم. دقت در اين روش درحد متوسط است- حالت تقارن وجود ندارد ولي مي توان در بخش هايي، از خاصيت خطي منحني استفاده نمود. اگر همان سنسور ديجيتالي قبلي را در نظر بگيريم در حركت از راست به چپ وقتي كه فاصله به D2 مي رسد آنگاه سنسور عمل مي كند و تا به مرحله D4 پيش مي رود. بنابراين در يك حركت پيوسته از راست به چپ سنسور در بخش شيب تند عمل مي كند و در بخش شيب كند رها ميكند. جهت حذف شيب تند در بخش مبدأ از يك تكنيك ديگر استفاده مي شود. بدين ترتيب كه در ميان ايندو آهنربا فاصله معيني قرار مي دهند.  اين عمل بطور چشمگيري دقت را افزايش مي دهد. حالت ديگري نيز به كار مي‌رود كه در آن منحني حاصل بصورت يك تابع پالس است. در اين روش در ميان دو آهنربا، آهنرباي ديگري قرار مي دهند كه پهناي پالس متناسب با پهناي اين آهنربا مي باشد.  ]        Bipolar  Slide –By  mode (ring  magnet) در اين حالت از يك آهنرباي حلقه استفاده مي شود آهنرباي حلقه اي يك قطعه آهنرباي ديسك مانند است كه قطب هاي آن در پيرامون آن قرار دارند. در شكل زير آهنرباي حلقه اي با دو جفت قطب نمايش داده مي شود. به منحني حاصل شيبه به يك منحني سينوسي است.  هرچه تعداد قطبهاي آهنرباي حلقه اي بيشتر باشد مقدار پيك حاصل در اندازه ميدان كمتر خواهد بود. تعداد پالس هاي حاصل در اين روش برابر با جفت قطبهاي آهنربا مي باشد. محدوديت در ساخت آهنرباي حلقه اي با جفت قطبهاي زياد،  محدوديت اين روش محسوب مي شود. مقايسه اي از اين سيستمها در زير آمده است : منظور از All حركتهاي چرخشي، پيوسته و رفت و برگشتي است. بازگشت به ابتدا       هم اكنون به تشريح برخي از كاربرد هاي سنسورهاي اثرهال مي پردازيم . سنسورهاي موقعيت تشخيص پره ( Vane Operated Position Sensor) اين سنسورها گاهاً تحت عنوان سنسورهاي پره شناخته مي شوند و شامل يك آهنربا و يك سنسور اثرهال با خروجي ديجيتالي مي باشند. شكل زير اين دو بخش را در يك بسته نشان ميدهد.  اين سنسور داراي يك فاصله هوايي ميان آهنربا و سنسور اثرهال مي باشد و توانايي موقعيت سنجي خطي و نيز موقعيت سنجي زاوايه اي را نيز دارد. پره خطي پره يكنواخت پره دايروي اساس عملكرد شكل مقابل را در نظر بگيريد. وقتي كه پره در فاصله هوايي بين اهنربا وسنسور اثرهال قرار گيرد خطوط شار مغناطيسي پراكنده مي شوند و توسط سنسوراثر هال احساس نمي شوند، بنابراين خروجي سنسور در سطح منطقي صفر (OFF) قرار مي گيرد.   شكل بالا نشان ميدهد كه وقتي كه يك پره ميان اين سنسور مي رود چه اتفاقي مي افتد. درحركت از چپ به راست وقتي لبه جلوي پره به ناحيه b مي رسد، آنگاه سنسور از حالت ON به حالت OFF تغيير وضعيت مي دهد و اين حالت تا زماني كه لبه انتهايي پره به ناحيه d برسد ادامه پيدا مي كند تا در آن لحظه از OFF به ON تغيير وضعيت دهد. بنابراين مدت زماني كه خروجي سنسور OFF است برابر با فاصله بين d ,b بعلاوه پهناي پره مي باشد. درحركت از راست به چپ نيز وضعيت كاملاً مشابه است. در اكثر مواقع پره ها بصورت به هم پيوسته مي باشند. اين حالت در شكل زير در نظر گرفته شده است. توجه كنيد كه اين دو حالت هيچ تفاوتي باهم ندارند. رابطه بين مدت زمان OFF ,ON براي حالت پره دندانه اي به پيوسته در جدول زير خلاصه شده است.   