bao cao. cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

82
1 BÁO CÁO CẢM BIẾN VỊ TRÍ & DỊCH CHUYỂN NHÓM I: Người Thực Hiện: Nguyễn Hoàng Bay Phạm Văn Bé Lê Thanh Bút Nguyễn Thành Công Trần Hồng Cẩn Nguyễn Văn Chín Thái Văn Còn Phạm Công Danh Tiết Hiền Đồ

Upload: dinh-cong-thien-taydo-university

Post on 15-May-2015

9.530 views

Category:

Education


2 download

DESCRIPTION

Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

TRANSCRIPT

Page 1: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

1

BÁO CÁOCẢM BIẾN VỊ TRÍ & DỊCH CHUYỂN

NHÓM I: Người Thực Hiện:

Nguyễn Hoàng Bay

Phạm Văn Bé

Lê Thanh Bút

Nguyễn Thành Công

Trần Hồng Cẩn

Nguyễn Văn Chín

Thái Văn Còn

Phạm Công Danh

Tiết Hiền Đồ

Page 2: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

2

NHIỆM VỤ TỪNG THÀNH VIÊN TRONG NHÓM

Nguyễn Hoàng Bay ( tổng hợp tìm kiếm và làm silde & Cảm biến điện cảm dùng con chạy cơ học)

Phạm Văn Bé (báo cáo & Cảm biến điện cảm không dùng con chạy cơ học )

Lê Thanh Bút (Cảm biến tụ đơn & trả lời chấp vấn)

Nguyễn Thành Công (Cảm biến tụ kép vi sai & trả lời chấp vấn)

Trần Hồng Cẩn(Cảm biến mạch đo & trả lời chấp vấn)

Nguyễn Văn Chín (Cảm biến quang phản xạ & trả lời chấp vấn) Thái Văn Còn(Cảm biến quang rọi thấu & trả lời chấp vấn)

Phạm Công Danh( đọc tìm hiểu & trả lời chấp vấn)

Tiết Hiền Đồ (đọc tìm hiểu & trả lời chấp vấn)

Page 3: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

3

Tài liệu tham khảo Giáo trình cảm biến điện công nghiệp của

th.s Hoàng Minh Công trường đại học bách khoa Đà Nẵng

Silde bài giảng của thầy Hồ viết Bình dowload từ trang www.baigiang.violet.vn

Cảm biến vị trí và dịch chuyển từ trang www.docx.vn

Hình ảnh được lấy từ trang www.google.co.vn

Page 4: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

4

Ứng dụng phát hiện chai và đóng hạn sử dụng

E2EV: Là sensor phát hiện tất cả các vật bằng kim loại đều có thể phát hiện được sự có mặt của các lon một cách chính xác. Khoảng cách đo của sensor có thể được đặt tới 10 mm.

Page 5: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

5

TÓM TẮT A. Một số cảm biến vị trí và dịch chuyển I. Cảm biến điện trở: 1 Cảm biến điện cảm dùng con chạy cơ học 2 Cảm biến điện cảm không dùng con chạy cơ học II.Cảm biến điện dung: 1 Cảm biến tụ đơn 2 Cảm biến tụ kép vi sai 3 Cảm biến mạch đo III.Cảm biến quang: 1 Cảm biến quang phản xạ 2 Cảm biến quang rọi thấu IV. Cảm biến đo dịch chuyển bằng sóng đàn hồi V. Cảm biến điện cảm: 1 Cảm biến tự cảm 2 Cảm biến hỗ cảm

Page 6: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

6

TÓM TẮT B.Tìm hiểu một số cảm biến: I.Cảm biến Hall: 1.Nội dung: 2.Nguyên lý hoạt động: 3. Phạm vi sử dụng : 4. Ứng dụng : 5. Đặc điểm riêng và hình dạng mới . II. Cảm biến siêu âm III. Cảm biến đo dịch chuyển bằng sóng đàn hồi IV. Cảm biến quang : V. Cảm biến điện dung: VI. Cảm biến điện cảm: VII. Cảm biến hồng ngoại :

Page 7: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

7

VÍ DỤ: HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VÀ

ĐÓNG GÓI TỰ ĐỘNG

Page 8: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

8

Page 9: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

9

Ứng dụngHeat Sealing

OK NG

Sử dụng sensor tiệm cận có đầu ra analog (4 20mA) và bộ xử lý tín hiệu thông minh K3- để tính độ rộng. Từ đó có thể biết được là đã có gia vị trong gói nhôm lá chưa.

