Bài giảng Phần tử tự động: Bài 8 - GV. Vũ Xuân Đức

Chia sẻ: Quý Quý | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:19

Thêm vào BST

Báo xấu

92
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chức năng và phương pháp đo cảm biến mức chất lưu, phương pháp thuỷ tĩnh, phương pháp điện,... là những nội dung chính trong bài 8 "Cảm biến mức chất lưu, encoder" thuộc bài giảng Phần tử tự động. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Phần tử tự động: Bài 8 - GV. Vũ Xuân Đức

Bài 8 CẢM BIẾN MỨC CHẤT LƯU. ENCODER Môn học: PTTĐ 1 1 GV: Vũ Xuân Đức
* 4.6.1. Chức năng và phương pháp đo: Chức năng: xác định mức độ hoặc khối lượng chất lưu trong bình chứa Kiểu đo: có 2 kiểu đo: Đo liên tục: Đo theo ngưỡng: Các phương pháp đo: Phương pháp thuỷ tĩnh dùng biến đổi điện; Phương pháp điện dựa trên tính chất điện của chất lưu; Phương pháp bức xạ dựa trên sự tương tác giữa bức xạ và chất lưu. Môn học: PTTĐ 2 2 GV: Vũ Xuân Đức
* Phương pháp thuỷ tĩnh đo liên tục mức chất lưu trong bình chứa. Dùng phao nổi Dùng phao cầu; Dùng phao trụ; c. Dùng cảm biến áp suất kiểu vi sai F = P − ρ gSh p p0 gh P trọng lượng phao; h chiều cao phần ngập trong chất lưu của phao; S tiết diện mặt cắt ngang của phao; ρ khối lượng riêng của chất lưu; g gia tốc trọng trường. Môn học: PTTĐ 3 3 GV: Vũ Xuân Đức
* Nguyên tắc hoạt động: chuyển đổi trực tiếp mức chất lỏng thành tín hiệu điện dựa vào tính chất điện của chất lưu. Các cảm biến thường dùng: cảm biến độ dẫn điện: dùng để đo mức các chất lưu có tính dẫn điện cảm biến kiểu điện dung: có thể đo mức chất lưu dẫn điện hoặc không dẫn điện. a.Cảm biến độ dẫn điện: a. Cảm biến hai đi Nguồn nuôi xoay chi ện cực; b. Cảm biến một điện c M ều 10V ực; c. C ức chất lảỏm bi ng đếạn phát t hiện mệ Dòng đi ứn ch c. ạy qua các điện cực có biên độ tỉ lệ với ngưỡng thì dòng điện chiều dài của phần điện cực nhúng chìm trong chất thay đổi đột biến về giá lỏng. trị biên độ Môn học: PTTĐ 4 4 GV: Vũ Xuân Đức
2πε1h C= R +d ln 1 R1 * b. Cảm biến kiểu điện dung: Đạt được độ tuyến tính trong khoảng đo lớn, Dùng để đo mức chất lỏng dễ bay hơi, dễ nổ và ăn mòn, Khoảng đo lớn (05m) Khi chất lỏng không dẫn điện: 2πε h 2πε 0 ( H − h) 2πε 0 H − h.2π (ε − ε 0 ) C = C1 + C2 = + = ln( R2 / R1 ) ln( R2 / R1 ) ln( R2 / R1 ) H – Chiều cao tụ điện h – chiều mực chất lỏng ε – hằng số điện môi chất lỏng ε0 – hằng số điện môi không khí R1 – Bán kính trong R2 – bán kính ngoài (thành bình) Yêu cầu: ε lớn hơn đáng kể ε0 (thường là gấp đôi) 2πε1h C= Khi chất lỏng dẫn điện: R +d ln 1 R1 d – bề dày lớp phủ cách điện ε1 – hằng số điện môi của lớp phủ cách điện Môn học: PTTĐ 5 5 GV: Vũ Xuân Đức
2πε1h C= R +d ln 1 R1 * Ưu điểm: cho phép đo mức chất lưu mà không cần tiếp xúc với môi trường đo, thích hợp khi đo mức ở điều kiện môi trường đo có nhiệt độ, áp suất cao hoặc môi trường có tính ăn mòn mạnh. a. Cảm biến phát hiện ngưỡng; b. Cảm biến đo mức liên tục; Cảm biến đo mức bằng tia bức xạ 1. Nguồn phát tia bức xạ; 2. Bộ thu; 3. Chất lưu. Môn học: PTTĐ 6 6 GV: Vũ Xuân Đức
* Cảm biến thu âm gồm một thiết bị phát và một thiết bị thu sóng Khoảng cách từ vị trí đặt cảm biến siêu âm tới bề mặt chất lỏng: 1 H1 v t2 t1 2 v tốc độ sóng siêu âm, t1,t2 – thời điểm phát, nhận sóng Mức chất lỏng trong bình chứa được xác định khi độ cao bình chứa đã biết: H 2 H H1 Môn học: PTTĐ 7 7 GV: Vũ Xuân Đức
