Bài giảng Phần tử tự động: Chương 1

ươ

Ch

ế ng 1 (ti p theo)

Ế

Ả

Ở Ả

Ế

Ế Ệ

Ả

C M BI N BI N TR . C M BI N ĐI N C M.

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ụ

ị ữ ế ư ấ ạ ắ

ư ứ ụ ộ ạ ủ ể ặ ứ c b n nh c u t o, nguyên t c ho t ư c đi m cũng nh các đ c tính c a

M c đích: Trang b cho SV nh ng ki n th c ạ đ ng, ph m vi ng d ng, các u nh ầ ử ả các ph n t

ơ ả ượ ệ ả ế ế ở c m bi n bi n tr , đi n c m

ộ

ả ả

ờ

ế

N i dung: ở ế ế 2.1. C m bi n bi n tr ệ ả ế 2.2. C m bi n đi n c m, ế t lý thuy t : 02 ti Th i gian

ng pháp:

ả

ế ế ợ

ớ ấ

i lý thuy t k t h p v i l y ví d th c t

ụ ự ế . ế ợ

ớ ọ

ệ

ắ

ươ Ph ả Gi ng gi ọ H c viên quan sát, l ng nghe, ghi các ý chính k t h p v i đ c tài li u tham kh o.ả

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ế ế ả ở 2.1. C m bi n bi n tr

ụ

ả ầ ử ả ế

ế ở ạ c m bi n đ ể ượ ộ ệ ạ

ạ ầ ầ ự c th c hi n ủ ị i d ng bi n tr v i con ch y d ch chuy n theo tác đ ng c a đ i ng c n đo đ u vào.

ể ế ể ế ẳ

ươ ệ ệ ặ ở ặ dùng đ bi n đ i đ d ch chuy n tuy n tính (th ng) ho c ng

ệ 2.1.1. Khái ni m, công d ng: Khái ni m:ệ C m bi n bi n tr là ph n t ế ế ở ớ ướ d ượ l Công d ng:ụ ổ ộ ị ị ệ ể ộ ị đ d ch chuy n góc thành giá tr đi n tr , dòng đi n ho c đi n áp t ng. ứ Ứ ụ

ng d ng: + Đo góc:

ố ộ + Đo t c đ góc:

ố + Đo gia t c dài:

ố

+ Đo gia t c góc: + Đo áp su t:ấ ….

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ầ ử ạ ở ượ ế ả ứ ậ ệ ủ ế nh y, c m bi n bi n tr đ c chia ra

Căn c vào v t li u c a ph n t thành 2 lo i:ạ ấ ạ + CBBT d ng dây qu n ạ ấ

+ CBBT d ng không dây qu n. ế ứ ở ượ ế c chia ra:

ớ ế ấ ạ ể ẳ

ể ạ ớ

ả Căn c vào k t c u, c m bi n bi n tr đ ị + CBBT v i con ch y d ch chuy n th ng (hình a) ị + CBBT v i con ch y d ch chuy n quay (hình b).

a b

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ấ ạ

ợ ợ

ấ ạ

a. C u t o: 1 Lõi: 2 Dây qu n: Constan, Mn, h p kim NiCr, h p kim Pt 3 Con ch y (thanh quét): Pt

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ạ ộ ắ b. Nguyên t c ho t đ ng

ở ố ớ ứ ự ể ẫ ệ D a vào bi u th c đi n tr (đ i v i dây d n) ơ ở ạ ộ C s ho t đ ng:

R (cid:0)

l S

(cid:0)

ệ ở R đi n tr dây.

ề l chi u dài dây.

ệ ρ đi n tr su t. ở ấ

ế ệ S ti t di n dây.

ở ủ ả ế ỷ ệ ớ ộ ệ V i ớ ρ và S không thay đ i, đi n tr c a c m bi n t ổ v i đ dài l: R~l l

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ể

ợ

ị

ợ

ể

ườ

ạ ng h p con ch y d ch chuy n

ườ Tr th ng:ẳ

(cid:0)

ạ ộ : ắ Nguyên t c ho t đ ng

R ̴

l, r ̴ ̴ X ầ ủ ả

ế

ệ

ở xoay. ớ ị

ế

ề ệ

ầ

ộ

ị ượ t. ầ

ế

ả

ộ

ị ạ ng h p con ch y d ch chuy n quay: ̴ (cid:0) ̴ (cid:0) R ̴ 0, r ̴ ệ ầ 0 – Góc toàn ph n đi n tr ể ứ – Góc d ch chuy n ng v i v trí ti p ể đi m tr ệ Đi n áp đ u ra c m bi n:

j K

r .

j .

(cid:0)

ế XKX .

ả r .

