CẢM BIẾN VẬN TỐC

TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM

LOGO

KỸ THUẬT ĐO II
CẢM BIẾN VẬN TỐC

Nhóm 8


NỘI DUNG:





I : Định nghĩa cảm biến đo tốc độ
II : Nguyên lý hoạt động
III : Mạch đo ngỏ ra
IV: Ứng dụng


I: Định nghĩa cảm biến đo tốc độ
Vận tốc (tuyến tính/dài):
 Thể hiện mức độ thay đổi vị trí của đối tượng
 Là một đại lượng vectơ: có hướng và độ lớn
 Hướng chỉ hướng di chuyển của vật
 Độ lớn (tốc độ) xác định mức độ nhanh của đối tượng di chuyển
 Đơn vị đo: chiều dài/thời gian (km/h, m/s, …)
Vận tốc góc:
 Thể hiện mức độ thay đổi vị trí góc của đối tượng

 Là đại lượng vectơ
 Đơn vị đo: góc quay/thời gian (vịng/hút, rad/s)


ia. Cảm biến đo vận tốc tuyến tính

Nguyên lý đo:
 Dựa vào cảm ứng điện từ
 Dựa vào sai lệch dịch chuyển
 Dựa vào dịch chuyển Doppler


Đo vận tốc tuyến tính
1.a.1Cảm biến vận tốc điện từ
 Khi cuộn dây di chuyển hoặc nam châm di chuyển thì từ trường





biến thiên trong cuộn dây và sinh ra một hiệu điện thế cảm ứng
e0 = BLV
B: Cường độ từ trường
L: Chiều dài cuộn dây
V: vận tốc di chuyển


Đo vận tốc tuyến tính
1.a.2 Dựa vào sai lệch dịch chuyển

Đo vận tốc tuyến tính
1.a.3 Dựa vào dịch chuyển Doppler

 Phát sóng tới vật, sau đó nhận sóng phản hồi. Đo bước sóng
phản hồi  tính ra vận tốc


I.b: Định nghĩa cảm biến đo tốc độ vòng
quay
 1. Cảm biến vận tốc vòng quay tự cảm

 2. cảm biến vận tốc vòng quay cảm ứng


1b.1. Cảm biến vận tốc vòng quay tự cảm
  Trên trục động cơ được gắn với một nam châm vĩnh cửu.

Nam châm làm thay đổi từ thông qua cuôn dây .
 Ta có một xung điện tự cảm.


1b.1. Cảm biến vận tốc vòng quay tự cảm
 Cường độ của xung điện thay đổi tùy theo tùy theo vận tốc quay hay vận
tốc góc
 Loại cảm biến này khơng thích hơp với vận tốc quay béNgồi ra sức hút
của nam châm và lõi sắt khá mạnh.

  Không thích hợp cho các trục quay có momen bé.

1b.2. cảm biến vận tốc vòng quay cảm ứng
  Một cuộn dây và một lõi sắt cố định.
 Các răng gắn trên trục quay làm thay đổi điện trở từ và do đó dộ tự cảm
cũng thay đổi một trị số


Ib.3. một số loại khác
 Trên trục động cơ được gắn nam châm vĩnh cửu.
 . Từ trường sẽ đóng mở công tác một rờ le lưởi gà.
  làm thay đổi điện trở của một cảm biến  phát sinh một sung
điện thế với cảm biến hall.


