Chương 2: Cảm Biến Tiệm Cận

Chương 2: C m Bi n Ti m C n Chương C M BI N TI M C N (Proximity Sensor) 2.1 Gi"i thi#u C m bi n ti m c n bao g m t t c lo i c m bi n phát hi n v t th không c n ti p xúc gi ng cơng t c hành trình, mà d&a nh(ng m i quan h v t lý gi(a c m bi n v t th c n phát hi n C m bi n ti m c n chuy n đ/i tín hi u v1 s& chuy n đ3ng ho4c xu t hi n c5a v t th thành tín hi u n Có h th ng phát hi n đ th&c hi n cơng vi c chuy n đ/i này: H th ng s: d;ng dịng ñi n xoáy ñư=c phát v t th kim lo i nh> hi n tư=ng c m ?ng ñi n t@ H th ng s: d;ng s& thay ñ/i ñi n dung ñ n g n v t th c n phát hi n H th ng s: d;ng nam châm h th ng chuy n m ch c3ng t@ Theo tiêu chuDn công nghi p c5a Nh t (JIS) ñKnh nghĩa c m bi n ti m c n (JIS C 8201Q5Q2) phù h=p vTi chuDn IEC 60947Q5Q2 b3 chuy n m ch phát hi n vK trí khơng ti p xúc C m bi n ti m c n dùng phát hi n v t th kim lo i t@ tính, kim lo i khơng t@ tính (như Nhơm, đ ng ) s: d;ng c m bi n lo i ñi n c m (Inductivity Proximity Sensor) phát hi n v t phi kim s: d;ng lo i c m bi n ti m c n ki u ñi n dung (Capacitve Proximity Sensor) ð ng th>i có s\n lo i ñáp ?ng ñư=c h u h t ñi1u ki n mơi trư>ng l p đ4t: nhi t đ3 cao, nhi t ñ3 th p, ch ng nưTc, ch ng hóa ch t … 2.2 ð&c đi)m c*m bi,n ti#m c-n Theo hưTng ?ng d;ng, c m bi n ti m c n thư>ng có đ4c m sau: Phát hi n v t không cDn ti p xúc T c ñ3 ñáp ?ng cao ð u c m bi n nh^ có th l p _ nhi1u nơi Có th s: d;ng mơi trư>ng kh c nghi t Trang 21 Chương 2:: C m Bi n Ti m C n Hình 2.1 C m bi n ti m c n lo i phát hi n v t rơi v t c n C m bi n ti m c n l m3t ke thu t đ nh n bi t s& có m4t 4t hay khơng có m4t c5a m3t v t th vTi c m bi n n t: khơng cơng t c (khơng đ;ng g ch m) C m bi n ti m c n có m3t vK trí r t quan trang th&c t Thí d; phát hi n v t dây chuy1n ñ robot b t gi( l y; phát hát hi n chai, lon nhơm băng chuy1n… … Tín hi u _ ngõ c5a c m bi n thư>ng d ng logic log (có ho4c khơng) C m bi n ti m c n có lo i: Lo i c m ?ng t@: có hai h lo i n c m t@ c m, lo i ày có t m phát hi n ng n chd phát hi n đư=c =c nh(ng v t có t@ tính Lo i c m ?ng ñi n dung: d t m phát hi n ng n phát hi n ñư=c =c v t có hgng s n mơi lTn 1,, thư>ng th có b3 ph n chdnh ñ3 nh y Lo i c m bi n quang: quang có ba lo i xuyên su t, ph n x vàà khuy t tán lo i có t m đo tương đ i xa có c th lên ñ n 30m, phát hi n ñư=c h u h t v t Lo i c m bi n siêu âm: âm có th phát hi n t t c v t t m phát hi n trung bình 2.3 C*m bi,n ti#m