Page 10: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

10

A. Một số cảm biến vị trí và dịch chuyển

Nguyên lý đo vị trí và dịch chuyển

Việc xác định vị trí và dịch chuyển đóng vai trò rất quan trọng trong kỹ thuật

Hiện nay có hai phương pháp cơ bản để xác định vị trí và dịch chuyển:

+ Trong phương pháp thứ nhất, 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 cần xác định dịch chuyển

+ Trong phương pháp thứ hai, ứng với một dịch chuyển cơ bản, cảm biến phát ra một xung. Việc xác định vị trí và dịch chuyển được tiến hành bằng cách đếm số xung phát ra.

+ Và một số phương pháp khác…

Page 11: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

11

Điện thế kế điện trở

Loại cảm biến này có cấu tạo đơn giản, tín hiệu đo lớn và không đòi hỏi mạch điện đặc biệt để xử lý tín hiệu

Tuy nhiên với các điện thế kế điện trở có con chạy cơ học có sự cọ xát gây ồn và mòn, số lần sử dụng thấp và chịu ảnh hưởng lớn của môi trường khi có bụi và ẩm.

Page 12: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

12

I. Cảm biến điện trở:

1 Cảm biến điện cảm dùng con chạy cơ học

2 Cảm biến điện cảm không dùng con chạy cơ học

Page 13: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

13

Điện thế kế dùng con chạy cơ học

Cấu tạo và nguyên lý làm việc + Cảm biến gồm một điện trở cố định Rn, trên

đó có một tiếp xúc điện có thể di chuyển được gọi là con chạy.

+ Con chạy được liên kết cơ học với vật chuyển động cần khảo sát.

+ Giá trị của điện trở Rx giữa con chạy và một đầu của điện trở Rn là hàm phụ thuộc vào vị trí con chạy, cũng chính là vị trí của vật chuyển động.

Page 14: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

14

Điện thế kế dùng con chạy cơ học

- Đối với điện thế kế chuyển động thẳng:

- Trường hợp điện thế kế dịch chuyển tròn hoặc xoắn:

Trong đó αM < 360o khi dịch chuyển tròn (hình 4.1b) và αM > 360o khi dịch chuyển xoắn

Page 15: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

15

Điện thế kế dùng con chạy cơ học

1, Con trỏ2, Con chạy

Page 16: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

16

Điện thế kế dùng con chạy cơ học

Các đặc trưng- Khoảng chạy có ích của con chạy:

Thông thường ở đầu hoặc cuối đường chạy của con chạy tỉ số Rx/Rn không ổn định. Khoảng chạy có ích là khoảng thay đổi của x mà trong khoảng đó Rx là hàm tuyến tính của dịch chuyển

- Năng suất phân giải:Đối với điện trở dây cuốn, độ phân giải xác định bởi lượng dịch chuyển cực đại cần thiết để đưa con chạy từ vị trí tiếp xúc hiện tại sang vị trí tiếp xúc lân cận tiếp theo. Giả sử cuộn dây có n vòng dây, có thể phân biệt 2n-2 vị trí khác nhau về điện của con chạy:

+ Độ phân giải của điện trở dạng dây phụ thuộc vào hình dạng và đường kính của dây điện trở và vào khoảng ~10μm

+ Độ phân giải của các điện trở kiểu băng dẫn phụ thuộc vào kích thước hạt, thường vào cỡ ~ 0,1 μm

Page 17: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

17

Điện thế kế dùng con chạy cơ học

- Thời gian sống:Thời gian sống của điện kế là số lần sử dụng của điện thế kế. Nguyên nhân gây ra hư hỏng và hạn chế thời gian sống của điện thế kế là sự mài mòn con chạy và dây điện trở trong quá trình làm việc. Thường thời gian sống của điện thế kế dạng dây dẫn vào cỡ 106 lần, điện kế dạng băng dẫn vào cỡ 5.107 - 108 lần.