1b.3. một số loại khác
 Một đĩa răng kim loại gắn trên trục quay.
 Khi môt khe răng kiêm loại đi qua khe răng khơng khí.
  dịng điện xốy được hình thành , làm giảm sự kết nối giữa 2 cuộn
dây.
  dao dộng bị ngừngcho xung điện.
 Ngoài ra, có thể đo vận tốc bằng phương pháp quang học( sẽ hiểu rỏ
hơn ở phần encoder)


II: nguyên lý hoạt động
 Đo vận tốc vòng quay bằng phương pháp analog
 Máy phát điện một chiều
 Máy phát điện xoay chiều
Đo vận tốc bằng phương pháp quang điện từ
công tắc ánh sáng trong suốt

tơ quang dẩn và lý thuyết tương đối
Đo vận tốc bằng cảm biến bằng tổ hợp điện trở từ


II.1 Đo vận tốc vòng quay bằng phương pháp analog

a.Máy phát điện một chiều

 Nguyên lý:
 Roto của máy phát điện 1 chiều
quay trong từ truongrf của một
nam châm vĩnh cửu.
 Trên roto 1 hay nhiều cuộn dây
được quấn.
 Khi toto quay điện thế tự cảm
sinh ra tỉ lệ với vận tốc vòng quay


II.1 Đo vận tốc vòng quay bằng phương pháp analog
b.máy phát điện xoay chiều

 Để tránh việc phải cấp điện cho cuộn dây quay, trong máy phát
điện xoay chiều ta có cuộnđây cố định, các nam châm quay trịn
đều.
  điện áp tự cảm cơ thể chỉnh lưu và đo đạc


ii.2 đo vận tốc vòng quay bằng phương pháp quang điện tử
a.công tắc ánh sang thông suốt.

đây là phương pháp đơn giản nhất.
Xung được đưa đến máy đếm tần số mạch điện có thể tính được số
vịng/phút.
nếu ánh sang được ngắt qng 60 lần cho mỗi vịng quay, cơng tắc ánh
sáng thơng suốt có thể cho ta trực tiếp số vòng quay trong một phút.


Cảm biến đo vận tốc
 1. Encoder




Cảm biến đo vận tốc
 1. Khái niệm về Encoder:
Là 1 loại cảm biến vị trí, đưa ra thơng t
in
về góc quay dưới dạng số mà khơng
cần bộ ADC.
 Encoder quay quang cịn được gọi là 
bộ mã hóa vịng quay


Cảm biến đo vận tốc
2. Cấu tạo cơ bản của 1 encoder
 quay quang
Đĩa quay được xẻ rãnh gắn vào
 trục.
Một nguồn sáng và 1 tế bào
 quang điện bố trí thẳng hàng.

Mạch khuếch đại.


encoder
 Nguyên lý hoạt động cơ bản của encoder, LED và lỗ:





Nguyên lý cơ bản của encoder, đó là một đĩa trịn xoay, quay quanh trục.
Trên đĩa có các lỗ (rãnh). Người ta dùng một đèn led để chiếu lên mặt đĩa.
Khi đĩa quay, chỗ khơng có lỗ (rãnh), đèn led khơng chiếu xun qua
được, chỗ có lỗ (rãnh), đèn led sẽ chiếu xun qua.
Khi đó, phía mặt bên kia của đĩa, người ta đặt một con mắt thu.
Với các tín hiệu có, hoặc khơng có ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận
được đèn led có chiếu qua lỗ hay không.


encoder
 Khi trục quay, giả sử trên đĩa chỉ có một lỗ duy nhất, cứ mỗi lần con mắt thu
nhận được tín hiệu đèn led, thì có nghĩa là đĩa đã quay được một vòng.
Đây là nguyên lý rất cơ bản của encoder.
Tuy nhiên, những vấn đề được đặt ra là, làm sao để xác định chính xác
hơn vị trí của đĩa quay (mịn hơn) và làm thế nào để xác định được đĩa
đang quay theo chiều nào?
 Đó chính là vấn đề để chúng ta tìm hiểu về encoder.
Hình sau sẽ minh họa nguyên lý cơ bản của hoạt động encoder. 

Cảm biến đo vận tốc
 Chúng ta thấy trong
hình, có một đĩa
mask, khơng quay,
đó là đĩa cố định,
thực ra là để che
khe hẹp ánh sáng đi
qua, giúp cho việc
đọc encoder được
chính xác hơn.