m c-n c*m /ng t0 (Magnectic sensor) 2.3.1 Gi"i thi#u c*m m ti#m c-n c*m /ng t0 a Hình d ng c m bii n c m ng t C m bi n c m ?ng t@ t có r t nhi1u hình d ng khác nhau, ưng thư>ng s: d;ng d ng hình ch( nh t hình h 2.2 Hình 2.2 Hình d ng c m bi n t Trang 22 Chương 2: C m Bi n Ti m C n b Nguyên t c ch t o c m bi n c m ng t Nguyên tác ch t o c m bi n t@ d&a theo hi n tư=ng c m ?ng t@ Hall Hình 2.3 Hi n tư!ng c m "ng t Hall Khi ñ4t m3t t m v t li u m^ng (thư>ng bán djn) có dịng n I ch y qua sk sinh m3t t@ trư>ng B có phương t o vTi dịng n m3t góc θ sk xu t hi n m3t ñi n th Vh theo hưTng vng góc gi(a B I hình 2.4 Vh = K h I B sin θ (2.1) Trong Kh h s v t li u Hình 2.4 Ho t ñ*ng c m "ng t Hall Trang 23 Chương 2:: C m Bi n Ti m C n Hi u ?ng Hall ñư=c =c dùng d ñ ch t o c m bi n xác ñKnh s& di chuy c n c5a v t, v t ñư=c g n vào nam châm c t o t@ trư>ng B T@ trư>ng doo cu3n dây c5a c m bi n t o sk thay ñ/i tươn ương tác vTi v t th kim lo i ñó chdd phát hi n ñư=c vTi v t th kim lo i Hình 2.5 Nguyên t0c chung c1a c m bii n t ñi#n c*m Inductive sensor) 2.3.2 C*m bi,n t0 lo3i a Hình d ng C m bi n n c m có r t nhi1u hình d ng khác nhau, thư>ng s: d;ng d ng hình tr; trịn ịn võ v bac bgng kim lo i hình 2.6 Hình 2.6 Các lo i c m bi n t lo i ñi n c m C m ?ng t@ lo i ñi n c m d&a vào ñi n c m c5a cu3n dây ây sinh t@ trư>ng xung quanh đ nh n bii t v t t C m bi n lo i ñi n c m r t đa d ng nh _ hình 2.6 C m bi n ti m c n ñi n c m có nhi1u kích thưTc hình d ng khácc tương ?ng vTi ?ng d;ng khác C m bi n ti m c n ñi n c m ñư=c dùng ng ñ phát hi n ñ i Trang 24 Chương 2:: C m Bi n Ti m C n tư=ng kim lo i (nhưng hưng chúng c khơng th phát hi n đ i tư=ng =ng có c u t o khơng ph i kim lo i) b C u t o Hình 2.7 C9u t o c m bi n t lo i ñi n c m C m ?ng t@ lo i ñi n c m bao g m ph n: Vùng t@ @ trư>ng t ñư=c t o nh> vào cu3n dây t o c m ?ng t@ vTi t n s làm vi c t@ 300 ñ n 800kHz, lo i thư>ng ñưa dây d cáp k t n i ngu n m3t dây tín n hi u Khi có tín hi u sk có led chd thK báo bá hi u c m bi n nh n th y v t vùng tác đ3ng Hìnhh 2.8 C9u trúc c1a c m bi n t lo i ñi n c m m C u trúc c5a c m bi n g m ph n _ hình 2.9 Cu*n dây lõi õi ferit: fe Ph n t o vùng t@ trư>ng nh> hi h n tư=ng c m ?ng t@ cu3n dây lên ên lõi ferit, vùng t@ trư>ng t p trung phía trưTc t đ u c5a c m bi n, nên vùng sk s tác ñ3ng lên v t c n ño Trang 25 Chương 2: C m Bi n Ti m C n M ch dao ñ*ng: Ch?c m ch t o m ch dao đ3ng vTi d ng tín hi