Page 18: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

18

Đo mực chất lỏng

Page 19: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

19

Điện thế kế không dùng con chạy cơ học

Điện thế kế dùng con trỏ quang

Sơ đồ nguyên lí:

Page 20: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

20

Điện thế kế không dùng con chạy cơ học

Nguyên lí hoạt động:Điện thế kế tròn dùng con trỏ quang gồm điot phát quang (1), băng đo (2), băng tiếp xúc (3) và băng quang dẫn (4). Băng điện trở đo được phân cách với băng tiếp xúc bởi một băng quang dẫn rất mảnh làm bằng CdSe trên đó có con trỏ quang dịch chuyển khi trục của điện thế kế quay. Điện trở của vùng quang dẫn giảm đáng kể trongvùng được chiếu sáng tạo nên sự liên kết giữa băng đo và băng tiếp xúc. Thời gian hồi đáp của vật liệu quang dẫn cỡ vài chục ms

Page 21: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

21

Điện thế kế không dùng con chạy cơ học

Điện thế kế dùng con trỏ từ

Sơ đồ nguyên lí:

Page 22: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

22

Điện thế kế không dùng con chạy cơ học

Nguyên Lí hoạt động:Một điện thế kế từ gồm hai từ điện trở R1 và R2 mắc nối tiếp và một nam châm vĩnh cữu (gắn với trục quay của điện thế kế) bao phủ lên một phần của điện trở R1 và R2, vị trí phần bị bao phủ phụ thuộc góc quay của trục. Điện áp nguồn ES được đặt giữa hai điểm (1) và (3), điện áp đo Vm lấy từ điểm chung (2) và một trong hai đầu (1) hoặc (3) Khi đó điện áp đo được xác định bởi công thức:

Trong đó R1 là hàm phụ thuộc vị trí của trục quay, vị trí này xác định phần của R1 chịu ảnh hưởng của từ trường còn R = R1 + R2 = const.

Page 23: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

23

II.Cảm biến điện dung

1 Cảm biến tụ đơn2 Cảm biến tụ kép vi sai3 Cảm biến mạch đo

Page 24: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

24

1 Cảm biến tụ điện đơn

Các cảm biến tụ điện đơn là một tụ điện phẳng hoặc hình trụ có một bản cực gắn cố định (bản cực tĩnh) và một bản cực di chuyển (bản cực động) liên kết với vật cần đo. Khi bản cực động di chuyển sẽ kéo theo sự thay đổi điện dung của tụ điện

Page 25: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

25

1 Cảm biến tụ điện đơn- Đối với cảm biến hình 4.13a: dưới tác động của đại lượng

đo XV, bản cực động di chuyển, khoảng các giữa các bản cực thay đổi, kéo theo điện dung tụ điện biến thiên

- Đối với cảm biến hình 4.13b: dưới tác động của đại lượng đo XV, bản cực động di chuyển quay, diện tích giữa các bản cực thay đổi, kéo theo sự thay đổi của điện dung tụ

điện. - Đối với cảm biến hình 4.13c: dưới tác động của

đại lượng đo XV, bản cực động di chuyển thẳng dọc trục, diện tích giữa các bản cực thay đổi, kéo theo sự thay đổi của điện dung

Page 26: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

26

1 Cảm biến tụ điện đơn- Đối với cảm biến hình 4.13a: dưới tác động của đại lượng

đo XV, bản cực động di chuyển, khoảng các giữa các bản cực thay đổi, kéo theo điện dung tụ điện biến thiên

- Đối với cảm biến hình 4.13b: dưới tác động của đại lượng đo XV, bản cực động di chuyển quay, diện tích giữa các bản cực thay đổi, kéo theo sự thay đổi của điện dung tụ

điện. - Đối với cảm biến hình 4.13c: dưới tác động của

đại lượng đo XV, bản cực động di chuyển thẳng dọc trục, diện tích giữa các bản cực thay đổi, kéo theo sự thay đổi của điện dung

Page 27: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

27

2 Cảm biến tụ kép vi sai

Tụ kép vi sai có khoảng cách giữa các bản cực biến thiên dịch chuyển thẳng (hình 4.14a) hoặc có diện tích bản cực biến thiên dịch chuyển quay (hình 4.14b) và dịch chuyển thẳng (hình 4.14c) gồm ba bản cực. Bản cực động A1 dịch chuyển giữa hai bản cực cố định A2 và A3 tạo thành cùng với hai bản cực này hai tụ điện có điện dung C21 và C31 biến thiên ngược chiều nhau

Page 28: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

28

3 Cảm biến mạch đo

Thông thường mạch đo dùng với cảm biến điện dung là các mạch cầu không cân bằng cung cấp bằng dòng xoay chiều

Page 29: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

29

Ứng dụng cảm biến tiệm cận

E2K-C là sensor tiệm cận công suất lớn có thể phát hiện được chất lỏng bên trong hộp hay không (phát hiện độ rỗng của Hộp).

