Bài giảng Cảm biến vị trí và dịch chuyển - Nguyễn Hoàng Hiếu

Bài giảng Cảm biến vị trí và dịch chuyển do Nguyễn Hoàng Hiếu biên soạn nhằm cung cấp cho các bạn những kiến thức về tổng quan đo vị trí và dịch chuyển; điện thế kế điện trở Potentiometer; nguyên tắc đo, phân loại, đánh giá, đặc tính điện cần quan tâm; cảm biến cảm ứng; mạch từ có khe từ biến thiên và một số kiến thức khác.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Cảm biến vị trí và dịch chuyển - Nguyễn Hoàng HiếuCảm biến vị trí và dịch chuyểnGV: Nguyễn Hoàng HiếuKhoa: CN Điện Tử 1Tổng quan đo vị trí và dịch chuyển Yêu cầu đo vị trí và dịch chuyển lớn Dùng để đo các đại lượng khác Phương pháp đo:  Phần tử CB gắn với vật di động, tín hiệu đo là một hàm phụ thuộc vị trí trong phần tử CB, thông thường là trở kháng.  Không đòi hỏi liên kết cơ học giữa CB và vật đo: tín hiệu đo được thông qua các đại lượng trung gian như điện trường. 2 Điện thế kế điện trở Potentiometer lR(l ) Rn L R( ) Rn m  Điện trở cố định Rn, con chạy.  Giá trị R là hàm phụ thuộc vị trí con chạy (điện trở thay đổi phụ thuộc vị trí con chạy) 3Nguyên tắc đo  Theo cấu hình mạch phân áp 4 RTH c iL is E TH RL Rp(1x) Rp iL bVS d Rpx VL RL ix RL RP 5Độ chính xác VScale  Dạng băng dẫn có độ nturn chính xác cao.  Dạng dây quấn độ Vscale chính xác phụ thuộc V n hình dạng kích thước Vmax Vmin n (~ 10μm) 6Phân loại Pot có nhiều dạng, tùy theo từng ứng dụng cụ thể mà chúng có những thiết kế khác nhau. Pot sử dụng để đo lường vị trí yêu cầu có chất lượng cao, có các chức năng mở rộng. Pot chính xác có thể ở dạng quay, dạng di chuyển tuyến tính và dạng chuỗi. Pot chuỗi dùng để đo chiều dài mở rộng của cáp được chịu tải bằng lò xo. Pot quay có thể ở dạng quay 1 vòng hay nhiều vòng, phổ biến là 3, 5 hay 10 vòng. Pot di chuyển tuyến tính hoạt động trong phạm vi từ 5mm đến hơn 4m. Pot chuỗi có thể đo độ dịch chuyển tối đa là 50m. Nhà chế tạo thường cung cấp các thông tin về kiểu pot, chất liệu phần tử điện trở, các tham số điện và cơ khí và các phương pháp lắp đặt. 7Đánh giá Ưu điểm:  Giá rẻ  Dể sử dụng  Tín hiệu đo lớn Khuyết điểm:  Màimòn do ma sát  Ảnh hưởng môi trường  Không bền 8Đặc tính điện cần quan tâm Đầu cuối kết nối Độ tuyến tính Tải điện Độ phân giải Công suất định mức Hệ số nhiệt Điện trở Nguồn điện áp sử dụng 9Các đặc tính khác Ngoài các đặc tính về điện, cần phải lưu ý một số đặc tính về cơ khí như: tải cơ khí, đường chạy cơ khí, nhiệt độ làm việc, chấn động, tốc độ di chuyển, tuổi thọ làm việc… 10Vài hình ảnh Potentiometric Displacement Sensors 11Cảm biến cảm ứng Nguyên lý: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Thay đổi hệ số tự cảm L, hệ số hổ cảm M. Vật cần đo gắn vào một phần tử mạch từ, vật dịch chuyển gây nên sự biến thiên từ thông trong cuộn dây đo dẫn đến thay đổi điện áp trên hai đầu của nó. Nguồn cấp là tín hiệu xoay chiều 12Mạch từ có khe từ biến thiên 2 0 N 2s x L . l0 2 x 1 l0  N: số vòng dây  L0 : chiều dài khe hở không khí  S: tiết diện  0 4 .10 7 H / m 1314Đặc trưng Phi tuyến ZL = ω.L Phụ thuộc tần số nguồn kích thích, tần số càng cao thì độ nhạy càng lớn 15Loại hai mạch từ Độ nhạy cao hơn loại đơn mạch từ Tuyến tính hơn (kết hợp với mạch cầu đo) 16LVDT,AnInducti ...