Đồ án mô hình máy đóng chai tụ động sử dụng điều khiển bằng PLC luận văn, đồ án, đề tài tốt nghiệp

Thông thường động cơ điện một chiều chỉ chạy ở một tốc độ duy nhất khi nối với nguồn điện, tuy nhiên vẫn có thể điều khiển tốc độ và chiều quay của động cơ với sự hỗ trợ của các mạch điệ

CHƯƠNG I

LY THUYET CAC THANH PHAN LIEN QUAN

1/ Dong co DC:

Dong co DC 1a dong cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều Động cơ điện

một chiều ứng dụng rộng rãi trong các ứng dụng dân dụng cũng như công nghiệp

Thông thường động cơ điện một chiều chỉ chạy ở một tốc độ duy nhất khi nối với

nguồn điện, tuy nhiên vẫn có thể điều khiển tốc độ và chiều quay của động cơ với sự

hỗ trợ của các mạch điện tử cùng phương pháp PWM

Động cơ điện một chiều trong dân dụng thường là các dạng động cơ hoạt động với điện áp thấp, dùng với những tải nhỏ Trong công nghiệp, động cơ điện một chiều

được sử dụng ở những nơi yêu cầu moment mở máy lớn hoặc yêu cầu thay đổi tốc độ

trong phạm vi rộng ở đây ta chỉ nghiên cứu động cơ DC trong dân dụng chỉ hoạt động với điện áp 24V trở xuống

Hình 1.1 Một số loại động cơ trên thực tế

1.1 Cau tao:

Một động cơ DC có 6 phần cơ bản:

— Phần ứng hay Rotor (Armature)

— Nam châm tạo từ trường hay Stator (field magnet)

— Cổ góp (Commutat)

— Chối than (Brushes)

— Truc motor (Axle)

— Bộ phận cung cấp dòng điện DC

Trang 1

Stator bao gồm vỏ máy, cực từ chính, cực từ phụ, dây quấn phần cảm (dây quấn

kích thích) Số lượng cực từ chính ảnh hưởng tới tốc độ quay Đối với động cơ công

suất nhỏ, người ta có thể kích từ bằng nam châm vĩnh cửu

Hình 1.2: Cấu tạo động cơ điện một chiều

Rotor ( còn gọi là phần ứng ) gồm các lá thép kỹ thuật điện ghép lại có rãnh để

đặt các phần tử của dây quấn phần ứng Điện áp một chiều được đưa vào phần ứng qua

hệ thống chối than — vành góp

Chức năng của chối than — vành góp là để đưa điện áp một chiều và đổi chiều

dòng điện trong cuộn dây phần ứng Số lượng chổi than bằng số lượng cực từ (một nửa

có cực từ âm, một nửa có cực từ dương)

Phương trình cơ bản của động cơ 1 chiều:

— 0: Từ thông trên mỗi cực( Wb)

— Tu: dong điện phần ứng (A)

— K: hằng SỐ, phụ thuộc cấu trúc động cơ

1.2 Nguyên lý hoạt động:

Khi có một dòng điện chảy qua cuộn dây quấn xung quanh một lõi sắt, cạnh phía bên cực dương sẽ bị tác động bởi một lực hướng lên, trong khi cạnh đối điện lại bị tác động bằng một lực hướng xuống theo nguyên lý bàn tay trái của Fleming Các lực này gây tác động quay lên cuộn đây, và làm cho rotor quay Để làm cho rotor quay liên

tục và đúng chiều, một bộ cổ góp điện sẽ làm chuyển mạch dòng điện sau mỗi vị trí

ứng với 1⁄2 chu kỳ Chỉ có vấn đề là khi mặt của cuộn dây song song với các đường sức từ trường Nghĩa là lực quay của động cơ bằng 0 khi cuộn dây lệch 90° so với phương ban đầu của nó, khi đó rotor sé quay theo quan tính Tương tác giữa dòng điện phần ứng và từ thông kích thích tạo thành momen điện từ Do đó phần ứng sẽ được

quay quanh trục

Hình 1.3: Nguyên lý hoạt động của động cơ DC

1.3 Điều khiển tốc độ động cơ DC:

Thông thường, tốc độ quay của một động cơ điện một chiều tỷ lệ với điện áp đặt vào nó, và ngẫu lực quay ty lệ với đòng điện Có nhiều phương pháp để thay đổi tốc độ động cơ DC, ở đây ta sử dụng phương pháp điều khiển thông dụng nhất là kiểu điều

biến độ rộng xung (PWM), có nghĩa là ta cấp áp cho động cơ dưới dạng xung với tần

số không đổi mà chỉ thay đổi Ton va Toff

Từ (1),(2) (3) suy ra:

W=V(K.®)- Ru.Iu(K.®) ˆ (4)

Trang 3

Theo (4) : khi Iu không đổi (tức Moment không đổi) và ® không đối thì W thay

đổi "tuyến tính" theo V (thực tế thì không hoàn toàn tuyến tính theo đường thắng

được)

(Vyex+V, ey)

Hình 1.4: Điều khiển động cơ bằng PWM

Khi tỷ lệ thời gian "on" trên thời gian "off" thay đổi sẽ làm thay đổi điện áp trung bình (Vay) Tỷ lệ phần trăm thời gian "on" trong một chu kỳ chuyên mạch nhân

với điện áp cấp nguồn sẽ cho điện áp trung bình đặt vào động cơ Như vậy với điện áp

nguồn cung cấp là 100V, và tỷ lệ thời gian ON là 25% thì điện áp trung bình là 25V Vay thay đổi từ Vị đến Vụ tùy theo các độ rộng Tọa và Tụrr

Như vậy, tốc độ động cơ sẽ thay đổi "tuyến tính" theo % độ rộng xung

2 Băng tải:

2.1 Cách lắp đặt vận hành băng chuyền tái:

- Đặt hệ thống băng tải vào đúng vị trí cần lắp đặt

- Dùng thước thủy đề căn theo chiều ngang dây tải

- Siết chặt các buloong nền và buloong chân

- Điều chỉnh sơ bộ các bass căng dây ở vị trí căng dây tương đối

- Khởi động động cơ băng tải chạy thử

- Điều chỉnh cho dây băng tải cân chính giữa

- Siết Ốc kỹ, tỳ ren điều chỉnh lại đúng vị trí

- Cho hệ thống chạy trong 1 giờ rồi kiểm tra, nếu thấy dây bị sàng thì điều

chỉnh lại

Trang 4

2.2 Nguyên tắc kiểm tra băng tải tốt xấu:

- Băng tải đen bóng, cứng mềm không quan trọng

- Cắt một băng vải nhỏ đài chừng 5cm, kéo dãn đến khi đứt, băng càng tốt

- Băng tốt thì bề mặt ít lồi lõm và không bị vá, sữa chữa

- Đừng tin vào những chữ in trên mặt băng tải

2.3 Các loại băng tải:

2.3.1 Bang tai b6 NN

e Cấu tạo

Cao su mát trên (tiếp xúc vật liệu)

chéu buc Cao su mat dudi (tiếp xúc cor Ian)

