cảm biến vị trí

MÔN: ĐO LƯỜNG CẢM BIẾN
CHƯƠNG 2: CẢM BIẾN VỊ TRÍ
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
GVHD: BÙI THỊ THU HÀ
NHÓM SV: Giáp Thị Thảo
Đỗ Thị Thu
Thân Nhân Hưng
Nguyễn Đức Khôi
Trần Đình Tuấn
Nguyễn Đức Vượng
Phạm Thị Quỳnh Như
Trịnh Duy Đăng
Nguyễn Kim Chính
Phạm Thị Tuyển
LỚP: CĐ ĐH ĐT 1-K5
ĐO LƯỜNG CẢM BIẾN
Nội Dung Chính
Khái niệm về đo khoảng cách và phát hiện vị trí xuất hiện
1
Phân loại cảm biến vị trí
2
Công tắc hành trình
33
Công tắc từ
44
Cảm biến tiệm cận
35
Các phương pháp đo khoảng cách khác
46
1. Khái niệm về đo khoảng cách và phát hiện vị trí xuất hiện
Khoảng cách là đại lượng vật lý hay toán học để tính độ lớn của đoạn

thẳng nối giữa hai điểm nào đó
Vị trí là tọa độ của của một điểm được tính toán theo một hệ tọa độ
nhất định

A
B
d
A(x,y) , B(x,y)
A(x,y,z) , B(x,y,z)
1.Khái niệm về đo khoảng cách và phát hiện vị trí xuất hiện
- Việc xác định vị trí và độ dịch chuyển có vai trò quan trọng trong
kỹ thuật. Có 2 phương pháp đo cơ bản:
Phương pháp 1: Bộ cảm biến cung cấp tín hiệu là hàm phụ thuộc
vào vị trí của một trong các phần tử của cảm biến, đồng thời phần
tử này có liên quan đến vật di động cần xác định vị trí.
Phương pháp 2: Khi đối tượng dịch chuyển với một khoảng cách
nhất định (đã định trước), cảm biến sẽ phát ra một xung. Việc xác
định vị trí và khoảng cách dịch chuyển dựa trên các xung tín hiệu
phát ra.
Trong thực tế người ta còn xác định vị trí và độ dịch chuyển dựa
trên mối quan hệ giữa đối tượng và cảm biến bằng tử trường,
điện trường và ánh sáng.
1.Khái niệm về đo khoảng cách và phát hiện vị trí xuất hiện
Một số yêu cầu khi thiết kế và lựa chọn cảm biến vị trí:
-
Khoảng cách dịch chuyển và loại dịch chuyển (thẳng, góc)
-
Độ chính xác và sai số yêu cầu
-
Đối tượng đo làm bằng vật liệu gì?

-
Điều kiện môi trường làm việc (độ ẩm, nhiệt độ, độ rung…)
-
Khả năng nguồn cung cấp cho cảm biến
-
Giá thành của cảm biến
2. Phân loại cảm biến vị trí
1
Nguyên lý
hoạt động
3
Phương
pháp đo
2
Tín hiệu
đầu ra
2. Phân loại cảm biến vị trí
+) Theo nguyên lý người ta chia cảm biến làm hai loại: Cảm biến
tích cực và cảm biến thụ động.
Cảm biến tích cực là các loại cảm biến hoạt động như một máy
phát điện, về mặt nguyên lý nó thường dựa trên các hiệu ứng vật
lý biến đổi một dạng năng lượng nào đó (như nhiệt, cơ, quang, )
thành năng lượng điện.
Hiệu ứng nhiệt điện
Hiệu ứng áp điện
Hiệu ứng cảm ứng điện từ
Hiệu ứng quang điện
Hiệu ứng Hall
2. Phân loại cảm biến vị trí
Cảm biến thụ động Là các loại cảm biến được chế tạo từ các vật

liệu có những thông số trở kháng nhạy với đại lượng đo. Giá trị của
trở kháng của cảm biến không những phụ thuộc vào hình dạng, kích
thước mà còn phụ thuộc vào tính chất điện của vật liệu như: điện trở
suất ρ, từ thẩm µ, hằng số điện môi ξ.
Phụ thuộc vào bản chất của các vật liệu khác nhau, tính chất điện
của chúng có thể nhạy với nhiều đại lượng vật lý như: nhiệt độ, độ
chiếu sáng, áp suất, độ ẩm,
2. Phõn loi cm bin v trớ
+) Theo tớn hiu u ra
Cú 3 loi tớn hiu u ra
Tớn hiu on - offf
Tớn hiu tng t
Tớn hiu s
Thụứi gian
0
1
Nhieọt ủoọ
2500
20 mA
Goực quay
000
001
010
011
2. Phân loại cảm biến vị trí
+) Theo phương pháp đo
-
Cảm biến vị trí kiểu cảm ứng
-
Cảm biến vị trí kiểu quang học

