Nhóm 13 FE6013 5 cảm biến vị trí

cảm biến vị trí haui Súng bắn tia laser cũng có 2 chức năng chính là đo khoảng cách và đo vận tốc di chuyển của vật thể. Khi ấn nút trên thiết bị, lúc này thiết bị sẽ phát ra một tia laser chiếu trực tiếp đến vật thể xe bị phản chiếu lại. Tiếp tục lại phát tiếp những tia laser khác và quá trình lặp lại nhiều lần như vậy sẽ giúp thiết bị tổng hợp được dữ liệu, tính ra được khoảng cách giữa súng và vật thể. Từ đó tính toán được tốc độ vật thể chuyển động.

Môn: Kỹ thuật cảm

biến Chủ đề: Cảm biến vị

trí

Nhóm 13:

6 Các phương pháp đo khoảng cách khác

1 Khái niệm về đo khoảng cách và phát hiện vị

trí xuất hiện

1 KHÁI NIỆM VỀ ĐO KHOẢNG CÁCH VÀ

PHÁT HIỆN VỊ TRÍ XUẤT HIỆN

• Khoảng cách là đại lượng vật lý và toán học để tính độ lớn của đoạn thẳng nối giữa hai điểm nào đó

P d(P,Q) Q

• Vị trí là tọa độ của một điểm được tính toán theo hệ tọa độ nhất định A(x,y), B(x,y)

A(x,y,z), B(x,y,z)

1 KHÁI NIỆM VỀ ĐO KHOẢNG CÁCH VÀ

PHÁT HIỆN VỊ TRÍ XUẤT HIỆN

Phương pháp 1: Bộ cảm biến cung cấp tín hiệu là hàm phụ thuộc vào

vị trí của một trong các phần tử của cảm biến, đồng thời phần tử này

có liên quan đến vật di động cần xác định vị trí

Phương pháp 2: Khi đối tượng dịch chuyển với một khoảng cách

nhất định đã định trước cảm biến sẽ phát ra một xung Việc xác

định vị trí và khoảng cách dịch chuyển dựa trên các xung tín hiệu

phát ra

1 KHÁI NIỆM VỀ ĐO KHOẢNG CÁCH VÀ PHÁT HIỆN VỊ TRÍ XUẤT HIỆN

Yêu cầu

Khoảng cách dịch chuyển và loại dịch chuyển ( thẳng , góc)

Độ chính xác và sai

số yêu cầu

Đối tượng đo làm bằng vật liệu gì Điều kiện môi trường

làm việc ( độ ẩm, nhiệt độ, )

Giá thành của cảm

biến

Khả năng nguồn cung cấp cho cảm

biến

2 PHÂN LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ

• Cảm biến vị trí kiểu quang học

Phương pháp đo

• Tín hiệu on-off

• Tín hiệu tương tự

• Tín hiệu số

Tín hiệu đầu ra

2 PHÂN LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ

• Là loại cảm biến hoạt động như một máy phát điện

• Về mặt nguyên lý nó thường dựa trên các hiệu ứng vật lý biến đổi một dạng năng lượng nào đó (nhiệt ,cơ, quang, )

• Hiệu ứng nhiệt điện, hiệu ứng cảm ứng điện từ,hiệu ứng quang điện

3 CÔNG TẮC HÀNH TRÌNH

Là 1 thiết bị cơ khí dùng

để đóng  ngắt chuyển đổi mạch điện trong dây

chuyền sản xuất hoặc bàn máy theo tín hiệu hành trình của các cơ cấu truyền động cơ khí nhằm tự động điều khiển hành trình hoặc tự động cắt điện ở cuối hành trình

để đảm bảo an toàn

3 CÔNG TẮC HÀNH TRÌNH

Công tắc hành trình gồm có 2 bộ phận chính: Bộ phận cơ khí (cữ chặn, trục cơ khí gắn với lá thép tiếp điểm) và các lá thép tiếp điểm bằng đồng.

