BÀI GIẢNG KỸ THUẬT SENSO - CHƯƠNG 2

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

130
lượt xem 31
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chuyển đổi điện trở Bài 1. Chuyển đổi điện trở tiếp xúc 1. Nguyên lý cơ bản Chuyển đổi điện trở tiếp xúc là 1 chuyển đổi đo l-ờng trong đó di chuyển cơ học đ-ợc biến thành sự thành sự đóng mở các tiếp điểm, các tiếp điểm này dùng để điều khiển mạch điện. Đại l-ợng chủ của chuyển đổi tiếp xúc là sự chuyển rời. Chuyển đổi tiếp xúc đơn giản nhất là chuyển đổi có 1 giới hạn và một cặp tiếp điểm nh- hình vẽ trên, sự đóng mở tiếp điểm do sự di chuyển...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: BÀI GIẢNG KỸ THUẬT SENSO - CHƯƠNG 2

(chuyÓn ®æi ng−îc), mµ th−êng chuyÓn ®æi ng−îc lµ chuyÓn ®æi biÕn ®æi trùc tiÕp nªn cã ®é chÝnh x¸c cao. Ch−¬ng 2. ChuyÓn ®æi ®iÖn trë Bµi 1. ChuyÓn ®æi ®iÖn trë tiÕp xóc 1. Nguyªn lý c¬ b¶n ChuyÓn ®æi ®iÖn trë tiÕp xóc lµ 1 chuyÓn ®æi ®o l−êng trong ®ã di chuyÓn c¬ häc ®−îc biÕn thµnh sù thµnh sù ®ãng më c¸c tiÕp ®iÓm, c¸c tiÕp ®iÓm nµy dïng ®Ó ®iÒu khiÓn m¹ch ®iÖn. §¹i l−îng chñ cña chuyÓn ®æi tiÕp xóc lµ sù chuyÓn rêi. ChuyÓn ®æi tiÕp xóc ®¬n gi¶n nhÊt lµ chuyÓn ®æi cã 1 giíi h¹n vµ mét cÆp tiÕp ®iÓm nh− h×nh vÏ trªn, sù ®ãng më tiÕp ®iÓm do sù di chuyÓn cña cÇn ®o. R 3 4 C 2 L 1 H×nh 3.3 ChuyÓn ®æi tiÕp xóc mét giíi h¹n VÝ dô: khi kÝch th−íc cña s¶n phÈm 1 thay ®æi (t¨ng), thanh tr−ît 2 di chuyÓn lµm cho phÇn tö tiÕp xóc g¾n trªn thanh 3 ®−îc tiÕp xóc víi 4. §iÖn trë tiÕp xóc cña 3 vµ 4 thay ®æi tõ Rtx = ∞ thµnh Rtx ≈ 0. Khi kiÓm tra kÝch th−íc s¶n phÈm ng−êi ta th−êng dïng chuyÓn ®æi nhiÒu giíi h¹n nh− h×nh vÏ sau: L H×nh 3.4 ChuyÓn ®æi tiÕp xóc nhiÒu giíi h¹n http://www.ebook.edu.vn 7
TiÕp ®iÓm lµ bé phËn qua träng nhÊt cña chuyÓn ®æi tiÕp xóc, vËt liÖu cÊu t¹o vµ sù chÕ t¹o còng nh− chÕ ®é lµm viÖc cña nã sÏ quyÕt ®Þnh ®Õn ®é chÝnh x¸c, ®é tin cËy vµ tÝnh æn ®Þnh cña chuyÓn ®æi theo thêi gian. Sai sè ®ãng c¾t cña chuyÓn ®æi nµy lµ 1 ÷ 2μm 2. Yªu cÇu ®èi víi m¹ch ®o §Ó tr¸nh hå quang vµ tia löa ®iÖn ®¶m b¶o ®é bÒn cho c¸c tiÕp ®iÓm th× c«ng suÊt trong m¹ch lÊy tÝn hiÖu ph¶i nhá h¬n 150mW. V× vËy víi c¸c phÇn tö lÊy tÝn hiÖu, phÇn tö ®o hoÆc thõa hµnh