シャフトサプライヤーとして、私は正確なシャフト速度測定に依存するさまざまな業界と緊密に連携する特権を持っていました。シャフト速度センサーは、これらのアプリケーションで重要な役割を果たし、機械の効率的かつ安全な動作を確保します。このブログ投稿では、さまざまな種類のシャフト速度センサー、それらの作業原則、およびそれらのアプリケーションを調べます。
1。磁気ピックアップセンサー
磁気ピックアップセンサーは、最も一般的に使用されるシャフト速度センサーの1つです。それらは、電磁誘導の原理に基づいて動作します。磁気ピックアップセンサーは、永久磁石とコイルで構成されています。強磁性ターゲット（ギア歯など）がセンサーを通過すると、磁場が破壊され、コイルに電圧が誘発されます。誘導電圧の周波数は、シャフトの回転速度に直接比例します。
作業原則
シャフトが回転すると、ギアの歯または強磁性ターゲットがセンサーの磁場を通過します。歯が通過するたびに、磁束の変化を引き起こし、コイルに電気パルスが生成されます。これらのパルスを特定の期間にわたってカウントすることにより、シャフトの回転速度を正確に決定できます。
利点
- シンプルで堅牢です：磁気ピックアップセンサーの設計は比較的単純で、耐久性があることが知られています。高温、振動、ほこりなど、過酷な環境に耐えることができます。
- コスト - 有効：これらは一般に、他の種類の速度センサーと比較してより手頃な価格であり、多くの産業用アプリケーションで人気のある選択肢となっています。
短所
- 限られた感度：誘導電圧は非常に少ない可能性があるため、低速での感度が限られている可能性があります。
- 強磁性ターゲットが必要です：センサーが動作するためには、強磁性ターゲットが必要であり、一部の非強磁性シャフト材料での適用を制限する場合があります。
アプリケーション
磁気ピックアップセンサーは、クランクシャフトとカムシャフトの速度を測定するために、自動車エンジンで広く使用されています。また、シャフト速度を監視するために、コンベアシステム、ポンプ、コンプレッサーなどの産業機械でも使用されます。
2。ホール - エフェクトセンサー
ホール - エフェクトセンサーは、シャフト速度センサーのもう1つのタイプのタイプです。 1879年にエドウィンホールによって発見されたホール効果に基づいています。ホールエフェクトセンサーは、電流が通過する薄い半導体材料で構成されています。磁場が電流の流れに垂直に適用されると、ホール電圧として知られる半導体全体で電圧が生成されます。
作業原則
シャフト速度測定アプリケーションでは、回転シャフトに磁石が取り付けられています。シャフトが回転すると、磁石の磁場がホール - 効果センサーを通過します。センサーは磁場の変化を検出し、対応する電気信号を生成します。この信号の周波数は、シャフトの回転速度に比例します。
利点
- 高感度：ホール - エフェクトセンサーは、低速でも正確な速度測定を提供できます。
- 非連絡先操作：回転するシャフトとの物理的な接触は必要ありません。これにより、摩耗や裂傷が減少し、センサーの寿命が増加します。
- 環境要因への免疫：他の種類のセンサーと比較して、ほこり、汚れ、油の影響を受けません。
短所
- 磁気干渉：それらは外部磁場の影響を受ける可能性があり、それが不正確な測定につながる可能性があります。
- 料金：一般に、磁気ピックアップセンサーよりも高価です。
アプリケーション
ホール - エフェクトセンサーは、アンチロックブレーキシステム（ABS）や電子燃料噴射システムなど、自動車用途で一般的に使用されています。また、シャフト速度監視のためにロボット工学、航空宇宙、および産業自動化にも使用されています。
3。光エンコーダー
光エンコーダーは、シャフト速度を測定するために光を使用する精密センサーです。それらは、光源、パターンを備えた回転ディスク（反射性または透過的）、および光検出器で構成されています。
作業原則
トランスミッシブ光エンコーダーでは、光源が回転ディスクを介して光を放出します。ディスクには、不透明で透明な領域のパターンがあります。ディスクが回転すると、透明な領域を通過する光は、電気信号を生成する光検出器によって検出されます。ディスク上のパターンは、革命ごとに生成されるパルスの数がわかっているように設計されています。これらのパルスを特定の期間にわたってカウントすることにより、シャフトの回転速度を計算できます。
反射光学エンコーダーでは、ソースからの光が回転ディスクから反射されます。ディスクには、反射領域と非反射領域のパターンがあります。光検出器は反射光を検出し、それに応じて電気信号を生成します。
利点
- 高精度：光学エンコーダーは非常に高い解像度速度測定を提供し、正確な速度制御を必要とするアプリケーションに適しています。
- 非連絡先操作：ホール - エフェクトセンサーと同様に、シャフトとの物理的な接触は必要ありません。摩耗や裂け目は減少します。