نمونه هايي از اين سنسور ها در زير آمده است . 2AV series 4AV series SR 17 / 16 series   بازگشت به ابتدا       Sequence Sensors شكل زير را در نظر داشته باشيد. تعدادي ديسك آهني بر روي يك شفت قرار گرفته اند. اين ديسكها از فاصله هوايي سنسورهاي پره (Vane Sensor) عبور مي كنند. شكل هر كدام از اين ديسكها بگونه اي است كه يك مجموعه از آنها منجر به توليد كدهاي خاصي مي شود. سنسور پره در اثر حضور ديسك در فاصله هوايي خروجي را صفر و در اثر عدم حضور آن خروجي را يك مي گويند. به اين ترتيب كد حاصل از اين روش موقعيت يا وضعيت شفت را نشان مي دهد. به جاي استفاده از ديسك ها و سنسورهاي پره مي توان از آهنرباي حلقه اي متصل به شفت و سنسورهاي اثرهال دو قطبي (bipolar) استفاده نمود. بازگشت به ابتدا       سنسورهاي مجاورتي     Proximity  Sensor در دو طرح زير  4 سنسور اثرهال با خروجي ديجيتالي كه بر يك صفحه آلومينيومي قرار گرفته اند نشان داده شده است .در شكل اول سنسورها تك قطبي و در شكل دوم سنسورها دو قطبي هستند. تك قطبي دوقطبي بازگشت به ابتدا       سنسور ماشين هاي اداري دستگاههاي فتوكپي، فاكس، پرينترهاي كامپيوتر از اين سنسورها مي توانند استفاده كنند. براي مثال پرينتر، جهت دريافت وجود كاغذ و نيز جريان كاغذ ازسوئيچ هاي اثرهال استفاده مي كنند. ويژگي : بدون تماس - بدون اعمال نيروي اضافي - عمر طولاني بازگشت به ابتدا       سنسور موقعيت چندگانه (Multiple position sensor) شكل مقابل سنسور اثرهال را در كنار 3 مقايسه كننده ولتاژ نشان مي دهد اين سنسور چندگانه داراي 3 خروجي ديجيتالي است. بازگشت به ابتدا       سنسور ضد لغزشي Anti-Skid sensor شكل زير راه حلي را براي كنترل نيروي ترمز يك چرخ نشان ميدهد. هدف اين است بدون اينكه چرخ به اصطلاح قفل شود اتومبيل درحداقل زمان ممكن متوقف شود. در اين سيستم سنسور بگونه اي قرار گرفته است كه يك چرخ دنده داخلي را حس مي كند. زمان عكس العمل سيستم توقف بر مبناي فركانس سيگنالي كه سنسور توليد مي كند تخمين زده مي شود. بازگشت به ابتدا       سنسور موقعيت پيستون (Piston detection sensors) در شكل مقابل روشي جهت موقعيت سنجي پيستون در يك سيلندر غير آهني داده شده است. درحالت نخست آهنربا هايي را در درون پيستون به گونه اي قرار مي دهند تا توسط چند سنسور اثرهال با خروجي خطي دريافت شوند. در حالت دوم از يك پيستون آهني و آهنربا و سنسور اثرهال استفاده مي شود. در اين حالت نياز است تا مشخصات سيستم مغناطيسي بطور مطلوبي در دسترس باشد. برقراري هاي استفاده از اثرهال در اين موقعيت سنجي به شرح زير مي باشد: 1- ابعاد كوچك سنسورها 2 - عدم نياز به منبع قدرت خارجي براي آهنرباها 3 - رنج دمايي بزرگ از 40°c تا 150°c 4 - توانايي عمل در محيط كثيف و آلوده بازگشت به ابتدا       برخي از  نمونه ها در اين بخش برخي از سنسورهاي شركت Honeywell به همراه اطلاعات كلي آنها آمده است.