nÕu nh− c«ng suÊt nhá h¬n 150mW th× cã thÓ nèi trùc tiÕp víi chuyÓn ®«Ø. NÕu c¸c phÇn tö thõa hµnh c«ng suÊt lín th× ta ph¶i nèi qua m¹ch khuyÕch ®¹i. Bµi 2. ChuyÓn ®æi biÕn trë 1. Nguyªn lý c¬ b¶n ChuyÓn ®æi biÕn trë lµ mét biÕn trë mµ con ch¹y cña nã di chuyÓn t−¬ng øng víi ®¹i R, l l−îng kh«ng ®iÖn cÇn ®o. §¹i l−îng chñ cña Rx, lx chuyÓn ®æi lµ sù di chuyÓn cña con ch¹y, cã thÓ lµ di chuyÓn dµi hoÆc di chuyÓn gãc cßn H×nh 3.5 ChuyÓn ®æi biÕn trë ®¹i l−îng ra lµ ®iÖn trë. §iÖn trë nµy biÕn thiªn theo mét quy luËt nµo ®ã phô thuéc vµo ®−êng ®i cña con ch¹y. Quan hÖ gi÷a ®¹i l−îng ra vµ ®¹i l−îng vµo lµ: R = f(Xv) 2. §é nh¹y vµ ®é chÝnh x¸c §©y lµ chuyÓn ®æi bËc thang v× sù biÕn thiªn liªn tôc cña ®¹i l−îng vµo t−¬ng øng víi sù biÕn ®æi bËc thang cña ®iÖn trë ra. §©y lµ nguyªn nh©n g©y ra sai sè. ChuyÓn ®æi biÕn trë chØ cã thÓ ph¸t hiÖn ra sù biÕn thiªn ®iÖn trë b»ng ®iÖn trë cña mét vßng d©y t−¬ng øng víi sù di chuyÓn b»ng kho¶ng c¸ch gi÷a hai vßng d©y kÕ tiÕp. Ta gäi ®iÖn trë toµn phÇn cña chuyÓn ®æi lµ R, sè vßng d©y lµ w R , vµ εR = r ®−îc gäi lµ ng−ìng §iÖn trë nhá nhÊt cã thÓ ph¸t hiÖn ®−îc lµ r = w nh¹y cña chuyÓn ®æi theo ®iÖn trë NÕu chiÒu dµi cña chuyÓn ®æi lµ l th× ®é di chuyÓn bÐ nhÊt cã thÓ ph¸t hiÖn ®−îc lµ x0 l vµ εL = x0 ®−îc gäi lµ ng−ìng nh¹y cña chuyÓn ®æi theo ®é dÞch chuyÓn cña con ch¹y = w http://www.ebook.edu.vn 8
εR εl 1 Sai sè rêi r¹c cña chuyÓn ®æi lµ: γ = == 100% 2R 2l 2w Ta nhËn thÊy muèn gi¶m sai sè th× ta cÇn ph¶i t¨ng sè vßng d©y w. Ngµi ra chuyÓn ®æi nµy cßn m¾c sai sè phi tuyÕn lµ 0.1 ÷ 0.3% vµ sai sè nhiÖt ®é lµ 0.1% /10 0C. Sai sè phi tuyÕn sinh ra do khi chuyÓn ®æi lµm viÖc th× tiÕt diÖn cña d©y ®iÖn trë bÞ mßn khi con ch¹y di chuyÓn. U 3. M¹ch ®o cña chuyÓn ®æi I x R0 a. M¹ch ®o di chuyÓn th¼ng Rx U U = I= x Rx + R0 l R0 + R l H×nh 3.6 M¹ch ®o di chuyÓn th¼ng R0: Tæng trë ®Çu vµo cña m¹ch lÊy tÝn hiÖu R: §iÖn trë cña toµn bé biÕn trë x: kho¶ng di chuyÓn cña con ch¹y Dßng ®iÖn trong m¹ch tû lÖ nghÞch víi Rx, ta thÊy quan hÖ I = f(x) trªn lµ phi tuyÕn, dßng ®iÖn kh«ng biÕn thiªn tõ 0 trë ®i cho nªn m¹ch nµy Ýt ®−îc sö dông b. M¹ch ph©n ¸p + U Ta cã: I = I R xR v R − Rx + Rx − Rv U l Rx x Ux RR R xR v U Ux = I x v = R xR v Rv Rx + Rv Rx + Rv R − Rx + Rx + Rv H×nh 3.7 M¹ch ph©n ¸p R xRv RR ≈ x v = Rx NÕu Rv >> R th× Rx + Rv Rv UR x R Ux x =U x = R =U VËy: Ux = R − Rx + Rx R Rl l Quan hÖ gi÷a Ux vµ x lµ tuyÕn tÝnh, Ux biÕn thiªn tõ 0 ®Õn U khi Rx biÕn thiªn tõ 0 ®Õn R (th−êng Rv ≥ (10 ÷ 20)R) http://www.ebook.edu.vn 9