U j

ệ U ra

ầ ra 0

U R

ở ủ ạ U R

U l

ở R đi n tr toàn ph n c a c m bi n, ở l chi u dài bi n tr ộ r đi n tr c a m t ph n cu n dây, ị trên đó con ch y d ch đi m t kho ng . Đi n áp đ u ra c m bi n:

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ặ

ổ ạ a. Đ c tính tĩnh ươ T ng quát ph ng trình tĩnh có d ng sau:

URa = K . x

ệ

ệ ệ ở ộ x – Tín hi u vào là đ dài hay góc. ệ URa – Tín hi u ra là đi n tr hay đi n áp.

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ổ ớ ướ ế ế ả ở ể ệ ầ ị C m bi n bi n tr thay đ i v i h ng d ch chuy n tín hi u đ u vào:

a b

ớ

ữ ả ạ ấ

ầ ầ ặ ườ ế ể a. Đ u ra so v i đi m gi a c m bi n ế ả b. Đ u ra l y trên con ch y hai c m bi n ợ ố ớ ng h p c. Đ c tính tĩnh đ i v i hai tr

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ộ ề ặ b. Đ c tính đ ng và hàm truy n

ươ Ph ộ ng trình đ ng h c: ọ

URa(t) = K . X(t)

ệ ế ộ ổ ờ X(t) – Tín hi u vào là đ dài hay góc bi n đ i theo th i gian.

ệ ệ ệ ế ổ ờ ở URa(t) – Tín hi u ra là đi n tr hay đi n áp bi n đ i theo th i gian.

ươ ng trình toán t Ph ử :

W s ( )

Hàm truy n:ề

URa(S) = K . X(S) RaU s ( ) X s ( )

ế ế ế ả ạ ạ ậ ở Nh n xét: C m bi n bi n tr có d ng là 1 khâu khu ch đ i.

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

Nguyên nhân gây sai s :ố

ữ ườ ự ấ ở ớ ủ ế ệ ồ Do s không đ ng nh t gi a đ ố ng kính c a dây cu n bi n tr v i đi n

ở ố ủ tr riêng c a dây cu n,

ự ổ ệ ộ ủ ả ệ ẫ ế Do s thay đ i nhi ế ự t đ c a c m bi n trong quá trình làm vi c d n đ n s

ở ủ ị ệ ế ổ ở thay đ i giá tr đi n tr c a bi n tr ,

ở ế ệ ạ ố Do có đi n tr ti p xúc con ch y – dây cu n,

ưở ủ ả ả Do nh h ở ng c a tr kháng t i

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

R =V

R w

D = R

ổ ờ ạ ủ ế ự ị ệ ặ ở Đ c tính tĩnh khi tính đ n s thay đ i r i r c c a giá tr đi n tr :

D = U ,

R w 2

U w 2

ệ ố ố Sai s tuy t đ i:

l w 2 = U

(cid:0) (cid:0) Vùng không nh y:ạ

1 w 2 ố ươ

ố ươ ố Sai s t ng đ i:

ự ế ả ố Trong th c t , w=2002000, sai s t ng đ i kho ng 0,020,03%

ố ổ ự ố ộ ị ổ Sai s t ng c ng do s không n đ nh các tham s : 0,031%

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

HR R

Khi có t i:ả

U R r . . H + R r .

R R . H

r R H

U r . � � R r . � � R � � H

R H

- -

U � � =� � r U . R � �

Khi

)

D =

U U

= U ra

( 2 r R r ( +

)

R r R r .

( 2 r R r 2 R R . H

2 R R . H

- - - (cid:0) ệ ố ố Sai s tuy t đ i: -

)

( 2 r R r . 2 R R . H

ố ươ ố Sai s t ng đ i:

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

Ư ể u đi m:

ẻ ề + R ti n.

ạ ộ ứ ạ ụ ứ ả ợ ỏ ơ + Ho t đ ng đ n gi n, phù h p cho các ng d ng không đòi h i ph c t p.

ể ớ ố ớ ộ ị ợ + Thích h p đ i v i các phép đo có biên đ d ch chuy n l n.

ể ự ủ ớ ề ể ệ ầ ấ + Cung c p đ u ra đ l n đ th c hi n đi u khi n.

ượ Nh ể c đi m:

ự ớ ể ị ế ể ể ầ ượ + C n có l c l n đ d ch chuy n ti p đi m tr t.

ể ế ượ ễ ị + Ti p đi m tr ố t d b mòn gây sai s .

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ệ ứ ụ 2.2.1. Khái ni m, ng d ng

ệ ả ữ ế ế ả ả Khái ni mệ : C m bi n đi n c m là nh ng c m bi n ho t đ ng ự ạ ộ d a trên s ự

ị ệ ả ắ ừ ủ ấ ộ ổ ộ thay đ i giá tr đi n c m c a cu n dây qu n xung quanh m t lõi s t t do

ổ ở ạ ừ ủ ả ế ự s thay đ i tr kháng trong m ch t c a c m bi n.

