Cam bien do vi tri dich chuyen cam bien

Kỹ thuật đo GVHD: Lê Mạnh Thắng Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải TP.HCM ĐỀ TÀI 8: Cảm biến đo vị trí, dịch chuyển, cảm biến siêu âm(HC_SR04,HC_SRF05) GVHD: Lê Mạnh Thắng Thành viên nhóm 4: Phạm Hoài Nam Dương Quốc Hưng Trần Thế Phong Kỹ thuật đo GVHD: Lê Mạnh Thắng Mục Lục I Khái niệm II Cảm biến điện trở III Cảm biến điện dung IV.Cảm biến điện cảm V Cảm biến siêu âm VI SR_F05 3 11 14 Kỹ thuật đo I GVHD: Lê Mạnh Thắng Khái niệm: Vị trí thuật ngữ tọa độ đối tượng với chuẩn chọn trước Dịch chuyển chuyển động đối tượng từ vị trí sang vị trí khác với khoảng cách góc Có pp để xác định vị trí dịch chuyển + Bộ cảm biến cung cấp tín hiệu hàm phụ thuộc vị trí phần tử cảm biến, đồng thời phần tử có liên quan đến vật cần xác định dịch chuyển + Ứng với dịch chuyển bản, cảm biến phát xung Việc xác định vị trí dịch chuyển tiến hành cách đếm số xung phát Một số cảm biến khơng địi hỏi liên kết học cảm biến vật cần đo vị trí dịch chuyển Mối liên hệ vật dịch chuyển cảm biến thực thơng qua vai trị trung gian điện trường, từ trường điện từ trường, ánh sáng Các loại thông dụng: + Cảm biến điện trở + Cảm biến điện dung + Cảm biến điện cảm + Cảm biến quang II Cảm biến điện trở Cấu tạo nguyên lý làm việc: Cảm biến gồm điện trở cố định, có tiếp xúc điện di chuyển gọi chạy Con chạy liên kết học với vật chuyển động cần khảo sát Kỹ thuật đo GVHD: Lê Mạnh Thắng Cảm biến điện trở chuyển động thẳng Cảm biến điện trở chuyển động tròn xoắn M < 3600 (tròn) M > 3600 (xoắn) Kỹ thuật đo GVHD: Lê Mạnh Thắng III Cảm biến điện dung Cảm biến kiểu tụ không tiếp xúc đo thay đổi tính chất điện tương ứng thường gọi cảm biến điện dung Điện dung mô tả hai vật dẫn điện cách khoảng phản ứng lại với chênh chúng Đặt điện vào hai đầu điện trở ta tụ điện hai vật dẫn (một đầu dương, đầu âm) CẢM BIẾN ĐIỆN DUNG THÂN KIM LOẠI - Điện áp: 10-40VDC - Khoảng nhận: 2-16 mm or 4-25 mm (adjustable) - IP: 67 - Output: PNP/NPN - NO/NC - Nhiệt độ: -25~80oC - Tần số: 50Hz - Thân: Thép không gỉ/nhựa - Chống nhiễu cao CẢM BIẾN ĐIỆN DUNG THÂN VUÔNG Kỹ thuật đo GVHD: Lê Mạnh Thắng - Thân: PC/ABS (35x55x15mm) - Nhiệt độ : 0-50oC - Điện áp : 10-30VDC - IP: 65 - Khoảng nhận: 5-10mm - Tần số 10Hz Các cảm biến kiểu tụ (hay điện dung) sử dụng điện xoay chiều tạo điện tích trái dấu phía cực Sự dịch chuyển điện tích tạo dịng xoay chiều cảm biến phát (hình 2) Kỹ thuật đo GVHD: Lê Mạnh Thắng Điện dung = (Điện tích x Hằng số điện mơi) / Khoảng cách hai phân cực Kỹ thuật đo GVHD: Lê Mạnh Thắng Dịng điện tích xác đinh giá trị điện dung, tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt tỷ lệ nghịch với khoảng cách hai vật thể Điện dung dĩ nhiên phụ thuộc vào đặc trưng điện môi vật liệu hai cực Độ nhạy thông thường V/0.1 mm IV Cảm biến điện cảm Nguyên lý hoạt động: Cảm biến điện cảm hoạt động dựa nguyên lý cảm ứng điện từ Cảm biến điện cảm cuộn dây đồng có đường kính từ 0.02mm ÷ 0.1mm quấn lõi thép có khe hở khơng khí (mạch từ hở) Dưới tác động đại lượng đo phần ứng dịch chuyển làm cho khe hở khơng khí thay đổi kéo theo từ trở mạch từ thay đổi điện cảm L thay đổi Biến áp vi sai thay đổi tuyến tính (LVDT) Kỹ thuật đo GVHD: Lê Mạnh Thắng Cấu tạo: Gồm cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp phần lõi sắt từ Cuộn sơ cấp cấp nguồn AC, thứ cấp mắc ngược  Hoạt động:  Ngõ điện áp đầu cuộn thứ cấp phụ thuộc vào vị trí lõi sắt từ  Khi lõi sắt cuộn thứ cấp, sinh điện áp ngược dấu điện áp  Khi vật di chuyển lên hay xuống làm cho điện áp cuộn thứ cấp tăng giảm  Đo điện áp ngõ để xác định độ dịch chuyển Kỹ thuật đo   Ưu điểm:  Phát khoảng cách chiều di chuyển  Chính xác  Làm việc mơi trường