Bài tập lớn về kỹ thuật đo lường và cảm biên trường Đại học Công nghệ Đại học Quốc gia Hà Nội  (Bấm vào liên kết phía dưới để tải xuống)

Bài tập lớn về kỹ thuật đo lường và cảm biên do một nhóm sinh viên của trường Đại học Công nghệ Đại học Quốc gia Hà Nội thực hiện. Các vấn đề gồm: Giới thiệu về cảm biến, Tổng quan về cảm biến tuyến tính. Tài liệu gồm 26 trang, mời các bạn tải về tham khảo.

I.Giới thiệu chung về cảm biến đo vị trí và dịch chuyển.
1.Khái quát chung.
- Ngày nay, cảm biến vị trí và dịch chuyển được ứng dụng rất rộng rãi. Việc kiểm tra vị trí và dịch chuyển đóng vai trò rất quan trọng đối với hoạt động của nhiều máy
móc, công cụ…
- Thông thường có hai phương pháp cơ bản để xác định vị trí và độ dịch chuyển.
+ Phương pháp thứ nhất: 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 cần xác định vị trí hay độ dịch chuyển dài.
+ Phương pháp thứ hai: Ứng với một dịch chuyển cơ bản, cảm biến phát ra một xung. Việc xác định vị trí và độ dịch chuyển dài được tiến hành thông qua việc
đếm số xung phát ra.
- Một số cảm biến không đòi hỏi sự liên kết cơ học giữa cảm biến và vật cần đo vị trí hoặc độ dịch chuyển. Mối liên hệ giữa vật dịch chuyển và cảm biến được thực hiện thông qua vai trò trung gian của điện trường, từ trường, hoặc điện từ trường, ánh sáng.
2.Một số loại cảm biến thông dụng để xác định vị trí và dịch chuyển.
2.1.Cảm biến loại điện kế điện trở
Loại cảm biến này có cấu tạo đơn giản, tín hiệu đo lớn và không đòi hỏi mạch điện đặc biệt để xử lý tín hiệu. Tuy nhiên với các điện thế kế điện trở có con chạy cơ học có sự cọ xát gây ồn và mòn, số lần sử dụng thấp và chịu ảnh hưởng lớn của môi trường khi có bụi và ẩm cao.
2.1.1.Cảm biến loại điện thế kế điện trở dùng con chạy cơ học
a.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Cảm biến loại này cấu tạo gồm có một điện trở cố định Rn, trên đó có một tiếp xúc điện có thể di chuyển được gọi là con chạy. Con chạy được liên kết cơ học với vật chuyển
động cần khảo sát. Giá trị điện trở Rx giữa con chạy và một đầu điện trở và con chạy là hàm phụ thuộc và vị trí con chạy, cũng chính là vị trí của vật chuyển động.
Các điện trở được chế tạo có dạng cuộn dây hoặc băng dẫn. Điện trở dạng cuộn dây thường được chế tạo từ các hợp kim Ni-Cr, Ni-Cu, Ni-Fe, Ag-Pd quấn thành vòng
xoắn dạng lò xo trên lõi cách điện ( bằng thủy tinh, gốm hoặc nhựa), giữa các vòng dây cách điện bằng emay hoặc lớp oxyt bề mặt. Điện trở băng dẫn được chế tạo bằng chất dẻo trộn bột dẫn điện là cacbon hoặc kim loại cỡ hạt ~10-2μm.
Các điện trở được chế tạo với các giá trị Rn nằm trong khoảng 1kΩ đến 100kΩ, đôi khi đạt tới MΩ.
Các con chạy phải đảm bảo tiếp xúc điện tốt, điện trở tiếp xúc phải nhỏ, ổn định.
b.Các đặc trưng
Khoảng cách có ích của con chạy: thông thường ở đầu hoặc cuối đường chạy của con chạy tỷ số Rx/Rn không ổn định. Khoảng chạy có ích là khoảng thay đổi của x mà trong khoảng đó Rx là hàm tuyến tính của dịch chuyển.
Năng suất phân giải: Với điện trở dây cuốn, độ phân giải xác định bởi lượng dịch chuyển cực đại cần thiết để đưa con chạy từ vị trí tiếp xúc hiện tại sang vị trí tiếp xúc lân cận tiếp theo. Độ phân giải của điện trở dạng dây phụ thuộc vào hình dạng và đường kính của dây điện trở (~10μm), điện trở kiểu băng dẫn phụ thuộc và kích thước hạt, thường vào cỡ ~0.1μm.
Thời gian sống: là số lần sử dụng của điện thế kế. Nguyên nhân gây hỏng và hạn chế thời gian sống của điện thế kế là sự mài mòn con chạy và dây điện trở trong quá trình làm việc. Thông thường thời gian sống của điện thế kế dạng dây dẫn cỡ 10 6 lần, điện kế dạng băng dẫn vào cỡ 5.107 – 108 lần.
2.1.2.Cảm biến điện thế kế không dùng con chạy cơ học
Để khắc phục nhược điểm của điện thế kế dùng con chạy cơ học, người ta sử dụng điện thế kế liên kết quang hoặc từ
a.Điện thế kế dùng con trỏ quang
Điện thế kế dùng con trỏ quang gồm có diode phát quang, băng đo, băng tiếp xúc và băng quang dẫn. Băng điện trở được phân cách với băng tiếp xúc bằng một băng quang dẫn rất mảnh làm bằn CdSe trên đó có con trỏ quang dịch chuyển. Điện trở của vùng quang dẫn giảm đáng kể trong vùng được chiếu sáng tạo nên sự liên kết giữa băng đo và băng tiếp xúc
Điện thế kế quay dung con trỏ quang
1) Điod phat quang 2) Băng đo 3) Băn tiếp xúc 4) Băng quang dẫn
b.Điện thế kế dùng con trỏ từ
Điện thế kế điện từ
Điện áp nguồn ES được đặt giữa hai điểm (1) và (3), điện áp đo Vra lấy từ điểm chung
(2) và một trong hai đầu (1) hoặc (3)
Khi đó:
Trong đó R1 là hàm phụ thuộc vị trí của trục quay, vị trí này xác định phần của R1
Chịu ảnh hưởng của từ trường còn R = R1 + R2 = const
Từ hình b ta thấy điện áp đo chỉ tuyến tính trong một khoảng ~90 đối với điện kế quay.
Đối với điện kế dịch chuyển thẳng khoảng tuyến tính chỉ cỡ vài mm.

Tải xuống để xem tài liệu hoàn chỉnh - Chia sẻ cho bạn bè nếu trang web có ích với bạn!
Nguồn tài liệu:

Bạn cũng có thể quan tâm:

Bài tập môn Khoa học kỹ thuật lớp Đại học - cao đẳng
Mời bạn tham gia hỏi - đáp
Thư viện bài tập © 2014 -2017 - Liên hệ - Giới thiệu - Bản quyền - Chính sách bảo mật - Sitemap