Báo cáo Đề tài: Cảm biến vị trí & dịch chuyển - Nguyễn Hoàng Bay

ng đàn hồi với vận tốc v. Khi sóng đàn hồi đến máy thu (5) nó làm thay đổi độ từ hoá gây nên tín hiệu hồi đáp.	Gọi tP là thời gian từ khi phát xung hỏi đến khi nhận được xung hồi đáp, do v<< c ta có: tp=l/V41Ứng dụng cảm biến đo dịch chuyểnE3CPhát hiện các vật nhỏE3CPhát hiện linh kiện điện tửE3C-Phát hiện gãy mũi khoanE3S-C42	Ứng dụng phát hiện giấy chồng lên nhauCác gói giấy hay chồng lên nhau. Làm sao để phát hiện?E2C-T là loại cảm biến tiệm cận có bộ khuyếch đại rời có chức năng Teach. Chúng ta có thể set được chính xác vị trí điểm cần cảm biến. Sensor có thể phân biện được khoảng cách nhỏ tới 0.1mm. 43V. Cảm biến điện cảm 	Cảm biến điện cảm là nhóm các cảm biến làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Vật cần đo vị trí hoặc dịch chuyển được gắn vào một phần tử của mạch từ gây nên sự biến thiên từ thông qua cuộn đo. Cảm biến điện cảm được chia ra: cảm biến tự cảm và hỗ cảm.44	 V. Cảm biến điện cảm Cảm biến tự cảm Cảm biến tự cảm có khe từ biến thiênCảm biến tự cảm đơn gồm một cuộn dây quấn trên lõi thép cố định (phần tĩnh) và một lõi thép có thể di động dưới tác động của đại lượng đo (phần động), giữa phần tĩnh và phần động có khe hở không khí tạo nên một mạch từ hở 	 45V. Cảm biến điện cảmSơ đồ hình 4.6a: dưới tác động của đại lượng đo XV, phần ứng của cảm biến di chuyển, khe hở không khí δ trong mạch từ thay đổi, làm cho từ trở của mạch từ biến thiên, do đó hệ số tự cảm và tổng trở của cuộn dây thay đổi theo.Sơ đồ hình 4.6b: khi phần ứng quay, tiết diện khe hở không khí thay đổi, làm cho từ trở của mạch từ biến thiên, do đó hệ số tự cảm và tổng trở của cuộn dây thay đổi theo.Hệ số tự cảm của cuộn dây cũng có thể thay đổi do thay đổi tổn hao sinh ra bởi dòng điện xoáy khi tấm sắt từ dịch chuyển dưới tác động của đại lượng đo Xv (hình 4.6c). 46V. Cảm biến điện cảmCảm biến tự cảm có lõi từ di động Dưới tác động của đại lượng đo XV, lõi từ dịch chuyển làm cho độ dài lf của lõi từ nằm trong cuộn dây thay đổi, kéo theo sự thay đổi hệ số tự cảm L của cuộn dây. Sự phụ thuộc của L vào lf là hàm không tuyến tính, tuy nhiên có thể cải thiện bằng cách ghép hai cuộn dây đồng dạng vào hai nhánh kề sát nhau của một cầu điện trở có chung một lõi sắt.47V. Cảm biến điện cảm Cảm biến hỗ cảm Cấu tạo của cảm biến hỗ cảm tương tự cảm biến tự cảm chỉ khác ở chỗ có thêm một cuộn dây đo (hình 4.11).48V. Cảm biến điện cảmTrong các cảm biến đơn khi chiều dài khe hở không khí (hình 4.11a) hoặc tiết diện khe không khí thay đổi (hình 4.11b) hoặc tổn hao do dòng điện xoáy thay đổi (hình 4.11c) sẽ làm cho từ thông của mạch từ biến thiên kéo theo suất điện động e trong cuộn đo thay đổi 49	B.Tìm hiểu một số cảm biếnI.Cảm biến Hall:1.Nội dung:	a.Khái niệm:	Cảm biến Hall hoạt động dựa trên nguyên tắc hiệu ứng Hall . Hiệu ứng Hall liên hệ giữa điện thế giữa hai đầu dây dẫn với từ trường. Nếu sử dụng cảm biến Hall này với một nam châm vĩnh cửu ta có thể nhận biết được vị trí các vật nhiễm từ50I.Cảm biến Hall2.Nguyên lý hoạt động:a.Cấu tạo:*Sơ đồ: Chú thích : 1 Nam châm vĩnh cữu	2. Đường lực từ	3. Vật nhiễm từ51I.Cảm biến Hall	b. Hoạt động :	* Trong điều kiện bình thường : Khi vật thể nhiễm từ đặt sát bên cạnh thì từ lực chạy qua cảm biến hall sẽ giảm đi rỏ rệt, khi đó cảm biến sẽ xác định được vị trí của vậy nhiểm từ 3. Phạm vi sử dụng :	* Ưu điểm :	- Cấu tạo đơn giản dễ chế tạo	- Giá thành rẻ .	