短所
- 汚染に対する感受性：それらは、ほこり、汚れ、油に敏感であり、光の経路をブロックし、測定の精度に影響を与える可能性があります。
- 料金：それらは比較的高価で、特に高解像度エンコーダーです。
アプリケーション
光エンコーダーは、CNCマシン、ロボット工学、およびサーボモーター制御システムで広く使用されており、正確な速度と位置制御が必要です。
4。Eddy-電流センサー
Eddy-電流センサーは、電磁誘導の原理に基づいています。交互の電流がコイルに渡されると、交互の磁場が作成されます。この磁場に導電性ターゲットが配置されると、ターゲットに渦電流が誘導されます。これらの渦電流は、コイルの元の磁場と相互作用する独自の磁場を作成し、コイルのインピーダンスの変化を引き起こします。
作業原則
シャフト速度測定アプリケーションでは、導電性ターゲットが回転シャフトに取り付けられています。シャフトが回転すると、渦電流センサーは、通過する導電性ターゲットによって引き起こされるコイルのインピーダンスの変化を検出します。インピーダンスの変化の頻度は、シャフトの回転速度に比例します。
利点
- 非連絡先操作：彼らはシャフトとの物理的な接触を必要としません。これは、高速および高温度アプリケーションで有益です。
- 非強磁性材料で動作することができます：磁気ピックアップセンサーとは異なり、非磁性導電性材料で動作できます。
短所
- 限られた範囲：他の種類のセンサーと比較して、センシング範囲が比較的限られています。
- 複雑な信号処理：インピーダンスの変化から速度情報を抽出するために必要な信号処理は複雑になる可能性があります。
アプリケーション
Eddy-電流センサーは、タービンエンジン、高速スピンドル、一部の航空宇宙アプリケーションなど、非接触速度測定が必要なアプリケーションで使用されます。
5。超音波センサー
超音波センサーは、超音波波を使用してシャフト速度を測定します。それらは、回転するシャフトに向かって超音波を放出し、波が反射するまでの時間を測定することで働きます。
作業原則
超音波センサーは、超音波の短いバーストを発します。これらの波が回転シャフトに当たると、センサーに反射されます。波の放出と受容の間の時間遅延を測定することにより、シャフトまでの距離を決定できます。シャフトが回転すると、反射波は周波数にドップラーシフトがあります。ドップラーシフトの量は、シャフトの速度に比例します。
利点
- 非連絡先操作：シャフトとの物理的な接触は必要ありません。これは、接触がシャフトやセンサーに損傷を与える可能性があるアプリケーションで役立ちます。
- 過酷な環境で動作することができます：超音波はこれらの要因によって大きな影響を受けていないため、彼らはほこり、汚れ、湿気を備えた環境で働くことができます。
短所
- 干渉：それらは、環境内のバックグラウンドノイズやその他の超音波源の影響を受ける可能性があります。
- 高速での限られた精度：非常に高速では、ドップラーシフト測定の精度が低下する可能性があります。
アプリケーション
超音波センサーは、非接触測定が必要な大きな回転機器の速度の測定など、一部の産業用途で使用されます。
中空のシャフトの考慮事項
シャフト速度センサーに関しては、シャフトのタイプも重要な役割を果たすことができます。中空のシャフトを使用するアプリケーションの場合、特別な考慮事項をとる必要があります。 a中空のシャフト体重の減少やシャフトを通して他のコンポーネントを通過する能力などの利点を提供できます。ただし、一部の種類の速度センサーにも課題をもたらす可能性があります。たとえば、磁気ピックアップセンサーには、中空のシャフトで効果的に動作するために、特別な強磁性インサートまたは異なるターゲット設計が必要になる場合があります。ホール - エフェクトセンサーと光学エンコーダーは、適切な設置と正確な測定を確保するために慎重に設計する必要がある場合があります。
結論
シャフトサプライヤーとして、アプリケーションに適したシャフト速度センサーを選択することの重要性を理解しています。各タイプのセンサーには独自の利点と欠点があり、選択は必要な精度、速度範囲、環境条件、コストなどの要因に依存します。シンプルな産業用アプリケーションには磁気ピックアップセンサーが必要であろうと、CNCマシン用の高精度光エンコーダーが必要かどうかにかかわらず、適切なシャフトとセンサーソリューションを提供できます。
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参照
- アラン・S・モリスによる「測定と計装の原則」
- 「センサーとアクチュエータハンドブック」編集ジョンW.ガードナー
- Honeywell、Allegro Microsystems、Omronなどのセンサーメーカーからの技術文書。