Page 30: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

30

III.Cảm biến quang:

1 Cảm biến quang phản xạ2 Cảm biến quang rọi thấu

Page 31: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

31

1 Cảm biến quang phản xạ

Page 32: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

32

1 Cảm biến quang phản xạ

- Cảm biến quang phản xạ (hình 4.16) hoạt động theo nguyên tắc dọi phản quang: đầu thu quang đặt cùng phía với nguồn phát. Tia sáng từ nguồn phát qua thấu kính hội tụ đập tới một thước đo chuyển động cùng vật khảo sát, trên thước có những vạch chia phản quang và không phản quang kế tiếp nhau, khi tia sáng gặp phải vạch chia phản quang sẽ bị phản xạ trở lại đầu thu quang

- Cảm biến loại dọi phản quang, không cần dây nối qua vùng cảm nhận nhưng cự ly cảm nhận thấp và chịu ảnh hưởng của ánh sáng từ nguồn sáng khác

Page 33: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

33

1 Cảm biến quang phản xạ

AMP

AMP

Đầu phát

Photo-transistor

Vật

Th

LED

Đầu thu

Cấu Tạo Và Nguyên Tắc Hoạt Động

Dòng ra

Page 34: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

34

2 Cảm biến quang rọi thấu

Sơ đồ cấu trúc của một cảm biến đo vị trí và dịch chuyển theo nguyên tắc soi thấu trình bày trên hình 4.17a. Cảm biến gồm một nguồn phát ánh sáng, một thấu kính hội tụ, một lưới chia kích quang và các phần tử thu quang (thường là tế bào quang điện)

Page 35: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

35

2 Cảm biến quang rọi thấu

Khi thước đo (gắn với đối tượng khảo sát, chạy giữa thấu kính hội tụ và lưới chia) có chuyển động tương đối so với nguồn sáng sẽ làm xuất hiện một tín hiệu ánh sáng hình sin. Tín hiệu này được thu bởi các tế bào quang điện đặt sau lưới chia. Các tín hiệu đầu ra của cảm biến được khuếch đại trong một bộ tạo xung điện tử tạo thành tín hiệu xung dạng chữ nhật

Các tế bào quang điện bố trí thành hai dãy và đặt lệch nhau một phần tư độ chia nên ta nhận được hai tín hiệu lệch pha 90o (hình 4.17b), nhờ đó không những xác định được độ dịch chuyển mà còn có thể nhận biết được cả chiều chuyển động.

Page 36: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

36

Ứng dụng phát hiện chai chưa đóng nắp

Page 37: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

37

IV. Cảm biến đo dịch chuyển bằng sóng đàn hồi

Nguyên lý đo dịch chuyển bằng sóng đàn hồi

- Tốc độ truyền sóng đàn hồi v trong chất rắn ~ 103m/s. Thời gian truyền sóng giữa hai điểm trong vật rắn cách nhau một khoảng l xác định bởi biểu thức: tp=l/V

- Biết tốc độ truyền sóng v và đo thời gian truyền sóng tP ta có thể xác định được khoảng cách l cần đo: l=V.tp

Page 38: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

38

IV. Cảm biến đo dịch chuyển bằng sóng đàn hồi

Thời gian truyền sóng tP từ khi tín hiệu xuất hiện ở máy phát đến khi nó được tiếp nhận ở máy thu được đo bằng máy đếm xung. Máy đếm hoạt động khi bắt đầu phát sóng và đóng lại khi tín hiệu đến được máy thu. Gọi số xung đếm được là N và chu kỳ của xung đếm là tH, ta có: tp- = NtH khi đó: l = vNtH

Page 39: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

39

IV. Cảm biến đo dịch chuyển bằng sóng đàn hồi

Cảm biến sử dụng phần tử áp điện

Để đo dịch chuyển ta có thể sử dụng hai dạng sóng đàn hồi: - Sóng khối: dọc và ngang. - Sóng bề mặt.