Hình 1: Băng tái bố NN

— Băng tải bố NN gồm nhiều sợi đọc /ngang đều là Nylon, có các thành

phần gồm: cao su mặt trên + lớp bố + cao su mặt dưới Lớp bố của băng tải loại này duy trì sức căng cũng như tạo độ bền cho kết cấu băn g tải, chịu lực nén và kéo tải, chịu

nhiệt 100C tới 600°C

e Đặc điểm

— Cường lực chụu tải lớn: chịu lực gấp 5 lần sợi Cotton

— Chịu lực va đập lớn: sợi Nylon là loại sợi tổng hợp chịu sự va đập rất tốt nên các tác động ngoại lực hầu như không ảnh hưởng đến chất lượng bố

— Chịu axit, chịu nước và một số loại hóa chất khác

— Chống được lão hóa do gấp khúc, uốn lượn nhiều trong sử dụng

Trang 5

— Tăng cường sự bám đính giữa sợi và cao su, đồng thời giảm thiểu việc tách tầng giữa các lớp bố

— Rat bén nếu phải hoạt động trong môi trường nhiệt độ thấp

— Độ đai cực lớn,nhẹ và làm tăng lên sức kéo của motor dẫn đến giảm tiêu

thụ điện

TNS NYLON | NYLON | NYLON Fp

NN.30) NN: 380 NN- 400

NN 500

e Ung dung

— Bang tai NN có đặc tính mềm dẻo, dai và hiện được coi là loại bố chịu

lực phổ thông và có nhiều ưu điểm vượt trội

— Thường dùng để tải than, sỏi, đá (các cỡ), cát, quặng sắt, xi măng, than,

gô Không dùng để tải các vật liệu chịu nhiệt trên 600°C hoặc các bề mặt có chất dầu

— Bang tai bố NN chiếm từ 60-70% trên thị trường hiện nay do tính kinh tế

và nhẹ của nó

Trang 6

2.3.2 Băng tải con lăng

Hình 2: Băng tải con lăng

— Băng tải có thể nâng lên hạ xuống để làm đổi hướng vận chuyền

— Dùng để vận chuyên các sản phẩm đã đóng thùng, có trọng lượng lớn

2.3.3 Băng tải cáp thép

e Cấu tạo

— Bang tai lõi thép gồm nhiều lõi cáp thép được sắp xếp theo chiều dọc ở

những khoảng cách từ 10 đến 15mm, lớp cáp thép này là phần chịu lực tải chính giữ

cho băng tải luôn chạy đúng hướng bao quanh nó là lớp phủ cao su mặt trên và mặt dưới

Kết cấu thép Kết cấu cáp thép cho ST500 - ST2000 cho ST2000 - ST7000

— Lớp cáp thép sẽ được liên kết với nhau bằng một phương pháp đặt biệt,

sự liên kết này giúp cho băng tải không có bất kỳ sự cố nào xảy ra trong suốt quá trình

sử đụng, cao su mặt và cao su bao phủ cáp thép được chế tạo theo những tính chất

riêng

Trang 7

— Ký hiệu thông thường các loại băng tai cap thép: ST-500,ST-630,ST-800

và cao nhất tới ST-7000, độ dày có thể lên tới 50mm Băng tải cáp thép thường rất

nặng như loại ST-1000, khổ 1 mét có thể lên tới 25Kg/m Vì vậy thường chỉ dài

150m/cuộn

e Đặc điểm

— Băng tải cáp thép chủ yếu sử dụng tại các hệ thống truyền tải có chiều

đài lớn trên 300m, do có thể chịu được cường lực rất cao

Hình 3: Băng tải cáp thép

— Các sợi cáp thép được bồ trí song song đều nhau theo chiều dọc băng tải

và rải đều trên toàn mặt băng tải

— Băng tải cáp thép có tỷ lệ đãn dư cực thấp dưới 1% kể cả trong điều kiện toàn tải

— Bang tải cáp thép có độ bền tuyệt hảo nhất trong các loại băng tai

— Toàn bộ cáp thép trước khi lưu hóa phải được xử lý tráng ngoài tạo bám

dính với lớp cao su bao quanh và đây là yếu tố quang trọng nhất khi chọn băng tải Lớp cao su mặt được chế tạo đặc biệt để chống lại các lực xé rách từ mọi hướng

— Có những băng tải thép có tudi thọ tới 15- 20 năm trong điều kiện vận

hành liên tục hiệu quá kinh tế là rất lớn

(ST-No) | (mm) | | (mm) (Nmm) | (mm) | (Kg/m*) | Min (mm)| KNjpiece

ST-630 25 K6x7xIWS 10 | 66 | 5x5 | 18.2 | 700 | se ST-800 | 3.5 | K6x7xIWS | 10 | 110 | 5x5 | 20.2 | 800 | 88 ST-1000 | 40 | K6x7xIWS | 12 | 140 | 6x6 | 24.0 | 800 | 13.2 ST-1250 45 | K6x7xIWS | 12 | 175 | 6x6 | 25.4 | 800 | 16.5 ST-1600 | 5.0 K6x19xIWS | 12 | 225 | 6x6 | 27.2 | 1000 | 21.12 ST- 2000 | 6.0 | K6x19xIWS | 12 | 285 | 8x6 | 32.6 | 1000 | 26.4 ST-2500 7.2 K6x19WxIWS | 15 | 355 | 8x6 | 36.6 | 1250 | 41.25 ST-3150 | 8.1 | K6x19WxIWS | 15 | 450 | 8x8 | 427 | 1400 | 51.98

E ST-3500 | 86 [_Kext9wxIWwS | 15 | 500 | 8x8 | 44.9 | 1500 | 57 7 ST-4000 | 8.9 | K6x19WxIWS | 15 | 570 | 8x8 | 46.6 | 1600 | 66 ST- 4500 | 97 K6x19WxIWS 16 645 8x8 49.0 1800 792 ST- 5000 10.9 | K6x19WxIWS | 17 | 715 | 8.5x8.5 | 53.6 | 1800 | 93.5 ST- 5400 11.3 K6x19WxIWS 7 760 9x9 57.5 2000 101