u sin t n s cao (có th lên đ n 1MHz) có s& tương tác lên b1 m4t c m bi n biên đ3 dao đ3ng c5a tín hi u sk gi m 3 M ch phát hi n: Ch?c m ch d&a vào ñi n th tham chi u ñ phát hi n giá trK biên ñ3 c5a m ch dao ñ3ng có v t tác đ3ng lên b1 m4t c m bi n, lúc biên ñ3 gi m ñ n m3t giá trK cho phép sk xu t tín hi u _ ngõ Q M ch ñ u ra: Ngõ k t qu c5a m ch so sánh ngưtng ñ nh n bi t có v t ngm t m ho t đ3ng c5a c m bi n hay khơng, tín hi n d ng ON/OFF c Ngun lý ho t ñ ng C m bi n c m ?ng t@ ho t ñ3ng d&a nguyên t c thay ñ/i tương tác t@ b1 m4t c5a c m bi n hình 2.9 Hình 2.9 Các thành ph?n c1a c m bi n t lo i ñi n c m T n s m ch dao ñ3ng LC thư>ng t@ 300Khz ñ n 800 Khz ñư=c tính theo cơng th?c: F0 = (2.2) 2π LC xnh hư_ng c5a dịng n xốy làm thay đ/i biên ñ3 b3 dao ñ3ng LC M ch phát hi n ngưtng (trigger) giám sát s& thay ñ/i biên ñ3 kích m ch ngõ (output switch) mzi có s& thay đ/i vư=t ngưtng Ngõ c m bi n tín hi u ON/OFF Trang 26 Chương 2: C m Bi n Ti m C n Hình 2.10 Tr ng thái tác ñ*ng c1a c m bi n t lo i n c m Khi có v t th bgng kim lo i ñi vào vùng t@ trư>ng T@ trư>ng c m ?ng lên v t th m3t dịng n xoay trịn gai dịng n xốy Dịng n xốy t o m3t t@ trư>ng ngư=c chi1u vTi t@ trư>ng ban ñ u T@ trư>ng làm gi m biên ñ3 m ch dao ñ3ng LC bên c m bi n Hình 2.10 Hình 2.11 Hi n tư!ng t trưDng xốy c1a c m bi n t lo i n c m T@ trư>ng t o xung quanh cu3n dây có dịng n xoay chi1u chay qua Khi có v t th bgng kim lo i đưa vào t@ trư>ng Dịng n xốy sk đư=c c m ?ng vào kim lo i Dịng n xoáy kim lo i t o t@ trư>ng th? hai ngư=c vTi t@ trư>ng Trang 27 Chương 2: C m Bi n Ti m C n ban ñ u hình 2.11 Dịng n sk bK ng t qu ng có v t n?t v t li u djn ñi n C m bi n ti m c n ñi n c m ñư=c thi t k ñ t o m3t vùng ñi n t@ trư>ng, m3t v t bgng kim lo i ti n vào khu v&c này, xu t hi n dịng n xốy (dịng n c m ?ng) v t th kim lo i Hình 1.12 Hình 2.12 Nguyên lý làm vi c c1a c m bi n n c m Dịng n xốy gây nên s& tiêu hao lư=ng (do ñi n tr_ c5a kim lo i), làm nh hư_ng ñ n biên đ3 sóng dao đ3ng ð n m3t trK s tín hi u đư=c ghi nh n M ch phát hi n sk phát hi n s& thay đ/i tín hi u tác đ3ng đ m ch lên m?c ON (hình 2.13) Khi đ i tư=ng r>i kh^i khu v&c ñi n trư>ng, s& dao ñ3ng ñư=c l p l i, c m bi n tr_ l i tr ng thái bình thư>ng Hình 2.13 Ho t đ"ng c$a c m bi n ti m c n n c m Trang 28 Chương 2: C m Bi n Ti m C n Khi v t c n tác ñ3ng lên b1 m4t c5a c m bi n, biên đ3 tín hi u c5a m ch dao ñ3ng sk thay ñ/i, biên ñ3 sk gi m