c. M¹ch cÇu R2 + R1 ThiÕt kÕ sao cho khi chuyÓn ®æi ch−a lµm U viÖc th× R1 = R2 = R3 =R4 =R vµ Rv >> R, lóc Rv, Uv R4 ®ã ®iÖn ¸p Uv = 0 vµ cÇu c©n b»ng R3 Khi chuyÓn ®æi lµm viÖc th× R1 biÕn thiªn mét l−îng lµ ΔR. §iÖn ¸p Uv lµ H×nh 3.8 M¹ch cÇu ⎛ R2 ⎞ R − ΔR ΔR ⎛ 1⎞ UR1 UR2 R1 Uv = − + =U ⎜− + ⎟ =U ⎜− + ⎟ =U R1 + R4 R3 + R2 ⎝ R1 + R4 R3 + R2 ⎠ ⎝ R − ΔR + R 2 ⎠ 4R − ΔR Chọn sao cho khoảng di chuyển ΔR
Bµi 3. ChuyÓn ®æi tenzo (®iÖn trë lùc c¨ng) 1. Nguyªn lý vµ cÊu t¹o a. Nguyªn lý: Nguyªn lý lµm viÖc cña chuyÓn ®æi nµy dùa trªn hiÖu øng tenzo, cã nghÜa lµ sù thay ®æi cña ®iÖn trë d©y dÉn khi d©y dÉn bÞ biÕn d¹ng c¬ häc. l Ta biÕt r»ng ®iÖn trë cña d©y dÉn ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau: R = ρ S ΔR Δl Δρ ΔS = + − Khi biÕn d¹ng ta cã: ρ R l S Δl Δρ Trong ®ã: lµ biÕn thiªn t−¬ng ®èi theo chiÒu dµi d©y dÉn, lµ sù biÕn ρ l thiªn t−¬ng ®èi theo ®iÖn trë xuÊt ®Æc tr−ng cho sù thay ®æi tÝnh chÊt vËt liÖu cña ΔS chuyÓn ®æi, lµ sù biÕn thiªn t−¬ng ®èi theo thiÕt diÖn d©y dÉn ®Æc tr−ng cho sù biÕn S ΔR thiªn h×nh häc cña chuyÓn ®æi, lµ sù biÕn thiªn t−¬ng ®èi cña ®iÖn trë d©y dÉn. Ta R cã thÓ viÕt gän nh− sau: ξR = ξρ + ξl − ξS MÆt kh¸c ta cã: ξ S = −2K p ξ l , Kp lµ hÖ sè poisson Vµ ta ®Æt: ξ ρ = m ξ l , m lµ hÖ sè tû lÖ Ph−¬ng tr×nh tæng qu¸t cña chuyÓn ®æi ξ R = ξ l (1 + 2K p + m ) = Kξ l K: hÖ sè ®Æc tr−ng cho hiªu øng tenzo cña c¸c vËt liÖu. Khi thiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n hÖ sè K cã thÓ tra trong c¸c sæ tay kü thuËt øng víi tõng lo¹i vËt liÖu cô thÓ hoÆc nã ®−îc ghi ngay trªn bÒ mÆt cña chuyÓn ®æi b. CÊu t¹o http://www.ebook.edu.vn 11
