Bài giảng Cảm biến công nghiệp - Chương 4

Chia sẻ: Luong My | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:51

0
106
lượt xem
48
download

Bài giảng Cảm biến công nghiệp - Chương 4

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 4 Cảm biến vị trí và dịch chuyển thuộc bài giảng Cảm biến công nghiệp, mời các bạn và quý thầy cô cùng tham khảo để nắm được nội dung kiến thức cần thiết trong chương học này, hỗ trợ tốt cho việc học tập và kiến thức giảng dạy về cảm biến công nghiệp.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cảm biến công nghiệp - Chương 4

  1. Chương IV. Cảm biến vị trí và dịch chuyển 1. Cảm biến vị trí tiếp xúc  Công tắc hành trình (Limit Switchs) -Đơn  Điện thế kế điện trở (Potentiometers) giản 1. Cảm biến vị trí không tiếp xúc -Rẻ tiền  Cảm biến từ (Magnetic Sensors)  Cảm biến siêu âm (Ultrasonic Sensors) -Làm việc  Cảm biến tiệm cận (Promixity Sensors) bền  Cảm biến quang điện (Photoelectric Sensors) - Môi trường khắc nghiệt -Đắt tiền hơn Monday, March 24, 2014 1
  2. 1.1 Công tắc hành trình Có nhiều loại công tắc hành trình, có được dùng trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau Gia công vật liệu Nhà máy bia Máy đóng gói Thiết bị đúc Thiết bị nâng chuyển … Công tắc hành trình có thể được đặt với nhiều thiết bị chấp hành như cần trượt, cần xoay, cần lắc, ... Monday, March 24, 2014 2
  3. 1.1 Công tắc hành trình Monday, March 24, 2014 3
  4. 1.1 Công tắc hành trình Monday, March 24, 2014 4
  5. 1.1 Công tắc hành trình Ưu điểm Đáng tin cậy, chịu được va chạm và dễ sử dụng Không bị ảnh hưởng bởi nhiễu Hoạt động đơn giản (ON/OFF) Nhược điểm Tuổi thọ ngắn, bị hao mòn Monday, March 24, 2014 5
  6. 1.2 Điện thế kế điện trở Cấu tạo và nguyên lý làm việc Rx , l 1 1 2 2 1 α αm M α Rm 2 Rm, , Lm Rα Rα Rm Đo dịch chuyển Đo dịch chuyển Đo dịch chuyển thẳng quay α < 360o quay α > 360o l α α Rx = Rm Rα = Rm Rα = Rm αm αm L Monday, March 24, 2014 6
  7. 1.2 Điện thế kế điện trở Cấu tạo và nguyên lý làm việc Gồm một điện trở cố định (Rm) và một tiếp xúc điện (con chạy) liên kết với đối tượng. Khi đối tượng di chuyển, con chạy di chuyển theo, điện trở đo phụ thuộc vào vị trí con chạy. Đo điện trở ⇒ vị trí Điện trở dạng dây cuộn: được chế tạo từ các hợp kim Ni - Cr, Ni - Cu , Ni - Cr - Fe, Ag - Pd quấn thành vòng xoắn dạng lò xo trên lõi cách điện (bằng thuỷ tinh, gốm hoặc nhựa), giữa các vòng dây cách điện bằng emay hoặc lớp oxyt bề mặt. Điện trở dạng băng dẫn: được chế tạo bằng chất dẻo trộn bột dẫn điện là cacbon hoặc kim loại cỡ hạt ~10-2 µm. Monday, March 24, 2014 7
  8. 1.2 Điện thế kế điện trở Ưu điểm Rẻ tiền Cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng Đo được khoảng dịch chuyển lớn Nhược điểm Bị ảnh hưởng của bụi và ẩm Tuổi thọ kém, mau bị hao mòn Monday, March 24, 2014 8
  9. 2.1 Cảm biến từ Các đặc tính từ có thể được dùng để đo vị trí thông qua việc xác định sự xuất hiện, cường độ hoặc hướng của từ trường Cảm biến từ 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 từ được chia ra 2 loại: cảm biến tự cảm và cảm biến hỗ cảm Monday, March 24, 2014 9