d n v t ti n g n b1 m4t tác ñ3ng Khi kho ng cách ñ5 lTn ngõ c5a c m bi n sk cho m3t xung ñèn chd báo sk sáng lên d Phân lo i C m bi n ti m c n n c m có th phân làm lo i: Shielded (có b o v ) unshielded (khơng có b o v ) hình 1.14 Lo i khơng có b o v thư>ng có t m phát hi n lTn lo i có b o v Hình 2.14 phân lo i c m bi n ñi n c m C m bi n ti m c n ñi n c m lo i có b o v : có vịng kim lo i bao quanh (hình 2.15) giúp h n ch vùng di n t@ trư>ng _ vùng bên, nhiên co lTp b o v vùng t@ trư>ng bK giTi h n bTt ñi làm cho c m bi n có t m phát hi n ng n l i VK trí l p đ4t c m bi n có th đ4t ngang bgng vTi b1 m4t làm vi c C m bi n ti m c n n c m lo i khơng có b o v : khơng có vịng kim lo i bao quanh, khơng th l p đ4t c m bi n ngang bgng b1 m4t làm vi c (bgng b1 m4t kim lo i) Lo i c m bi n khơng có b o v xung quanh ph i có vùng khơng có ch?a kim lo i _ ph n đ u c m bi n (hình 2.16) th t m phát hi n đư=c xa d} bK nh hư_ng b_i v t xung quanh làm bgng kim lo i Hình 2.15 C m bi n ti m c n ñi n c m lo i có b o v Trang 29 Chương 2: C m Bi n Ti m C n Hình 2.16 C m bi n ti m c n ñi n c m lo i khơng có b o v ~ c lo i c m bi n có b o v khơng có b o v , n u có b1 m4t kim lo i _ vK trí đ i di n c m bi n, đ khơng nh hư_ng đ n ho t đ3ng c5a c m bi n b1 m4t kim lo i ph i cách b1 m4t c m bi n kho ng cách có đ3 lTn nh t g p l n t m phát hi n c5a c m bi n e Ưu như%c ñi&m Ưu điKm Khơng chKu nh hư_ng c5a đ3 Dm Khơng có b3 ph n chuy n đ3ng Khơng chKu nh hư_ng c5a b;i b4m Không ph; thu3c vào màu s c Ít ph; thu3c vào b1 m4t đ i tư=ng so vTi kĩ thu t khác Khơng có vùng ch t (blind zone): c m bi n không phát hi n ñ i tư=ng m4c dù ñ i tư=ng _ g n c m bi n Như!c ñiKm Chd phát hi n ñư=c ñ i tư=ng kim lo i Có th chKu nh hư_ng b_i vùng ñi n t@ m nh Ph m vi ho t ñ3ng ng n so vTi ke thu t khác 2.3.3 C*m bi,n t0 lo3i t0 c*m: (Inductive Magnectic sensor) a Lo i tác ñ ng b)ng ti p ñi&m: (Reed Switch: lưPi gà) Trang 30 Chương 2: C m Bi n Ti m C n Khi c m bi n ñư=c ñ4t b ng kim lo i, địi h^i che ch n c m bi n ñ tránh nh hư_ng b_i ñ v t bgng kim lo i ngo i tr@ v t c n phát hi n Vì th ta ph i ch c ch n quy ñKnh m3t kho ng cách nh^ gi(a c m bi n hình 2.73 Hình 2.73 Các cách che ch0n c m bi n c Nnh hư9ng cGa lo i v/t liEu V t li u c1a v t c m bi n: Kho ng cách c m bi n có th khác b_i ñ4c trưng ñi n c5a v t c m bi n (tính ch t djn n, hgng s n mơi) tình tr ng hút nưTc, kích thưTc ði n trưDng có t?n sW cao: Nó có th