新聞主題	水溫、油壓、轉速傳感器的原理及位置實圖

 

摘要：柴油發電機組主控制器對發動機運行狀態的感知，是通過各種傳感器來實現的。我國國家標準GB/T 7665-2005《傳感器通用術語》中定義傳感器（transducer/sensor）：“能感受被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成。”敏感元件（sensing element），指傳感器中能直接感受或響應被測量的部分。轉換元件（transducing element），指傳感器中能將敏感元件感受或響應的被測量轉換成適于傳輸或測量的電信號部分。當輸出為規定的標準信號時，則稱其為變送器（transmitter）。

 

一、概述

 

      傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。

      由于被測物理量的范圍廣泛，種類多樣，而用于構成傳感器的物理現象和物理定律又很多，因此傳感器的種類、規格十分繁雜，傳感器的分類方法很多。傳感器分類常用的方法有按被測物理量進行的分類，如能感受外力并轉換成可用輸出信號的傳感器稱為力傳感器，能感受速度并轉換成可用輸出信號的傳感器稱為速度傳感器，能感受溫度并轉換成可用輸出號的傳感器則稱為溫度傳感器，等等。也可按傳感器的工作原理或傳感過程中信號轉換的原理來分類，如結構型傳感器和物性型傳感器。所謂結構型傳感器（mechanical structnre typetransducer/sensor）是指利用機械構件（如金屬膜片等）的變形檢測被測量的傳感器；所謂物性型傳感器（physical property type trransducer/sensor）是指利用材料的物理特性及其各種物理、化學效應檢測被測量的傳感器。

 

二、水溫傳感器

 

      水溫傳感器的作用是將發動機冷卻水溫度的變化，轉換成熱敏電阻阻值的變化。熱敏電阻為一種半導體溫度傳感器，與大多數半導體傳感器（具有較小的正溫度系數）相比，熱敏電阻具有較大的負溫度系數，且其特性曲線是非線性的。其電阻-溫度關系由下式確定：

 ......................................... (6-1)

 

 

式中 R_T——溫度T時的電阻，Ω；

R₀——溫度T。時的電阻，Ω；

β——材料的特征常數，K；

T，T₀——絕對溫度，K。

      發動機水溫傳感器內部有兩個檢測部件，一是熱敏電阻，二是溫度開關。熱敏電阻將溫度的變化轉換成電阻值的變化，而溫度開關是當溫度高于轉換溫度（一般為95℃）時，開關閉合，當溫度低于轉換溫度時，開關斷開。在自動化發電機組主控制器中，檢測水溫的報警量有兩個，“高溫度警告”量和“高溫度報警停機”量，其中“高溫度警告”量的信號來源是檢測水溫傳感器的熱敏電阻的變化，“高溫度停機報警”量的信號來源是檢測水溫傳感器的溫度開關的狀態。水溫傳感器外殼采用導熱性能優良的銅加工而成，內部有熱敏電阻R，和溫度開關K兩個部件，兩個部件的一端均與外殼連接，另外一端從接線端1和2分別引出，內部原理圖如圖1所示。水溫傳感器內部一般采用電阻值變化范圍較大的熱敏電阻，表1是一種水溫傳感器熱敏電阻的溫度-電阻分度表。

 

柴油發電機水溫傳感器位置圖

 

表1 水溫傳感器性能參數表

 

三、油壓傳感器

 

      油壓傳感器的作用是將發動機潤滑油道內的壓力變化，轉換成對應的可變電阻阻值的變化。可變電阻一般采用特殊電阻材料繞制而成的，隨著壓力的增加，電阻值逐漸增大。發動機油壓傳感器內部有兩個檢測部件，一是滑動觸點式變阻器，二是壓力開關。當潤滑系統壓力變化時，使得傳感器內部的柱塞高度發生變化，從而改變滑動觸點式變阻器的電刷位置，將壓力的變化轉換成電阻值的變化。而壓力開關是當壓力高于轉換壓力（一般為0.14MPa）時，開關斷開，當壓力低于轉換壓力時，開關閉合。在自動化發電機組主控制器中，檢測油壓的報警量有兩個，“低油壓警告”量和“低油壓報警停機”量，其中“低油壓警告”量的信號來源是檢測油壓傳感器的可變電阻的變化，“低油壓報警停機”量的信號來源是檢測油壓傳感器的油壓開關的狀態。油壓傳感器外殼采圓柱形封裝，內部有可變電阻Rp和油壓開關K兩個部件，兩個部件的一端均與外殼連接，另外一端從接線端1和2分別引出，內部原理圖如圖2所示。油壓傳感器內部一般采用電阻值變化范圍較小的可變電阻，表2是一種油壓傳感器可變電阻的壓力-電阻分度表。

圖2 柴油發電機機油壓力傳感器位置圖

 

表2 油壓傳感器性能參數表

 

四、轉速傳感器

 

      轉速傳感器采用無源磁電式轉速傳感器，是一種將被測物理量轉換為感應電動勢的裝置，也稱電磁感應式或電動力式傳感器。由電磁感應定律可知，當穿過一個線圈的磁通Φ發生變化時，線圈中感應產生的電動勢為：

e = -W （dØ / dt）............................................(6-2)

式中 W——線圈匝數；

dØ / dt——穿過線圈的磁通變化率。

      由上式可知，線圈感應電動勢e的大小取決于線圈的匝數和穿過線圈的磁通變化率。而磁通變化率與所施加的磁場強度、磁路磁阻以及線圈相對于磁場的運動速度有關，改變上述任意一個因素，均會導致線圈中產生的感應電動勢的變化，從而可得到相應的不同結構形式的磁電式傳感器。圖3是轉速傳感器的結構圖。

 

圖3 柴油發電機轉速傳感器結構圖

圖4 柴油發電機轉速傳感器電路圖

 

      如圖4所示，在發動機中，轉速傳感器的磁頭與飛輪齒非常近，當飛輪旋轉時，轉速傳感器磁頭與飛輪之間的磁隙發生變化，引起磁頭線圈中磁能量也發生變化，在磁頭中產生交變的感應電動勢，而且飛輪每旋轉一個齒，交變感應電動勢就產生一個完整的正弦波。當飛輪齒數為x齒時，飛輪轉一圈，轉速傳感器就輸出z個正弦波。通過測量轉速傳感器的輸出頻率，就可計算得到發動機的轉速，計算公式如下

n = 60ƒ / z..................................................(6-3)

式中 n——計算得到發動機的轉速，r/min；

f——轉速傳感器的輸出頻率，Hz；

z——輪齒數。

為了保證飛輪在高速旋轉時，飛輪齒與轉速傳感器磁頭之間的磁隙變化明顯，在安裝傳感器時，應將傳感器磁頭接觸到飛輪的齒頂后退出1/2～3/4圈，使磁頭與飛輪齒頂的間隙約為0.45mm。

 

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