  10. 2.1.1 Cảm biến tự cảm a) Cảm biến tự cảm đơn có khe từ biến thiên Cấu tạo và nguyên lý làm việc 1 2 3 1 XV 1. Lõi sắt từ 2. Cuộn dây 2 3 δ 3. Tấm sắt từ Đo dịch Đo dịch chuyển thẳng chuyển quay Monday, March 24, 2014 10
  11. 2.1.1 Cảm biến tự cảm a) Cảm biến tự cảm đơn có khe từ biến thiên Hệ số tự cảm W- số vòng dây. Rδ - từ trở của khe hở không khí. δ - chiều dài khe hở không khí. W W µ 0s 2 2 L= = s - tiết diện thực của khe hở không khí. Rδ δ Z, L L = f(∆δ) Tổng trở của cảm biến: Z5000Hz = f(∆δ) ωW 2 µ 0 s Z = ωL = Z500Hz = f(∆δ) δ ∆δ Khi δ, s thay đổi, L và Z thay đổi. Đo L hoặc Z ⇒ vị trí hoặc độ dịch chuyển Monday, March 24, 2014 11
  12. 2.1.1 Cảm biến tự cảm b) Cảm biến tự cảm kép có khe từ biến thiên Cấu tạo và nguyên lý làm việc XV XV Đo dịch Đo dịch chuyển thẳng chuyển quay Monday, March 24, 2014 12
  13. 2.1.1 Cảm biến tự cảm b) Cảm biến tự cảm kép có khe từ biến thiên Hệ số tự cảm L L1 = f(δ) L1 - L2 = f(δ) δ L2 = f(δ) Đặc điểm: • Độ nhạy lớn. • Độ tuyến tính cao hơn. Monday, March 24, 2014 13
  14. 2.1.1 Cảm biến tự cảm c) Cảm biến tự cảm có lõi từ di động Cấu tạo và nguyên lý làm việc 1 1 1 2 XV XV l0 lf l Đơn Kép Đặc điểm: • L = f(lf) → phi tuyến, độ nhạy và độ tuyến tính của CB kép cao hơn CB đơn. • Đo được dịch chuyển lớn hơn so với CBTC có khe từ biến thiên Monday, March 24, 2014 14
  15. 2.1.2 Cảm biến hỗ cảm Cấu tạo và nguyên lý làm việc ~ 1 1 3 2 XV 3 2 4 4 a) b) 1. Cuộn sơ cấp 3. Tấm sắt từ di động 2. Gông từ 4. Cuộn thứ cấp (cuộn đo) Monday, March 24, 2014 15
  16. 2.1.2 Cảm biến hỗ cảm Cấu tạo và nguyên lý làm việc Khi cấp dòng xoay chiều (i = I m sin ωt ) vào cuộn sơ cấp, sinh ra Φ biến thiên → trong cuộn thứ cấp sinh ra sức điện động cảm ứng: W2 W1µ 0s e= − ωI m cosωt δ Giá trị hiệu dụng của suất điện động W2 W1µ0s s E =− ω =k I δ δ ⇒ E = f(s, δ) Monday, March 24, 2014 16
  17. 2.1.2 Cảm biến hỗ cảm Đặc điểm E = f(s, δ)→ tuyến tính theo (s) và phi tuyến theo (δ) ∆E ks E0 Sδ = =− = ∆δ  ∆δ  2  ∆δ  2 δ 1 + 2   δ 0 1 +  δ0   δ0  0     ∆E k E0 ks0 SS = = = ∆s δ 0 s0 Với E0 = (khi XV = 0) δ0 Để tăng độ nhạy và độ tuyến tính → CBHC kép lắp vi sai. Monday, March 24, 2014 17
  18. 2.1.2 Cảm biến hỗ cảm Cảm biến hỗ cảm kép lắp vi sai ~ ~ XV XV φ1 φ2 ~ Dịch chuyển thẳng Dịch chuyển quay Monday, March 24, 2014 18
  19. 2.1.3 Biến áp vi sai biến đổi tuyến tính (LVDT) Cấu tạo Gồm 1 cuộn sơ cấp, 2 cuộn thứ cấp và phần lõi sắt từ Cuộn sơ cấp được cấp nguồn AC, 2 cuốn thứ cấp được mắc ngược nhau Monday, March 24, 2014 19
  20. 2.1.3 Biến áp vi sai biến đổi tuyến tính (LVDT) Hoạt động Ngõ ra là điện áp giữa 2 đầu cuộn thứ cấp phụ thuộc vào vị trí của lõi sắt từ. Khi lõi sắt ở giữa 2 cuộn thứ cấp, sẽ sinh ra điện áp bằng nhau và ngược dấu nhau  điện áp ra bằng 0. Khi vật di chuyển lên hay xuống thì làm cho điện áp của các cuộn thứ cấp tăng hoặc giảm. Đo điện áp ngõ ra để xác định độ dịch chuyển Monday, March 24, 2014 20
Đồng bộ tài khoản