TÀI LIỆU HAY NHẤT

Cảm biến vị trí không tiếp xúc  Cảm biến từ Magnetic Sensors  Cảm biến siêu âm Ultrasonic Sensors  Cảm biến tiệm cận Promixity Sensors  Cảm biến quang điện Photoelectric Sensors -Đơn

Trang 1

Wednesday, March 4, 2020 1

Chương IV Cảm biến vị trí và dịch chuyển

1 Cảm biến vị trí tiếp xúc

 Công tắc hành trình (Limit Switchs)

 Điện thế kế điện trở (Potentiometers)

2 Cảm biến vị trí không tiếp xúc

 Cảm biến từ (Magnetic Sensors)

 Cảm biến siêu âm (Ultrasonic Sensors)

 Cảm biến tiệm cận (Promixity Sensors)

 Cảm biến quang điện (Photoelectric Sensors)

-Đơn giản -Rẻ tiền

-Làm việc bền

- Môi trường

khắc nghiệt

-Đắt tiền hơn

Trang 2

Công tắc hành trình có thể được đặt với nhiều

thiết bị chấp hành như cần trượt, cần xoay, cần lắc,

Trang 3

1.1 Công tắc hành trình

Trang 4

Trang 5

Ưu điểm

Đáng tin cậy, chịu được va chạm và dễ sử dụng

Không bị ảnh hưởng bởi nhiễu

Hoạt động đơn giản (ON/OFF)

Nhược điểm

Tuổi thọ ngắn, bị hao mòn

Trang 6

1 2



m

Trang 7

1.2 Điện thế kế điện trở

Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Gồm một điện trở cố định (R m ) và một tiếp xúc điện (con chạy) liên kết với đối tượng Khi đối tượng di

chuyển, con chạy di chuyển theo, điện trở đo phụ

thuộc vào vị trí con chạy Đo điện trở  vị trí

Điện trở dạng dây cuộn: được chế tạo từ các hợp kim

Ni - Cr, Ni - Cu , Ni - Cr - Fe, Ag - Pd quấn thành vòng xoắn dạng lò xo trên lõi cách điện (bằng thuỷ tinh,

gốm hoặc nhựa), giữa các vòng dây cách điện bằng

emay hoặc lớp oxyt bề mặt.

Điện trở dạng băng dẫn: được chế tạo bằng chất dẻo trộn bột dẫn điện là cacbon hoặc kim loại cỡ hạt ~10 -2

m.

Trang 8

1.2 Điện thế kế điện trở

Ưu điểm

Rẻ tiền

Cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng

Đo được khoảng dịch chuyển lớn

Bị ảnh hưởng của bụi và ẩm

Tuổi thọ kém, mau bị hao mòn

Trang 9

2.1 Cảm biến từ

Các đặc tính từ có thể được dùng để đo vị trí

thông qua việc xác định sự xuất hiện, cường độ

hoặc hướng của từ trường

Cảm biến từ là nhóm các cảm biến làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ Vật cần đo vị trí hoặc dịch chuyển được gắn vào một phần tử của mạch từ gây nên sự biến thiên từ thông qua cuộn

đo

và cảm biến hỗ cảm

Trang 10

2.1.1 Cảm biến tự cảm

a) Cảm biến tự cảm đơn có khe từ biến thiên

Trang 11

R - từ trở của khe hở không khí.

 - chiều dài khe hở không khí.

s - tiết diện thực của khe hở không khí.

Trang 12

2.1.1 Cảm biến tự cảm

b) Cảm biến tự cảm kép có khe từ biến thiên

XV

Đo dịch chuyển thẳng chuyển quayĐo dịch

Trang 15

1 Cuộn sơ cấp

2 Gông từ 3 Tấm sắt từ di động 4 Cuộn thứ cấp (cuộn đo)

Trang 16

2.1.2 Cảm biến hỗ cảm

Khi cấp dòng xoay chiều ( ) vào cuộn sơ cấp, sinh ra  biến thiên  trong cuộn thứ cấp sinh ra sức điện động cảm ứng:

Giá trị hiệu dụng của suất điện động

t cos I

s W

W

 E = f(s, )

Trang 17

Để tăng độ nhạy và độ tuyến tính  CBHC kép lắp vi sai.

2

0 0

0 2

0

2

E 1

ks

E S

S

s

E

ks

ksE





Trang 20

Khi vật di chuyển lên hay

xuống thì làm cho điện áp

của các cuộn thứ cấp tăng

hoặc giảm.

Đo điện áp ngõ ra để xác

định độ dịch chuyển

Trang 21

Làm việc được trong môi trường khắc nghiệt

Ít ảnh hưởng bởi rung động

Trang 22

2.2 Cảm biến siêu âm

Nguyên lý và cấu tạo

Siêu âm là sóng cơ học có tần số lớn hơn tần số âm

thanh nghe thấy (trên 20kHz) Thính giác của con

người rất nhạy cảm với dải tần số từ âm trầm (vài

chục Hz) đến các âm thanh rất cao (gần 20kHz)

Cảm biến siêu âm sử dụng nguyên lý phản xạ sóng siêu âm.

