Где v – линейная скорость, R – радиус окружности. Угловая скорость равномерного движения тела по окружности – это . Твердое тело вращается, замедляясь, вокруг неподвижной оси с угловым ускорением . Найти среднюю угловую.
Анализ датчиков угловой скорости колес автотранспортных средств. Аннотациянаучной статьипо машиностроению, автор научной работы — Рыжих Леонид Александрович, Чебан А. В., Красюк Александр Николаевич.
Приводится анализ способов измерения скорости и колесных датчиков угловой скорости колеса. Показана актуальность данной темы на сегодняшний день и предложены наиболее эффективные, с точки зрения авторов, способ измерения скорости и виды датчиков угловой скорости колеса. В., Красюк Александр Николаевич. Текстнаучной работына тему . Научная статья по специальности. Рыжих, к. т. н., профессор, А.
А. Чебан, аспирант. С. В. Тишковец, ассистент, А. Н. Красюк, аспирант, ХНАДУ. Аннотация. Приводится анализ способов измерения скорости и колесных датчиков угловой скорости колеса. Показана актуальность данной темы на сегодняшний день и предложены наиболее эффективные, с точки зрения авторов, способ измерения скорости и виды датчиков угловой скорости колеса.
Маховик с начальной угловой скоростью Условие задачи: Твердое тело вращается вокруг неподвижной оси так, что его угловая скорость зависит от угла поворота Угловая скорость характеризует скорость вращения тела и измеряется в радианах за сек. На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике.
АТС) . Схема АБС: 1 - тормозной кран; 2 - модулятор АБС; 3 - тормозная камера; 4 - тормозной механизм, 5 - импульсное колесо (индуктор); 6 - датчик угловой скорости; 7 - электронный блок управления (ЭБУ). Анализ публикаций. Начиная с первых прототипов АБС 1.
Колесные датчики АБС подвержены вибрациям, ударам, влиянию агрессивных сред, низких (- 6. Следовательно, эти датчики должны быть устойчивыми к воздействию перечисленных факторов, кроме того, быть дешевыми, простыми в эксплуатации, а в случае выхода из строя - легко монтироваться и демонтироваться. Частота измерения угловой скорости зависит от числа импульсов, выдаваемых за один оборот импульсного колеса, что напрямую зависит от конструкции комбинации датчик - импульсное колесо.
Цель работы - анализ существующих датчиков угловой скорости и выбор датчика для использования в АБС. Большинство датчиков выдает электрический сигнал, частота которого пропорцио- . Скорость колеса определяется по частоте или периоду импульсов, выдаваемых колёсным датчиком. Сигнал датчика предварительно усиливается, чтобы амплитуда и форма импульсов была приемлемой для срабатывания схемы измерений. Существует несколько способов измерения угловой скорости . С уменьшением скорости число импульсов за счетный интервал уменьшается, что приводит к падению точности измерения.
Для получения точности измерений 5 % нужно, чтобы на минимальной скорости, при которой работает антиблокировочная система, за счетный интервал мимо датчика проходило 2. При длине динамической окружности колеса 3,1. Учитывая, что время полного блокирования колеса составляет около 0,1 с, данный способ измерения неприемлем для АБС. Функциональная схема аналогового способа измерения скорости. Импульсы поступают на вход «а» после предварительного усиления и запускают автогенератор АГ, формирующий по переднему фронту (началу) входного импульса короткий выходной импульс фиксированной амплитуды и длительности «б».
Данные импульсы управляют ключом на транзисторе и сопротивлении R1. Во время отсутствия импульса ключ закрыт и конденсатор С медленно заряжается через сопротивление R3.
Для вращения в двухмерном .
Время заряда, а значит и напряжение, до которого успевает зарядиться конденсатор, зависит только от периода импульсов. Импульс автогенератора открывает ключ, и конденсатор разряжается через диод и сопротивление Я2.
Так как время импульса фиксировано, то конденсатор успевает разрядиться на одну и ту же величину. Таким образом, среднее напряжение на конденсаторе обратно пропорционально периоду импульсов. Преимущество данного способа измерения частоты состоит в том, что измеряемый период колебаний усредняется за несколько импульсов и уменьшается вероятность ошибки. Недостатком способа является слишком медленная реакция на резкое изменение частоты и как следствие большое время измерения. При этом способе в измерении участвуют несколько импульсов и ошибки, связанные с неточностью изготовления кодового колеса, компенсируются.
Дискретизация измерения определяется количеством импульсов, при- . Третий способ - измерение периода прохождения зуба кодового колеса мимо датчика. Этот способ похож на предыдущий, но счётный интервал формируется импульсами датчика и заполняется импульсами фиксированной частоты. Количество импульсов заполнения подсчитывается измерительной схемой. Скорость колеса подсчитывается по формуле.
Rd - динамический радиус колеса, Z - число зубьев импульсного колеса; Т - период импульсов датчика, определённый по количеству импульсов заполнения. Это наиболее быстрый способ измерения скорости, но так как измеряется длительность только одного импульса, требуется высокая точность изготовления импульсного колеса. При отсутствии сигнала схема не может окончить счёт импульсов заполнения, поэтому требуется искусственно ограничить время счёта максимальной длительностью импульса с датчика. При превышении этого времени формируется сигнал ошибки, который может быть расценен либо как полная остановка колеса, либо как выход датчика из строя. Данный способ оптимально подходит для систем АБС, так как обеспечивает минимальное время измерения скорости и зависит только от числа зубьев импульсного колеса и скорости движения.