2.3.4 Bang tai bỗ EP

e Cấu tạo và đặc điểm

- EP ký hiệu là băng tải có vải bố chịu lực bằng sợi tổng hợp

Polyester làm sợi dọc và sợi Nylon làm sợi ngang

- Độ dãn băng tải rất nhỏ làm cho hành trình khởi động ngắn hơn do

vậy tiết kiệm điện hơn Băng chuyền khởi động êm, đặc biệt là đối với băng

chuyên có độ dài lớn

- Chịu ẩm tốt hơn các loại bố khác, vì sợi Polyester có đặc điểm

chịu âm, nước rất tốt do đó tuổi thọ băng kéo dài hơn đặc biệt khi gặp âm

cao, chịu nhiệt rất tốt khi dưới 150°C , chịu hóa chất cực tốt

Polyester Polyester | Polyamine|_EP-160 | 0.90 | 320 ' 480 ' 640 | 800 | 960 | |

(EP) (E) (P) | ep.200 | 105 | 400 | 600 | 800 | 1000/ 1200 | |

EP250 | 1.25 | 500 | 750 | 1000] 1250| 1500 500-1450 EP300 | 1.35 | 600 | 900 | 1200| 1500| 1800 |

NI : là số vòng quay của buli băng tải

N2: là số vòng quay của động cơ

61: là đường kính của buli băng tải

Trang 9

02: là đường kính của buli động cơ

3 Encoder:

Encoder mục đích dùng đề xác định vị trí góc của một đĩa quay, để đo tốc độ và

chiều quay của thiết bị, đĩa quay có thể là bánh xe, trục động cơ, hoặc bất kỳ thiết bị quay nào cần xác định vị trí góc Dựa trên nguyên tắc cảm biến ánh sáng với một đĩa

có khắc vạch sáng tối quay giữa nguồn sáng và phototransistor (đối với encoder quang)

hoặc là hiện tượng cảm ứng điện từ (đối với encoder từ) Ở đây ta chỉ đề cập tới

encoder quang Encoder được chia làm 2 loại, là encoder tuyệt đối và encoder gia tăng

Ở đây ta chỉ nghiên cứu về loại gia tăng

Hình 1.5: Một số loại encoder trên thị trường

3.1 Cấu tạo chính của Encoder:

Gồm 1 bộ phát ánh sáng (thường là LED), một bộ thu ánh sáng nhạy với ánh sáng từ bộ phát ( thường là photodiotde hoặc phototransistor), l đĩa quang được khoét

lỗ gắn trên trục quay đặt giữa bộ phát và thu, thông thường trục quay này sẽ được gắn với trục quay của đối tượng cần đo tốc độ hay vị trí

¬.+

Hình 1.6: Cấu tạo thực tế của encoder

Trang 10

Optical Encoder Disk

Hình 1.7: Cấu trúc đĩa và mắt đọc

Một encoder thường có các dây sau:

— Dây cấp nguồn (+5V) cho encoder

— Dây nối đất (GND)

— Dây pha A - tín hiệu ra theo độ phan giai (1 vong/N xung (N từ vài chục lên đến vài nghìn xung tuỳ theo độ phân giải))

— Dây pha B - tín hiệu ra theo độ phân giải (1 vòng/N xung (N từ vài chục

lên đến vài nghìn xung tuỳ theo độ phân giải)), pha B chậm pha hơn pha

A 90” Thường tuỳ theo trạng thái pha nhanh hay chậm của 2 pha này ta xác định chiều quay của đối tượng, dé từ day bộ đếm đếm tiến hoặc đếm

lùi

360°

Hình 1.8: Dang sóng ngõ ra của LED thu

Ngoài ra một số encoder còn có dây pha z, ta thu được một xung từ pha z khi

đĩa encoder quay l vòng

Trang 11

đó, phía mặt bên kia của đĩa, đặt một con mắt thu Với các tín hiệu có, hoặc không có ánh sáng chiếu qua, ta ghi nhận được đèn led có chiếu qua lỗ hay không Cứ mỗi lần đi

qua một lỗ, chúng ta phải lập trình để thiết bị đo đếm lên 1 Số lỗ trên đĩa sẽ quyết định

độ chính xác của thiết bị đo Ví du có 1 lỗ tức là khi quay được 1 vòng thì bộ thu sẽ thu

được 1 xung, nếu đĩa khoét N lỗ có nghĩa 1 vòng thu được N xung Như vậy khi đo tốc

độ, ta đếm số xung trong l đơn vị thời gian, từ đó tính được số vòng trén 1 don vi thoi gian (hoặc có thể đo chu kì xung) Nếu đo tốc độ cao thì số lỗ khoét càng nhiều càng chính xác

Máy nén khí là thiết bị tạo ra áp suất khí, ở đó năng lượng cơ học của động

cơ điện hoặc động cơ đốt trong được chuyển đổi thành năng lượng khí nén và nhiệt năng

Trang 12

Phân làm 2 loại :

—_ Phân loại theo ap suất

+ Máy nén khí áp suất thấp p <= 15 bar

+ Máy nén khí áp suất cao p>= 15 bar

+ Máy nén khí áp suất rất cao p>= 300 bar

— Phân loại theo nguyên lý hoạt động

+ May nén khí theo nguyên lý trao đổi thể tích: Máy nén khí kiểu

pittong, máy nén khí kiểu cách gạt, máy nén khí kiểu root, may nén khí kiểu trục vít

+ Máy nén khí tuabin: Máy nén khi ly tâm và máy nén khí theo chiều

trục

4.2 Bình trích chứa khí nén:

Khí nén sau khi ra khỏi máy nén khí và được xử lý thì cần phải có một bộ phận lưu trữ đề sử dụng Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ cân bằng áp suất khí nén

từ máy nén khí chuyền đến trích chứa, ngưng tụ và tách nước

Kích thước bình trích chứa phụ thuộc vào công suất của máy nén khí và công suất tiêu thụ của các thiết bị sử dụng, ngoài ra kích thước này còn phụ thuộc vào phương pháp sử dụng: ví dụ sử dụng liên tục hay gián đoạn

4.3 Mạng đường ống dẫn khí nén:

Mạng đường ống dẫn khí nén là thiết bị truyền dẫn khí nén từ máy nén khí

đến bình trích chứa rồi đến các phần tử trong hệ thống điều khiển và cơ cấu chấp hành

Mạng đường ống dẫn khí nén có thê phân thành 2 loại:

* Mạng đường ống được lắp ráp cố định (mạng đường ống trong nhà máy)

* Mạng đường ống được lắp ráp di động (mạng đường Ống trong dây chuyền hoặc trong máy móc thiết bị)