ChuyÓn ®æi tenzo trong c«ng nghiÖp th−êng cã 3 lo¹i lµ chuyÓn ®æi tenzo d©y m¶nh, l¸ máng vµ mµng máng. Tuy nhiªn phæ biÕn nhÊt lµ chuyÓn ®æi d©y m¶nh cã cÊu t¹o nh− h×nh vÏ sau: 1 2 3 TÊm giÊy máng lo¹i bÒn 1 a D©y ®iÖn trë tenzo 2 cã ®−êng kÝnh 0.02 ÷ 0.05mm d¸n lªn tÊm giÊy máng 1. §Çu d©y cña ®iÖn trë ®−îc l0 nèi víi d©y dÉn b»ng ®ång 3 H×nh 3.10 CÊu t¹o cña chuyÓn ®æi tenzo d©y m¶nh PhÝa trªn th−êng ®−îc phñ b»ng s¬n hoÆc d¸n mét tÊm giÊy lªn ®Ó cè ®Þnh sau ®ã ng−êi ta ghi c¸c th«ng sè cña chuyÓn ®æi sau: R0 : §iÖn trë cña chuyÓn ®æi khi ch−a cã biÕn d¹ng I: Dßng ®iÖn cho phÐp K: HÖ sè ®é nh¹y l0: ChiÒu dµi t¸c dông cña chuyÓn ®æi (th−êng b»ng 0.8 ÷ 15 mm) 2. M¹ch ®o cña chuyÓn ®æi tenzo C¸c chuyÓn ®æi tenzo th−êng dïng víi m¹ch cÇu 1 chiÒu, xoay chiÒu hoÆc m¹ch ph©n ¸p a. M¹ch cÇu 1 nh¸nh ho¹t ®éng P1 R4 R1=RT U P2=0 Ura R3 R2=RT0 H×nh 3.11 M¹ch cÇu mét nh¸nh ho¹t ®éng Trong m¹ch nµy ng−êi ta dïng hai chuyÓn ®æi cïng lo¹i ®Æt ë hai nh¸nh cña cÇu, trong ®ã 1nh¸nh kh«ng lµm viÖc ®Ó bï nhiÖt vµ do ®ã m¹ch nµy sÏ lo¹i trõ ®−îc sai sè do nhiÖt ®é. http://www.ebook.edu.vn 12
+ Khi chuyÓn ®æi ch−a lµm viÖc tøc lµ P1=0. Lóc ®ã ta ph¶i chÕ t¹o vµ hiÖu chØnh sao cho cÇu ë tr¹ng th¸i c©n b»ng, tøc lµ R1R2 = R3R4 R1 = RT0, R2 =RT0 víi RT0 lµ ®iÖn trë cña chuyÓn ®æi khi ch−a lµm viÖc. + Khi P1 ≠ 0 lµm cho R1 biÕn thiªn, tøc lµ: R1 = Rt =RT0(1 + ξ RT) ΔR Trong ®ã ξ RT = lµ biÕn thiªn t−¬ng ®èi cña ®iÖn trë RT R T0 Quan hÖ gi÷a ®iÖn ¸p ra víi sù biÕn thiªn ®iÖn trë cña tenzo: R T 0 (1 + ξ RT )R 4 − R T 0 R 4 U ra = U [(1 + ξ RT )R T 0 + R 2 ](R 4 + R 3 ) NÕu ®¶m b¶o R3 = R4 th× Ura ≈ 0,25UΔR/RT0; P b. M¹ch cÇu hai nh¸nh biªn thiªn ng−îc chiÒu nhau RT M¹ch nµy cã ®é chÝnh x¸c cao R3 h¬n, hai n¸h cña cÇu ®−îc d¸n ®iÖn RT' Ur trë tenzo vµ cïng ho¹t ®éng ng−îc R0 R4 chiÒu nhau. §iÖn ¸p ra cña m¹ch cÇu U t¨ng gÊp hai lÇn, kh¶ n¨ng bï nhiÖt H×nh 3.12 M¹ch cÇu hai nh¸nh biÕn thiªn ng−îc nhau tèt h¬n, sai sè do nhiÖt ®é bÞ lo¹i trõ. U Ur = ξ RT 2 Ngoµi ra cßn cã m¹ch cÇu 4 nh¸nh, m¹ch nµy cã ®iÖn ¸p ra t¨ng gÊp 4 lÇn U r = Uξ RT c. M¹ch ph©n ¸p R1 M¹ch nµy th−êng dïng do c¸c C U biÕn d¹ng ®éng cã tÇn sè nhá h¬n Ut Ura Rt 1000Hz. §Ó lo¹i trõ thµnh phÇn 1 chiÒu ng−êi ta m¾c thªm 1 tô C H×nh 3.13 M¹ch ph©n ¸p http://www.ebook.edu.vn 13
UR T Ta cã: U T = R T + R1 XÐt khi cã biÕn d¹ng (sù dao ®éng víi tÇn sè cao) (1 + ξ R sin ωt ) , ω lµ tÇn sè dao ®éng cña ®èi t−îng U T = URTo R1 + RTo (1 + ξ R sin ωt ) Th«ng th−êng ξ R