3 CÔNG TẮC HÀNH TRÌNH

c Đặc điểm :

• Dùng để nhận biết vị trí chuyển động của cơ cấu máy

• Là một tiếp điểm cơ khí do đó tuổi thọ không cao, không dùng được trong môi trường dầu, mỡ, hóa chất

3 CÔNG TẮC HÀNH TRÌNH

Ưu nhược điểm của công tắc hành trình

a Ưu điểm của công tắc hành trình.

• Có thể sử dụng hầu hết trong các ứng dụng công nghiệp

• Đáp ứng tốt các điều kiện cần đến độ chính xác và có tính lặp lại

• Tiêu thụ ít năng lượng điện

• Có thể điều khiển nhiều tải

b Nhược điểm của công tắc hành trình

• Hạn chế đối với những thiết bị có tốc độ chuyển động tương đối thấp

• Phải tiếp xúc trực tiếp với thiết bị

• Do phải tiếp xúc nên làm các bộ phận cơ khí bị mòn

4 CÔNG TẮC TỪ

Công tắc từ là loại linh kiện

cơ điện từ: Chúng đóng hay

mở mạch điện dựa trên

nguyên lý từ trường Khi từ trường đủ mạnh làm chúng nhiễm từ để mở hay đóng mạch điện

4 CÔNG TẮC TỪ

Công tắc từ có dây Công tắc từ không dây

Phân loại

4 CÔNG TẮC TỪ

a Cấu tạo:

Cấu tạo của công tắc từ gồm có một tiếp điểm lưỡi gà được đặt trong một bóng thuỷ tinh rút chân không và một nam châm vĩnh cửu

Tiếp điểm lưỡi gà Nam châm vĩnh cửu

Cấu tạo của công tắc từ

4 CÔNG TẮC TỪ

Đặc điểm: Công tắc từ có tiếp điểm đặt trong bóng thủy tinh nên có

theer chịu được môi trường dầu mỡ , hóa chất Ứng dụng:

công tắc từ được ứng dụng nhiều trong công nghiệp như chế tạo cảm

biến mức, nhận biết vị trí của các chi tiết máy

Công tắc từ gắn trên thân xilanh nhận biết pitton

5 CẢM BIẾN TIỆM CẬN

Khái niệm: Cảm biến tiệm cận là một kỹ thuật để nhận biết sự có mặt hay không có mặt của một vật thể với cảm biến điện tử không công tắc (không đụng chạm)

5.1 CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN CẢM

a Cảm biến tiệm cận điện cảm: được dùng để phát hiện các đối tượng kim loại ( không phát hiện những đối tượng không kim loại) Được sử dụng rộng razi trong công nghiệp vì giá thành hợp lý và khả năng chống nhiễu tốt

5 CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN CẢM

5.1 CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN CẢM

c Phân loại: Được chia thành 2 loại :có bảo vệ (Shielded) và không được bảo vệ (Unshielded) Loại Unshielded thường có tầm phát hiện lớn hơn loại Shielded

5.1 CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN CẢM

d Nguyên lý:

Mỗi thành phần bên trong đảm

5.1 CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN CẢM

e Những yếu tố ảnh hưởng đến tầm phát hiện của cảm biến tiệm cận điện cảm:

+ Kích thước, hình dáng, vật liệu lõi và cuộn

dây

+ Vật liệu và kích thước đối tượng

+ Nhiệt độ môi trường

Để hiệu chỉnh khoảng cách tầm cảm biến phụ thuộc vào vật liệu người

Sn: Tầm phát hiện của cảm biến với đối tượng tiêu chuẩn

5.1 CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN

CẢM

5.1 CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN CẢM

5.1 CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN

• Kiểm tra mũi khoan

• Phát hiện kim loại

khác nhau trong cùng

một dây chuyền sản

suất

5.2 CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN DUNG

a Khái niệm:

• Là cảm biến dùng để cảm nhận mức chất lỏng ; chất kết dính hay các loại chất rắn khối lượng nhỉ như bột; hạt nhựa; xi măng;,,,

5.2 Cảm biến tiệm cận điện dung

c: Nguyên lý hoạt động:

d Những yếu tố ảnh hưởng đến tầm phát hiện của cảm biến tiệm cận điện dung.

