[發明專利]一種測量轉軸的轉速和方向的裝置及方法

在審

• 申請號: 201410068840.1
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN103808960A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 時珍全
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: G01P13/04
• 分類號: G01P13/04;G01P3/487
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于機械轉軸測速、汽車測速、車床測速領域，具體涉及一種測量轉軸的轉速和方向的裝置及方法，用于測量轉軸轉速和方向。

背景技術

轉軸轉速的測量廣泛的應用于制造業和其他機械領域。測量轉軸轉速的方法有很多，目前的測速裝置只能進行測速，不能測量軸的正反轉，而且測量精度有限，且成本高。

發明內容

本發明的目的在于解決上述現有技術中存在的難題，提供一種測量轉軸的轉速和方向的裝置及方法，能夠測量低速旋轉軸轉速和正反轉，提高轉速和旋轉距離的測量精度。同時具有能夠測量正反轉和結構簡單的特點，便于安裝和使用。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種測量轉軸的轉速和方向的裝置，包括測速盤，所述測速盤安裝在待測轉軸上，妻包括主體以及鑲嵌在主體上的強磁鐵；

所述主體為由兩個半環合起來形成的圓環；所述主體與待測轉軸同軸線，主體的內徑與待測轉軸的外徑配合，能夠隨待測轉軸一起旋轉；

所述強磁鐵鑲嵌在主體的外緣圓周上。

所述強磁鐵為圓柱狀，如果采用其它形狀，會影響測量效果；各個所述強磁鐵平行設置，且強磁鐵的軸線與待測轉軸的軸線平行，并在主體的圓周上均布。

所有強磁鐵均同向設置，即在主體的一個端面全是N極，在另一個端面全是S極，或者在主體的一個端面全是S極，在另一個端面全是N極。

所述測速裝置進一步包括至少一個霍爾傳感器；

所述霍爾傳感器固定在所述測速盤外部的機架上，與測速盤不接觸。

所述測速裝置進一步包括兩個霍爾傳感器，當一個霍爾傳感器處于正對一個強磁鐵的位置時，另一個霍爾傳感器剛好位于兩個強磁鐵之間的間隙的正中間位置。兩個傳感器之間距離幾個強磁鐵是沒有規定的。

所述霍爾傳感器和測速盤的外表面之間的距離小于6毫米。

所有所述霍爾傳感器采用相同類型的霍爾傳感器，均采用NPN霍爾傳感器或均采用PNP霍爾傳感器；如果使用PNP霍爾傳感器，則S極朝上，當磁鐵接近霍爾傳感器時，傳感器傳出高電平信號。否則反之。

所述強磁鐵的直徑為6至7毫米，強磁鐵的直徑不易過大，因為過大或過小會影響脈沖信號的高低電平持續時間。磁鐵過大，會導致轉速快時，霍爾傳感器反應不過來，而保持的都是高電平，反之，則都是低電平。相鄰兩個強磁鐵之間在圓周上的距離大于6毫米。

兩個半環是卡在待測轉軸上的，兩個半環之間采用螺栓進行固定連接。

所述半環均采用不導磁材料制作而成，如可以采用鋁材料或塑料等，但是不用用鐵等導磁材料，因為導磁材料會影響霍爾傳感器的判斷。

所述方法在待測轉軸上安裝測速裝置，所述測速裝置包括測速盤及兩個霍爾傳感器；所述測速盤隨待測轉軸一起旋轉，所述霍爾傳感器設置在測速盤的外側，與測速盤不接觸；

在所述測速盤的外緣圓周上設置均布且同向的強磁鐵；

當待測轉軸旋轉時，通過任意一個霍爾傳感器測得的單位時間內的脈沖數來獲得轉軸的轉速，并通過兩個霍爾傳感器的電平時序信號來判斷待測轉軸的旋轉方向。

所述方法在所述測速盤的外側安裝霍爾傳感器時，將第一個霍爾傳感器安裝在正對一個強磁鐵所在的位置，將第二個霍爾傳感器安裝在相鄰兩個強磁鐵之間的間隙的正中間的位置。

所述通過霍爾傳感器測得的單位時間內的脈沖數來獲得轉軸的轉速是這樣實現的：

轉軸的轉速=單位時間內的脈沖數／測速盤上的強磁鐵的總數量。

所述通過兩個霍爾傳感器的電平時序信號來判斷轉軸的旋轉方向是這樣實現的：

如果當第一個霍爾傳感器的信號位于上升沿時，第二個霍爾傳感器的信號位于低電平，當第一個霍爾傳感器的信號位于下降沿時，第二個霍爾傳感器的信號位于高電平，此時判定待測轉軸正在做順時針旋轉；

如果當第一個霍爾傳感器的信號位于上升沿時，第二個霍爾傳感器的信號位于高電平，當第一個霍爾傳感器的信號位于下降沿時，第二個霍爾傳感器的信號位于低電平，此時判定待測轉軸正在做逆時針旋轉。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

(1)利用本發明能夠測量低速旋轉軸的轉速和旋轉方向，提高了轉速和旋轉距離(旋轉距離可以小于一周，即便旋轉不到一周也能判定出轉速和正反轉)的測量精度；

(2)本發明的結構簡單，且便于安裝和使用。

附圖說明

圖1是本發明裝置的結構示意圖。

圖2是本發明實施例中轉軸順時針旋轉時兩個霍爾傳感器產生的電平時序圖。