khắc nghiệt  Ít ảnh hưởng rung động Nhược điểm:   GVHD: Lê Mạnh Thắng Không phù hợp cho việc đo khoảng cách lớn Ứng dụng:  Đo dịch chuyển tuyến tính  Đo vị trí 10 Kỹ thuật đo V  GVHD: Lê Mạnh Thắng Cảm biến siêu âm: Nguyên lý cấu tạo:  Siêu âm sóng học có tần số lớn tần số âm nghe thấy (trên 20kHz) Thính giác người nhạy cảm với dải tần số từ âm trầm (vài chục Hz) đến âm cao (gần 20kHz)  Cảm biến siêu âm sử dụng nguyên lý phản xạ sóng siêu âm  Cảm biến gồm phần: phần phát sóng siêu âm phần thu sóng siêu âm phản xạ  Cảm biến phát sóng siêu âm Nếu có chướng ngại vật đường đi, sóng siêu âm phản xạ lại tác động lên module nhận sóng  Đo thời gian từ lúc phát nhận sóng ta tính khoảng cách từ cảm biến đến chướng ngại vật 11 Kỹ thuật đo GVHD: Lê Mạnh Thắng V: vận tóc sóng siêu âm (343 m/s khơng khí) t: thời gian từ lúc phát đến lúc thu Thông số kỹ thuật: Cảm biến Thông tin Hc_SR04 Range Tối Tối đa thiểu 3cm 3m Angl e * 45° Echoe s ** Một Thời gian khác Ghi Kỹ thuật 100 μs - 36 ms số Hc_SRF0 Kỹ thuật 3cm 4m Một 45° 100 μs - 36 ms số  * : Ước tính góc hình nón cảm biến ½ cảm biến  **: Số vang ghi lại cảm biến Đây tiếng vọng ghi từ lần đọc gần nhất, ghi đè lần khác  Ưu điểm:  Đo khoảng cách rời rạc vật di chuyển  Ít ảnh hưởng vật liệu bề mặt  Không ảnh hưởng màu sắc  Tín hiệu đáp ứng tuyến tính với khoảng cách 12 Kỹ thuật đo   GVHD: Lê Mạnh Thắng Có thể phát vật nhỏ khoảng cách xa Nhược điểm:  Sóng phản hồi bị ảnh hưởng sóng âm tạp âm  Cần khoảng thời gian sau lần sóng phát để sẵn sàng nhận sóng phản hồi chậm cảm biến khác  Khó phát vật có mật độ vật chất thấp khoảng cách xa  Một số ứng dụng cảm biến tiệm cận siêu âm: Đầu analog:  20mA/  10V Nối connector (M12) Độ phân giải : 0.172 mm Nguồn vào: 10  30VDC 13 Kỹ thuật đo GVHD: Lê Mạnh Thắng Đo mực chất lỏng bồn Đo độ chùng vật Đo độ cao đống đồ VI Đo số lượng giấy bị Giới thiệu SR_F05 Để đo khoảng cách, ta có nhiều phương pháp đo khác siêu âm, hồng ngoại,lazer… Trong phạm vi viết này, sử dụng cảm biến siêu âm để đo khoảng cách, cụ thể cảm biến SRF05 Devantech Hình 1: Cảm biến đo khoảng cách SRF05 CẢM BIẾN SIÊU ÂM SRF05 14 Kỹ thuật đo GVHD: Lê Mạnh Thắng Cảm biến SRF05 loại cảm biến khoảng cách dựa nguyên lý thu phát siêu âm Cảm biến gồm phát thu sóng siêu âm Sóng siêu âm từ đầu phát truyền khơng khí, gặp vật cản (vật cần đo khoảng cách tới) phản xạ ngược trở lại đầu thu ghi lại Khoảng cách đo SRF05 nằm phạm vi từ 4cm đến 300cm Hình 2: Nguyên lý thu phát siêu âm SRF05 thiết lập mode hoạt động khác thông qua chân điều khiển MODE Nối không nối chân MODE xuống GND cho phép cảm biến điều khiển thông qua giao tiếp dùng chân hay chân IO Trong demo này,ta sử dụng mode thứ Để điều khiển SRF05,đầu tiên xuất xung với độ rộng tối thiểu 10uS vào chân TRIGGER-ECHO (chân số 3) cảm biến Sau vi xử lý tích hợp cảm biến phát tín hiệu điều khiển đầu phát siêu âm Sau 700uS kể từ lúc kết thúc tín hiệu điều khiển, từ chân TRIGGER-ECHO đọc xung mà độ rộng tỉ lệ với khoảng cách từ cảm biến tới vật thể 15 Kỹ thuật đo GVHD: Lê Mạnh Thắng Hình 6: Nguyên lý hoạt động SRF05 mode 16 ... độ chùng vật Đo độ cao đống đồ VI Đo số lượng giấy bị Giới thiệu SR_F05 Để đo khoảng cách, ta có nhiều phương pháp đo khác siêu âm, hồng ngoại,lazer… Trong phạm vi viết này, sử dụng cảm biến siêu... 10uS vào chân TRIGGER-ECHO (chân số 3) cảm biến Sau vi xử lý tích hợp cảm biến phát tín hiệu điều khiển đầu phát siêu âm Sau 700uS kể từ lúc kết thúc tín hiệu điều khiển, từ chân TRIGGER-ECHO... khoảng cách chiều di chuyển  Chính xác  Làm vi? ??c mơi trường khắc nghiệt  Ít ảnh hưởng rung động Nhược điểm:   GVHD: Lê Mạnh Thắng Không phù hợp cho vi? ??c đo khoảng cách lớn Ứng dụng:  Đo dịch