Cảm biến tốc độ

Giáo viên hướng dẫn: Bùi Thu Hà
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
2
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
3
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
4
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.
Khái niệm
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
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 sự chuyển
động
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
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
5
Nguyên lý đo vận tốc


Trong công nghiệp , phần lớn
trường hợp đo vận tốc là đo
tốc độ quay của máy. Độ an
toàn cũng như chế độ làm việc
của máy phụ thuộc rất lớn vào
tốc độ quay. Trong trường hợp
chuyển động thẳng , việc đo
vận tốc dài cũng thường được
chuyển về đo tốc độ quay. Bởi
vậy , các cảm biến đo vận tốc
góc đóng vai trò quan trọng
trong việc đo vận tốc.
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
6
Ánh sáng được phát ra từ khe thứ nhất của một
bánh xe quay rất nhanh, truyền đến một cái
gương vf phản xạ trở lại. Thay đổi vận tốc quay
của bánh xe và khoảng cách từ báng xe đên
gương sao cho khi ánh sáng phản xạ trở lại đi qua
đúng khe tiếp theo của bánh xe
Như vậy thời gian truyền sáng là 2S/c chính bằng
thời gian bánh xe quay được giữa hai khe liên
tiếp.

Tuy nhiên , vẫn có
những thiết bị đo vận
tốc rất thông dụng
trong thức tế mà
không dựa vào việc đo
vận tốc góc .


Súng bắn tốc độ căn
cứ vào một đoạn
đường nhất định và
thời gian xe đi qua
đoạn đường đó để tính
tốc độ.
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
7

Sử dụng tốc độ kế vòng kiểu điện từ: nguyên lý hoạt động dựa trên
hiện tượng cảm ứng điện từ. Cảm biến gồm có 2 phần: phần cảm
( nguồn từ thông) và phần ứng ( phần có từ thông đi qua) . Khi có
chuyển động tương đối giữa phần cảm và phần ứng , từ thông đi qua
phần ứng biến thiên , trong nó xuất hiện suất điện động cảm ứng xác
đinh theo công thức:
Thông thương từ thông qua phần ứng có dạng:

Trong đó x là biến số của vị trí thay đổi theo vị trí góc quay hoặc theo
đường thẳng, khi đó suất điện động e xuất hiện trong phần ứng có
dạng:
Suất điện động này tỉ lệ với vận tốc cần đo.
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
8
Một số phương pháp đo vận tốc
Một số phương pháp đo vận tốc
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
9
Sử dụng tốc độ kế vòng loại xung:
làm việc theo nguyên tắc đo tần số

chuyển động tuần hoàn , ví dụ
chuyển động quay. Cảm biến loại
này thường có 1 đĩa được mã hóa
gắn vối trục quay, chẳng hạn gồm
các phần trong suốt xen kẽ các
phần không trong suốt. Cho chùm
sáng chiếu qua đĩa đến 1 đầu thu
quang , xung điện lấy từ đầu thu
quang có tần số tỉ lệ với vận tốc
quay cần đo.
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
10
Cảm biến phát hiện chuyển
động Busch Watchdog 220
( cảm biến đo góc chuyển động)
Máy bắn tốc độ
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
11
Đo tốc độ động cơ bằng encoder
Cảm biến tốc độ kiểu
từ trở biến thiên
Máy phát tốc độ một chiều
CẤU TẠO MÁY PHÁT TỐC
Gồm có: Stato, Roto, 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.
CẤU TẠO MÁY PHÁT TỐC
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 lò xo và giá chổi điện
gắn trên nắp máy.
Nguyên lý làm việc của máy phát tốc
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 e=Kc.n.o/
Trong đó: Kc là hệ số cấu tạo.
n là tốc độ phản ứng.
o/ là tư thông kích từ.
Từ công thức trên ta thấy sức điện động e tỉ lệ với tốc độ
quay n của cơ cấu , như vậy bằng cách xác định e ta sẽ
suy ra tốc độ quay n.
Nguyên lý làm việc của máy phát tốc

Nguyên lý làm việc của máy phát tốc
Nguyên lý làm việc của máy phát tốc

Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với
stator, sẽ đẩy nhau tạo ra chuyển động
quay của rotor.

Pha 2: Rotor tiếp tục quay.

Pha 3: Bộ phận chỉnh điện sẽ đổi cực
sao cho từ trường giữa stator
và rotor cùng dấu, trở lại pha 1
Đặc điểm
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
20

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 không hoàn
toàn tuyến tính, vì nó phụ thuộc vào đặc tính từ hoá
của vật liệu từ.

Ở dải tốc độ rất thấp điện áp đầu ra hầu như không 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 công nghiệp.
Ứng dụng


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 …
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
21
22
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
 Cấu tạo
 Nguyên lý hoạt động
 Đặc điểm ứng dụng
23
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
Cảm biến từ trở biến thiên bao gồm
1. Một nam châm vĩnh
cửu
2. Một cuộn dây quấn
trên gông từ
3. Một bánh răng gắn
trên trục của cơ cấu
cần đo tốc độ
24
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
Nguyên lý hoạt động

25
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Trong cảm biến từ trở biến thiên cuộn đo có lõi từ chịu tác động của từ
trường của một nam châm vĩnh cửu.Cuộn này đặt đối diện với một đĩa quay
làm bằng vật liệu sắt từ có khía răng(hoặc bánh răng).khi đĩa quay , từ trở
của mạch từ của cuộn dây biến thiên một cách tuần hoàn làm xuất hiện
trong cuộn dây một suất điện động có tần số tỷ lệ với tộc độ quay.
26
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội