Đo lường - cảm biếnCảm biến vận tốc, gia tốc và độ rung... Giới thiệu• Máy phát tốc • Encoder • Gia tốc kế áp điện • Đo độ rung động... Cảm biến vận tốc điện từĐo lường – Cảm biến Nguyê
Trang 1Đo lường - cảm biến
Cảm biến vận tốc, gia tốc và độ rung
Trang 2Giới thiệu
• Máy phát tốc
• Encoder
• Gia tốc kế áp điện
• Đo độ rung động
Trang 3Cảm biến vận tốc điện từ
Đo lường – Cảm biến
Nguyên lý hoạt động của cảm biến điện từ đo vận tốc
Điện áp ra tỉ lệ trực tiếp với vận
tốc của thanh nam châm vĩnh
cửu (theo nguyên lý cảm ứng
điện từ)
Gần tương tự như cảm biến vi sai
LVDT, nhưng là loại cảm biến thụ
động
Trang 4Máy phát tốc - Tachometer
• Dùng để đo vận tốc quay, ví dụ đo vận tốc của rotor máy điện
• Phân loại: máy phát tốc tiếp xúc và không tiếp xúc
• Nguyên lý hoạt động:
- Máy phát tốc tính tốc độ bằng việc đo thời thời gian giữa các xung nhận được
- Máy phát tốc tính tốc độ bằng việc đo tần số của các xung nhận được
- Máy phát tốc có thể là một máy phát điện gắn đồng
trục với trục đối tượng quay, phát ra điện áp tỉ lệ thuận với tốc độ quay
Trang 5• Sơ đồ khối của máy phát tốc số
Optical /
Magnetic Sensor
Signal Conditioning
Microcontroller
Memory
Display
External Port (to controller)
Trang 6Cảm biến quang hoặc cảm biến từ dùng để tạo chuỗi xung vuông
tỉ lệ với tốc độ quay của đối tượng
Cảm biến quang:
- Đĩa với các vạch đen-trắng kết hợp với 1 module hồng ngoại để tạo xung
- Đĩa kim loại với các rãnh hoạt động như Optical Encoder
Cảm biến từ:
- Cảm biến Hall: dùng hiệu ứng Hall để tạo các xung tỉ lệ với tốc độ
- Cảm biến từ (thụ động): dùng nguyên lý từ trở thay đổi để tạo xung
Cấu trúc cảm biến từ trở thay đổi
Cấu hình cơ bản
Trang 7Đo lường – Cảm biến Sensor Schematic
Cảm biến đo tốc độ (vị trí) trục quay
Trang 8Encoder
Trang 9Cảm biến gia tốc - Accelerometer
trúc khung có đặc tính chống rung
trường)
Đo lường – Cảm biến
Trang 10Cảm biến gia tốc - Accelerometer
• Hoạt động dựa theo sự thay
đổi của điện trở (kiểu áp trở
- piezoresistive): điện áp ra
của cầu điện trở tỉ lệ với gia
tốc đo
Mass
Sensing Resistor #1
Flexure
Sensing Resistor #2
Fixed Resistors
Trang 11Cảm biến gia tốc - Accelerometer
• Hoạt động dựa theo sự
thay đổi của điện dung
(kiểu tụ điện): sử dụng kỹ
thuật điều chế tần số
thông qua sự thay đổi
của cầu tụ điện
Đo lường – Cảm biến
Power Ground Signal
Mass
Sensing Capacitor #1
Built-In Electronics Fixed Capacitors ~
Sensing Capacitor #2
Flexure Insulator
Insulator
Trang 12Cảm biến gia tốc - Accelerometer
• Hoạt động dựa theo
nguyên lý sợi quang:
Lượng ánh sáng thu thập
tỉ lệ thuận với gia tốc đo
được
Power Ground Signal
Mass
Transmitter Built-In Electronics
Receiver
Receiver
Reflective Surface
Trang 13Cảm biến gia tốc - Accelerometer
của vật liệu điện môi
tạo ra bởi vật liệu điện môi dưới một
áp lực cơ học
Đo lường – Cảm biến
F
F
+
-Piezoelectric Material
-Preload Ring
Seismic
Mass
Center
Post
Signal (+)
Optional Built-In Electronics
Ground (-)
Piezoelectric Crystal (d 26 -Quartz) (d 15 -Piezoceramic)
-+ + + +
+ + + +
Trang 14Cảm biến gia tốc - Accelerometer
lực lên phần tử áp điện (piezoelectric)
Điện áp này sẽ tỉ lệ thuận với lực tác
động lên phần tử cảm nhận.
Trang 15Ứng dụng
• Đo tốc độ động cơ
• Đo độ rung (ví dụ, dùng trong điện thoại)
• Đo rung động và va chạm có định hướng
• Chẩn đoán lỗi của máy điện dựa vào phân tích
độ rung
Đo lường – Cảm biến