4.4 Van dao chiều:

Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng bằng cách đóng mở

hay thay đổi vị trí các cửa van đề thay đổi hướng của dòng khí nén

Trang 13

a) Khi chưa có tín hiệc tác động b) Khi có tín hiệc tác động

Hình 1.26: Trạng thái khi OFF và ON của van đảo chiều

* Ký hiệu của van đảo chiều

Vị trí của nòng van được ký hiệu bằng các ô vuông liền nhau với các chữ cái o,a,b,c, hay các chữ số 0,1,2,

VỊ trí 'không' là vị trí mà khi van chưa có tác động của tín hiệu bên ngoài

vào Đối với van có 3 vị trí, thì vị trí ở giữa, ký hiệu “o' là vị trí 'không' Đối với van

có 2 vị trí thì vi tri ‘khong’ cd thé là ‘a’ hoặc ‘b’, thông thường vị trí bên phải ‘b’ 1a vi

Trường hợp a là cửa xả khí không có mối nối cho ống dẫn, còn cửa xả khí

có mối nối cho ống dẫn khí là trường hợp ö

Bên trong ô vuông của mỗi vị trí là các đường mũi tên biểu diễn hướng

chuyền động của dòng khí nén qua van Khi dong bj chan thì được biêu diễn bằng dấu

gạch ngang

4®) 2(A)

Cửa nói điều khiến 14(Z, 0 1 12(Y Cửa nối điều khiển

Cita Indi với cửa 4 ` — _ Cửa Inỗi với của 2

3(R) Cửa xả khí không có môi nối cho Ống dẫn Cửa xả khí có mối

noi cho ong dan 1(P) Nối với nguôn khí nén

Hinh 1.28: Ky hiệu và tên gọi của van đảo chiều Hình trên là ký hiệu của van đảo chiều 5/2

* Tín hiệu tác động:

Tín hiệu tác động vào van đảo chiều có 4 loại là: tác động bằng tay, tác động

bằng cơ học, tác động bằng khí nén và tác động bằng nam châm điện

Tín hiệu tác động từ 2 phía ( đối với van đảo chiều không có vị trí 'không”)

hay chỉ từ I phía (đối với van đảo chiều có vị trí 'không')

Truc tiép bang dudng khí nén vào với 2

đầu nòng van có đường kính khác nhau

Tác động nam châm điện

Van đảo chiều có vị trí 'không' là loại van tác động bằng cơ - lò xo và ký

hiệu lò xo nằm ngay vị trí bên cạnh ô vuông phía bên phải của ký hiệu van Tác động lên phía đối diện nòng van là tín hiệu tác động bằng cơ, khí nén hay bằng điện Khi chưa có tín hiệu tác động, vị trí của các cửa nói được biểu diễn trong ô vuông phía bên

phải đối với van đảo chiều 2 vị trí Còn đối với van đảo chiều 3 vi tri thi vi tri ‘khong’

Trang 18

4.5 Van tiết lưu

Van tiết lưu có nhiệm vụ thay đối lưu lượng đòng khí nén, có nghĩa là thay đổi tốc độ của cơ cấu chấp hành

Van tiết lưu có tiết điện không đồi:

cũng không thay đổi

Van tiết lưu có tiết điện thay đồi:

Lưu lượng dòng khí nén chảy qua van

thay đổi nhờ một vít điều chỉnh làm

thay đổi tiết điện khe hở

Ký hiệu chung:

Không có môi nỗi ren:

Van tiệt lưu điêu chỉnh băng tay:

Dòng khí nén chỉ có thể đi theo chiều

từ A qua B mà không thê đi theo chiều

Dòng khí nén chỉ có thé di 1 chiéu tir A

qua B Tuỳ vào vị trí của cữ chặn mà

tiết điện khe hở của van thay đổi làm B

cho lưu lượng dòng chảy thay đối

Trang 19

Hình 24 Chiều tác động ngược lại do ngoại lực (a) và đo lo xo (b)

Xilanh tác động 2 chiều (xilanh tác động kép)

- Khí nén được đưa vào 2 phía của xilanh, do yêu cầu điều khiển mà

xilanh đi vào hay đi ra sẽ tuỳ thuộc vào việc đưa khí nén vào phía nào của xilanh

Trang 20

Xilanh quay

- Hình biểu diễn tượng trưng của xilanh quay Hai ngõ vào điều khiển

dé điều khiển pittong có răng di chuyển qua lại Khi cần pittong di chuyền sẽ

ăn khớp với 1 bánh răng làm bánh răng quay Trục bánh răng sẽ được gắn với

`

cơ cầu chuyền động

Ưu nhược điểm của khí nén:

Ưu điểm:

— Không gây ô nhiễm môi trường

—_ Có khả năng truyền tải năng lượng đi xa do độ nhớt động học của khí

nén nhỏ, tốn thất trên đọc đường thấp

— _ Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được đảm bảo

Nhược điểm:

Khi tải trọng thay đồi, vận tốc truyền cũng thay đổi

Dòng khí nén thoát ra gây tiếng ồn lớn

Bình khí nén có kích thước lớn, cồng kềnh

5 Động cơ bước:

Động cơ bước có thể xem là thiết bị điện cơ dùng biến đổi các xung điện áp

thành các chuyển động cơ học liên tục

5.1 Các đặc tính cơ bản

- Trục của động cơ quay theo từng bước liên tục khi có các xung điệu

điều khiển được cung cấp theo một chuối tuần tự thích hợp Trạng thái quay của

trục động cơ quan hệ trực tiếp với chuối xung cung cấp

- Tốc độ của trục quay phụ thuộc trực tiếp giá trị tần số của các xung

nhập điều khiển và bề dài của chuyền động quay phụ thuộc số xung điều khiển

Trang 21

5.2 Ưu điểm của động cơ bước

- Góc quay của động cơ tỉ lệ thuận với số xung điều khiển

- Động cơ đạt được momen toàn phần (full torque) tại lúc đứng yên (khi

dây quấn động cơ còn được cung cấp năng lượng)

- Chuyến động có khả năng lập lại các trạng thái một cách ồn định tin

cậy, điều khiển vị trí chính xác Với những động cơ bước có cấp chính xác cao

có sai số từ 3% đến 5% trong mỗi bước và sai số này không gia tăng ở bước

điều khiển kế tiếp

- Các đáp ứng khởi động, dừng và đảo chiều tối hảo

- Có độ tin cậy cao vì động cơ không sử dụng chối than ; như vậy tuổi

thọ của Góc quay của động cơ tỉ lệ thuận với số xung điều khién

-Động cơ đạt được momen toàn phần (full torque) tại lúc đứng yên (khi dây quấn động cơ còn được cung cấp năng lượng)