Page 40: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

40

IV. Cảm biến đo dịch chuyển bằng sóng đàn hồi

Sóng khối dọc truyền cho các phần tử của vật rắn dịch chuyển dọc theo phương truyền sóng tạo nên sự nén rồi lại giãn nở của các lớp của vật rắn. Sóng này được kích thích bằng phần tử áp điện rung theo bề dày (hình 4.19a).

Sóng khối ngang gây nên dịch chuyển vuông góc với phương truyền sóng, tạo ra chuyển động trượt tương đối giữa các lớp của vật rắn. Sóng này được kích thích bằng một phần tử áp điện rung theo mặt cắt (hình 4.19b).

Sóng bề mặt truyền trong lớp bề mặt của vật rắn, biên độ của chúng hầu như bằng không ở độ sâu 2λ dưới bề mặt. Sóng bề mặt gồm một thành phần sóng dọc và một thành phần sóng ngang. Nguồn kích thích sóng bề mặt là một hệ điện cực kiểu răng lược cài nhau phủ lên bề mặt vật liệu áp điện (hình 4.19c). Khoảng cách giữa hai răng kề nhau của các điện cực phải bằng λ để có thể gây ra biến dạng khi có điện áp V cùng pha đặt vào và để tăng hiệu ứng của chúng

Page 41: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

41

IV. Cảm biến đo dịch chuyển bằng sóng đàn hồi

Cảm biến âm từ

Nguyên lý hoạt động của cảm biến: Máy phát (4) cung cấp một xung điện truyền qua dây dẫn (3), xung này truyền với vận tốc ánh sáng (c), từ trường do nó sinh ra có đường sức là đường tròn đồng tâm với trục ống. Khi sóng điện từ truyền đến vị trí nam châm (2), sự kết hợp của hai từ trường làm cho ống bị xoắn cục bộ, xoắn cục bộ này truyền đi trong ống dưới dạng sóng đàn hồi với vận tốc v. Khi sóng đàn hồi đến máy thu (5) nó làm thay đổi độ từ hoá gây nên tín hiệu hồi đáp.Gọi tP là thời gian từ khi phát xung hỏi đến khi nhận được xung hồi đáp, do v<< c ta có: tp=l/V

Page 42: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

42

Ứng dụng cảm biến đo dịch chuyển

E3C

Phát hiện các vật nhỏ

E3C

Phát hiện linh kiện điện tử

E3C-

Phát hiện gãy mũi khoan

E3S-C

Page 43: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

43

Ứng dụng phát hiện giấy chồng lên nhau

Các gói giấy hay chồng lên nhau. Làm sao để phát hiện?

E2C-T là loại cảm biến tiệm cận có bộ khuyếch đại rời có chức năng Teach. Chúng ta có thể set được chính xác vị trí điểm cần cảm biến. Sensor có thể phân biện được khoảng cách nhỏ tới 0.1mm.

Page 44: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

44

V. Cảm biến điện cảm

Cảm biến điện cảm 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. Cảm biến điện cảm được chia ra: cảm biến tự cảm và hỗ cảm.

Page 45: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

45

V. Cảm biến điện cảm Cảm biến tự cảm

Cảm biến tự cảm có khe từ biến thiên

Cảm biến tự cảm đơn gồm một cuộn dây quấn trên lõi thép cố định (phần tĩnh) và một lõi thép có thể di động dưới tác động của đại lượng đo (phần động), giữa phần tĩnh và phần động có khe hở không khí tạo nên một mạch từ hở

Page 46: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

46

V. Cảm biến điện cảm Sơ đồ hình 4.6a: dưới tác động của đại lượng đo

XV, phần ứng của cảm biến di chuyển, khe hở không khí δ trong mạch từ thay đổi, làm cho từ trở của mạch từ biến thiên, do đó hệ số tự cảm và tổng trở của cuộn dây thay đổi theo.

Sơ đồ hình 4.6b: khi phần ứng quay, tiết diện khe hở không khí thay đổi, làm cho từ trở của mạch từ biến thiên, do đó hệ số tự cảm và tổng trở của cuộn dây thay đổi theo.