- Hoạt động ổn định .	* Nhược điểm :	- Kích thước lớn .	- Trong điều kiện làm việc nhiệt độ cao thì độ ổn định làm việc không cao.	Biện pháp khắc phục :	Sử dụng các vật bán dẫn ( silic ) thì có thể giảm kích thước , tăng độ chính xác, tăng độ ổn định và có thể cấy trực tiếp trên cảm biến một mạch khuếch đại52I.Cảm biến Hall4. Ứng dụng :* Trong thực tế :	- Dùng trong phân loại sản phẩm	- Dùng để xác định vi trí di chuyển	- Được sủ dụng nhiều trong robto5. Đặc điểm riêng và hình dạng mới 53II. Cảm biến siêu âm1. Khái niệm:	Cảm biến siêu âm là thiết bị dùng để xác định vị trí của các vật thông qua phát sóng siêu âm.2. Nguyên lí hoạt động:	a.Sơ đồ cấu tạo:	b.Chú thích 1-Bộ biến âm 2-Đế nhựa tổng hợp 3-Phần giảm âm 4-Cáp điện 5-Vỏ kim loại6-Vỏ bọc54II. Cảm biến siêu âmCB siêu âm với cả 2 loại giao diện I2C và nối tiếp thuật toán Autotune mới thông minh sử dụng trong phạm vi nhỏ, khôngcần chu kì định cỡ thêm vào đó những chức năng mới cho phép quản lí phạm vi và phân chia. Dễ dàng kết nối với USB chủ với module USBI2C. Tự hoạt động nhờ các bus USB Hình ảnh bên phải hiển thị SRF02kết nối tới 1 module USBI2C. Module USBI2C có linh kiện rời 55II. Cảm biến siêu âm561. Khái niệm	Là loại cảm biến dựa trên nguyên tắc phát và thu sóng âm nhờ đó định vị trí và dịch chuyển nhờ tính toán thời gian giữa phát và thu.2. Phân loạiCảm biến sử dụng phần tử áp điện b) Cảm biến âm từ 	III. Cảm biến đo dịch chuyển bằng sóng đàn hồi57	III. Cảm biến đo dịch chuyển bằng sóng đàn hồi58IV. Cảm biến quang :1. Khái niệm :Cảm biến quang là loại cảm biến đo vị trí và dịch chuyển theo phương pháp quang hình học gồm nguồn phát sáng ánh sáng kết hợp với một đầu thu quang (thường là tế bào quang điện).2. Phân loại :a) Cảm biến quang phát xạ b) Cảm biến quang soi thấu3. Phạm vi ứng dụng :* Nhận biết vị trí của chi tiết trong máy CNC* Cảm biến màu sản phẩm hóa thực phẩm* Cảm biến lùi định vị khoảng cách các vật đối với ô tô, để đảm bảo an toàn* Cảm biến định vị trí trục khuỷu, bướm ga, chân ga để nâng cao hiệu suất, tính toán lượng nhiên liệu được đốt trong động cơ đốt trong.* Đếm sản phẩm trong dây chuyền 59IV. Cảm biến quang :	4. Hình ảnh và thông số kỹ thuật của một vài cảm biến quang :60IV. Cảm biến quang :Hình dạng thực tế : bộ cảm biến lùi trong ôtô, loại đơn giản nhất gồm 2 mắt đo khoảng cách và một thiết bị hiển thị nhỏ bằng 2 ngón tay đính trên mặt táp-lô, hơn nữa là loại dùng camera báo lùi bằng hình ảnh và thông số khoảng cách hiển thị trên gương trong xe.61IV. Cảm biến quang :Mô hình động cơ đốt trong – Có thể lắp đặt cảm biến đo góc quay củarục khuỷu62V. Cảm biến điện dung 1. Khái niệm :Cảm biến điện dung là một tụ điện phẳng hoặc hình trụ có một bản cực gắn cố định(bản cực tĩnh)và một bản cực di chuyển(bản cực động) liên kết với vật cần đo khi vật thay đổi vị trí kéo theo bản cực động di chuyển làm thay đổi điện dung của tụ điện.2. Phân loại :	a) Cảm biến tụ điện đơn	 b) Cảm biến tụ kép vi sai3. Phạm vi ứng dụng :* đo chênh áp của hai khối chất lỏng hay khí* đo dịch chuyển của chi tiết máy* đo áp suất trong nước 63V. Cảm biến điện dung4. Hình ảnh và thông số kỹ thuật cảm biến điện dung cảm biến quay không tiếp xúc cảm biến tụ đơn cảm biến điều khiểnước động cơ 64VI. Cảm biến điện cảm:1. Khái niệm:Cảm biến điện cảm là nhóm các cảm biến làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ.Vật