- Chuyén động có kha nang lập lại các trạng thái một cách ổn định tin

cậy, điều khiển vị trí chính xác Với những động cơ bước có cấp chính xác cao có sai số từ 3% đến 5% trong mỗi bước và sai số này không gia tăng ở bước điều khiển kế tiếp

- Các đáp ứng khởi động, dừng và đảo chiều tối hảo

- Có độ tin cậy cao vì động cơ không sử dụng chỗi than ; như vậy tuổi

thọ của động cơ chỉ phụ thuộc vào tuổi thọ của phần truyền động cơ khí : bạc đạn

- Các động cơ bước đáp ứng với các tín hiệu xung điều khiển cung cấp từ

bộ điều khiển vòng hở, do đó đễ dàng điều khiển động cơ và giá thành điều khiển thấp

- Động cơ có khả năng quay với tốc độ đồng bộ có giá trị rất thấp khi

mang tải trực tiếp trên trục

- Động cơ có thể đạt được một phạm vi rộng giá trị tốc độ quay tỉ lệ với

giá trị tần số của xung điều khiển động cơ chỉ phụ thuộc vào tuổi thọ của phần

truyền động cơ khí : bạc đạn

Trang 22

- Các động cơ bước đáp ứng với các tín hiệu xung điều khiển cung cấp từ

bộ điều khiển vòng hở, do đó đễ dàng điều khiến động cơ và giá thành điều

khiển thấp

- Động cơ có khả năng quay với tốc độ đồng bộ có giá trị rất thấp khi mang tải trực tiếp trên trục

- Động cơ có thể đạt được một phạm vi rộng giá trị tốc độ quay tỉ lệ với

giá trị tần số của xung điều khiển

5.3 Nhược điểm của động cơ bước

- Có thể xãy ra trạng thái cộng hưởng nếu không được điều khiển thích hợp

- Không điều khiển dễ dàng để động cơ hoạt động tại các giá trị tốc độ rat cao

5.4 Phân loại động cơ bước

Theo các tài liệu kỹ-thuật hiện nay, chúng ta có 3 loại động cơ bước

- Động cơ bước với rotor là nam châm vĩnh cửu (PM stepper motor —

Permanent Magnet Stepper Motor )

- Động cơ bước từ dẫn thay đổi (VR stepper motor — Variable Reluctance Stepper Motor)

- Động cơ buớc đa hợp (Hybrid Stepper motor)

PM Stepper Motor VR Stepper Motor Hybrid Stepper Motor

Trang 23

5.5 Cấu tạo chung của đông cơ bước

- Gồm một thanh nam châm vĩnh cửu; đường sức từ trường (từ phổ) do

thanh nam châm tạo ra tạo thành hệ thống đường sức kín có hướng đi ra từ cực bắc và đi vào ở cực nam

- Tính chất lưởng cực của thanh nam châm vinh cứu có thể được cảm ứng trong từ trường tạo bởi dòng điện khi đi qua cuộn dây quấn Cực tính của

từ trường tạo bởi dòng điện (khi đi qua dây quấn) phụ thuộc vào hướng dòng điện đi vào dây quấn Tính chất của cục từ thay đổi khi đổi hướng dòng điện qua cuộn dây dẫn

- Khi bố trí thanh nam châm vinh cửu có thể quay tự do như phần ứng của máy điện; phần ứng này được đặt trong từ trường tạo bởi phần dây quấn phần cảm

M=2R.Fn

Trang 24

Có thể xem động cơ bước hoạt động tương tự như động cơ đồng bộ, với từ

trường quay tạo bởi hệ thống xung điện áp cấp tuần tự vào các đây quấn trên các cặp

cực từ bố trí liên tiếp lân cận trén stator

5.6 Nguyên tắc hoạt động

- Đa số các động cơ bước là động cơ một pha, hai pha hoặc nhiều pha

Khác với động cơ đồng bộ thông thường là roto của nó không có cuộn đây khởi động (lồng sóc mở máy ) mà nó được khởi động bằng phương pháp tần số

Roto của động cơ có thể được kích thích hoặc không được kích thích

Xung điện áp cấp cho cudn day stator

a Xung một cực ; b Xung hai cực Trang 25

Khi cung cấp bởi xung một cực, điện áp sẽ biến đổi từ 0 đến +U, còn khi

cung cấp bởi xung hai cực điện áp sẽ biến đồi từ +U đến —U

Chuyển mạch điện tử có thể cung cấp điện áp điều khiển cho các cuộn

dây stator theo từng cuộn riêng lẻ hay theo từng nhóm các cuộn đây Trị số và chiều của sức từ động tổng F của động cơ và đo đó vị trí của rotor trong không

gian hoàn toàn phụ thuộc vào phương pháp cung cấp điện cho các cuộn dây Ví

dụ : nếu các cuộn dây của động cơ trên hình cung cấp cho từng cuộn dây riêng

lẻ theo trình tự 1,2,3 m bởi các xung một cực thì rotor động cơ sẽ có mì vị trí

ôn định trùng với trục của các cuộn dây (hình (a))

Trong thực tế để tăng cường sức từ động tổng của stator do đó làm tăng

từ thông và momen đồng bộ , người ta thường cung cấp đồng thời cho hai hoặc nhiều cuộn dây Lúc đó rotor của động cơ bước sẽ có vị trí cân bằng trùng với vectơ sức từ động tổng F

Trên hình (b) sức từ động F khi cung cấp đồng thời cho một số chẵn cuộn dây (trường hợp này hai hay nhiều cuộn dây được cung cấp điện một cách đồng thời )

Trên hình (c) sức từ động tổng F khi cung cấp đồng thời cho ba cuộn dây (một số lẻ cuộn dây) Trong cả hai trường hợp (cung cấp cho một số chẵn cuộn dây và cung cấp cho một số lẻ cuộn đây ), rotor động cơ bước sẽ có m vị trí cân

- Nếu số lượng cuộn đây luôn luôn thay đổi (ví dụ : điều khiển theo trình

tự chẵn — lẽ — chẵn ) được gọi là không đối xứng

Số bước trong khoảng từ 0 đến 360° là :

K=m.nl.n2.p

Trong đó : p: là số đôi cực của rotor

m: làsỗ cuộn dây điều khiển trê stator

n1: là hệ số ( n1 = 1 ứng với điều khiển đối xứng , n1 = 2 ứng với điều khiển không đối xứng)

n2 : là hệ số ( n2 = 1 ứng với điều khiển bằng xung một

6.1 Các khái niệm về cám biến:

Trong các hệ thống đo lường và điều khiển, mọi quá trình điều khiển đặc

trưng bởi các biến trạng thái Các biến trạng thái này thường là các đại lượng

không điện như: nhiệt độ , áp suất, lưu lượng, tốc độ

Đề thực hiện quá trình đo lường và điều khiến cần phải thu thập thông

tin, do đạc, theo đối sự biến thiên của các trạng thái của quá trình thực hiện chức năng trên là các thiết bị cảm biến Để hiểu rõ về cảm biến ta cần nắm được một

số khái niệm và định nghĩa sau :

