Chương 5: Đo vận tốc - gia tốc - độ rung potx

Tra
ng
1
I. Đo tốc độ động cơ.
1. Một số phương pháp đo tốc độ động cơ
1.1 Dùng cảm biến quang đo tốc độ với đĩa mã hóa.
Encoder là thiết bị có thể phát hiện sự chuyển động hay vị trí
của vật. Encoder sử dụng các cảm biến quang để sinh ra
chuỗi xung, từ đó chuyển sang phát hiện sự chuyển động.
Khuyết điểm: cần
nhiều lỗ để nâng cao
độ chính xác nên dễ
làm hư hỏng đĩa quay
Chương 5. Đo vận tốc, gia tốc và độ rung
Đo lường không điện
Tra
ng
2
1.1.1 Đĩa mã hóa tương đối:
Chương 5. Đo vận tốc, gia tốc và độ rung
Đo lường không điện
Tra
ng
3
Gọi T
n
là thời gian đếm xung, N
0
là số xung trong một vòng (độ
phân giải của bộ cảm biến tốc độ, phụ thuộc vào số lỗ), N là số
xung trong thời gian T

n
.
n (vòng/giây) =
no
TN
N
4
60
D Clr Q
Q\
C
D Clr Q
Q\
C
QT
QN
A
B
QT
QN
QN
QT
Tra
ng
4
1.1.2 Đĩa mã hóa tuyệt đối (absolute encoder):
Đĩa mã hóa tuyệt đối được thiết kế để khắc phục điều đó, luôn
xác định vị trí vật một cách chính xác
Đĩa Encder tuyệt đối sử dụng nhiều vòng phân đoạn theo hình
đồng tâm.

- Vòng trong cùng xác định đĩa quay đang nằm ở nửa vòng tròn nào
- Kết hợp vòng trong cùng với vòng tiếp theo sẽ xác định đĩa quay
đang nằm ở ¼ vòng tròn nào…
Tra
ng
5
Ví dụ: Đo tốc độ tuyệt đối 3 rãnh.
Rãnh trong cùng xác định roto đang quay ở
nửa vòng tròn nào.
Rãnh trong cùng kết hợp với rãnh thứ 2 xác
định roto đang quay ở ¼ vòng tròn nào.
Kết hợp 3 rãnh sẽ biết được roto đang quay
ở góc 1/8 nào.
Để đếm đo vị trí cũng như vận tốc sử dụng đo tốc độ tuyệt đối,
người ta dùng bảng mã Gray.
Ví dụ Gray 2 bit:
0 1
2
3
Dec Bit 1 Bit 0
0
1
2
3
0
0
1
1
0
1

1
0
Bit 0
Bit 1
Tra
ng
6
BINARY OUTPUT
GRAY CODE OUTPUT
Tra
ng
7
Binary
Value
Shifted
Value
Gray Code
Value
A B A xor B
0000 0000 0000
0001 0000 0001
0010 0001 0011
0011 0001 0010
0100
0010 0110
0101 0010 0111
0110
0011
0101
0111 0011 0100

1000 0100 1100
1001 0100 1101
1010 0101 1111
1011 0101 1110
1100 0110 1010
1101 0110 1011
1110 0111 1001
1111 0111 1000
Tra
ng
8
1.2. Đo tốc độ dựa trên cảm biến hiệu ứng Hall
Hiệu ứng Hall là một
hiệu ứng vật lý được
thực hiện khi áp dụng
một từ trường vuông
góc lên một bản làm
bằng kim loại hay chất
bán dẫn hay chất dẫn
điện nói chung (thanh
Hall) đang có dòng
điện chạy qua. Lúc đó
người ta nhận được
hiệu điện thế (hiệu
thế Hall) sinh ra tại
hai mặt đối diện của
thanh Hall
Tra
ng
9

Tra
ng
10
1.3. Máy phát tốc DC
Suất điện động tổng do máy phát điện tạo ra:
( )
00
2/ Φ−=Φ−= NnnE
r
πϖ
Trong đó ϖ là tốc độ trục quay, n là tổng số dây chính trên roto
Φ
0
là từ thông xuất phát từ cực nam châm, N là số vòng quay trong
một giây, đo su t đi n đ ng ta s tính đ c t c đ quay ấ ệ ộ ẽ ượ ố ộ
Tra
ng
11
4. Máy phát tốc AC
+ Dùng máy phát đồng bộ
+ Dùng máy phát không đồng bộ
Biên độ điện áp ngõ ra máy phát tốc tỷ lệ với tốc độ quay
của động cơ
Tra
ng
12
II. Đo gia tốc
1. Đo gia tốc sử dụng piezoelectric
(hiệu ứng áp điện)
q = d

ij
.F=d
ij
.m.a
q : điện tích nạp
d
ij
: hệ số vật liệu của piezoelsectric
Hệ số dãn nở của PTZ lớn hơn rất nhiều so với thạch anh nên nó có
độ nhạy tốt hơn và cấu tạo nhỏ hơn
Tra
ng
13
Khối lượng
chấn động
piezoelectric
Đế gia tốc
Lực tác động F = ma : phụ thuộc vào gia tốc hoặc khối lượng
Tra
ng
14
PTZ
L
E
o
(s)
( )









+++








=
1
2
1
)(
)(
2
2
2
n
n
n
q
o
ss
s

s
C
K
sA
sE
ω
ξ
ω
τ
τ
ω
( )








+++
=
1
2
1
)(
2
2
n
n

ss
s
s
sG
ω
ξ
ω
τ
τ
|G(s)|
dB
= 0 tại tần số nhỏ  E
o
(s) tỷ lệ với gia tốc thông qua tần số
của dao động riêng của hệ thống.
Tra
ng
15
2. Đo gia tốc sử dụng piezoresistive (hiệu ứng áp trở)
Điện trở của vật liệu bị thay đổi tùy
theo hiệu ứng căng hoặc nén.
Lực tác động làm biến dạng : F = ma
M = const  sự biến dạng phụ thuộc vào gia tốc
Tra
ng
16
3. Đo gia tốc sử dụng điện dung vi sai
Nguyên lý : sự thay đổi của điện dung tỷ
lệ với gia tốc.
Vật cần đo

Mạch dao
động
( )
kamBf
SR
kamd
RC
f
o
o
/
2
6/.
2
6
0
+=
+
==
εεππ
d
S
C
0
εε
=
d = d
o
+ m.a/k
k = hệ số đàn hồi

Đo tần số ngõ ra mạch và tần số ban đầu khi chưa có dao
động  gia tốc.
Tra
ng
17
C
1
=
C
2
=
Tra
ng
18
4. Đo gia tốc sử dụng biến trở