cần đo vị trí hoặc dich chuyển được gắn vào một phần tử của mạch từ gây nên sự biến thiên từ thông qua cuộn dây.2. Phân loại :a) Cảm biến tự cảm :* Cảm biến tự cảm có khe từ biến thiên- Cảm biến tự cảm đơn- Cảm biến tự cảm kép lắp theo kiểu vi sai* Cảm biến tự cảm có lõi từ di độngb) Cảm biến hỗ cảm :- Cảm biến đơn có khe hở không khí- Cảm biến vi sai- Biến thế vi sai có lõi từ65VI. Cảm biến điện cảm* Hình ảnh và thông số kỹ thuật một vài cảm biến điện cảm 66VII. Cảm biến hồng ngoại 1. Nguyên tắc hoạt động :Cảm nhận sự biến đổi nhiệt độ của môi trường để tạo ra tín hiệu điện tiếp tục xử lí2. Phạm vi ứng dụng :Ứng dụng rộng rãi trong thực tế.- Trong chế tạo robot- Trong điều hòa nhiệt độ : ứng dụng Intelligen eye là một cảm biến hồng ngoại có khả năng dò chuyển động của người trong phòng. Khi không có chuyển động, cảm biến này sẽ tự động điều chỉnh nhiệt độ bằng cách tăng hoặc giảm 2oC để tiết kiệm 20% năng lượng đối với chế độ làm lạnh và 30% đối với chế độ sưởi ấm. Việc này cũng sẽ giúp làm giảm lãng phí năng lượng nếu như bạn quên tắt điều hòa.67VII. Cảm biến hồng ngoạiTrong chế tạo các thiết bị cảm ứng hồng ngoại : cửa tự động,,,,,,68Một số Ứng dụng E3Z-B là loại sensor mới của Omron chuyên dùng để nhận biết các chai PET và chai trong suốt. Bạn cũng có thể dùng model cũ là E3S-CR67 .69Ứng dụng thu phátNếu sử dụng các sensor thường để phát hiện chai PET trong thì đôi lúc không ổn định. Sensor E3Z-B có khả năng phát hiện tốt với độ tin cậy rất cao. 70Một số Ứng dụngE3Z-T61, với tia sáng mạnh có thể xuyên qua vỏ bọc giấy bên ngoài và vì vậy có thể phát hiện được sữa / nước trái cây tại thời điểm hiện tại cũng như phát hiện được mức của chất lỏng này.71Một số Ứng dụngZ4W-V là loại Laser sensor và nó có thể phát hiện được chiều cao của bánh được làm ra với độ chính xác tới vài micromet.72Một số Ứng dụngE3C-VM35R rất nhỏ và có thể phát hiện vật thể có kích thước nhỏ đến 0,2 mm. Nó cũng phân biệt được sự khác biệt rất nhỏ về màu sắc.73Một số Ứng dụngĐể phát hiện có hoặc không có ống hút đi kèm theo đồ uống đóng hộp.E3G-L1 là sensor đặt được khoảng cách thế hệ mới. Nó có thể nhận biết được sự khác biệt rất nhỏ về chiều cao. Sensor hoạt động rất ổn định và không bị ảnh hưởng bởi màu sắc, chất liệu, độ nghiêng dốc, độ bóng và kích thước của vật thể. 74Một số Ứng dụngPhát hiện thiếu niêm phong bằng cao su trên nắp chai lọ?75Một số Ứng dụngPhát hiện chai bị thiếu trong hộp !76Một số Ứng dụng77Một số Ứng dụngPhát hiện bao đựng gạo đã được mở trước khi bao này tới máy đổ gạo vào bao. E3G-L1 là sensor đặt khoảng cách thế hệ mới. Nó cũng có thể phát hiện được sự khác nhau về độ cao cho dù là rất nhỏ một cách chính xác.78Một số Ứng dụngPhát hiện kẹo trên dây chuyền?Hình dạng của viên kẹo không đúng qui cách và sẽ có phản xạ từ giấy bọc kẹo và màu của giấy bọc cũng thay đổi. E3G-L1 có chức năng đặt nền có thể phát hiện được vật thể bóng và gồ ghề màu sắc khác nhau với độ tin cậy cao. 79Một số Ứng dụngPhát hiện thực phẩm trong khay.E3S-CL1 là sensor quang đặt được khoảng cách. Có thể deã dàng chỉnh được khoảng cách đo.80Một số Ứng dụngXác định vị trí hướng của nắp chaiNếu chiều sâu lớn hơn 15mm thì dùng loại sensor giới hạn khoảng cách E3T-SL11, còn neáu chiều sâu chỉ là vài mm thì dùng loại E32-L25.81THE ENDTRÂN THÀNH CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHEMONG ĐƯỢC SỰ ĐÓNG GÓP Ý KIẾN CỦA THẦY &CÁC BẠN82