CHƯƠNG III: CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

Chia sẻ: Nguyen Uyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:35

Thêm vào BST

Báo xấu

326
lượt xem 99
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo dành cho giáo viên, sinh viên cao đẳng, đại học chuyên ngành điện, điện tử - Giáo trình, bải giảng của thầy cô trong trường đại học tôn đức thắng.cảm biến Hall hoạt động dựa trên nguyên tắc hiệu ứng Hall . Hiệu ứng Hall liên hệ giữa điện thế giữa hai đầu dây dẫn với từ trường. Nếu sử dụng cảm biến Hall này với một nam châm...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: CHƯƠNG III: CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

CHÖÔNG III: CAÛM BIEÁN VỊ TRÍ VÀ DÒCH CHUYEÅN I. CAÛM BIEÁN ÑIEÄN TRÔÛ - Caûm bieán ño ñoä dòch chuyeån daïng ñieän trôû (potentiometers), thöôøng goïi taét pots. Pot laø 1 loaïi thieát bò cô ñieän chöùa 1 caây coï (wiper) daãn ñieän tröôït doïc theo 1 phaàn töû ñieän trôû coá ñònh töông öùng vôùi vò trí hay goùc cuûa moät truïc beân ngoaøi.
-Xeùt veà ñieän, phaàn töû ñieän trôû ñöôïc chia ôû ñieåm tieáp xuùc cuûa noù vôùi wiper. Ñeå ño ñoä dòch chuyeån, caûm bieán daïng naøy ñöôïc thieát keá theo caáu hình chia aùp. Ngoõ ra cuûa maïch laø moät haøm theo vò trí cuûa wiper, laø moät ñieän aùp analog. Töø ñieän aùp naøy coù theå tính ñöôïc ñoä dòch chuyeån döïa vaøo moái quan heä cuûa ñieän aùp naøy vaø vò trí cuûa wiper.
Pot chính xaùc: - Pot coù nhieàu daïng, tuøy theo töøng öùng duïng cuï theå maø chuùng coù nhöõng thieát keá khaùc nhau. Pot söû duïng ñeå ño löôøng vò trí yeâu caàu coù chaát löôïng cao, coù caùc chöùc naêng môû roäng. - Pot chính xaùc coù theå ôû daïng quay, daïng di chuyeån tuyeán tính vaø daïng chuoãi. Pot chuoãi duøng ñeå ño chieàu daøi môû roäng cuûa caùp ñöôïc chòu taûi baèng loø xo. Pot quay coù theå ôû daïng quay 1 voøng hay nhieàu voøng, phoå bieán laø 3, 5 hay 10 voøng. Pot di chuyeån tuyeán tính hoaït ñoäng trong phaïm vi töø 5mm ñeán hôn 4m. Pot chuoãi coù theå ño ñoä dòch chuyeån toái ña laø 50m. Nhaø cheá taïo thöôøng cung caáp caùc thoâng tin veà kieåu pot, chaát lieäu phaàn töû ñieän trôû, caùc tham soá ñieän vaø cô khí vaø caùc phöông phaùp laép ñaët.
- Phaàn töû ñieän trôû trong Pot thöôøng ôû daïng daây quaán (wirewound) hoaëc khoâng phaûi daây quaán (nonwirewound). Loaïi daây quaán chöùa caùc cuoän daây ñieän trôû nhoû ño löôøng löôïng töû theo ñoä taêng theo töøng böôùc. Ngöôïc laïi, loaïi khoâng daây quaán chöùa caùc phieán vaät lieäu ñieän trôû lieân tieáp, vaø keát quaû ño döïa treân ñoä phaân giaûi cuûa caùc phieán vaät lieäu. -Tröôùc khi choïn Pot vaø tích hôïp noù vaøo moät heä thoáng ño löôøng, caàn phaûi xem xeùt caùc ñaëc tính ñieän sau ñaây: + Ñaàu cuoái keát noái + Ñoä tuyeán tính + Taûi ñieän + Ñoä phaân giaûi + Coâng suaát ñònh möùc + Heä soá nhieät + Ñieän trôû + Nguoàn ñieän aùp söû duïng + Ñöôøng chaïy cuûa ñieän