Но основное ограничение на количество зубьев накладывается минимальной шириной зуба и впадины, которые способен воспринять датчик. Частота ошибок определяется помехоустойчивостью датчика. Ошибки могут быть частично отфильтрованы при обработке результатов измерений в режиме реального времени, например, по признаку слишком резкого изменения значения скорости или недопустимого значения скорости, но это вызывает «провалы» в данных, используемых для регулирования. Для сравнительного анализа датчики были сгруппированы по следующим типам (рис.
Виды датчиков угловой скорости. Рис. Схема и выходной сигнал ИДС. Преимущества ИДС: 1) амплитуда сигнала соответствует напряжению питания схемы (8 - 3. В); 2) схема усиления сигнала встроена прямо в датчик; 3) высокая помехоустойчивость (уровень сигнала значительно выше уровня помехи); 4) малые габариты и вес датчика. Недостатки ИДС: 1) точность измерения периода одного сигнала определяется частотой генератора датчика (при частоте 5. Гц погрешность составляет 2.
Катушка генератора содержит 3. Частота генератора зависит от индуктивности катушки, сердечник которой используется в качестве чувствительного элемента. При прохождении зуба импульсного колеса вблизи чувствительного элемента, резко возрастает индуктивность катушки и происходит срыв генерации, что вызывает увеличение тока, потребляемого схемой генератора, и является выходным сигналом датчика. Низкий уровень соответствует наличию зуба, высокий уровень - отсутствие зуба.
При проходе зубьев индуктора вблизи сердечника датчика изменяется магнитный поток через катушку . При этом в ней создаётся переменное напряжение, период которого равен периоду прохождения зубьев. Для получения сигнала приемлемого уровня катушка содержит от 1. Схема магнитодинамического датчика с разомкнутым магнитным потоком и его выходной сигнал.
Преимущества: датчик содержит только катушку и магнит, поэтому может выдерживать большие ускорения, вибрацию и нагрев. Недостатки: 1) малый уровень сигнала (порядка 0,1 В), который зависит от зазора между датчиком и импульсным колесом и частоты сигнала (частоты прохождения зубьев). Уровень выходного сигнала при частоте, ниже некоторой граничной, недостаточен для срабатывания входной схемы; 2) низкая помехоустойчивость (уровень помехи сравним с уровнем полезного сигнала); 3) чувствительность к внешним магнитным полям; 4) требуется точная установка датчика относительно импульсного колеса и точная установка импульсного колеса.
Поскольку от величины магнитного зазора зависит уровень выходного сигнала, датчик используется для контроля установки импульсного колеса: измеряется амплитуда сигнала за полный оборот колеса и определяется минимальный и максимальный уровень сигнала. Если они значительно отличаются, то индуктор установлен с биением. Датчики с замкнутым магнитным потоком имеют схожую конструкцию, но к импульсному колесу выведены оба полюса магнита. При такой конструкции зубья индуктора периодически замыкают магнитное поле датчика. Магнитное поле, проходящее через катушку, изменяется сильнее, чем в датчике с разомкнутым магнитным потоком, поэтому можно применять. Недостаток - форма и амплитуда импульсов значительно зависят от зазора между датчиком и индуктором и геометрии зубьев индуктора. При первом и втором способе измерения это не существенно, но при измерении периода импульсов (третий способ) будут получены неверные значения.
Избавиться от данного недостатка можно разделив частоту сигнала датчика на два, но для получения тех же временных характеристик требуется индуктор с вдвое большим числом зубьев. Схема магнитодинамического датчика с замкнутым магнитным потоком и его выходной сигнал. К подобным датчикам можно отнести датчики Холла. Они представляют собой магнитный датчик, в качестве чувствительного элемента которого используется полупроводник, чувствительный к магнитному полю.
Чувствительный элемент обычно объединён в один корпус со схемой предварительного усиления, от которой зависят параметры выходного сигнала. Достоинства - датчик может иметь малые габаритные размеры. К недостаткам можно отнести высокую стоимость. Основной недостаток магнитных датчиков заключается в том, что на них накапливаются металлические частицы (продукты износа), влияющие на их работу. Градуировочный диск инкрементального оптоэлектронного датчика. При вращении оси датчика, с помощью градуированного диска (рис. Ширина градуировок на диске составляет примерно.
Частота импульсов соответствует скорости вращения датчика. Градуировочный диск абсолютного оптоэлектронного датчика. В данном типе датчика градуировочный диск (рис. Если рассматривать от центра, то каждая трасса содержит вдвое больше количество градуировок в отличие от предыдущей. Каждая трасса соответствует цифровой битовой комбинации, которая может быть закодирована в код Грея, двоичный код или BCD.
При применении абсолютного датчика с десятью трасами выдаётся двоичный код значения угла поворота в диапазоне 0 - 1. Цифровая обработка этого сигнала может дать 1.