* 5.1. Cảm biến tốc độ góc mã hóa xung vòng quay (Encoder) 5.1.1. Khái niệm, ứng dụng: Khái niệm: Cảm biến mã hóa xung vòng quay (encoder) là một phần tử cảm biến thực hiện đo tốc độ góc, góc quay dựa trên việc biến đổi chuyển động quay thành tín hiệu xung có tần số thay đổi. Tốc độ góc quay càng cao thì tín hiệu xung có tần số càng lớn. Ứng dụng: Ứng dụng nhiều trong các hệ thống đo lường và điều khiển tương tự và số, trong các hệ truyền động bám sát, trong các hệ đồng bộ góc và tốc độ góc giữa các thiết bị bố trí cách nhau một khoảng cách lớn. Môn học: PTTĐ 8 8 GV: Vũ Xuân Đức
* a.Cấu tạo chung: b.Nguyên tắc hoạt động chung: Môn học: PTTĐ 9 9 GV: Vũ Xuân Đức
* Encoder tương đối (incremental encoder); Encoder tuyệt đối (absolute encoder). 5.1.3.1. Encoder tương đối (incremental encoder) a. Công dụng : đo tốc độ góc b. Cấu tạo, nguyên tắc hoạt động : Trong thành phần cấu tạo chung, đĩa mã hóa thường chỉ có tối đa 1, 2 hoặc 3 vòng khe hở. Mỗi vòng khe hở tương ứng với một đầu ra. Đĩa mã hóa có một vòng khe hở sẽ chỉ đếm được số lượng xung trong một vòng quay; như vậy có thể xác định được tốc độ góc quay nhưng không xác định được chiều quay. Nguån s¸ ng TÕ bµo quang ®iÖn § Üa Trôc Môn học: PTTĐ 10 10 GV: Vũ Xuân Đức
* Đĩa mã hóa có hai vòng khe hở có thể xác định được chiều quay Môn học: PTTĐ 11 11 GV: Vũ Xuân Đức
* Đối với đĩa mã hóa có 1 vòng khe hở, dùng hai nguồn sáng đặt “lệch nhau theo pha” một góc 90 độ có thể xác định được chiều quay (a) Hai c¶m biÕn quang ® î c s¾p xÕp ®Ó x¸ c ®Þnh chiÒu quay (b) D¹ ng sãng khi quay theo chiÒu ng î c chiÒu kim ®ång hå (c) D¹ ng sãng khi quay theo chiÒu chiÒu kim ®ång hå Môn học: PTTĐ 12 12 GV: Vũ Xuân Đức
* Đĩa mã hóa có thêm vòng khe hở thứ ba z, chỉ có một khe hở được dùng để xác định điểm gốc ban đầu cho encoder cũng như xác định số lượng các vòng quay của encoder Môn học: PTTĐ 13 13 GV: Vũ Xuân Đức
* c. Đặc tính và hàm truyền: Phương trình tĩnh: F Kd F tần số xung đầu ra encoder ( Hz); Kd hệ số phân giải (số lượng xung trên một vòng quay) ω tốc độ quay cần đo, được tính bằng vòng/s Đặc tính tĩnh: Phương trình động học: Ft Kd t Hàm truyền: F ( s) W (s) Kd (s) Encoder tuyệt đối khi xác định tốc độ góc được xem là một khâu khuếch đại Môn học: PTTĐ 14 14 GV: Vũ Xuân Đức
* a. Công dụng : đo góc b. Cấu tạo, nguyên tắc hoạt động : Đĩa mã hóa thường được chia thành 4 hoặc 8 vòng khe hở, bố trí số lượng khe hở trong mỗi vòng theo nguyên tắc mã nhị phân . Vòng trong cùng có một khe hở, vòng tiếp theo có hai khe hở…Khi đĩa mã hóa quay, mỗi vòng khe hở sẽ tương ứng một đầu ra, trong đó đầu ra tương ứng khe hở trong cùng sẽ là bit có trọng số lớn nhất, đầu ra tương ứng khe hở ngoài cùng đĩa mã hóa sẽ là bít có trọng số nhỏ nhất a b Hình 63. Bố trí khe hở trên đĩa mã hóa encoder tuyệt đối 4 bit (a) và 8 bit (b) Môn học: PTTĐ 15 15 GV: Vũ Xuân Đức
* b. Cấu tạo, nguyên tắc hoạt động (tt): Dãy xung đầu ra encoder tuyệt đối 4 bít Môn học: PTTĐ 16 16 GV: Vũ Xuân Đức
* c. Đặc tính và hàm truyền: Phương trình tĩnh: N = K dφ N tần số xung đầu ra encoder ( ); Kd hệ số phân giải (số lượng xung trên một vòng quay = số khe hở ở vòng ngoài cùng) góc quay Đặc tính tĩnh: Phương trình động học: N ( t ) = K dφ ( t ) N (s) Hàm truyền: W ( s) = = Kd φ (s) Encoder tuyệt đối đối khi xác định góc quay được xem là một khâu khuếch đại Môn học: PTTĐ 17 17 GV: Vũ Xuân Đức
So sánh giữa Encoder tương đối và Encoder tuyệt đối * ABSOLUTE ENCODER DISK INCREMENTAL ENCODER DISK Môn học: PTTĐ 18 18 GV: Vũ Xuân Đức
Môn học: PTTĐ 19 GV: Vũ Xuân Đức