Hệ số tự cảm của cuộn dây cũng có thể thay đổi do thay đổi tổn hao sinh ra bởi dòng điện xoáy khi tấm sắt từ dịch chuyển dưới tác động của đại lượng đo Xv (hình 4.6c).

Page 47: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

47

V. Cảm biến điện cảm Cảm biến tự cảm có lõi từ di động

Dưới tác động của đại lượng đo XV, lõi từ dịch chuyển làm cho độ dài lf của lõi từ nằm trong cuộn dây thay đổi, kéo theo sự thay đổi hệ số tự cảm L của cuộn dây. Sự phụ thuộc của L vào lf là hàm không tuyến tính, tuy nhiên có thể cải thiện bằng cách ghép hai cuộn dây đồng dạng vào hai nhánh kề sát nhau của một cầu điện trở có chung một lõi sắt.

Page 48: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

48

V. Cảm biến điện cảm

Cảm biến hỗ cảm Cấu tạo của cảm biến hỗ cảm tương tự cảm biến tự cảm chỉ khác ở chỗ có thêm

một cuộn dây đo (hình 4.11).

Page 49: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

49

V. Cảm biến điện cảm Trong các cảm biến đơn khi chiều dài

khe hở không khí (hình 4.11a) hoặc tiết diện khe không khí thay đổi (hình 4.11b) hoặc tổn hao do dòng điện xoáy thay đổi (hình 4.11c) sẽ làm cho từ thông của mạch từ biến thiên kéo theo suất điện động e trong cuộn đo thay đổi

Page 50: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

50

B.Tìm hiểu một số cảm biếnI.Cảm biến Hall:

1.Nội dung:a.Khái niệm:Cảm biến Hall hoạt động dựa trên nguyên tắc hiệu ứng Hall . Hiệu ứng Hall liên hệ giữa điện thế giữa hai đầu dây dẫn với từ trường. Nếu sử dụng cảm biến Hall này với một nam châm vĩnh cửu ta có thể nhận biết được vị trí các vật nhiễm từ

Page 51: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

51

I.Cảm biến Hall

2.Nguyên lý hoạt động:a.Cấu tạo:

*Sơ đồ:

Chú thích : 1 Nam châm vĩnh cữu2. Đường lực từ3. Vật nhiễm từ

Page 52: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

52

I.Cảm biến Hallb. Hoạt động :* Trong điều kiện bình thường : Khi vật thể nhiễm từ đặt sát bên cạnh thì từ lực chạy qua cảm biến hall sẽ giảm đi rỏ rệt, khi đó cảm biến sẽ xác định được vị trí của vậy nhiểm từ

3. Phạm vi sử dụng :* Ưu điểm :- Cấu tạo đơn giản dễ chế tạo- Giá thành rẻ .- Hoạt động ổn định .* Nhược điểm :- Kích thước lớn .- Trong điều kiện làm việc nhiệt độ cao thì độ ổn định làm việc không cao.Biện pháp khắc phục :Sử dụng các vật bán dẫn ( silic ) thì có thể giảm kích thước , tăng độ chính xác, tăng độ ổn định và có thể cấy trực tiếp trên cảm biến một mạch khuếch đại

Page 53: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

53

I.Cảm biến Hall

4. Ứng dụng :* Trong thực tế :

- Dùng trong phân loại sản phẩm- Dùng để xác định vi trí di chuyển- Được sủ dụng nhiều trong robto

5. Đặc điểm riêng và hình dạng mới

Page 54: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

54

II. Cảm biến siêu âm1. Khái niệm:

Cảm biến siêu âm là thiết bị dùng để xác định vị trí của các vật thông qua phát sóng siêu âm.

2. Nguyên lí hoạt động:

a.Sơ đồ cấu tạo:

b.Chú thích 1-Bộ biến âm

2-Đế nhựa tổng hợp 3-Phần giảm âm

4-Cáp điện 5-Vỏ kim loại

6-Vỏ bọc

Page 55: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

55

II. Cảm biến siêu âm

CB siêu âm với cả 2 loại giao diện I2C và nối tiếp thuật toán Autotune mới thông minh sử dụng trong phạm vi nhỏ, khôngcần chu kì định cỡ thêm vào đó những chức năng mới cho phép quản lí phạm vi và phân chia. Dễ dàng kết nối với USB chủ với module USBI2C. Tự hoạt động nhờ các bus USB

Hình ảnh bên phải hiển thị SRF02kết nối tới 1 module USBI2C. Module USBI2C có linh kiện rời

Page 56: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

56

II. Cảm biến siêu âm

Page 57: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

57

1. Khái niệmLà loại cảm biến dựa trên nguyên tắc phát và thu sóng âm nhờ đó định vị trí và dịch chuyển nhờ tính toán thời gian giữa phát và thu.

