Bài giảng Kỹ thuật đo 2

Đại Học Giao Thông Vận Tải TP. HCMCHÀO MỪNG THẦY VÀ CÁC BẠN ĐẾN BUỔI THUYẾT TRÌNH VỀ CẢM BIẾN VẬN TỐC VÀ GIA TỐCMôn: Kỹ Thuật đo 2Giảng Viên: Nguyễn Thanh SơnNhóm 2:Nguyễn Đắc DuyHuỳnh Ngọc AnhNguyễn Thanh Tùng. Nguyên Lý.. Hỏi Xoáy Đáp Xoay. Phân Loại. . Tổng Quan3. Phân Loại.2. Nguyên Lý Chung Của Cảm Biến Áp Suất Theo Nguyên Lý Điện.Tại Sao Cần Đo Vận Tốc Và Gia Tốc ???Để khảo sát chuyển động của 1 vật, ta cần biết 3 thông số: vị trí,vận tốc và gia tốc. Các thông số trên có thể biến đổi qua lại bằngphép đạo hàm và tích phân. Trong thực tế, người ta thường dùng phép biến đổi tích phân vì nó cho kết quả tốt hơn khi có nhiễu và sự tắt dần. ↳ Chính vì vậy, người ta xác định vận tốc và gia tốc để khảo sát chuyển động của vậtĐo Áp SuấtTổng Quan Về Vận Tốc.Khái Niệm: Vận Tốc Là Đại Lượng Vật Lý Mô Tả Cả Mức Độ Nhanh Chậm Lẫn Chiều Của Chuyển Động. Vận Tốc Ở Đây Được Hiểu Là Vận Tốc Dài Hay Vận Tốc Tuyến Tính, Phân Biệt Với Vận Tốc Góc.Trong Hệ Đơn Vị Quốc Tế Si, Vận Tốc Có Đơn Vị Là M/S, Km/H,...Vận Tốc Góc: Thể Hiện Mức Độ Thay Đổi Vị Trí Góc Của VậtLà Đại Lượng VectorĐơn Vị: Góc Quay/Thời Gian (Vòng/Phút)1,Cảm biến vận tốc điện từĐiện áp ra tỉ lệ trực tiếp với vận tốc của thanh nam châm vĩnh cửu (theo nguyên lý cảm ứng điện từ)Nguyên lý hoạt động của cảm biến điện từ đo vận tốc2,Máy phát tốc-TachometerDùng để đo vận tốc quay của động cơ. Phân loại: máy phát tốc một chiều và máy phát tốc xoay chiều. 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.Phát tốc TACHOMETER RDC14MF0,02CA1602,Máy phát tốc-TachometerCảm biến Quang / TừĐiều chỉnh tín hiệuBộ nhớCổng ngoài (bộ điều khiển)Hiển thịVi điều khiểnSơ đồ khối của máy phát tốc sốA, Máy phát tốc một chiều:Cấu tạo và nguyên lý làm việc:1NS2341) Stato 2) Rôto 3) Cổ góp 4) Chổi quétA, Máy phát tốc một chiềuKhi rô to quay, trong dây dẫn  sđđ cảm ứng:Trong nửa số dây ở bên phải đường trung tính:Trong nửa số dây ở bên trái đường trung tính:B, Máy phát tốc xoay chiều Khi rôto (phần cảm) quay, trong các cuộn dây của stato (phần ứng) xuất hiện s.đ.đ. cảm ứng: K1 và K2 là các thông số phụ thuộc cấu tạo của máy phát.  Đo E hoặc  .a,Loại đồng bộ: RôtoStatoB, Máy phát tốc xoay chiềuĐo E  : có sai số do ảnh hưởng của tổng trở cuộn ứng và suy giảm tín hiệu khi truyền đi xa. Điện áp V ở hai đầu cuộn ứng: Khi điện trở tải (tổng trở của cuộn ứng) Đo  : có thể truyền tín hiệu đi xa không ảnh hưởng đến độ chính xác.Phi tuyếnB, Máy phát tốc xoay chiều b,Loại không đồng bộ:132emCuộn đoRôto làm bằng kim loại dị từ quay cùng trục quay.Stato: có hai cuộn dây: cuộn kích và cuộn đo Điện áp kích thích Vc = Ve.coset.VcCuộn kíchRôtoKhi rô to quay, trong cuộn đo xuất hiện s.đ.đ cảm ứng: Biên độ s.đ.đ cảm ứng Em = K. (K: hệ số tỉ lệ). Đo Em  . B, Máy phát tốc xoay chiều Cấu tạo và nguyên lý làm việc:Nguồn sáng 2. Thấu kính hội tụ 3. Đĩa quay 4. Đầu thu quang12341234Trong các cảm biến quang đo tốc độ, người ta cũng có thể dùng đĩa quay có các vùng phản xạ ánh sáng bố trí tuần hoàn trên một vòng tròn để phản xạ ánh sáng tới đầu thu quang.Tốc độ kế quangB, Máy phát tốc xoay chiều PHẠM VI TỐC ĐỘ ĐO ĐƯỢC PHỤ THUỘC VÀO HAI YẾU TỐ CHÍNH: - SỐ LƯỢNG LỖ TRÊN ĐĨA. - DẢI THÔNG CỦA ĐẦU THU QUANG VÀ CỦA MẠCH ĐIỆN TỬ.