Ngoaøi caùc ñaëc tính veà ñieän, caàn phaûi löu yù moät soá ñaëc tính veà cô khí nhö: Taûi cô khí, ñöôøng chaïy cô khí, nhieät ñoä laøm vieäc, chaán ñoäng, toác ñoä di chuyeån, tuoåi thoï laøm vieäc…
II. CAÛM BIEÁN ÑIEÄN CAÛM - Caûm bieán dòch chuyeån daïng ñieän caûm ñöôïc söû duïng raát phoå bieán trong coâng nghieäp vaø trong raát nhieàu caùc öùng duïng khaùc. Chuùng raát beàn vaø goïn gaøng, ít bò aûnh höôûng cuûa moâi tröôøng. - Caûm bieán ñieän caûm chuû yeáu döïa treân nguyeân lyù cuûa maïch töø. Chuùng ñöôïc phaân thaønh 2 loaïi laø tích cöïc vaø thuï ñoäng. Loaïi tích cöïc söû duïng nguyeân lyù phaùt ñieän; ñoù laø khi coù söï chuyeån ñoäng töông ñoái giöõa daây daãn ñieän vaø töø tröôøng, moät ñieän aùp ñöôïc caûm öùng vaøo daây daãn ñieän, hoaëc khi töø tröôøng bieán thieân keát hôïp vôùi daây daãn ñieän coá ñònh seõ taïo ra ñieän aùp trong daây daãn ñieän. Trong caùc öùng duïng ño löôøng, töø tröôøng coù theå bieán thieân ôû moät soá taàn soá trong khi daây daãn ñieän coù theå di chuyeån ôû cuøng thôøi ñieåm. Vôùi caûm bieán daïng thuï ñoäng, noù yeâu caàu nguoàn coâng suaát beân ngoaøi. Trong tröôøng hôïp naøy, hoaït ñoäng cuûa noù ñôn giaûn chæ laø söï ñieàu cheá cuûa tín hieäu kích thích.
- Maïch töø bao goàm moät loõi laøm baèng vaät lieäu saét töø, coù chieàu daøi l vaø moät cuoän daây n voøng quaán treân noù. Cuoän daây hoaït ñoäng nhö moät nguoàn löïc töø chuyeån ñoäng (mmf: magnetomotion), noù laùi töø thoâng Φ qua maïch töø. Giaû söû khe hôû khoâng khí (air gap) baèng 0, phöông trình maïch töø ñöôïc bieåu dieãn nhö sau:
Trong ñoù, töø trôû giôùi haïn töø thoâng Φ trong maïch töø gioáng nhö ñieän trôû giôùi haïn doøng trong moät maïch ñieän. Töø thoâng cuûa maïch töø: Toång töø thoâng: Ñieän caûm: Coù nghóa laø ñieän caûm cuûa moät phaàn töû caûm öùng coù theå tính ñöôïc bôûi tính chaát cuûa maïch töø. Bieåu dieãn theo kích thöôùc:
- Caáu hình trong hình treân laø caáu hình cô baûn cuûa caûm bieán ñieän caûm neáu khe hôû khoâng khí ñöôïc cho pheùp thay ñoåi. Khi ñoù, loõi saét töø ñöôïc taùch thaønh 2 phaàn bôûi khe hôû khoâng khí. Toång töø trôû cuûa maïch luùc ñoù bao goàm töø trôû cuûa loõi vaø töø trôû cuûa khe hôû khoâng khí. Ñoä thaåm töø tyû ñoái cuûa khoâng khí =1, trong khi ñoä thaåm töø tyû ñoái cuûa saét töø leân tôùi vaøi ngaøn, do ñoù, söï xuaát hieän cuûa khe hôû khoâng khí seõ taïo ra moät löôïng taêng lôùn veà töø trôû cuûa maïch vaø qua ñoù laøm giaûm töø thoâng. Haàu heát caùc caûm bieán ñieän caûm ñeàu döïa treân nguyeân lyù hoaït ñoäng naøy.
CAÛM BIEÁN ÑIEÄN CAÛM BIEÁN ÑOÅI TUYEÁN TÍNH VAØ QUAY