Ứ ụ ng d ng:

ể ượ ự ị ể ơ ọ ự ệ ộ ấ ủ + ki m tra giám sát đ c s d ch chuy n c h c, l c, nhi t đ , tính ch t c a

ậ ệ ừ v t li u t ;

ị ế ủ ớ ủ ễ ộ ừ + xác đ nh đ ượ ỗ ủ c l i c a chi ti t, đ dày c a l p ph không nhi m t trên

ậ ệ v t li u thép

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ầ ứ ấ ạ a. C u t o ắ ừ 1Lõi s t t ộ 2Cu n dây ắ ắ ừ 3N p s t t (ph n ng di chuy n ể đ c)ượ

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ạ ộ ộ ệ ả ắ b. Nguyên t c ho t đ ng ủ Đi n c m c a cu n dây : = L w + rd r m

ạ ừ

ố ừ ở ủ ừ ở ủ w – s vòng dây rm t rδ t

tr c a m ch t ở tr c a khe h không khí r d

ủ ở

t di n th c c a khe h không khí

rd=

ự ủ ủ δ đ r ng c a khe h không khí ộ ộ ế S ti ộ ừ ẩ Đ t 0 ở ệ th m c a không khí

S w . .

Vì:

:

m d

(

)

w r d

w m /

S .

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ị ệ ụ ộ ả ủ ế ạ ệ Giá tr hi u d ng c a dòng đi n trong m ch b c m bi n:

(

)

= = I U + + + U ) R X Lw R H R 0

d .

I R . H

= wm

U R . H w L

d U R . . H S w . . .

ự ế ệ ề Trong đi u ki n th c t thì XL >> R nên ta có:

(cid:0)

RU . (cid:0) .

H wS . .

(cid:0) ộ ằ ố là m t h ng s 2

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

K d .

raU

arctgK

ng trình tĩnh:

a = ng th ng đi qua g c to đ v i đ d c

ộ ườ ạ ộ ớ ộ ố ẳ ố ặ a. Đ c tính tĩnh: ươ Ph ặ Đ c tính tĩnh là m t đ

ặ ặ ự ế 1 Đ c tính tĩnh th c t ưở ng 2 Đ c tính tĩnh lý t

ặ ố

ệ ả ụ ưở ả ư ặ c a c m bi n đi n c m s không hoàn toàn gi ng nh đ c . Đi u ề L̴

ự ế ủ ả ng do khi ự ế ớ ẽ ủ ặ ớ ặ ưở Đ c tính th c t ả tính lý t ự ế ẽ này s gây ra s méo c a đ c tính th c t ẽ δ l n s làm s t gi m giá tr đi n c m L và R ng ị ệ so v i đ c tính lý t

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ặ

ộ

ề

ươ

ọ

b. Đ c tính đ ng và hàm truy n ộ ng trình đ ng h c: Ph

Ura(t) = K . δ(t)

ươ

ử

ng trình toán t

Ura(S) = K . δ(S)

W s ( )

Hàm truy n:ề

raU s ( ) X s ( )

ệ ả

ế

ậ

ả

ạ

ạ . Nh n xét: C m bi n đi n c m có d ng là 1 khâu khu ch đ i

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ệ ả

ơ ồ

ế

ả

ắ

C m bi n đi n c m m c theo s đ kép

ơ ồ ầ S đ c u

ur uur

ur uur )

ơ ồ S đ vi sai uur ur uur uuur ( = I R I ra H 1

I U , 2

= - I 1

)

uuur uur uur ur raU U U . 1

uur ( = I R I R R I . 1 2

= 2

- - - -

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ệ

ạ

ả ủ ả

ơ ồ

ế

ặ

D ng dòng đi n qua t

i c a c m bi n theo s đ kép

Đ c tính tĩnh

ơ ồ

Trong ca hai s đ thì: uuur U

= X K X

ur uur = 2

R I . 1

)

w U L R 2 . . . 0 ( + w 2 2 L R . 0

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ế

ạ

ấ

ắ

Ư ể • Đ n gi n, ch c ch n trong c u trúc. Không có con ch y ti p xúc.

u đi m: ả ậ ổ

ơ ộ

ị

Đ tin c y, n đ nh cao.