Cảm biến gồm 2 phần: phần phát ra sóng siêu âm và phần thu sóng siêu âm phản xạ về

Trang 23

Nguyên lý và cấu tạo

Cảm biến sẽ phát ra 1 sóng siêu âm Nếu có chướng ngại vật trên đường đi, sóng siêu âm sẽ phản xạ lại và tác động lên module nhận sóng

Đo thời gian từ lúc phát và nhận sóng ta sẽ tính được khoảng cách từ cảm biến đến chướng ngại vật

khoảng cách từ cảm biến đến chướng ngại vật

V: vận tóc sóng siêu âm (343 m/s trong không khí)

t: thời gian từ lúc phát đến lúc thu

Trang 24

Ưu điểm

Đo được khoảng cách rời rạc của vật di chuyển

Ít ảnh hưởng bởi vật liệu và bề mặt

Không ảnh hưởng bởi màu sắc

Tín hiệu đáp ứng tuyến tính với khoảng cách

Trang 25

Bố trí cảm biến

Trang 26

Trang 27

Trang 28

Trang 29

Trang 30

Một số ứng dụng

Trang 31

Trang 32

2.3 Cảm biến tiệm cận

Cấu tạo và nguyên lý:

Cảm biến tiệm cận sử dụng dao động tần số cao để

phát hiện vật khi gần cảm biến

Có 2 loại cảm biến tiệm cận:

• Loại cảm ứng: phát hiện kim loại từ tính và không từ tính bằng cách tạo ra trường điện từ

• Loại điện dung: phát hiện vật kim loại và không kim loại bằng tạo ra điện trường tĩnh

Trang 33

Một số hình ảnh thực tế

Trang 34

2.3.1 Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng

Cấu tạo:

Gồm có 4 thành phần:

• Cuộn dây: tạo ra từ trường

• Bộ dao động: tạo dao động tần số cao

• Mạch kích: Giám sát biên

độ của bộ dao động

• Ngõ ra: Mở / tắt

Trang 35

Hoạt động:

Khi đối tượng vi chuyển đến gần cảm biến - đi vào

vùng từ trường, xuất hiện dòng điện xoáy trên bề mặt đối tượng, làm giảm biên độ của bộ dao động

Mạch kích giám sát biên độ của bộ giao động và kích thích cho ngõ ra của cảm biến mở (tắt)

Trang 36

Đấu dây:

Trang 37

Ưu điểm

Chính xác hơn so với các cảm biến khác

Có tỉ lệ chuyển đổi cao

Có thể làm việc trong môi trường khắc nghiệt

Chỉ phát hiện đối tượng kim loại

Tầm hoạt động bị giới hạn

Trang 38

2.3.2 Cảm biến tiệm cận loại điện dung

Cấu tạo và hoạt động

Bề mặt của cảm biến điện dung có 2 bản cực kim loại

có dạng đồng tâm.

Khi đối tượng đến gần cảm biến, làm thay đổi điện

dung trong mạch dao động và mạch dao động bắt đầu hoạt động.

Mạch kích đo biên độ dao động và kích ngõ ra cảm

biến thay đổi trạng thái khi biên độ đến mức chỉ định.

Trang 39

Độ tuyến tính không cao

Không chính xác bằng cảm biến loại cảm ứng

Trang 40

Trang 41

Trang 42

Trang 44

2.4 Cảm biến quang điện

Một số hình ảnh thực tế

Trang 45

Hoạt động

Thu phát:

• Bộ thu và phát tách riêng biệt nhau

• Nếu có vật chắn ngang nguồn sáng sẽ có tín hiệu ra

• Ưu điểm: khoảng cách phát hiện xa (có thể đến 30 m),

độ tin cậy và độ chính xác vị trí cao, phát hiện được mọi vật thể (trừ trong suốt)

• Nhược điểm: mất nhiều thời gian cho việc lắp đặt, giá thành cao

Trang 46

Hoạt động

Phản xạ gương:

• Nguồn sáng phát ra tới gương và phản xạ lại bộ thu

• Nếu có vật chắn ngang nguồn sáng sẽ có tín hiệu ra

• Ưu điểm: giá thành thấp hơn loại thu phát, dễ lắp đặt

và hiệu chỉnh, tin cậy

• Nhược điểm: khoảng cách phát hiện ngắn, vẫn cần 2 điểm lắp đặt cảm biến và gương

Trang 47

Hoạt động

Phản xạ khuếch tán:

• Bộ phát sáng phát nguồn sáng tới đối tượng

• Đối tượng này sẽ phản xạ một phần ánh sáng (phản xạ khuếch tán) ngược lại bộ thu sáng, kích hoạt tín hiệu ra

• Ưu điểm: giá thành thấp, dễ lắp đặt (chỉ cần 1 điểm lắp đặt duy nhất)

• Nhược điểm: khoảng cách phát hiện ngắn và phụ thuộc vào kích thước, bề mặt và hình dáng của đối tượng

Trang 48

Độ tuyến tính không cao

Không chính xác bằng cảm biến loại cảm ứng

Trang 49

Trang 50

Trang 51

Định dạng
Số trang	51
Dung lượng	3,3 MB