yt: tín hiệu đáp ứng của mạch cảm biến ứng với kích thích ngõ vào.. - Dựa vào những nguyên lý vật lý cơ bản, kết hợp với một số đặc tính các linh kiện đã tạo nên sự đa dạng và phong phú
Trang 1TRƯƠNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ
BÔ MÔN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỀN
BÁO CÁO CẢM BIẾN
ĐỀ TÀI: CẢM BIẾN SỐ VÒNG QUAY CỦA
MOTOR
GVHG: Nguyễn Khắc Nguyên
Sinh viên thực hiện:
Trang 2CẢM BIẾN SỐ VÒNG QUAY CỦA MOTOR
I Giới Thiệu
- Cảm biến đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực đo lường và điều khiển Chúng cảm nhận và đáp ứng theo các kích thích thường là các đại lượng không điện, chuyển đổi các đại lượng này thành các đại lượng điện và truyền thông tin về hệ thống đo lường điều khiển , giúp chúng ta nhận dạng, đánh giá và điều khiển mọi biến trạng thái của đối tượng
x(t): là tín hiệu kích thích
y(t): tín hiệu đáp ứng của mạch cảm biến ứng với kích thích ngõ vào
- Dựa vào những nguyên lý vật lý cơ bản, kết hợp với một số đặc tính các linh kiện đã tạo nên sự đa dạng và phong phú của nhiều loại cảm biến (cảm biến nhiệt, quang,
vị trí và dịch chuyển, tốc độ, lực,v.v….), mà chúng có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống, và trong công nghiệp: báo cháy, báo sáng, chống trộm, nhiệt kế điện tử, nhiều thiết
bị đo lường và điều khiển tự động khác
- Trong số rất nhiều loại cảm biến thì cảm biến quang là có cấu tạo thường đơn giản và dễ sử dụng như: photodiode, phototransistor, Đây cũng chính là nội dung chính của đề tài, thông qua việc nghiên cứu cảm biến quang mà thiết kế mạch “Đo số vòng quay của motor”
- Mặc dù chưa ráp mạch thực tế Nhưng thông qua việc khảo sát lý thuyết và thực
tế của từng linh kiện và từng nhóm bộ phận trong mạch đã thu được những kết quả khả thi
II Cơ Sở Lý Thuyết
1 Giới thiệu linh kiện
Mạch cảm biến được thiết kế dựa trên cơ sở là sử dụng đặc tính của cảm biến hồng ngoại cụ thể là con phototransistor
1.1 Phototransistor
1.1.1 Cấu tạo:
Phototransistor là các transistor bán dẫn loại NPN có vùng nền được chiếu sáng Không có điện áp đặt vào vùng
nền, chỉ có điện áp đặt vào phần chuyển tiếp B-C (phân cực
ngược) trong khi đó sự chênh lệch giữa E và B thay đổi
Sơ đồ phototransistor
Bộ cảm biến w(t)
Trang 31.1.2 Sơ đồ mạch sử dụng phototransistor:
- Ở chế độ chuyển mạch, nó có ưu điểm hơn photodiode vì cho phép dòng điện chạy qua tương đối lớn
- Ở chế độ tuyến tính, thì photodiode có độ tuyến tính tốt hơn măc dù phototransistor cho độ khuếch đại
- Tốc độ chuyển mạch giới hạn bởi điện trở transistor Có thể cải thiện tốc độ này bằng cách mắc nối tiếp với một bộ chuyền đổi dòng thế hoặc một mạch mắc theo kiểu cực nền chung
2 Phương án thực hiện mạch
2.1 Sơ đồ khối
2.2 Mạch điện từng khối
- Motor tao xung được thiết kế đặc biệt, đầu quay của motor được nối với một cái đĩa tròn ( bằng nhựa hoặc kim loại) Trên đĩa có khoan một lỗ tròn nhỏ sau cho ánh sáng
có thể truyền qua nhằm tao ra xung kích bộ cảm biến hồng
ngoại
BIẾN
MẠCH
ĐOẠN
Trang 4- Khối cảm biến hồng ngoại được thiết kế dựa trên đăc tính
của con phototransistor Mạch điện gồm một led hồng ngoại có
chức năng phát tín hiệu hồng ngoại được mắc song song với
phototransistor theo hình chữ U để cảm biến tín hiệu từ đĩa quay
của motor
- Mạch đếm là một mạch số được thiết kế gốm có bộ đếm
sử dụng IC7V) 4SL90N lá một IC đếm 10 và IC 7V) 4LS47V) N là IC mã
hóa BCD để đưa lên led 7V) đoạn Ở đây sử dụng 3 led 7V) đoạn nên
chỉ có thể đếm tối đa là 999
III Th ực Hiện
1 Nguyên lí mạch điện
2 Giải thích
xung kích từ đĩa quay motor
Trang 5- Khi cấp nguồn cho motor, motor bắt đầu hoạt động Khi đó đĩa tròn được gắn trên trục motor bắt đầu quay, lúc này lỗ tròn trên đĩa quay tròn xung quanh trục Khi lổ tròn đi qua vùng phát hồng ngoại do led hồng ngoại phát, tia hồng ngoại sẽ lọt qua lổ tron cua đĩa 1 khoảng thời gian t, sau đó đĩa sẽ chắn sáng một khoảng T nhờ phototransistor thu tín hiệu từ anh sáng hồng ngoại do led phat ra Khi đó sẽ tạo ra một xung kích đưa lên mạch đếm san phẩm Ví ánh sáng qua phototransistor nên ngõ ra bô cảm biến củng có dạng xung
- Xung kích từ bộ cảm biến hồng ngoại được đưa vào IC 7V) 414 để chống nhiễu sau đó được đưa đến bộ đếm IC 7490 từ chân 14 của IC kích hoạt
bô đếm và đưa tín hiệu ra ngoài chân 12 chân này đươc nối với chân số 1 là clkb đề kích hoạt counter đưa tín hiệu ra chân 9,8,11 Sau đó tín hiệu được đưa vao IC7V) 447V) từ các chân 1,2,6 mã hóa tín hiệu ra mã BCD xuất ra led 7V) đoạn
- Để đếm được đến 999 tan cần nối tần 3 con 7V) 490 do đó dùng tín hiệu ra ở chân 11 của con IC1 để làm clkb cho IC2 tương tự là IC3 Khi đó thì con 1 đếm đến 9 rồi mới đến con 2 và con 3
3 Kết quả
- Do mạch đếm chỉ giới hạn 3 led 7V) đoạn nên khả năng hiển thị của mạch chỉ đến 999 vòng Nếu motor quay nhiều hơn 999 vòng thì mạch đếm sẽ reset lai đếm từ 0
IV Kết Luận
- Ưu điểm
+ Mạch gọn nhẹ, thiết kế dễ dàng, giá thành thấp, hiển thị rõ ràng + Đếm được số vòng quay của motor một cách nhanh chóng với thiết kế đĩa quay gắn vào trục động cơ
- Khuyết điểm
+ Giới hạn số đếm + Chỉ sử dụng được đối với những động cơ nhở gọn, đối với những động cơ lớn cần thiết kế lại bộ cảm biến để phù hợp với kích thước chuẩn của đông cơ
- Ứng dụng
+ Làm đồng hồ đo vân tốc đông cơ, vân tốc ô tô ,xe máy + Đếm số lượng sản phẩm, đếm tiền và một số ứng dụng khác trong công nghiệp…
- Hướng phát triển
+ Mở rông số đếm nhiều hơn để phục vụ nhu cầu cần thiết + Thiết kế đo vận tốc vong quay…
