مستشعر التردد المتغير

تتضمن هذه المقالة قائمة بالمراجع العامة ، لكنها تفتقر إلى الاستشهادات المضمنة الكافية . يُرجى المساعدة في تحسين هذه المقالة من خلال تقديم استشهادات أكثر دقة. ( يونيو 2016 ) ( تعرف على كيفية ومتى يمكنك إزالة هذه الرسالة )

مستشعر التردد المتغير (يُطلق عليه عادةً مستشعر VR ) هو محول يقيس التغيرات في التردد المغناطيسي . عند دمجه مع الدوائر الإلكترونية الأساسية، يكتشف المستشعر التغير في وجود أو قرب الأجسام الحديدية.

بفضل الدوائر الإلكترونية الأكثر تعقيدًا وإضافة البرامج والأجهزة الميكانيكية المحددة، يمكن لمستشعر الواقع الافتراضي أيضًا توفير قياسات للسرعة الخطية والسرعة الزاوية والموضع وعزم الدوران.

يمكن لمستشعر الواقع الافتراضي المستخدم كجهاز استشعار قرب بسيط تحديد موضع رابط ميكانيكي في قطعة من المعدات الصناعية.

يستخدم مستشعر موضع العمود المرفقي (في محرك السيارة) لتوفير الموضع الزاوي للعمود المرفقي لوحدة التحكم في المحرك . يمكن لوحدة التحكم في المحرك بعد ذلك حساب سرعة المحرك ( السرعة الزاوية ).

تُستخدم أجهزة استشعار السرعة المستخدمة في نواقل الحركة بالسيارات لقياس سرعة دوران الأعمدة داخل ناقل الحركة. تستخدم وحدة التحكم في المحرك أو وحدة التحكم في ناقل الحركة (حسب نوع السيارة) هذه المستشعرات لتحديد موعد التحول من ترس إلى آخر.

يكتشف جهاز التقاط الصوت المستخدم في الجيتار الكهربائي (أو أي آلة موسيقية أخرى) اهتزازات "الأوتار" المعدنية. راجع جهاز التقاط الصوت (تكنولوجيا الموسيقى) للحصول على تفاصيل حول هذا التطبيق.

يتكون هذا المستشعر من مغناطيس دائم ، وقطعة قطب مغناطيسي حديدي ، وملف من الأسلاك.

تحتاج أجهزة استشعار الواقع الافتراضي إلى تشكيل شكل الموجة حتى يصبح خرجها قابلاً للقراءة رقمياً. والخرج الطبيعي لجهاز استشعار الواقع الافتراضي هو إشارة تناظرية، على شكل موجة جيبية. ويتناسب تردد وسعة الإشارة التناظرية مع سرعة الهدف. ويجب تربيع هذا الشكل الموجي وتسطيحه بواسطة شريحة إلكترونية تشبه المقارن حتى يصبح قابلاً للقراءة رقمياً. وفي حين يمكن تنفيذ دوائر واجهة مستشعر الواقع الافتراضي المنفصلة، ​​فإن صناعة أشباه الموصلات تقدم أيضاً حلولاً متكاملة. ومن الأمثلة على ذلك دائرة متكاملة لواجهة مستشعر الواقع الافتراضي MAX9924 إلى MAX9927 من منتجات Maxim Integrated، ومضخم مستشعر الواقع الافتراضي LM1815 من شركة National Semiconductor وNCV1124 من شركة ON Semiconductor. تتميز دائرة واجهة مستشعر VR المتكاملة مثل MAX9924 بمرحلة إدخال تفاضلية لتوفير مناعة معززة للضوضاء، ومكبر دقيق ومقارن مع عتبة ذروة تكيفية داخلية ممكّنة للمستخدم أو عتبة خارجية مبرمجة للمستخدم لتوفير نطاق ديناميكي واسع ودائرة كشف عبور الصفر لتوفير معلومات دقيقة عن الطور.

لقياس الموضع الزاوي أو السرعة الدورانية لعمود، يمكن ربط حلقة مسننة مصنوعة من مادة حديدية بالعمود. عندما تمر أسنان العجلة الدوارة (أو ميزات الهدف الأخرى) على وجه المغناطيس، تتغير كمية التدفق المغناطيسي الذي يمر عبر المغناطيس وبالتالي الملف. عندما يكون سن الترس قريبًا من المستشعر، يكون التدفق عند الحد الأقصى. عندما يكون السن بعيدًا، ينخفض ​​التدفق. ينتج عن الهدف المتحرك تدفق متغير مع الزمن يحفز جهدًا متناسبًا في الملف. ثم يتم استخدام الإلكترونيات اللاحقة لمعالجة هذه الإشارة للحصول على شكل موجة يمكن حسابه وتوقيته بسهولة أكبر. تم استخدام هذا النظام في الإشعال الإلكتروني للسيارات والفرامل ABS . من خلال ربط حلقتين مترددتين بعمود، يمكن قياس عزم الدوران. قد تكون المسافة بين الأسنان على حلقات المتردد موحدة أو غير متساوية. ^[1]

على الرغم من أن أجهزة استشعار الواقع الافتراضي تعتمد على تكنولوجيا ناضجة للغاية ، إلا أنها لا تزال تقدم العديد من المزايا المهمة. الميزة الأولى هي التكلفة المنخفضة - فالملفات السلكية والمغناطيسية غير مكلفة نسبيًا. ومن المؤسف أن التكلفة المنخفضة للمحول تعوض جزئيًا عن تكلفة دوائر معالجة الإشارة الإضافية اللازمة لاستعادة إشارة مفيدة. ولأن حجم الإشارة التي يولدها مستشعر الواقع الافتراضي يتناسب مع سرعة الهدف، فمن الصعب تصميم دوائر لاستيعاب الإشارات ذات السرعة المنخفضة للغاية. يحتوي نظام استشعار الواقع الافتراضي المعين على حد معين فيما يتعلق بمدى بطء حركة الهدف مع الاستمرار في تطوير إشارة قابلة للاستخدام. هناك تقنية بديلة ولكنها أكثر تكلفة وهي مستشعر تأثير هول . مستشعرات تأثير هول هي مستشعرات حقيقية ذات سرعة دوران صفرية وتوفر المعلومات بنشاط حتى عندما لا تكون هناك حركة نقل على الإطلاق.

ولكن أحد المجالات التي تتفوق فيها أجهزة استشعار الواقع الافتراضي هو التطبيقات ذات درجات الحرارة المرتفعة. ولأن درجة حرارة التشغيل محدودة بخصائص المواد المستخدمة في الجهاز، فمن الممكن، باستخدام التصميم المناسب، أن تعمل أجهزة استشعار الواقع الافتراضي عند درجات حرارة تتجاوز 300 درجة مئوية. ومن الأمثلة على مثل هذا التطبيق المتطرف استشعار سرعة التوربين في محرك نفاث أو عمود الحدبات في المحرك والتحكم في موضع العمود المرفقي في السيارة.

• [1]
• [2]