=> Kích thước của điện cực của cảm biến.

=> Vật liệu và kích thước đối tượng

=> Nhiệt độ môi trường

e Ứng dụng

5.2 CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN DUNG

Khái niệm: là một thiết bị cảm

biến hoạt động dựa trên sóng siêu

âm Cũng giống như các loại cảm

biến áp suất hay cảm biến nhiệt

độ, cảm biến siêu âm được dùng

chủ yếu là để đo khoảng cách hoặc

vận tốc.

Cấu tạo

Mạch điện ngõ ra

Mạch phát hiện

Bộ phận so sánh

Bộ phận phát và nhận sóng siêu âm

5.3 CẢM BIẾN SIÊU ÂM

Cảm biến siêu âm phát hiện vật cản:

Cảm biến siêu âm công nghiệp:

Ứng dụng

Cảm biến siêu âm đo mức nước:

Cảm biến vân tay siêu âm:

Cảm biến siêu âm

arduino Cảm biến siêu âm omron Cảm biến siêu âm HC- SR04

5.3 CẢM BIẾN SIÊU ÂM

CẤU HÌNH NGÕ RA CỦA CẢM BIẾN TIỆM CẬN

Ngõ ra dạng Transittor

NPN Ngõ ra dạng Transittor PNP Ngõ ra dạng Transittor FETS

6 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO KHOẢNG CÁCH KHÁC

6.1 ĐO KHOẢNG CÁCH BẰNG BIẾN TRỞ

Cấu trúc:

Gồm một điện trở cố định Rn và

một tiếp xúc điện có thể di

chuyển gắn với chuyển động cần

đo gọi là con chạy, vị trí con chạy

tỉ lệ với giá trị điện trở tại đầu ra

của tiếp xúc điểm

Có 2 loại đó là: loại dịch chuyển

thẳng và dịch chuyển quay

6.1 ĐO KHOẢNG CÁCH BẰNG BIẾN TRỞ

6.2 ĐO KHOẢNG CÁCH BẰNG PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI HỆ SỐ TỰ CẢM

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

Cấu tạo và nguyên lý làm việc:

Tổng trở cảm biến :

6.2 ĐO KHOẢNG CÁCH BẰNG PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI HỆ SỐ TỰ CẢM

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

- Cấu tạo và nguyên lý làm việc

6.2 ĐO KHOẢNG CÁCH BẰNG PHƯƠNG PHÁP

THAY ĐỔI HỆ SỐ TỰ CẢM

• Cảm biến hỗ cảm:

- Cấu tạo và nguyên lý làm việc

• Khi cấp dòng xoay chiều vào cuộn sơ cấp, sinh ra  biến thiên => trong cuộn thứ cấp sinh ra sức điện động cảm ứng:

Nguyên lý hoạt động

6.3 ĐO KHOẢNG CÁCH BẰNG PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI DUNG KHÁNG

Cảm biến điện dung hoạt động dựa trên

nguyên lý thay đổi điện dung của cảm biến

phát ra; khi có sự tác động của môi chất Tín

hiệu ngõ ra có thể là tín hiệu relay : NPN, PNP

hoặc tín hiệu Analog 4-20mA dùng cho cảm

biến đo mức liên tục.

ỨNG DỤNG CẢM BIẾN VỊ TRÍ TRONG SẢN XUẤT

1 Nêu khái niệm khoảng cách, vị trí và hai phương pháp đo khoảng cách

2 Phân loại cảm biến vị trí

3 Trình bày khái niệm, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của công tắc hành trình và công tắc từ

4 Trình bày được 3 loại cảm biến tiệm cận: điện cảm, điện dung và siêu âm

5 Nêu 3 phương pháp đo khoảng cách khác

THANKS