转速表
是机械行业必备的仪器之一,用来测定电机的转速、线速度或频率。常用于电机、电扇、造纸、塑料、化纤、 洗衣机、汽车、飞机、轮船等制造业。大多常用的为手持离心式转速表。
转速表 的性能,转速表运用
转速测量方法与转速仪表
转速仪测量在国民经济的各个领域,都是必不可少的。
一、转速检测仪表的分类:
离心式转速,利用离心力与拉力的平衡来指 示转速。离心式转速仪是传统的转速测量工具,是利用离心力原理的机械式转速仪;测量一般在1~2级,一般就地安装。一只优良的离心式转速仪不但有准 确直观的特点,还具备可靠耐用的优点。但是结构比较复杂。
磁性转速仪,利用旋转磁 场,在金属罩帽上产生旋转力,利用旋转力与游丝力的平衡来指示转速。磁性转速表,是成功利用磁力的一个典范,是利用磁力原理的机械式转速仪;一般就地安 装,用软轴可以短距离异地安装。磁性转速仪,因结构较简单,目前较普遍用于摩托车和汽车以及其它机械设备。异地安装时软轴易损坏。
电动式转速仪,由小型交流发电机、电缆、电动机和磁性表头组成。小型交流发电机产生交流电,交流电通过 电缆输送,驱动小型交流电动机,小型交流电动机的转速与被测轴的转速一致。磁性转速头与小型交流电动机同轴连接在一起,磁性表头指示的转速自然就是被测轴 的转速;电动式转速,异地安装非常方便,抗振性能好,广泛运用于柴油机和船舶设备。
磁电式转速仪,磁电传感器加电流表,异地安装非常方便。
闪光式转速仪,利用视觉暂留 的原理。闪光式转速仪,除了检测转速(往复速度)外,还可以观测循环往复运动物体的静像,对了解机械设备的工作状态,是一必不可少的观测工具。
电子式转速仪,电子技术的不断进步,使这一类转速仪有了突飞猛进的发展。
上述6种转速仪,具有各自独特的结构和原理,既代表着不同时期的技术发展水平,也体现人类认识自然的阶 段性发展过程。时代在不断前进,有些东西将会成为历史;但我们留心回顾一下,不禁要惊叹前贤的匠心!
离心式转速仪,是机械力学的成果;
磁性式转速仪,是运用磁力和机械力的一个典范;
电动式转速仪,巧妙运用微型发电机和微型电动机将旋转运动异地拷贝;
磁电式转速仪,电流表头和传感器都是电磁学的普及运用;
闪光式转速仪,人类认识自然的同时也认识了自我,体现了人类的灵性;
电子式转速仪,电子技术的千变万化,给了我们今天五彩缤纷的世界,同样也造就了满足人们各种需要的转速 测量仪表。
二、电子式转速仪
电子式转速仪是一个比较笼统的概念:以现代电子技术为基础,设计制造的转速测量工具。它一般有传感器和 显示器,有的还有信号输出和控制。因为传感器和显示器件方面的多种多样,还有测量方法的多样性,很难像前5种一样来归类。本文将电子类转速计,从传感器和 二次仪表分开来分类。如果从安装使用方式上来分,还有就地安装式、台式、柜装式和便携式以及手持式。本文对此不做详述。
转速传感器
转速传感器从原理(或 器件)上来分,有磁电感应式、光电效应式、霍尔效应式、磁阻效应式、介质电磁感应式等。另外还有间接测量转速的转速传感器:如加速度传感器(通过积分运 算,间接导出转速),位移传感器通过微分运算,间接导出转速),等等。测速发电机和某些磁电传感器在线性区域,可以直接通过交流有效值转换,来测量转速; 大多数都输出脉冲信号(近似正弦波或矩形波)。针对脉冲信号测转速的方法有:频率积分法(也就是F/V转换法,其直接结果是电压或电流),和频率运算法 (其直接结果是数字)。
转速显示仪
显示仪从指示形式来分有指针式、数字式、图形及其混合式和虚拟仪表等;
1.指针 式:
动圈式:线圈、游丝指针联于一旋转轴上,给线圈输入电流,线圈感应出磁力,且互 成正比;磁力与游丝的扭力平衡,扭力与指针转角成正比,指针的角度也就反映出输入电流的大小;
动磁式:正交线圈中电流的变化,导致合成磁场方向的变化,而指针附着在单对极的永磁体上,指针反映电流的变化。
电动式:双向旋转的马达带动电位器的旋转,电位器的取样值与输入信号电压比较,决定双向旋转马达正转、 反转或停止,与电位器联动的指针正确反映输入信号的大小。
上述三式指针类表头中,电 动式表头属于电子类,动磁式表头和动圈式表头本身不属于电子类,当与表头配套的传感器或表头驱动需要供电电源时,且依赖现代电子技术时,这里就把它归为电 子类。
2.数字式、图形及其混合式:
主要是从器件来区分,有数码管、字段式液晶、液晶屏、荧光管、荧光屏、等离子屏和EL屏等。显示技术是 一门专门的技术,本文会涉及一些显示技术,但不做展开阐述。
3.虚拟转速仪:
随着计算机的普及,利用计算机做显示和操作平台的虚拟仪表,也越来越被广泛运用,目前主流的开发平台 是NI公司的LabVIEW。有关开发运用技术,可以浏览NI公司的网站。
三、 转速测量的方法
F/V转换
电子类转速测量仪表,由转速传感器和表头(显示器)组成。目前常用的转速传感器,大多输出脉冲信号,只要通过频率电流转换就能与电压电流输入型的指针表 和数字表匹配,或直接送PLC;频率电流转换的方法有阻容积分法、电荷泵法和专用集成电路法,前两种方法在磁电转速仪中也有运用。专用集成电路大都数是阻 容积分法、电荷泵法的综合。目前常用的专用集成电路,有LM331、AD654和VF32等,转换在0.1%以上;但在低频时,这种转换就无能为力。 采用单片机或FPGA,做F/D和D/A转换,转换在0.5~0.05%之间,量程从0~2Hz到0~20KHz,频率低于10Hz时反映时间也变 长。关于F/V转换,请参考相应芯片介绍和应用资料,本文不做赘述。
频率运算
在显示、可靠性、成本和使用灵活性上有一定要求时,就可直接采用脉冲频率运算型转速仪。
频率运算方法,有定时计数法(测频法)、定数计时法(测周法)和同步计数计时法。
定时计数法(测频法)在测量上有±1的误差,低速时误差较大;定数计时法(测周法)也有±1个时间单位 的误差,在高速时,误差也很大。
同步计数计时法综合了上述两种方法的优点,在整个测 量范围都达到了很高的,万分之五以上的测量转速仪表基本都是这种方法。下面以XJP-10B为例,介绍定时计数法(测频法)、定数计时法(测周法)和 同步计数计时法。