محل قرار گیری سنسور سرعت در خودرو

نحوه‌ی عملکرد سنسور سرعت در خودرو

ادامه‌ی نحوه‌ی عملکرد سنسور سرعت در خودرو

مدار‌الکتریکی سنسور سرعت در خودرو

تست سنسور سرعت در خودرو

آشنایی با اثرات خرابی ظاهری سنسور سرعت در خودرو

خودرو های بدون سنسور سرعت

سنسور سرعت چرخ سنسور های سرعت چرخ بر اساس نوع کارکرد به دو نوع تقسیم می‌شوند: سنسور های غیر فعال سنسور های فعال

سنسور‌های غیر فعال

سنسور‌های غیر فعال

سنسور های فعال

سنسور های فعال

سنسور های فعال

بررسي وضعيت بازار ايران در زمينه سنسورهاي سرعت تقسيم‌بندي رايج سنسورهاي سرعت: سنسورهاي ثابت كه براي مصارف دائمي نظير مانيتورينگ يك فرآيند و يا كنترل آن استفاده مي‌شود و از طريق شفت به جسم در حال چرخش متصل مي‌شود. و سنسورهاي قابل حمل و نقل كه از آنها به طور معمول در مواقعي كه كار در حد تست كردن مي‌باشد و نياز به استفاده دائمي از آن نداريم، استفاده مي‌شود. اين تقسيم‌بندي از بررسي وضعيت بازار جهاني برمي‌آيد كه امروزه هر چه بيشتر به سمت ديجيتالي شدن وسايل اندازه‌گيري حركت مي‌كند. در بازار ايران نيز براي سنسورهاي سرعت تقسيم‌بندي بالا يعني ثابت و پرتابل وجود دارد. نوع ثابت در بازار ايران:تاكومترهاي 1000RPM به 40 ولت و 1000RPM به 60 ولت را در بازار ايران مشاهده كرديم.البته يكي از روشهاي رايج بازاريها اين بود كه آنچه بازار مي‌خواست سفارش مي‌دادند، حتي به صورت موردي اما با قيمت مورد نظر خود. اين سنسورها در بازار از نوع كره‌اي پنجاه هزار توماني تا آمريكايي پانصد هزار توماني. نوع قابل حمل و نقل:اين نوع از سنسورها نيز در حد وفور در بازار موجود بود.يكي از نمونه هايي كه ما در بازار ديديم، همان نمونه سوم ارائه شده در بالا مي باشد كه محصول شركت testo آلمان مي‌باشد. قيمت اين جنس نزديك به 260 هزار تومان بود، كه بقيه انواع نيز حوالي همين قيمت بود. غير از جنسهاي كره‌اي كه تا حدود صد و سي هزار تومان نيز يافت مي‌شدند. Shaft Incoder ها نيز در انواع 100 پالس در هر دور تا 3000 پالس در هر دور موجود بودند كه متناسب با دقتي كه داشتند، رنج وسيعي از قيمت را پوشش مي‌دادند. * از يكي از بازاريها وضعيت ساخت اين سنسورها در داخل را جويا شديم، كه جواب منفي نسبت به ساخت اين سنسورها را در پي داشت. اميدواريم كه اشتباه از آگاهي هاي پايين اين بازاري باشد.

معرفی شرکت هایی برای تهیه سنسور سرعت: 1)شرکت رهیاب سایت: www.Rahyab-co.ir ایمیل: Info@Rahyab-co.ir تلفن 88015357 -88015358 موبایل 09121578156 2) شرکت اسپک تلفن:44296941 موبایل:09126499663 ایمیل:

منابع مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا، «Hall effect»، ویکی‌پدیای انگلیسی، دانشنامهٔ آزاد (بازیابی در ۱۱ ژوئن ۲۰۰۸) 2)www.honeywell.com\sensing 3) Book : HALL EFFECT SENSING AND APPLICATION 4)www.mariottim.interfree.it/index_e.htm 5)www.wondrmagnet.com 6)www.mekanikekhodro.ir 7) www.icesi.ir 8) www.robo-nz.blogfa.com 9)www.betalasermike.com 10)www.globalspec.com 11)www.transtekinc.com 12)www.sensorsmag.com 13)www.polytec.de/polytec.com 14)www.ni.com 15) www.saba.kntu.ac.ir 16) Pepperl+Fuchs® Inc., Principles of Rotary Encoders 17) OMRON Industrial Automation Co., Incremental Rotary Encoder E6B2-CWZ3E Technical Data, November 2008 18) محمدرسول کریمی، “کنترل سرعت موتور القایی با کمک DSP به روش کنترل برداری” پایان نامه کارشناسی ارشد ۱۳۸۹ 19)دیوید هالیدی، رابرت رزنیک. «امواج صوتی (فصل ۲۰)». در فیزیک.