ĐỂ ĐO TỐC ĐỘ NHỎ (~ 0,1 VÒNG/PHÚT) PHẢI DÙNG ĐĨA CÓ SỐ LƯỢNG LỖ LỚN (500 - 1.000 LỖ). TRONG TRƯỜNG HỢP ĐO TỐC ĐỘ LỚN ( ~ 105 - 106VÒNG/PHÚT) PHẢI SỬ DỤNG ĐĨA QUAY CHỈ MỘT LỖ, KHI ĐÓ TẦN SỐ NGẮT CỦA MẠCH ĐIỆN XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ CỰC ĐẠI CÓ THỂ ĐO ĐƯỢC.3. Phân Loại.2. Nguyên Lý Chung Của Cảm Biến Áp Suất Theo Nguyên Lý Điện. Tổng Quan Về Gia Tốc.Khái Niệm:Gia tốc là đại lượng vật lí đặc trưng cho sự thay đổi của vận tốc theo thời gian. Nó là một trong những đại lượng cơ bản dùng để mô tả chuyển động Trong hệ đơn vị quốc tế SI, gia tốc có đơn vị là m/s².Phương trình miêu tả gia tốc :3. Phân Loại.2. Nguyên Lý Chung Của Cảm Biến Áp Suất Theo Nguyên Lý Điện.1.Tổng Quang Về Cảm Biến Gia TốcĐo Gia Tốc Đo 1 trục Đo 3 trục 3. Phân Loại.2. Nguyên Lý Chung Của Cảm Biến Áp Suất Theo Nguyên Lý Điện.1.Tổng Quang Về Cảm Biến Gia TốcCảm Biến Gia TốcCảm biến gia tốc 3 trục MMA8452Cảm biến 6 DOF bậc tự do GY – 521 MPU 60503. Phân Loại.Hiện nay về cơ bản thì có hai loại cảm biến gia tốcCảm biến gia tốc kiểu áp điệnCảm biến gia tốc kiểu áp trở1.Tổng Quang Về Cảm Biến Gia Tốcdựa theo hiệu ứng áp điện của vật liệu điện môi. Nguyên lí hoạt độnga. Cảm biến gia tốc kiểu áp điệnCảm biến gia tốc áp điệnKiểu nénKiểu uốn congb. Cảm Biến Áp Suất Kiểu Tục. Cảm Biến Áp Suất Áp Điệna. Cảm biến gia tốc kiểu áp điện Kiểu nén123451345212453Khối lượng rung Phiến áp điện5. Vỏ hộp 3. Đai ốc4. Đế a. Cảm biến gia tốc kiểu áp điệnKiểu uốn congM123Khối lượng rung Phiến áp điệnVỏ hộpCông thức liên hệa. Cảm biến gia tốc kiểu áp điện3. Phân Loại.2. Nguyên Lý Chung Của Cảm Biến Áp Suất Theo Nguyên Lý Điện.1.Tổng Quan.b. Cảm Biến Áp Suất Kiểu Tục. Cảm Biến Áp Suất Áp Điệnb. Cảm biến gia tốc kiểu áp trở1234bLeGFM1. Khối rung. 2. Tấm đàn hồi 3. Áp trở 4. Đế3. Phân Loại.2. Nguyên Lý Chung Của Cảm Biến Áp Suất Theo Nguyên Lý Điện.1.Tổng Quan.b. Cảm biến gia tốc kiểu áp trởb. Cảm Biến Áp Suất Kiểu Tục. Cảm Biến Áp Suất Áp ĐiệnNguyên lí hoạt độngdựa trên hiện tượng thay đổi điện trở của vật liệu tinh thể dưới tác dụng của ứng suất cơCảm biến gia tốc kiểu áp trởb. Cảm biến gia tốc kiểu áp trởb. Cảm biến gia tốc kiểu áp trởCông thức liên hệb. Cảm biến gia tốc kiểu áp trở*. So sánh ưa và khuyết điểm của hai loại cảm biến trên phần mô phỏng thực hành của nhóm về encoderENCODERKhái niệmPhân loạiNguyên lí2. Nguyên Lý Chung Của Cảm Biến Áp Suất Theo Nguyên Lý Điện.1. Khái niệmb. Cảm Biến Áp Suất Kiểu Tục. Cảm Biến Áp Suất Áp ĐiệnEncoder là đo lường dịch chuyển thẳng hoặc góc. Đồng thời chuyển đổi vị trí góc hoặc vị trí thẳng thành tín hiệu nhị phân và nhờ tín hiệu này có thể xác định được vị trí trục hoặc bàn máy Tín hiệu ra của Encoder cho dưới dạng tín hiệu số. Encoder được sử dụng làm phần tử chuyển đổi tín hiệu phản hồi trong các máy CNC và robot. Trong máy công cụ điều khiển số, chuyển động của bàn máy được dẫn động từ một động cơ qua vít me đai ốc bi tới bàn máy. Vị trí của bàn máy có thể xác định được nhờ encoder lắp trong cụm truyền dẫn. 1. Khái niệmPhân loạiEncoder tương đối( có tín hiệu tăng dần hoặc theo chu kỳ ) Encoder tương đối kiểu thẳngEncoder tương đối kiểu quayEncoder tuyệt đốiSử dụng đĩa theo mã nhị phân hoặc mã Gray 