- Caûm bieán dòch chuyeån kieåu ñieän caûm söû duïng ñeå ño löôøng ñoä dòch chuyeån cuõng nhö vaän toác, loaïi caûm bieán naøy coù nhieàu daïng khaùc nhau, tuøy vaøo töøng öùng - duïng cuï theå. Caûm bieán ñieän caûm thay ñoåi tuyeán tính 1 cuoän daây. Loaïi naøy bao goàm 3 phaàn: 1 loõi saét töø coù hình baùn khuyeân, 1 khe hôû khoâng khí bieán ñoåi vaø 1 phieán saét töø. Toång töø trôû cuûa maïch töø laø toång cuûa caùc töø trôû rieâng bieät. - Moãi töø trôû coù theå ñöôïc xaùc ñònh döïa vaøo caùc tính chaát cuûa vaät lieäu lieân quan, trong tröôøng hôïp treân: Trong phöông trình treân, taát caû moïi tham soá ñeàu coá ñònh, ngoaïi tröø 1 tham soá phuï thuoäc laø khe hôû khoâng khí. Do ñoù, coù theå bieåu dieãn:
Ñieän caûm coù theå bieåu dieãn: Giaù trò phuï thuoäc vaøo daïng hình hoïc cuûa loõi vaø ñoä töø thaåm cuûa moâi tröôøng.
Caûm bieán ñieän caûm daïng vi sai: - Vôùi caûm bieán ñieän caûm 1 cuoän daây, moái quan heä cuûa ñieän caûm vaø kh hôû khoâng khí laø phi tuyeán. Ñeå khaéc phuïc nhöôïc ñieåm naøy söû duïng caûm bieán ñieän caûm daïng vi sai.
- Caûm bieán naøy bao goàm 1 boä phaän di chuyeån giöõa 2 loõi gioáng nhau, caùch nhau 1 khoaûng caùch coá ñònh laø 2d. Döïa vaøo loaïi 1 cuoän daây: - Maëc duø moái quan heä treân vaãn laø phi tuyeán, caûm bieán coù theå ñöôïc keát hôïp vaøo caàu ño AC ñeå coù ñöôïc ngoõ ra tuyeán tính vôùi söï thay ñoåi nhoû.
III. Caûm bieán Ñieän dung - Caûm bieán ñieän dung ñöôïc söû duïng raát phoå bieán trong CN vaø trong caùc lónh vöïc khoa hoïc. Nguyeân lyù cuûa chuùng laø döïa treân söï thay ñoåi cuûa ñieän dung khi coù söï dòch chuyeån. - Caûm bieán ñieän dung coù ñoä tuyeán tính lôùn vaø phaïm vi roäng. Phaàn töû caûm öùng cô baûn cuûa caûm bieán ñieän dung bao goàm 2 cöïc cuûa moät tuï ñieän coù ñieän dung C. Ñieän dung laø moät haøm cuûa khoaûng caùch d giöõa 2 cöïc cuûa tuï ñieän, dieän tích baûn cöïc A vaø haèng soá ñieän moâi. - Do ñoù, coù 3 phöông phaùp ñeå taïo ra caûm bieán dòch chuyeån daïng ñieän dung baèng caùch thay ñoåi: d, A, ε.
Caûm bieán ñieän dung khoaûng caùch bieán thieân - Loaïi caûm bieán naøy taïo ra töø 2 baûn cöïc phaúng caùch nhau moät khoaûng caùch x coù theå thay ñoåi ñöôïc. Do ñoù, ñieän dung cuûa tuï ñieän laø:
- Ñieän dung cuûa loaïi caûm bieán naøy bieán thieân phi tuyeán theo ñoä dòch chuyeån x. - Ñoä nhaïy: - Ñoä nhaïy taêng khi khoaûng caùch taêng. Tyû leä thay ñoåi cuûa C tyû leä vôùi ñoä thay ñoåi cuûa x. Kieåu caûm bieán naøy thöôøng söû duïng ñeå ño dòch chuyeån coù ñoä taêng nhoû maø khoâng caàn tieáp xuùc vôùi ñoái töôïng caàn ño.
Caûm bieán ñieän dung dieän tích baûn cöïc bieán thieân - Ñoä dòch chuyeån coù theå ño bôûi caûm bieán ñieän dung coù dieän tích baûn cöïc bieán thieân.
- Ngoõ ra loaïi caûm bieán naøy tyû leä tuyeán tính vôùi ñoä dòch chuyeån x. loaïi caûm bieán naøy thöôøng ñöôïc thöïc hieän nhö moät tuï ñieän quay ñeå ño ñoä dòch chuyeån goùc. Caûm bieán ñieän dung ñieän moâi bieán thieân - Ñoä dòch chuyeån coù theå ño duøng caûm bieán ñieän dung döïa treân söï dòch chuyeån töông ñoái cuûa vaät lieäu ñieän moâi giöõa caùc baûn cöïc.