2. Phân loạia) Cảm biến sử dụng phần tử áp điện b) b) Cảm biến âm từ

III. Cảm biến đo dịch chuyển bằng sóng đàn hồi

Page 58: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

58

III. Cảm biến đo dịch chuyển bằng sóng đàn hồi

Page 59: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

59

IV. Cảm biến quang : 1. Khái niệm : Cảm biến quang là loại cảm biến đo vị trí và dịch chuyển theo

phương pháp quang hình học gồm nguồn phát sáng ánh sáng kết hợp với một đầu thu quang (thường là tế bào quang điện).

2. Phân loại : a) Cảm biến quang phát xạ b) Cảm biến quang soi thấu 3. Phạm vi ứng dụng : * Nhận biết vị trí của chi tiết trong máy CNC * Cảm biến màu sản phẩm hóa thực phẩm * Cảm biến lùi định vị khoảng cách các vật đối với ô tô, để đảm bảo

an toàn * Cảm biến định vị trí trục khuỷu, bướm ga, chân ga để nâng cao

hiệu suất, tính toán lượng nhiên liệu được đốt trong động cơ đốt trong.

* Đếm sản phẩm trong dây chuyền …

Page 60: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

60

IV. Cảm biến quang :

4. Hình ảnh và thông số kỹ thuật của một vài cảm biến quang :

Page 61: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

61

IV. Cảm biến quang :

Hình dạng thực tế : bộ cảm biến lùi trong ôtô, loại đơn giản nhất gồm 2 mắt đo khoảng cách và một thiết bị hiển thị nhỏ bằng 2 ngón tay đính trên mặt táp-lô, hơn nữa là loại dùng camera báo lùi bằng hình ảnh và thông số khoảng cách hiển thị trên gương trong xe.

Page 62: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

62

IV. Cảm biến quang :

Mô hình động cơ đốt trong – Có thể lắp đặt cảm biến đo góc quay củarục khuỷu

Page 63: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

63

V. Cảm biến điện dung 1. Khái niệm : Cảm biến điện dung là một tụ điện phẳng hoặc hình

trụ có một bản cực gắn cố định(bản cực tĩnh)và một bản cực di chuyển(bản cực động) liên kết với vật cần đo khi vật thay đổi vị trí kéo theo bản cực động di chuyển làm thay đổi điện dung của tụ điện.

2. Phân loại :a) Cảm biến tụ điện đơn b) Cảm biến tụ kép vi sai

3. Phạm vi ứng dụng : * đo chênh áp của hai khối chất lỏng hay khí * đo dịch chuyển của chi tiết máy * đo áp suất trong nước …

Page 64: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

64

V. Cảm biến điện dung

4. Hình ảnh và thông số kỹ thuật cảm biến điện dung

cảm biến quay không tiếp xúc

cảm biến tụ đơn cảm biến điều khiểnước động cơ

Page 65: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

65

VI. Cảm biến điện cảm: 1. Khái niệm: Cảm biến điện cảm là nhóm các cảm biến làm việc dựa trên

nguyên lý cảm ứng điện từ.Vật cần đo vị trí hoặc dich chuyển được gắn vào một phần tử của mạch từ gây nên sự biến thiên từ thông qua cuộn dây.

2. Phân loại : a) Cảm biến tự cảm : * Cảm biến tự cảm có khe từ biến thiên - Cảm biến tự cảm đơn - Cảm biến tự cảm kép lắp theo kiểu vi sai * Cảm biến tự cảm có lõi từ di động b) Cảm biến hỗ cảm : - Cảm biến đơn có khe hở không khí - Cảm biến vi sai - Biến thế vi sai có lõi từ

