Chương 5: Đo vận tốc - gia tốc - độ rung potx

Một số phương pháp đo tốc độ động cơ 1.1 Dùng cảm biến quang đo tốc độ với đĩa mã hóa.. Đo vận tốc, gia tốc và độ rungGọi Tn là thời gian đếm xung, N0 là số xung trong một vòng độ phân g

I Đo tốc độ động cơ.

1 Một số phương pháp đo tốc độ động cơ

1.1 Dùng cảm biến quang đo tốc độ với đĩa mã hóa

Encoder là thiết bị có thể phát hiện sự chuyển động hay vị trí

của vật Encoder sử dụng các cảm biến quang để sinh ra

chuỗi xung, từ đó chuyển sang phát hiện sự chuyển động

Khuyết điểm: cần

nhiều lỗ để nâng cao

độ chính xác nên dễ

làm hư hỏng đĩa quay

Chương 5 Đo vận tốc, gia tốc và độ rung

ng 2

1.1.1 Đĩa mã hóa tương đối:

Chương 5 Đo vận tốc, gia tốc và độ rung

Gọi Tn là thời gian đếm xung, N0 là số xung trong một vòng (độ

phân giải của bộ cảm biến tốc độ, phụ thuộc vào số lỗ), N là số

xung trong thời gian Tn

n (vòng/giây) =

n

o T N

N

4 60

D Clr Q

Q\

C

D Clr Q

Q\

C

QT

QN

A

B

QT

QN

QN QT

ng 4

1.1.2 Đĩa mã hóa tuyệt đối (absolute encoder):

Đĩa mã hóa tuyệt đối được thiết kế để khắc phục điều đó, luôn

xác định vị trí vật một cách chính xác

Đĩa Encder tuyệt đối sử dụng nhiều vòng phân đoạn theo hình

đồng tâm

- Vòng trong cùng xác định đĩa quay đang nằm ở nửa vòng tròn nào

- Kết hợp vòng trong cùng với vòng tiếp theo sẽ xác định đĩa quay

đang nằm ở ¼ vòng tròn nào…

Ví dụ: Đo tốc độ tuyệt đối 3 rãnh

Rãnh trong cùng xác định roto đang quay ở

nửa vòng tròn nào

Rãnh trong cùng kết hợp với rãnh thứ 2 xác

định roto đang quay ở ¼ vòng tròn nào

Kết hợp 3 rãnh sẽ biết được roto đang quay

ở góc 1/8 nào

Để đếm đo vị trí cũng như vận tốc sử dụng đo tốc độ tuyệt đối,

người ta dùng bảng mã Gray

Ví dụ Gray 2 bit:

0 1 2 3

Dec Bit 1 Bit 0 0

1 2 3

0 0 1 1

0 1 1 0

Bit 0 Bit 1

ng 6

BINARY OUTPUT

GRAY CODE OUTPUT

Binary

Value Shifted Value Gray Code Value

A B A xor B

ng 8

1.2 Đo tốc độ dựa trên cảm biến hiệu ứng Hall

Hiệu ứng Hall là một

hiệu ứng vật lý được

thực hiện khi áp dụng

một từ trường vuông

góc lên một bản làm

bằng kim loại hay chất

bán dẫn hay chất dẫn

điện nói chung (thanh

Hall) đang có dòng

điện chạy qua Lúc đó

người ta nhận được

hiệu điện thế (hiệu

thế Hall) sinh ra tại

hai mặt đối diện của

thanh Hall

Tra

ng 10

1.3 Máy phát tốc DC

Suất điện động tổng do máy phát điện tạo ra:

( Φ0) /2 = − Φ0

−

Trong đó ϖ là tốc độ trục quay, n là tổng số dây chính trên roto

Φ0 là từ thông xuất phát từ cực nam châm, N là số vòng quay trong

một giây, đo su t đi n đ ng ta s tính đ c t c đ quay ấ ệ ộ ẽ ượ ố ộ

4 Máy phát tốc AC

+ Dùng máy phát đồng bộ

+ Dùng máy phát không đồng bộ

Biên độ điện áp ngõ ra máy phát tốc tỷ lệ với tốc độ quay của động cơ

ng 12

II Đo gia tốc

1 Đo gia tốc sử dụng piezoelectric

(hiệu ứng áp điện)

q = dij.F=dij.m.a

q : điện tích nạp

dij : hệ số vật liệu của piezoelsectric

Hệ số dãn nở của PTZ lớn hơn rất nhiều so với thạch anh nên nó có

độ nhạy tốt hơn và cấu tạo nhỏ hơn

Khối lượng

chấn động

piezoelectric

Đế gia tốc

Lực tác động F = ma : phụ thuộc vào gia tốc hoặc khối lượng

ng 14

PTZ L Eo(s)

( + ) + + 









=

1

2 1

)

(

)

(

2

2 2

n n

n

q o

s s

s

s C

K s

A

s

E

ω

ξ ω

τ

τ

=

1

2 1

) (

2 2

n n

s s

s

s s

G

ω

ξ ω

τ

τ

|G(s)|dB = 0 tại tần số nhỏ  Eo(s) tỷ lệ với gia tốc thông qua tần số

của dao động riêng của hệ thống

2 Đo gia tốc sử dụng piezoresistive (hiệu ứng áp trở)

Điện trở của vật liệu bị thay đổi tùy

theo hiệu ứng căng hoặc nén

Lực tác động làm biến dạng : F = ma

M = const  sự biến dạng phụ thuộc vào gia tốc

ng 16

3 Đo gia tốc sử dụng điện dung vi sai

Nguyên lý : sự thay đổi của điện dung tỷ

lệ với gia tốc

Vật cần đo

Mạch dao động

S R

k a m

d RC

f

o

2

6 /

2

6

0 +

=

+

=

=

εε π π

d

S

d = do + m.a/k

k = hệ số đàn hồi

Đo tần số ngõ ra mạch và tần số ban đầu khi chưa có dao

động  gia tốc

C1 =

C2 =

ng 18

4 Đo gia tốc sử dụng biến trở