gây s& c cho máy móc mà máy phát t n s cao c5a n trư>ng ví d; máy gi4t… Mơi trưDng xung quanh: Có nưTc ho4c d u b1 m4t c m bi n, hay chai ñ phát hi n m?c bK ph5 d u có th gây tr;c tr4c ð4c bi t lo i có đư>ng kính nh^ (15mm) có đ3 nh y cao vTi v t có n c m ta ph i ý ñ@ng ñ bK th m nưTc D?u: không cho d u ch y vào c m bi n nh t ñ i vTi lo i v^ làm bgng nh&a d SK ti p ñ t Kho ng cách c m bi n sk ñư=c thay đ/i b_i tình tr ng ti p đ t c5a c m bi n ti m c n lo i ñi n dung v t [50x50x1mm (s t)] Hãy ki m tra v t li u trưTc l p vào b ng Trang 58 Chương 2: C m Bi n Ti m C n 2.5 C*m bi,n siêu âm: (Ultrasonic sensor) 2.5.1 Khái ni#m dóng siêu âm Siêu âm sóng hac có t n s lTn t n s âm nghe th y (trên 20kHz) Thính giác c5a ngư>i r t nh y c m vTi d i t n s t@ âm tr m (vài ch;c Hz) ñ n âm r t cao (g n 20kHz) M3t s loài v t dơi, ong có th c m nh n ñư=c siêu âm GiTi thi u v1 c m bi n siêu âm: C m bi n siêu âm thi t bK dùng đ xác đKnh vK trí c5a v t thơng qua phát sóng siêu âm C m bi n siêu âm có th phát hi n h u h t ñ i tư=ng kim lo i, phi kim, l^ng ho4c ch t r n, v t ho4c m> ñ;c (nh(ng v t có h s ph n x sóng âm ñ5 lTn) 2.5.2 Nguyên lý ch, t3o Sóng siêu âm đư=c truy1n khơng khí vTi v n t c kho ng 343m/s N u m3t c m bi n phát sóng siêu âm thu v1 sóng ph n x đ ng th>i, đo đư=c kho ng th>i gian t@ lúc phát ñi tTi lúc thu v1, máy tính có th xác đKnh đư=c qng đư>ng mà sóng di chuy n khơng gian Qng đư>ng di chuy n c5a sóng sk bgng l n kho ng cách t@ c m bi n tTi chưTng ng i v t, theo hưTng phát c5a sóng siêu âm Hay kho ng cách t@ c m bi n tTi chưTng ng i v t sk ñư=c tính theo ngun lý TOF (Time Of Flight) hình 2.74 Hình 2.74 Nguyên lý TOF Trang 59 Chương 2:: C m Bi n Ti m C n Hình 2.75 Các lo i c m bi n siêu âm C m bi n m?c sóng s siêu âm đư=c xác đKnh m?c bgng gng cách cá ño kho ng th>i gian t@ lúc truy1n sóng són tTi lúc nh n đư=c sóng ph n h i C m bi b n m?c sóng siêu âm s: d;ng sóng ng _ d i t n s 10 KHz T c ñ3 truy1n 1n c5a c5 sóng (343m/giây khơng khí _ 15 đ3 C) ph; thu3c vào lo i khí nhi t đ3 c5a khí bên bình ch?a ài lo i c m bi n ti m c n siêu âm Siemen mens s n xu9t Hình 2.76 M*t vài 2.5.3 Gi"i thi#u c*m m bi,n siêu âm a C u t o si âm có ph n chính: Hình 2.77 C m bi n ti m c n siêu B3 ph n phát vàà nh n n sóng siêu âm (Transducer / Receiver ceiver) B3 ph n so sánh (Comparator) ( M ch phát hi n (Detector ( Circuit): Khi c m bi n nh h n đư=c đ sóng ph n h i, b3 phân so sánh tính