6.1.1.Phan tử nhạy:

Là khâu đầu tiên của thiết bị đo chịu trực tiếp của đại lượng đo Phần tử

nhạy không có đặc tính riêng Sai số được hạn chế bởi sai số của thiết bị mà nó

tham gia

6.1.2.Chuyén doi đo lường:

Là một khâu cùa thiết bị đo, tín hiệu vào là hàm số của tín hiệu ra

Trang 27

Cơ sở vật lý của chuyển đổi đo lường là biến đổi và truyền đạt năng

lượng ( biến đổi từ dạng năng lượng này sang dạng năng lượng khác)

6.2 Cảm biến đo lường:

Là phương tiện ( thiết bị) đo thực hiện biến đổi ở đầu vào thành tín hiệu ra

thuận lợi cho việc biến đổi tiếp theo hoặc truyền đạt, gia công bằng thiết bị tính

hoặc lưu trữ số liệu (nhưng không quan sát được)

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ trong các lĩnh vực nghiên cứu khoa

học và ứng dụng kỹ thuật đo lường, điều khiển, số lượng và chủng loại các cảm

biến tăng nhanh và đa dạng Với mục dích nghiên cứu và ứng dụng có thể phâm loại cảm biến theo các phương pháp sau:

6.2.1 Phân loại cảm biến theo đại lượng vào và ra

— Cảm biến điện _ điện : trong đó các đại lượng vào và ra là các thông số

điện

— Cảm biến không điện _ điện: là cảm biến thực hiện chức năng biến đổi

các đại lượng không điện là áp suất, nhiệt độ , lưu lượng , Thành các hông

số như điện trở, điện cảm, điện dung, điện áp, dòng điện, sức điện động

— Cảm biến khí nén _ điện : được ứng dụng nhiều trong các nhà máy Hóa chất, các hệ thống đo và điều khiến cần chống cháy nỗ

6.2.2 Phân loại theo tính chất vật lý

— Cảm biến điện trở

— Cảm biến điện từ

— Cảm biến tĩnh điện

— Cảm biến nhiệt điện

—_ Cảm biến điện tử ion

— Cảm biến hóa điện

— Cảm biến y sinh

6.2.3 Phân loại theo tính chất nguồn điện

— Cam bién phat điện (Active)

— Cam bién thu dong (Passive)

Trang 28

6.2.3 Phân loại theo phương pháp đo

— Cảm biến biến đổi trực tiếp

— Ánh sáng có hai tính chất cơ bản là sóng và hạt Dạng sóng của ánh sáng

là sóng điện từ phát ra khi có sự chuyển điện giữa các mức năng lượng của

nguyên tử của nguồn sáng Ánh sáng lan truyền trong chân không với tốc độ v

= 299792 km/s Trong vat chất ánh sáng có vận tốc v=c/n, (n là chiết suất của môi trường)

— Tính chất hạt của thể hiện qua sự tương tác của nó với vật chất Trong

vật chất, các điện tử liên kết trong nguyên tử để trở thành điện tử tự đo

—_ Nói chung, loại điện tích được giải phóng do chiếu sáng phụ thuộc vào

bản chất vật liệu chiếu sáng.Khi chiếu sáng vào chất điện môi và bán dẫn tỉnh thiết, các điện tích được giải phóng là cặp điện tử _ lỗ trống Với bán dẫn pha

tạp khi bị chiếu sáng nó sẽ giải phóng điện tử và lỗ trống tùy thộc vào chất pha

tạp

— Hiện tượng giải phóng các hạt dẫn dưới tác dụng của ánh sáng do hiệu ứng quang điện sẽ gây nên sự thay đổi tính chất điện của vật liệu Đó là nguyên

lý cơ bản của các cảm biến quang

e Cac don vi do quang:

— Các đơn vị đo năng lượng:

+ Năng lượng bức xạ Q: Là năng lượng phát xạ , lan truyền hoặc hấp thu dưới đạng bức xạ được đo bằng Jun (J)

+ Quang thông ý là công suất hấp thụ lan truyền hoặc hấp thụ, đo bằng oát ( W) là đại lượng đặc trưng cho nguồn sáng :

Trang 29

bởi một phần tử bề mặt dA theo một hướng xác định và diện tích hình chiếu

vuông góc với phần tử bề mặt đAn; có don vi 1a oat/steradian.m*

—

dA,

+ D6 roi năng lượng (E): là tỷ số giữa luồng năng lượng thu được bởi

một phần tử bề mặt và diện tích của bề mặt đó Độ rọi năng lượng được đo bằng

oat/nỶ

_

dA

— Don vi do thi giac:

+ Mắt người cảm nhận ánh sáng có phổ từ 0,38um đến 0.76um với

độ nhạy tương đối phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng

+ Độ nhạy của mắt cực đại ở bước song % =0.555um và giảm về hai

phía , như Hinh 9:

— Nguồn sáng:

+ Nguồn sáng quyết định mọi đặc tính của bức xạ Việc sử dụng các

chuyển đổi quang chỉ có hiệu quả khi nó phù hợp với bức xạ ánh sáng ( phố, quang thông, tần số)

+ Nguồn sáng bao gồm:

° Đèn sợi đối:

Đèn sợi đốt là một sợi wonfram đặt trong bóng thủy tỉnh

hoặc thạch anh chứa khí trơ hoặc halogen dé giảm bay hơi của sợi đốt

Ưu điểm của đèn sợi đốt là đải phố rộng nhưng hệ suất phát quang thấp, quán tính nhiệt lớn, tudi thọ và độ bền cơ học thấp

%9 Diot phát quang:

Diot phát quang LED là nguồn sáng bán dẫn trong đó năng

lượng giải phóng do tái hợp tái hợp điện tử lỗ trống gần phần chuyển

tiếp N_P làm phát sinh ra các photo Đặc điểm của đèn LED là thời gian hồi đáp nhỏ cỡ ns Có khả năng điều biến đến tần số cao nhờ nguồn nuôi

Quang thông của LED nhỏ ( cỡ mW) và nhạy với nhiệt độ

„ do đó hạn chế phạm vi sử dụng của đèn

° Lazer :

Laze là nguồn sáng đơn sắc có định hướng và đặc biệt là

tính liên kết mạnh ( cùng phân cực, cùng pha) vì vậy khi chồng chéo lên nhau chúng tạo thành một sóng duy nhất và xác định

