Bài giảng Đo vận tốc, gia tốc và độ rung

Trang * 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 Trang * 1.1.1 Đĩa mã hóa tương đối: Trang * 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) = Trang * 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… Trang * 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 Bit 0 Bit 1 Trang * BINARY OUTPUT GRAY CODE OUTPUT Trang * Trang * 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 Trang * Trang * 1.3. Maùy phaùt toác DC Suaát ñieän ñoäng toång do maùy phaùt ñieän taïo ra: Trong ñoù  laø toác ñoä truïc quay, n laø toång soá daây chính treân roto 0 laø töø thoâng xuaát phaùt töø cöïc nam chaâm, N laø soá voøng quay trong moät giaây, đo suất điện động ta sẽ tính được tốc độ quay Trang * 4. Maùy phaùt toác AC + Duøng maùy phaùt ñoàng boä + Duøng maùy phaùt khoâng ñoàng boä Biên độ điện áp ngõ ra máy phát tốc tỷ lệ với tốc độ quay của động cơ Trang * II. Đo gia tốc 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 Trang * Lực tác động F = ma : phụ thuộc vào gia tốc hoặc khối lượng Trang * |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. Trang * 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 Trang * 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 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. Trang * Trang * 4. Đo gia tốc sử dụng biến trở