ộ

ạ

ế

ệ ố

ả

ể

ộ ị

ượ

ỉ

ể c đi m: ạ ộ

ề

ồ

ị ạ

ế

ươ

• Đ nh y cao (đ n 100V/mm), H s khu ch đ i l n ạ ớ ế ỏ ừ (cid:0) m đ m vài mm). • Có kh năng đo các đ d ch chuy n nh (t ế Nh • Ch ho t đ ng v i ngu n xoay chi u. ớ • Vùng tuy n tính b h n ch . ế • Vi cam biê n co khe h l n, đê giam ki ch th ́ ́ ở ơ ́

́ ̀

́ ́

̀ ơ

̀ ́ ́ c va gia tha nh ̀ ̀ thi du ng nguô n cung câ u co tâ n sô cao (100 3000 Hz va ́ơ l n h n)

̉ ̉ ̉

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ụ

ệ ứ

ữ

ả

ế

ầ ử ả

ạ ộ

ế ự

ự

ệ

ổ

ủ

ữ

ả

c m bi n đi n theo các , di n tích các

ả ụ

ữ

ệ

ấ

2.3.1. Khái ni m, ng d ng ệ Khái ni m:ệ C m bi n đi n dung là nh ng ph n t ho t đ ng d a trên s thay đ i đi n dung c a t ặ đ c tính c a nó nh : Kho ng cách gi a 2 b n t ả ụ hay tính ch t đi n môi gi a các b n t b n t

ủ ụ ệ ả ụ ệ .

Ứ

ụ

ng d ng:

ộ ị

ể

ị

ế + Đo đ d ch chuy n tuy n tính, d ch chuy n góc

ướ

ứ

ầ

ồ

+ Đo kích th

ộ c, góc, m c, n ng đ , phân tích thành ph n

ộ ẩ

ấ + Đo đ m, áp su t

+…

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ee 0. d

ủ ả ự

ệ

S di n tích c a b n c c

ả

ữ

ố ệ

ủ

ằ

ườ

ả ự d kho ng cách gi a hai b n c c (cid:0) h ng s đi n môi c a môi tr (cid:0)

0 = 8,85.1012F/m;

ệ

ể

ổ

ủ ụ ệ

ổ

 đ thay đ i đi n dung c a t

ể đi n ta có th thay đ i S, d,

(cid:0) .

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ệ ủ

ự

ệ

ổ

ố

ả

ự a. C m bi n đi n dung d a trên s thay đ i di n tích đ i di n c a

ế các c c Sự

TÊm dÞch chuyÓn

TÊm cè

®Þnh

S .

l .

0 d

ee a . . = 0 d

ủ ấ

ề ộ

Trong đó a là b r ng c a t m.

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ế ả ạ ượ ể ạ C m bi n lo i này có th đ ng góc quay:

(

)

0 giá tr góc ban đ u c a 2 b n c c;

(cid:0) ể ượ ử ụ c s d ng đ đo đ i l ) ee 2 2 r r . 1 2 d 2 0 ầ ủ ả ự ị

(cid:0) ể ủ ế ộ ị ị

ầ ả ự ả ự ế ạ ớ giá tr góc quay c n đo, là góc d ch chuy n c a m t phi n i; b n c c so v i phi n b n c c cũn l

ả ự ủ ế r2 , r1 bán kính ngoài và bán kính trong c a phi n b n c c.

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ế ệ ự ự ổ ả ả b) C m bi n đi n dung d a trên s thay đ i kho ng cách hai c c d

TÊm

cè ®Þnh

dÞch chuyÓn

S .

= ee .

a l . . .

0 d

1 d

ự

ế ể ạ ả ượ ộ ị ể ớ ụ ế C m bi n lo i này có th đo đ c đ d ch chuy n l n đ n hàng ch c cm

ọ Môn h c: PTTĐ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ổ ủ ự ế ệ ệ ấ ả . c) C m bi n đi n dung d a trên s thay đ i c a ch t đi n môi

l a

ee =

ự

C = C1+C2

�

l .(

+ )

e (

e + l .

e .(

l ).

0 1 1 d l 2

l 2 2

a 0 d

0 2 2 d a = e 0 ) d

a e 0 d

- -

ề ấ ả ự l chi u dài t m b n c c

ả ế ượ ứ c dùng đ đo m c ch t l ng và ch t b t,

ạ ầ ể ấ ầ ộ

GV: Vũ Xuân Đ cứ

ấ ỏ ọ ủ ả ế ệ ặ

ế ấ ộ C m bi n lo i này đ ề ồ phân tích thành ph n v n ng đ các ch t trong hóa h c, hóa d u và ệ trong các ngành công nghi p khác. Đ c tính tĩnh c a c m bi n đi n ạ dung lo i này là tuy n tính. ọ Môn h c: PTTĐ

ơ ả

ỏ ố ượ ng nh

ệ

ế ộ

ượ

ể c đi m: ấ ệ

ặ ổ ổ ườ ng. Ư ể u đi m: • C u t o đ n gi n. ấ ạ • Kích th ướ c, kh i l • Đ nh y cao, đo tín hi u vào nh . ỏ ạ ộ • Không có ti p xúc, tác đ ng nhanh. Nh • Công su t tín hi u ra nh . ỏ • Đ c tính không n đ nh, thay đ i theo môi tr ị