Laze có bước sóng đơn sắc „ thông lượng lớn độ định

hướng cao và truyề đi xa với khoảng cách lớn

6.3.2.Cảm biến quang điện

Cảm biến quang điện thực chất là các linh kiện quang điện, chúng thay đổi tính chất khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt cùa chúng

e Tế bào quang dẫn ( quang điện trở):

— Nguyên lý làm việc của quang điện trở là sự phụ thuộc của điện trở vào thông lượng bức xạ và phố bức xạ đó

Trang 31

—_ Tế bào quang dẫn là càm biến quang điện có độ nhạy cao Cơ sé vật lý

của tế bào quang điện là hiện tượng quang dẫn do hiệu ứng quang điện trong

Đó là hiện tượng giải phóng các hạt tải điện trong vật liệu dưới tác dụng của ánh sáng làm tăng độ dẫn điện của vật liệu

e Vật liệu chế tạo cám biến quang điện

Cảm biến quang thường được chế tạo bằng các bán dẫn đa tỉnh thể đồng

nhất hoặc đơn tỉnh thé, bán dẫn riêng hoặc bán dẫn pha tạp, thí dụ:

— Đatinh thể: Cd§, CdSe, CdTe

PbS, PbSe, PbTe

—_ Đơn tinh thể : Ge, Si tinh khiết hoặc pha tạp Au, Cu, Sb, In

SbIn, AsIn, Pin, CdHgTe

© Cac tinh chat cia cam biến quang điện

— Dién tré tối Ro phụ thuộc vào dạng hình học, kích thước , nhiệt độ và bản chất của vật liệu

Vidu: PbS, CdS, CdSe có điện trở tối từ 10! đến 10°£ 6 25°C

SbIn, SbAs có điện trở tối từ 10 đến 10° €3 ở 25°C

— Độ nhạy: Độ nhạy phổ của tế bào quang dẫn được định nghĩa theo biểu thức:

Ag(A)

Vi du: Dién ap dat U=10v , dién tich bề mặt tế bao bắng lcm?

D6 nhay phé khoang 0.1 dén 10A/W

6.3.3.Photo Diot

® Nguyên lý hoạt động:

- Sy tiếp xúc của hai bán dẫn loại n và loại p ( vùng chuyên tiếp P_N) tạo nên vùng nghèo hạt dẫn vì ở tồn tại một điện trường và hình thành hàng rào thế

Vỹ (hình 10) Khi không có điện thế bên ngoài đặt lên vùng chuyền tiếp (U=0)

dòng điện qua chuyên tiếp I=0

Trang 32

Hình 10 : Câu tạo của photo diot

— Khi đặt một điện áp lên diot, vói điện áp ngược đủ lớn Ủạ >>, chiều cao

của hàng rào thé tăng lên và tên diot chỉ còn dòng điện ngược I, = lạ (lọ — dòng

điện tối)

— Khi chiếu sáng diot bằng bức xạ có bước sóng À< Amax sé xuat hién các cặp điện tử _ lỗ trống, dưới tác dung của điện truong các cặp điện tử _ lỗ trống chuyên động và dòng điện ngược I, tăng lên rất nhanh

— Các vật liệu ding ché tao Photo diot là Si, Ge (ving ánh sáng nhìn thấy)

và GaAs, InAs, InSb ( vùng hồng ngoại)

e Chế độ hoạt động:

— Chế độ quang dẫn : sơ đồ nối photo diot gồm nguồn E, phân cực ngược

diot và điện trở R như Hình I7

— Chế độ quang thế : trong chế độ này không có điện áp ngoài đặt vào diot

Photo diot hoạt động như một nguồn dong

Trang 33

Với :

— Đặc điểm của chế độ làm việc này là không có dòng tối do không có

nguồn điện phân cực ngoài, do đó có thể giảm nhiễu và cho phép đo quang thông nhỏ

6.3.4 Photo transitor

e Photo transitor 14 cac transitor silic loai npn ma ving bazo duoc chiéu sáng, không có điện áp đặt trên bazơ, chỉ có điện áp trên C, đồng thời chuyền tiếp B-C phân cực ngược như #zh ¡/3 Điện áp đặt chủ yếu là phần

chuyển tiếp B-C ( phân cực ngược) trong khi đó sự chênh lệch điện thế giữa E

và B thay đổi không đáng kế

(Upp = 0,6 = 0,7V)

e© - Khi phần chuyển tiếp B_C được chiếu sáng , sự hoạt động của photo transitor giống như photo diot ở chế độ quang dẫn với dòng điện ngược:

I, =I) +1,

I, : dong điện ngược

6.3.5.Cam biến phát xạ ( TẾ bào quang điện)

e _ Nguyên lý hoạt động:

— Cảm biến phát xạ là biến hiệu quang thành tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ điện tử ở điện cực catot khi có thông lượng ánh sáng chiếu vào

- Số lượng điện tử phát xạ tỷ lệ với số photon chiếu vào cực cactot

— Cảm biến phát xạ được phân thành:

+ Tế bào quang điện chân không

+_ Đèn ion khí

+ Bộ nhân quang điện

—_ Cơ chế hoạt động cùa tế bào quang điện như sau:

— Khi có thông lượng ánh sáng chiếu vào, catot hấp thụ photon và giải

phóng điện tử , các điện tử này đi chuyên lên bề mặt và thoát ra ngoài

— Các vật liệu dùng làm photon cactot là:

+_AgOCs nhạy với vùng hồng ngoại

+ Cs;Sb, KạC;Sb nhạy với vùng ánh sáng nhìn thấy và vùng tử ngoại

e Tế bào quang điện chân không

Tế bào quang điện chân không là một ống

10” mmHg Trong ống đặt một cactot có khả

năng phát xạ khi được chiếu sáng và một anot « nhu

e _ Tế bào quang điện có khí:

Tế bào quang điện có khí cấu tạo tương tự như chân không, bên trong đèn được điền đầy khí tro (argon), voi áp suất cỡ 10” đến 10” mmHg

e - Bộ nhân quang:

— Khi bề mặt chất rắn bị bắn phá bởi các điện tử có năng lượng đủ lớn, nó

có thể phát xạ các điện tử (phát xạ thứ cấp)

Trang 35

Hình 15 : Sơ đồ thiết bị nhân quang

—_ Nếu số điện tử phát xạ thứ cấp lớn hơn số điện tử tới sẽ có khả năng khuếch đại tín hiệu Sự khuếch đại này ứng dụng làm thiết bị nhân quang

