Embed Size (px)
DESCRIPTION
Chuong 7 cam bien do gia toc van toc va rung
Citation preview
VII. Cảm biến đo vận tốc, gia tốc và rung
1. Cảm biến đo vận tốc
2. Cảm biến đo gia tốc
3. Cảm biến đo rung
1. Cảm biến đo vận tốc
a) Giới thiệuVận tốc (tuyến tính/dài):
Thể hiện mức độ thay đổi vị trí của đối tượngLà 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 chuyểnĐơn vị đo: chiều dài/thời gian (km/h, m/s, …)
Vận tốc góc:Thể hiện mức độ thay đổi vị trí góc của đối tượngLà đại lượng vectơĐơn vị đo: góc quay/thời gian (vòng/phút, rad/s)
1. Cảm biến đo vận tốc
b) Đo vận tốc tuyến tính
Nguyên lý đoDựa vào cảm ứng điện từ
Dựa vào sai lệch dịch chuyển
Dựa vào dịch chuyển Doppler
Chuyển từ vận tốc tuyến tính sang vận tốc góc
1. Cảm biến đo vận tốc
b) Đo vận tốc tuyến tính
Cảm 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
1. Cảm biến đo vận tốc
b) Đo vận tốc tuyến tính
Dựa vào sai lệch dịch chuyển
1. Cảm biến đo vận tốc
b) Đo vận tốc tuyến tính
Dựa vào dịch chuyển Doppler
Phát sóng tới vật, sau đó nhận sóng phản hồi. Đo bước sóng phản hồi tính ra vận tốc
1. Cảm biến đo vận tốc
b) Đo vận tốc tuyến tính
Chuyển từ vận tốc tuyến tính sang vận tốc góc
Thảo luận:
- Nguyên lý súng bắn tốc độ của CSGT?- Nguyên lý đồng hồ tốc độ của xe?
1. Cảm biến đo vận tốc
c) Đo vận tốc gốc
Máy phát tốc – TachogeneratorTạo ra điện áp tỉ lệ với vận tốc góc của trục quay ngõ vào
DC: tạo ra một mức điện áp tỉ lệ với tốc độ.
AC: tạo ra một điện áp AC với tần số tỉ lệ với tốc độ.
1. Cảm biến đo vận tốc
c) Đo vận tốc gốc
Tốc độ kế xungTừ trở biến thiên
1) Đĩa quay (bánh răng) 2) Cuộn dây 3) Nam châm vĩnh cửu
Cấu tạo:- Đĩa quay- Cuộn dây có lõi sắt từ- Nam châm vĩnh cửu- Đĩa quay
Hoạt động:Khi đia quay khe hơ biên thiên tư trơ mạch tư biên thiên qua cuộn dây biên thiên trong cuộn dây xuất hiên s.đ.đ cảm ưng (e) co tân sô (f) ti lê vơi tôc độ quay (n): f=n.p (p: sô răng trên đia)
Biên độ E phụ thuộc hai yếu tố:- Khoảng cách giữa cuộn dây và đĩa quay: khoảng cách càng lớn E càng nhỏ.- Tốc độ quay: Tốc độ quay càng lớn, E càng lớn.
1. Cảm biến đo vận tốc
c) Đo vận tốc gốc
Tốc độ kế xungQuang
1) Nguồn sáng 2) Thấu kính hội tụ 3) Đĩa quay 4) Đầu thu quang
- Nguồn sáng là một diot phát quang
- Đĩa quay: đặt giữa nguồn sáng và đầu thu, có các lỗ bố trí cách đều trên một vòng tròn.
- Đầu thu là một photodiode hoặc phototranzitor.
Hoạt động
- Khi đĩa quay, đầu thu chỉ chuyển mạch khi nguồn sáng, lỗ, nguồn phát sáng thẳng hàng.
- Đầu thu quang nhận được một thông lượng ánh sáng thay đổi và phát tín hiệu có tần số tỉ lệ với tốc độ quay nhưng biên độ không phụ thuộc tốc độ quay.
1. Cảm biến đo vận tốc
c) Đo vận tốc gốc
Tốc độ kế xung
Encoder là gì?
2. Cảm biến đo gia tốc
Phương pháp đo:Gia tốc nho có dao động trong tâm tần số thấp (f = 0 ~20 Hz): dùng cảm biến đo dịch chuyển và cảm biến đo biến dạng.
Gia tốc rung (tần số vài trăm Hz): dùng cảm biến từ trở biến thiên, cảm biến đo biến dạng (kim loại hoặc áp điện trở).
Gia tốc rung ( tần số trung bình và tương đối cao: ~10kHz): dùng gia tốc kế áp trở hoặc áp điện.
Gia tốc khi va đập, gia tốc tốc có dạng xung: dùng cảm biến gia tốc có dải thông rộng về cả hai phía tần số thấp và cao.
2. Cảm biến đo gia tốc
Gia tốc kế áp trở (Piezoresistive Acceleration)
Gia tốc kế áp điện (Piezoelectric Acceleration)
Các tinh thể áp điện có thể được cắt hay căng theo các cách:
Cắt
Uốn
Nén
2.1 Gia tốc kế áp điện
PRELOAD STUD
PIEZOELECTRICCRYSTAL(S)
HOUSING
SEISMICMASS
ELECTRODESIGNAL (+)
+ + + + + ++ + + + + +
- - - - - - -
- - - - - - -
BUILT-INELECTRONICS
GROUND (-)
Dạng nén
PRELOAD STUD INCREASESSTIFFNESS OF ELEMENT
CAUSING HIGH RESONANCE
+ + + + + ++ + + + + +
- - - - - - -
- - - - - - -
THERMAL TRANSIENTSCAUSE METALS TO
EXPAND AND CONTRACTSTRESSING CRYSTALS
ALONG SENSITIVE AXIS
STRAIN WAVES TRAVELUNIMPEDED DIRECTLY
INTO CRYSTAL
Dạng nén
+ + + + + + +- - - - - - - -
PIEZOELECTRICCRYSTALSEISMIC
MASS
HOUSING
SIGNAL (+)
BUILT-INELECTRONICS
GROUND (-)
Dạng uốn
+ + + + + + +- - - - - - - -
PIEZOELECTRIC CRYSTAL HAS NO PRELOAD
RESULTING IN A LOW RESONANCE
STRAIN WAVES ARESHUNTED BY FULCRUM
TEMPERATURE CHANGESCAN ONLY REACH ELEMENT
BY RADIATION. THERMALSTRESS IS ALONGNON-SENSITIVE
AXIS
Dạng uốn
+++++
-----
+++++
-----
GROUND (Case)
SIGNAL
MASS
BUILT-IN ELECTRONICS
PIEZOELECTRICCRYSTAL
HOUSING
PRE-LOADRING
Dạng cắt
+++++
-----
+++++
-----
STRAIN WAVES ARESHUNTED AT POST
THERMAL TRANSIENTSCAUSE STRESSES
ALONG THE NONSENSITIVE
AXIS
Dạng cắt
2.2 Gia tốc kế áp trở
Cấu tạo:
3. Cảm biến đo rung
Rung động là hiện tượng thường gặp trong ky thuật, ảnh hưởng rất lớn đến tính năng làm việc, độ an toàn và tuổi tho của máy móc, thiết bị.
Độ rung được đặc trưng bởi độ dịch chuyển (z), tốc độ (v) hoặc gia tốc (a) ở các điểm trên vật rung.
Đo rung: đo một trong những đặc trưng trên. Cảm biến đo rung: cảm biến đo dịch chuyển, cảm
biến đo tốc độ hoặc cảm biến đo gia tốc.