Page 66: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

66

VI. Cảm biến điện cảm* Hình ảnh và thông số kỹ thuật một vài cảm biến

điện cảm

Page 67: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

67

VII. Cảm biến hồng ngoại 1. Nguyên tắc hoạt động : Cảm nhận sự biến đổi nhiệt độ của môi trường để tạo

ra tín hiệu điện tiếp tục xử lí 2. Phạm vi ứng dụng : Ứng dụng rộng rãi trong thực tế. - Trong chế tạo robot - Trong điều hòa nhiệt độ : ứng dụng Intelligen eye là

một cảm biến hồng ngoại có khả năng dò chuyển động của người trong phòng. Khi không có chuyển động, cảm biến này sẽ tự động điều chỉnh nhiệt độ bằng cách tăng hoặc giảm 2oC để tiết kiệm 20% năng lượng đối với chế độ làm lạnh và 30% đối với chế độ sưởi ấm. Việc này cũng sẽ giúp làm giảm lãng phí năng lượng nếu như bạn quên tắt điều hòa.

Page 68: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

68

VII. Cảm biến hồng ngoại

-Trong chế tạo các thiết bị cảm ứng hồng ngoại : cửa tự động,,,,,,

Page 69: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

69

Một số Ứng dụng

E3Z-B là loại sensor mới của Omron chuyên dùng để nhận biết các chai PET và chai trong suốt. Bạn cũng có thể dùng model cũ là E3S-CR67 .

Page 70: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

70

Ứng dụng thu phát

Nếu sử dụng các sensor thường để phát hiện chai PET trong thì đôi lúc không ổn định. Sensor E3Z-B có khả năng phát hiện tốt với độ tin cậy rất cao.

Page 71: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

71

Một số Ứng dụng

E3Z-T61, với tia sáng mạnh có thể xuyên qua vỏ bọc giấy bên ngoài và vì vậy có thể phát hiện được sữa / nước trái cây tại thời điểm hiện tại cũng như phát hiện được mức của chất lỏng này.

Page 72: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

72

Một số Ứng dụng

Z4W-V là loại Laser sensor và nó có thể phát hiện được chiều cao của bánh được làm ra với độ chính xác tới vài micromet.

Page 73: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

73

Một số Ứng dụng

E3C-VM35R rất nhỏ và có thể phát hiện vật thể có kích thước nhỏ đến 0,2 mm. Nó cũng phân biệt được sự khác biệt rất nhỏ về màu sắc.

Page 74: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

74

Một số Ứng dụngĐể phát hiện có hoặc không có ống hút đi kèm theo đồ uống đóng hộp.

E3G-L1 là sensor đặt được khoảng cách thế hệ mới. Nó có thể nhận biết được sự khác biệt rất nhỏ về chiều cao. Sensor hoạt động rất ổn định và không bị ảnh hưởng bởi màu sắc, chất liệu, độ nghiêng dốc, độ bóng và kích thước của vật thể.

Page 75: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

75

Một số Ứng dụngPhát hiện thiếu niêm phong bằng cao su trên nắp chai lọ?

Page 76: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

76

Một số Ứng dụngPhát hiện chai bị thiếu trong hộp !

Page 77: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

77

Một số Ứng dụng

Page 78: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

78

Một số Ứng dụngPhát hiện bao đựng gạo đã được mở trước khi bao này tới máy đổ gạo vào bao.

E3G-L1 là sensor đặt khoảng cách thế hệ mới. Nó cũng có thể phát hiện được sự khác nhau về độ cao cho dù là rất nhỏ một cách chính xác.

Page 79: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

79

Một số Ứng dụngPhát hiện kẹo trên dây chuyền?

Hình dạng của viên kẹo không đúng qui cách và sẽ có phản xạ từ giấy bọc kẹo và màu của giấy bọc cũng thay đổi. E3G-L1 có chức năng đặt nền có thể phát hiện được vật thể bóng và gồ ghề màu sắc khác nhau với độ tin cậy cao.

Page 80: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

80

Một số Ứng dụngPhát hiện thực phẩm trong khay.

E3S-CL1 là sensor quang đặt được khoảng cách. Có thể deã dàng chỉnh được khoảng cách đo.

Page 81: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

81

Một số Ứng dụngXác định vị trí hướng của nắp chai

Nếu chiều sâu lớn hơn 15mm thì dùng loại sensor giới hạn khoảng cách E3T-SL11, còn neáu chiều sâu chỉ là vài mm thì dùng loại E32-L25.

Page 82: Bao cao. Cam bien vi tri va cam bien dich chuyen

82