2. Phân loại2. Nguyên Lý Chung Của Cảm Biến Áp Suất Theo Nguyên Lý Điện.3. Nguyên lí hoạt độngb. Cảm Biến Áp Suất Kiểu Tục. Cảm Biến Áp Suất Áp Điện Nguyên lý cơ bản chung của encoder : đó là một đĩa tròn xoay, quay quanh trục. Trên đĩa có các lỗ (rãnh). Người ta dùng một đèn led để chiếu lên mặt đĩa. Khi đĩa quay, chỗ không có lỗ, đèn led không chiếu xuyên qua được. Chỗ có lỗ, đèn led sẽ chiếu xuyên qua. Khi đó, phía mặt bên kia của đĩa, người ta đặt một con mắt thu (photosensor). Với các tín hiệu có hoặc không có ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận được đèn led có chiếu qua lỗ hay không. 3. Phân Loại.2. Nguyên Lý Chung Của Cảm Biến Áp Suất Theo Nguyên Lý Điện.3. Nguyên lí hoạt độngCảm Biến Áp Suất Áp Trởa. Encoder tuyệt đốic. Cảm Biến Áp Suất Áp ĐiệnBa bộ phận quan trọng nhất cấu thành encoder tuyệt đối là đèn LED, đĩa mã hóa và các photosensor. Khi ánh sáng từ nguồn sáng chiếu tới đĩa mã hóa, nếu đối diện với tia sáng là vùng diện tích trong suốt, ánh sáng xuyên qua đĩa đến photosensor làm xuất hiện dòng chảy qua photosensor ( lúc này photosensor này nhận được tín hiệu1 trong mã nhị phân ). Nếu đối diện với tia sáng là vùng diện tích bị phủ lớp chắn sáng, ánh sáng không đến được photosensor (lúc này photosensor này nhận được tín hiệu 0 trong mã nhị phân )2. Nguyên Lý Chung Của Cảm Biến Áp Suất Theo Nguyên Lý Điện.3. Nguyên lí hoạt độngCảm Biến Áp Suất Áp Trởb. Encoder tương đốic. Cảm Biến Áp Suất Áp ĐiệnEncoder tương đối kiểu quayVề cơ bản thì encoder tương đối encoder tuyệt đối đều giống nhau chỉ khác nhau ở đĩa mã hóa. Ở encoder tương đối đĩa mã hóa gồm 1 dải băng tạo xung. Trên dải băng này được chia ra làm nhiều lỗ bằng nhau và cách đều nhau Khi đĩa từ quay qua một lỗ thì photosensor nhận được tín hiệu từ đèn LED chiếu qua thì encoder sẽ tăng lên một giá trị trong biến đếm. 2. Nguyên Lý Chung Của Cảm Biến Áp Suất Theo Nguyên Lý Điện.Cảm Biến Áp Suất Áp Trởc. Cảm Biến Áp Suất Áp Điện3. Nguyên lí hoạt độngb. Encoder tương đốiNguyên lí hoạt động :Khi đĩa quay qua một lỗ thì cảm biến trên nhận được tín hiệu lúc đó encoder sẽ tăng lên một giá́ trị trong biến đếm. Cho đến khi cảm biến bên dưới nhận được tín hiệu thông qua lỗ định vị thì ta biết được đĩa đã quay song một vòng. Giá trị biến đếm mà encoder nhận được sẽ cho ta biết được góc độ mà đĩa đã quay. Ứng với dải băng có càng nhiều lỗ thì góc đếm nhỏ nhất mà encoder đếm được sẽ càng nhỏ (càng mịn). 3. Nguyên lí hoạt độngb. Encoder tương đốiEncoder tương đối kiểu thẳngEncoder kiểu thẳng cũng có các thành phần cơ bản và nguyên lí hoạt động như encoder kiểu quay nhưng chỉ khác ở chổ đĩa mã hóa là một thước thẳng và dùng để đo kích thước thẳng. Chiều dài Encoder thẳng phải bằng tổng chuyển động thẳng tương ứng có nghĩa là chiều dài cần đo phải bằng chiều dài thước. Vì vậy : Encoder thẳng thường đắt hơn nhiều so với Encoder dạng quay. Ứng dụngEncoder còn được trang bị trên động cơ của thang máy để biết được chính xác vị trí của thang máy. Đảm bảo được thang máy sẽ dừng ở đúng cửa ra vào. Trên các rô bốt công nghiệp encoder không thể thiếu. Nó dùng để quản lý các cử động của các khớp nối, cử động của cánh tay rô bốt để đảm bảo chính sác vị trí của các cử động