Bài giảng Chương 5: Cơ cấu cảm biến

Cảm biến vị trí và lượng dịch chuyển, đo vận tốc, đo gia tốc, đo lực, đo nhiệt độ,... là những nội dung chính trong bài giảng chương 5 "Cơ cấu cảm biến". Mời các bạn cùng tham khảo nội dung bài giảng để có thêm tài liệu phục vụ nhu cầu học tập và nghiên cứu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Chương 5: Cơ cấu cảm biến Ch 5: Cơ cấu cảm biến • Những thiết bị mà cung cấp thông tin cho bộ điều khiển về những gì đang thực sự xảy ra thì được gọi là cảm biến (sensor / transducer). • Hầu hết các cảm biến thực hiện biến đổi đại lượng vật lý (nhiệt độ, áp suất …) thành tín hiệu điện. C.B. Pham 5-1 Giới thiệu   C.B. Pham 5-2 1. Cảm biến vị trí và lượng dịch chuyển • Biến trở (potentiometer) C.B. Pham 5-3 Cảm biến vị trí và lượng dịch chuyển Thí dụ: một biến trở được cấp nguồn 10 Vdc, và được đặt ở vị trí 82o. Dãy tối đa của biến trở là 350o. Xác định giá trị điện áp ra của biến trở. Giải C.B. Pham 5-4 Cảm biến vị trí và lượng dịch chuyển Độ phân giải Nếu biến trở có dạng dây quấn với N vòng, thì độ phân giải của biến trở là buớc điện áp giữa 2 vòng liền kề và được xác định là: C.B. Pham 5-5 Cảm biến vị trí và lượng dịch chuyển Sai số: Sai số phụ tải (loading error) xảy ra khi con trượt của biến trở được nối với tải có trở kháng lớn không đáng kể so với giá trị của biến trở. với C.B. Pham 5-6 Cảm biến vị trí và lượng dịch chuyển Thí dụ: một biến trở 10 k có cấu tạo 1000 vòng. Xác định độ phân giải của biến trở và sai số phụ tải khi điện trở tải là 10 k và con trượt nằm ở vị trí điểm giữa của biến trở. Giải C.B. Pham 5-7 Cảm biến vị trí và lượng dịch chuyển • Biến thế vi sai tuyến tính - LVDT LVDT (Linear Variable Differential Transformer) là bộ cảm biến vị trí có độ phân giải lớn dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. Ngõ ra của LVDT có dạng điện áp xoay chiều – biên độ của nó tỉ lệ tuyến tính với lượng dịch chuyển. Thành phần chính: cuộn sơ cấp, 2 cuộn thứ cấp, và lõi từ. C.B. Pham 5-8 Cảm biến vị trí và lượng dịch chuyển Với tín hiệu ra là điện áp xoay chiều: • Biên độ của nó phụ thuộc vào lượng dịch chuyển (so với vị trí điểm giữa) • Góc pha của nó phụ thuộc vào chiều dịch chuyển – dịch chuyển sang phải tạo ra góc pha 0o, dịch chuyển sang trái tạo ra góc pha 180o. C.B. Pham 5-9 Cảm biến vị trí và lượng dịch chuyển C.B. Pham 5-10 Cảm biến vị trí và lượng dịch chuyển • Bộ mã hóa quang học (optical encoder) Bộ mã hóa quang học là bộ cảm biến vị trí góc có tín hiệu ra ở dạng số. Thành phần chính: nguồn sáng, đĩa vạch, và tế bào quang học. Dạng tín hiệu của tế bào quang Bộ mã hóa được phân thành 2 loại: tương đối (incremental encoder) và tuyệt đối (absolute encoder). C.B. Pham 5-11 Cảm biến vị trí và lượng dịch chuyển Bộ mã hóa tuyệt đối Bộ mã hóa tuyệt đối có tín hiệu ra là một con số nhị phân - xác định vị trí của đĩa vạch một cách duy nhất. với N là số rãnh trên đĩa vạch (cũng là số bit của con số nhị phân) C.B. Pham 5-12 Cảm biến vị trí và lượng dịch chuyển Thí dụ: một bộ mã hóa tuyệt đối được Giải: sử dụng để xác định vị trí góc của một trục xoay với yêu cầu độ phân giải ít nhất là 1o. Xác định số bit cần thiết để đáp ứng yêu cầu này. Vấn đề đối với bảng mã nhị phân tự nhiên là có nhiều bit thay đổi trạng thái đồng thời. C.B. Pham 5-13 Cảm biến vị trí và lượng dịch chuyển Đối với bảng mã Gray, chỉ có 1 bit thay đổi trạng thái khi chuyển từ một giá trị đến giá trị kế tiếp. Decimal Binary code Gray code 0 000 000 1 001 001 2 010 011 3 011 010 4 100 110 5 101 111 6 110 101 7 111 100 ...