3.Công tắc hành trình
a.Định nghĩa: Công tắc hành trình là một thiết bị cơ khí dùng để đóng
ngắt chuyển đổi mạch điện trong dây truyền sản xuất hoặc bàn máy theo
tín hiệu hành trình của các cơ cấu truyền động cơ khí nhằm tự động điều
khiển hành trình hoặc tự động cắt điện ở cuối hành trình để đảm bảo an
toàn
3.Công tắc hành trình
b, cấu tạo và nguyên lý hoạt động
-
Trục điều khiển
-
Tiếp điểm thường đóng
-
Tiếp điểm thường mở
-
Lò xo
Nguyên lý hoạt động: khi có lực tác dụng lên trục điều khiển nén lò xo lại
cặp tiếp điểm thường đóng sẽ mở ra còn cặp tiếp điểm thường mở sẽ
đóng lại, khi không còn lực tác dụng lò xo giãn các cặp tiếp điểm sẽ trở
lại trạng thái ban đầu
3.Công tắc hành trình
c, Đặc điểm ứng dụng
Ký hiệu.
Đặc điểm.
-
Là một tiếp điểm cơ khí do đó tuổi thọ không cao, không dùng
được trong môi trường dầu, mỡ, hoá chất.
Ứng dụng.
- Dùng để nhận biết vị trí chuyển động của cơ cấu máy.
3.Công tắc hành trình

Một số hình ảnh trong thực tế
4.Công tắc từ
a, Định nghĩa : Công Tắc Từ là loại linh kiện cơ điện từ
chúng đóng hay mở mạch điện dự trên nguyên lý từ
trường. Khi từ trường đủ mạnh làm chúng nhiễm từ để mở
hay đóng mạch điện
4.Công tắc từ
b, Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Cấu tạo gồm có:
-
Tiếp điểm lưỡi gà
-
Nam châm vĩnh cửu
-
Bóng thủy tinh hút chân không
Nguyên lý hoạt động:
- Khi tiếp điểm lưỡi gà đặt gần nam châm vĩnh cửu thì lực từ
trường do nam châm sinh ra sẽ hút tiếp điểm đóng lại.
4.Công tắc từ
c, đặc điểm ứng dụng
Đặc điểm:
-Công tắc từ có tiếp điểm đặt trong bóng thuỷ tinh kín nên có thể
chịu được môi trường dầu, mỡ, hoá chất
Ứng dụng:
- Trong thực tế, công tắc từ được ứng dụng nhiều trong công
nghiệp như chế tạo cảm biến mức, nhận biết vị trí của các chi tiết
máy. Đặc biệt, trong hệ thống điều khiển khí nén công tắc từ được
sử dụng rất phổ biến để nhận biết vị trí của piton chuyển động
trong xilanh.
5.Cảm biến tiệm cận


Khái niệm về cảm biến tiệm cận.
- Cảm biến tiệm cận là một dụng cụ kỹ thuật để nhận
biết sự có mặt hay không có mặt của một vật thể với cảm
biến điện tử không công tắc (không đụng chạm). Tín
hiệu ở ngõ ra của cảm biến thường dạng logic có hoặc
không.

Đặc điểm
- Phát hiện vật không cần tiếp xúc.
- Tốc độ đáp ứng nhanh.
- Đầu sensor nhỏ, có thể lắp ở nhiều nơi.
- Có thể sử dụng trong môi trường khắc nghiệt.
5.Cảm biến tiệm cận
1
Cảm biến
tiệm cận
điện cảm.
3
Cảm biến
siêu âm.
2
Cảm biến
tiệm cận
điện dung.
Phân loại cảm biến tiệm cận
5.1 Cảm biến tiệm cận điện cảm
a, cấu tạo và nguyên lý hoạt động
5.1 Cảm biến tiệm cận điện cảm
Nguyên lý hoạt động:

Cảm biến tiệm cận kiểu điện cảm phát hiện sự suy giảm từ tính do
dòng điện xoáy sinh ra trên bề mặt vật dẫn do từ trường ngoài. Trường
điện từ xoay chiều sinh ra trên cuộn dây và thay đổi trở kháng phụ
thuộc vào dòng điện xoáy trên bề mặt vật thể kim loại được phát hiện
5.1 Cảm biến tiệm cận điện cảm
b.Phân loại
Cảm biến tiệm cận điện cảm có thể phân làm 2 loại:
Loại Shielded (được bảo vệ) và unshielded (không được bảo vệ).
Loại unshielded thường có tầm phát hiện lớn hơn loại shielded.
5.1 Cảm biến tiệm cận điện cảm
c, Những yếu tố ảnh hưởng đến tầm phát hiện của cảm biến tiệm
cận điện cảm :
- Vật liệu đối tượng

Khoảng cách phát hiện của sensor phụ thuộc rất nhiều vào vật
liệu của vật cảm biến.

Các vật liệu có từ tính hoặc kim loại có chứa sắt sẽ có khoảng
cách phát hiện xa hơn các vật liệu không từ tính hoặc không
chứa sắt.
Khoảng cách
phát hiện
Kim loại không chứa sắt (nhôm, đồng, …)
Vật
Đầu Sensor
Kim loại có từ tính (sắt, SUS, …)
Vật
Đầu Sensor
5.1 Cảm biến tiệm cận điện cảm
-

Kích cỡ của đối tượng:
Nếu vật cảm biến nhỏ hơn vật thử chuẩn (test object), khoảng
cách phát hiện của sensor sẽ giảm.
Khoảng cách
phát hiện
Kích thước vật lớn
Vật
Đầu Sensor
Vật
Đầu Sensor
Kích thước vật nhỏ