— Các điện tử tới ( điện tử sơ cấp) được phát xạ từ một photo catot đặt trong chân không bị chiếu sáng Chúng được tiêu thụ trên điện cực thứ nhất của dãy các điện cực Bề mặt các điện cực phủ vật liệu có khả năng phát xạ thứ cấp

Các điện cực mắc nối tiếp nhau với điện thế tăng dần thông qua các điện trở sao

cho các điện tử bị hút lien tiếp bởi các điện cực tiếp theo làm số điện tử thứ cấp

tăng lên

e - Cáp quang:

— Dạng cáp quang đơn giản bao gồm một lõi có chiết suất , bán kính và vỏ

Vật liệu chế tạo cáp quang là:

+ SiO; tỉnh thiết hoặc pha tạp

+_ Thủy tính, thành phần của SiO; và phụ gia Na¿O: , BạO¿,

+ Polime

Ứng dụng của cảm biến quang:

e _ Dùng tế bào quang dẫn để điều khiển role:

— Sơ đồ Hình Ióa dùng điều khiển trực tiép role , hình 16b điều khiển

thông qua transitor khuếch đại.Nguyên lý làm việc của hệ thống điều khiến là

khi chưa có ánh sang chiếu vào tế bào quang dẫn , đòng điện qua quang dẫn và

Trang 36

rơle rất nhỏ chưa đủ để rơle tác động Khi bị chiếu sáng , điện trờ của quang dẫn giảm đi rất nhanh dòng điện qua quang dẫn tăng lên đủ lớn đề rơle tác động

Hình 16: Dùng tế bào quang dân để điều khiển rơle

¢ Ung dung photodiot và transitor trong điều khiến:

—_ Tùy thuộc vào mục đích sử đụng photo điot và photo transitor ta có thể thực hiện các đại lượng khác nhau hoặc điều khiển trong quá trình sản xuất như:

quay tốc độ quay cùa động cơ đếm số lượng vật , đo cường độ ánh sáng, điều khiển đóng mở các rơle

Hình 17 : Ứng dụng transitor quang đóng mở các rơle

—_ Hình 17 là sơ đồ ứng dụng photo transitor trong chế độ chuyên mạch dé

điều khiển

—_ Trong trường hợp này người ta sử dụng thông tin dưới dạng nhị phân :

có hay không có ánh sáng hoặc ánh sáng lớn hơn hoặc nhỏ hơn ngưỡng chiếu sáng Transitor khóa hoặc thông cho phép điều khiến trực tiếp hoặc qua khuếch

Trang 37

đại như một rơle, điều khiển công logic hoặc thyristor /ìn 18 ứng dụng cáp

quang và càm biến quang đo đi chuyên và tốc độ quay

— Các photo transitor làm việc trong chế đô tuyến tính và có thể đo được

ánh sáng không đối hoặc thay đồi

6.4 Cảm biến điện từ

6.4.I.Khái niệm

— Cảm biến điện từ là nhóm các cảm biến với nguyên lý hoạt động dựa

theo qui luật điện từ Đại lượng cần đo làm thay đôi giá trị điện cảm, hỗ cảm,

từ thông hoặc độ từ thầm của lõi thép và cuộn dây

— Cảm biến điện từ được phân thành: cảm biến điện cảm, cảm biến kiểu

biến áp và cảm biến cảm ứng

Trang 38

- Cảm biến điện cảm là một cuộn dây bằng đồng có đường kính từ

0,02mm đến 0,lmm được quấn trên lõi thép có khe hở không khí( mạch từ hở)

với các dạng khác nhau

—_ Dưới tác động của đại lượng đo (X,) phần ứng 3 dịch chuyển làm cho

khe hở không khí D thay đối kéo theo từ trở của mạch từ ( R„) thay đổi và điện

cảm L( hoặc tổng trở Z) cũng thay đổi theo Mạch từ được làm bằng thép dẫn

từ như Ferit

Hình 20: Cảm biến điện cảm

e _ Cảm biến hỗ cám (Biến áp):

— Cảm biến hỗ cảm giống như cảm biến điện cảm về cấu tạo mạch từ và

hình dạng, chỉ khác ở chỗ ngoài cuộn dây kích thích (sơ cấp) còn có cuộn dây đo( thứ cấp) Nguyên lý hoạt động của cảm biến dựa trên hiện tượng điện từ Khi có đại lượng vật lý tác động, làm cho lõi động di chuyên, khe hở không khí

D thay đổi và từ trở R„ thay đổi do đó từ thông ọ móc vòng qua cuộn dây thứ

cấp tạo nên sức điện động hỗ cảm

Hinh 21: Cam bién hé cam

— Cảm biến hỗ cảm có đặc tinh phi tuyến khi D thay đổi và tuyến tinh khi

tiết diện S thay đổi Ngoài ra độ nhạy cảm của cảm biến tăng khi tần số nguồn cung cấp tăng Sai số của cảm biến gây nên do nguồn cung cấp điện áp không

Trang 39

ôn định, điện áp thay đổi 1% gây sai số 1% Tần số nguồn cung cấp thay đổi

cũng gây sai số Với sự thay đổi tần số 1% gây sai số 0,2%

— Đặc tính của cảm biến điện cảm và hỗ cảm phụ thuộc vào hệ thống cơ

nối phần động Tần số làm việc khá rộng từ 500Hz đến vài KHz

6.4.2.Ứng dụng của cảm biến điện cảm vả cảm biến hỗ cảm

— Do đặc điểm của cảm biến điện cảm và cảm biến hỗ cảm giống nhau nên chúng được ứng dụng đo các đại lượng vật lý như nhau

© — Đo độ dịch chuyến:

—_ Hình 22 là sơ đồ ứng dụng cảm biến hỗ cảm đo dịch chuyển Cung cấp

điện áp cho mạch sơ cấp cảm biến là một máy phát hình sin tần số 1,5Khz Điện

áp ra của cảm biến được khuếch đại xoay chiều sau đó qua chỉnh lưu nhạy pha

lọc thông thấp để được điện áp một chiều

Dich pha x pha

Hình 22: sơ đồ khối mạch ứng dụng cảm biến hỗ cảm đo dịch chuyển

— Tín hiệu một chiều được khuếch đại để tăng độ lớn với điện áp đưa ra chỉ

thị Analog Nếu thể hiện kết quả dưới dạng số, tín hiệu ra được đưa qua mạch

chuân hóa đến bộ biến đổi A/D va hién thị đưới dạng số, mặt khác có thế gửi tín

hiệu đo được qua một hệ thống khác với mạch giao tiếp BCD Bộ so sánh thực

hiện điều khiển “dịch chuyển hay không dịch chuyển” với hai giới hạn điều

chỉnh được cho hệ thống

e Đo độ dày của vật không dẫn từ:

Trang 40