转速表

 

 

中文名称：转速表英文名称：tachometer

 

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。转速仪测量在国民经济的各个领域，都是必不可少的。

 

工作原理

  

转速表

转速表将接收的数字脉冲信号（由传感器发出的），处理后直接读入cpu的计数口，经软件计算出转速、和指针相应的位置，再通过cpu的控制口，放大后驱动步进电机正负方向旋转，指示相应转速值（指针直接安装在步进电机的旋转轴上），步进电机走一步仅为1/3度。

 

　　1、静力矩大指针不易抖动，抗振性能强。

 

　　2、采用单片微处理器通过软件设计，所以精度高、抗干扰性强。

 

　　3、小时计采用液晶显示，无机械部分，所以更可靠和更具有时代感。

 

　　由于是指针指示符合传统视认习惯，又便于计算机远程处理和网络化要求，所以数字化步进电机仪表是现代汽车仪表和摩托车仪表的发展趋势，Switec公司的步进电机在国内外已广泛用于各种汽车、摩托车和工程机械仪表。车用微型步进电机是一种专用的新型汽车仪表配件，利用它设计的仪表既符合传统视认习惯又能满足数化处理要求，是现代化仪表的理想配件。

 

技术参数　　 转速：1～99999转/分钟

 

　　频率：0.0167～1666.6赫兹

 

　　周期：0.6～60000ms

 

　　计数：1～99999

 

　　线速度：0.1～3000.0米/分钟

 

　　转速表的测量精度：全量程范围误差<0.02%的超高精度（转速、频率、周期）

 

　　转速表的测量距离：光电式：50～300毫米；激光式：50～3000毫米

 

　　显示：五位有效数字动态液晶浮点显示

 

　　信号输出：TTL电平脉冲输出

 

　　电源：两节七号电池供电，可连续使用24小时

 

　　体积：128×58×26（毫米）

 

重量：90克

 

分类　　转速表包括离心式转速仪、磁性转速仪、电动式转速仪、磁电式转速仪、闪光式转速仪、电子式转速仪等类型。

离心式转速仪　　离心式转速仪利用离心力与拉力的平衡来指示转速。 离心式转速仪是最传统的转速测量工具，是利用离心力原理的机械式转速仪；测量精度一般在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　　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

  

转速表

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。

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。

 

　　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，很难像前五种一样来归类。这里将电子类转速计，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。

 

　　1、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

  

转速表

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）。

 

　　2、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；

 

　　⑴指针式：

 

　　①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；

 

　　②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。

 

　　③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 。

 

  

转速表

⑵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。

 

　　⑶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。

 

　　上述六种转速仪，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。

 

　　转速表还可分为：接触式转速表（机械式转速表）、非接触式转速表（光电式转速表）、脉冲式转速表、汽油机转速表和柴油机转速表等。

 

转速测量方法

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,转换精度在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，转换精度在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　　在显示精度、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精度，万分之五以上的测量转速仪表基本都是这种方法。