Slide về cảm biến tốc độ

Chào mừng cơ và các bạn đến với
bài thuyết trình của nhóm 7

1


TÌM HIỂU VỀ
CẢM BIẾN TỐC ĐỘ

2


Khái niệm về đo tốc độ
Các phương pháp đo tốc độ

NỘI
DUNG

Máy phát tốc độ một chiều
Cảm biến tốc độ kiểu từ trở biến thiên
Encoder
Súng bắn tốc độ
Các cách thức đo tốc độ khác

3


1. Khái niệm về đo tốc độ.
 Khái niệm vận tốc:
Vận tốc là đại lượng vật lý ở
dạng véc-tơ, có độ lớn đặc trưng

cho tính chất nhanh hay chậm
của chuyển động và phương chỉ
phương của chuyển động.

4


 Phân loại vận tốc:
Dựa vào sự
chuyển động

Vận tốc tức thời mô tả sự nhanh chậm
và chiều chuyển động tại một thời điểm
nào đó trên đường đi của vật.
Vận tốc trung bình là vận tốc chuyển động tính
đều trên quãng đường chuyển động của vật

Dựa vào loại
chuyển động

Vận tốc của chuyển động quay hay vận tốc
góc là đại lượng vec tơ thể hiện mức độ thay đổi
theo thời gian vị trí góc của vật và hướng của sự
chuyển động này.
Vận tốc của chuyển động tịnh tiến
5


2. Các phương pháp đo tốc độ.
 Phân loại phép đo:

Cảm biến vận tốc góc quay cung cấp cho ta tín hiệu đo là tần số. Thơng
thường trên trục quay được đánh một hay nhiều dấu và một cảm biến ở
phần không chuyển động sẽ ghi nhận sự chuyển động của các dấu này.
Tần số đo được tỉ lệ với vòng quay n và số dấu k:
f = n.k

6


2. Các phương pháp đo tốc độ.
Để đo tốc độ quay của rotor ta có thể sử dụng các phương
pháp sau:
- Sử dụng máy phát tốc độ một chiều hoặc xoay chiều,
thực chất là các máy phát điện công suất nhỏ có sức điện
động tỉ lệ với tốc độ cần đo. Được sử dụng rộng rãi trong
các hệ chuyển động kinh điển.
- Sử dụng bộ cảm biến quang tốc độ với bộ mã hóa.
- Sử dụng máy đo góc tuyệt đối.
- Xác định tốc độ gián tiếp qua phép đo dòng điện và điện áp stator 7mà


3. Máy phát tốc độ một chiều.
3.1. Cấu tạo của máy phát tốc độ một chiều:
Gồm có: Stator, Rotor, cổ góp và chổi điện
Stator (phần cảm): thường là 1 hay nhiều cặp
nam châm vĩnh cửu , hay nam châm điện
Rotor (phần ứng): gồm lõi thép hình trụ làm
bằng các lá thép kỹ thuật điện có phủ sơn
cách điện ghép lại với nhau và cuộn dây
quấn được nối với nguồn điện một chiều.

8


3. Máy phát tốc độ một chiều.
3.1. Cấu tạo của máy phát tốc độ một chiều:
Cổ góp: gồm các phiến góp bằng đồng được
ghép cách điện, có dạng hình trụ, gắn ở đầu
trục roto, các đầu dây của phần tử nối với
phiến góp.
Chổi điện (chổi than): làm bằng than
graphit. Các chổi tỳ chặt lên cổ góp nhờ lị
xo và giá chổi điện gắn trên nắp máy.
9


3.2. Nguyên lý hoạt động của máy phát tốc độ một chiều:
Người ta gắn trục của máy phát tốc vào cơ cấu quay
(hoặc trục của động cơ điện) cần xác định vận tốc. Khi cơ
cấu quay thì cuộn dây phản ứng sẽ cảm ứng một sức
điện động:
Trong đó : - ke: hệ số cấu tạo.
E = ke.n.ϕ
- n: tốc độ phần ứng.
- ϕ : từ thơng kích từ.
Sức điện động này được lấy ra các chổi than tiếp xúc với vành góp.
Sức điện động E tỷ lệ với tốc độ quay n của cơ cấu, như vậy bằng cách xác
định E ta sẽ suy ra tốc độ quay n.
10

3.3. Đặc điểm của máy phát tốc độ một chiều:
- Máy phát tốc một chiều có tín hiệu đầu ra là tín hiệu điện áp mộ chiều,
tín hiệu này là tín hiệu tương tự và tỷ lệ với tốc độ quay.
- Máy phát tốc một chiều có tín hiệu đầu ra khơng hồn tồn tuyến tính,
vì nó phụ thuộc vào đặc tính từ hố của vật liệu từ.
- Ở dải tốc độ rất thấp điện áp đầu ra hầu như khơng có, ở dải vận tốc cao
thì điện áp đầu ra bị bão hòa.
- Do đặc điểm này mà hiện nay người ta ít dùng máy phát tốc trong cơng
nghiệp.
11


3.4. Ứng dụng của máy phát tốc độ một chiều:
• Hiện nay trong thực tế

người ta hay sử dụng
máy phát tốc một chiều
để chỉ thị tốc độ chuyển
động

của

máy

vận

chuyển như ôtô , tàu …

12

4. Cảm biến tốc độ kiểu từ trở biến thiên.
4.1. Cấu tạo:
Cảm biến tốc độ kiểu từ trở biến thiên
bao gồm:
- Một nam châm vĩnh cửu.
- Một cuộn dây quấn trên gông từ.
- Một bánh răng làm bằng vật liệu sắt từ
gắn trên trục của cơ cấu cần đo tốc độ.

