Bài giảng Cảm biến và ứng dụng: Chương 5 - Cảm biến vận tốc và gia tốc

Cảm biến vận tốc và gia tốc đóng vai trò then chốt trong nhiều lĩnh vực công nghệ hiện đại, từ tự động hóa công nghiệp đến hệ thống điều khiển giao thông và thiết bị y tế. Khả năng đo lường chính xác các thông số động học này là yếu tố quyết định hiệu suất và độ an toàn của máy móc, thiết bị. Giới thiệu này cung cấp cái nhìn tổng quan về tầm quan trọng của cảm biến vận tốc và gia tốc, đồng thời đặt nền tảng cho việc khám phá các nguyên lý hoạt động đa dạng và ứng dụng thực tiễn của chúng. Việc hiểu rõ các loại cảm biến này, từ nguyên lý cảm ứng điện từ đến dịch chuyển Doppler và tốc độ kế xung, là cần thiết để phát triển và tối ưu hóa các hệ thống đo lường trong kỹ thuật.

Sinh viên, kỹ sư, và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực điện tử, tự động hóa, cơ điện tử, và kỹ thuật đo lường.

Bài viết này đi sâu vào các loại cảm biến vận tốc và gia tốc, là nền tảng cho nhiều ứng dụng kỹ thuật. Nội dung chính tập trung vào việc trình bày chi tiết các nguyên lý đo vận tốc, bao gồm cả vận tốc tuyến tính và vận tốc góc. Đối với vận tốc tuyến tính, tài liệu phân tích ba phương pháp chính: dựa trên cảm ứng điện từ, sai lệch dịch chuyển, và dịch chuyển Doppler. Mỗi phương pháp được giải thích với cơ sở vật lý rõ ràng, ví dụ như công thức e=BLV cho cảm biến vận tốc điện từ. Đối với vận tốc góc, các loại tốc độ kế được khám phá, bao gồm tốc độ kế điện từ (dòng một chiều, xoay chiều đồng bộ và không đồng bộ) và tốc độ kế xung. Tài liệu cung cấp cái nhìn sâu sắc về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của từng loại tốc độ kế, từ việc mô tả stato, roto, cổ góp của tốc độ kế dòng một chiều đến cơ chế phát sinh sức điện động cảm ứng hình sin trong máy phát đồng bộ. Đặc biệt, ưu điểm của tốc độ kế xung, như cấu tạo đơn giản, khả năng chống nhiễu và chuyển đổi tín hiệu số, được nhấn mạnh. Các phương pháp mã hóa tín hiệu dựa trên từ trở biến thiên, từ điện trở và cảm biến quang cũng được đề cập, cho thấy sự đa dạng trong thiết kế cảm biến tùy thuộc vào vật liệu và đặc điểm quay. Việc nắm vững các nguyên lý và kỹ thuật này có giá trị ứng dụng cao trong thiết kế, triển khai và bảo trì các hệ thống tự động hóa, robot và điều khiển chính xác, đảm bảo độ tin cậy và hiệu quả hoạt động.