13


4.2. Nguyên lý hoạt động:
Cuộn dây quấn trên gông từ chịu
tác động của từ trường nam
châm.

Khi

bánh

răng

quay

khoảng cách S thay đổi làm cho
từ thông xuyên qua cuộn dây bị
biến thiên tuần hoàn làm xuất
hiện trong cuộn dây một sức điện

động cảm ứng có tần số tỷ lệ với
tốc độ quay.

14


4.2. Nguyên lý hoạt động:
Như vậy đo tần số của sức điện động ta có thể xác định
được tốc độ quay của cơ cấu.
Sức điện động cảm ứng:
Tần số của các xung tạo thành:
Trong đó:600/nmin

Số lượng răng khơng nhỏ hơn � =

- nmax: tốc độ quay lớn nhất;
- nmin: tốc độ quay nhỏ nhất;
- �: số vòng dây;

15


4.3. Đặc điểm ứng dụng:
- Loại cảm biến này thường đươc sử
dụng cho cảm biến vị trí trục cơ (CKP)
và Cảm biến vị trí trục cam (CMP )
- Chúng cũng được sử dụng để đo tốc độ
của bất kỳ phần nào quay chẳng hạn
như các cảm biến tốc độ bánh xe và tốc
độ truyền cảm biến trục.

16


5. Encoder.
5.1. Khái niệm Encoder:
- Encoder hay còn gọi là bộ mã
hóa, là một bộ cảm biến
chuyển động cơ học tạo ra tín
hiệu kỹ thuật số đáp ứng với
chuyển động. Là một thiết bị
cơ điện có khả năng làm biến
đổi chuyển động thành tín
hiệu số hoặc xung.

17


5.1. Khái niệm Encoder:
- Bộ mã hóa Encoder là một bộ phận
rất quan trọng trong cấu tạo của máy
CNC. Nó giúp đo và hiển thị các thồn
số về tốc độ của máy.
- Encoder ở các hệ thống điều khiển tự động là bộ phận để đo lường dịch
chuyển thẳng hoặc góc, đồng thời chuyển đổi vị trí góc/vị trí thẳng mà nó
ghi nhận được thành tín hiệu nhị phân.
18


5.2. Nguyên lý, cấu tạo của Encoder:
 Cấu tạo:

Encoder bao gồm:
- 1 đĩa quay có khoét lỗ gắn vào
trục động cơ.
- 1 đèn Led dùng làm nguồn phát
sáng.
- 1 mắt thu quang điện được sắp
xếp thẳng hàng.
- Bảng mạch điện giúp khuếch
đại tín hiệu.

19


5.2. Nguyên lý, cấu tạo của Encoder:
 Nguyên lý hoạt động:
- Khi Encoder chuyển động bộ chuyển đổi sẽ xử lý các
chuyển động và chuyển thành các tín hiệu điện. Các
tín hiệu này sẽ được truyền đến các thiết bị điều
khiển PLC và được xử lý để biểu thị các giá trị cần đo
đạt bằng chương trình riêng biệt.
- Đối với các tín hiệu có ánh sáng chiếu qua hay khơng
có ánh sáng chiếu qua. Người ta vẫn có thể ghi nhận
được đèn Led có chiếu qua lỗ này hay không. Hơn thế
nữa, số xung đếm được và tăng lên được tính bằng

20


5.2. Nguyên lý, cấu tạo của Encoder:
 Nguyên lý hoạt động:

Ví dụ:
- Trên đĩa có 1 lỗ duy nhất, khi mỗi lần con mắt thu
nhận được 1 tín hiệu đèn Led  thì có nghĩa là đĩa đã
quay được 1 vịng.
- Bởi vậy, đây chính là nguyên lý hoạt động của
Encoder cơ bản, cịn đối với nhiều chủng loại Encoder
khác thì khi đĩa quay có nhiều lỗ hơn khi đó tín hiệu
thu nhận sẽ khác hơn

21


5.3. Phân loại:

Encoder
kiểu tuyệt
đối

Encoder
kiểu
tương đối

22


 Encoder kiểu tuyệt đối.
 Cấu tạo: Giống với cấu tạo chung
của một Encoder thông thường:
- Đĩa quay được khoét vào trục quay.
- Một đèn LED để nhận biết tín hiệu

và là nguồn sáng.
- Một mạch khuếch đại tín hiệu

23


 Encoder kiểu tuyệt đối.
 Nhưng với bộ mã hóa của Encoder thì cấu tạo có điểm
đặc biệt như sau:
- Đĩa sử dụng là đĩa có gắn bộ mã hóa nhị phân hoặc
mã Gray.
- Kết cấu xoay trục của nó bao gồm đĩa mã hóa, bộ đèn
LED và bộ thu ánh sáng nhạy với ánh sáng phát ra.
- Một Encoder tuyệt đối khi thực hiện nhiệm vụ là nhận
tín hiệu có thể xác định bằng cách sử dụng điểm
tham chiếu tĩnh.
24


 Encoder kiểu tuyệt đối.
 Nguyên lý hoạt động:
Một bộ mã hoá sẽ hoạt động dựa trên
nguyên lý sau:
- Thiết bị nhận biết tín hiệu bằng cách
đưa ra thơng số kỹ thuật số bit, cả 2
mặt đĩa có vịng trịn đồng tâm gắn
trên trục quay.
- Một chiếc cố định trực có đánh dấu, mặt khác đĩa kia di chuyển vị
trí tự do theo quỹ đạo vòng xoay.
25