tốn kho ng cách bgng cách so sánh sá th>i gian phát, nh n v n t c âm â M ch ñi n ngõõ (Output): Tín hi u ngõ có th digital digita ho4c analog Tín hi u t@ c m bi n digital báo có hay khơng s& xu t hii n ñ i tư=ng vùng Trang 60 Chương 2: C m Bi n Ti m C n c m nh n c5a c m bi n Tín hi u t@ c m bi n analog ch?a đ&ng thơng tin kho ng cách c5a ñ i tư=ng ñ n c m bi n Hình 2.77 Các thành ph?n c1a c m bi n ti m c n siêu âm b Nguyên lý ho t ñ ng Kĩ thu t c m bi n siêu âm d&a ñ4c ñi m v n t c âm hgng s Th>i gian sóng âm t@ c m bi n ñ n ñ i tư=ng quay tr_ l i liên h tr&c ti p ñ n ñ3 dài qng đư>ng Vì v y c m bi n siêu âm thư>ng ñư=c dùng ?ng d;ng ño kho ng cách Hình 2.78 Hình 2.78 Sóng âm ph n hXi ñWi tư!ng ch9t r0n, ch9t lbng T n s ho t đ3ng: Nhìn chung, c m bi n cơng nghi p ho t đ3ng vTi t n s 25 khz ñ n 500 Khz Các c m bi n lãnh v&c y khoa ho t đ3ng vTi kho ng t n s t@ 5MHz tr_ lên T n s ho t ñ3ng c5a c m bi n td l nghKch vTi kho ng cách phát hi n c m bi n VTi t n s 50 kHz, ph m vi ho t ñ3ng c5a c m bi n có th lên tTi 10 m ho4c hơn, vTi t n s 200 kHz ph m vi ho t đ3ng c m bi n bK giTi h n _ m?c m Vùng ho t ñ3ng: khu v&c gi(a giTi h n kho ng cách phát hi n lTn nh t nh^ nh t C m bi n ti m c n siêu âm có m3t vùng nh^ khơng th s: d;ng g n b1 m4t c m bi n gai “khu v&c mù hay vùng ch t ” (blind zone) Hình 2.79 Trang 61 Chương 2: C m Bi n Ti m C n Hình 2.79 Vùng ho t ñ*ng c1a c m bi n ti m c n siêu âm C m bi n siêu âm bao g m: m3t b3 phát sóng âm làm bgng đĩa g m s? sk phát sóng lan tuy1n khơng gian ñ n g4p v t c n sk có sóng d3i l i Hình 2.80 Hình 2.80 S\ lan truy[n sóng âm c1a c m bi n siêu âm Trong m3t chu kỳ làm vi c c m bi n sk đac liên t;c sóng d3i v1 cho ñ n xung d3i v1 có biên ñ3 bgng xung phát ñi ban ñ u sk k t thúc m3t chu kỳ thu nh n Hình 2.81 Hình 2.81 Chu kỳ ñnc xung c1a c m bi n siêu âm Trang 62 Chương 2: C m Bi n Ti m C n Vùng ho t ñ3ng c5a c m bi n siêu âm bao g m: Vùng ch t, vùng nhìn th y vùng cài đ4t trưTc đư=c (vùng ho t đ3ng) Hình 2.82 Hình 2.82 Các vùng ho t ñ*ng c1a c m bi n siêu âm Khi b t đ u phát xung lúc sóng âm sk phát ñi ñ n g4p v t c n sóng sk d3i l i vùng ho t ñ3ng phù h=p chd cách ñ u c m nh n c5a c m bi n kho ng ñ n cm vùng gai vùng ch t Hình 2.83 Hình 2.83 Ho t đ*ng c1a c m bi n siêu âm Góc quét c5a c m bi n siêu âm vùng màu xanh, l i vùng mà c m bi n khơng đo ñư=c gai vùng mù Hình 2.84 Hình 2.84 Ho t ñ*ng c1a c m bi n siêu âm C m bi n siêu âm đư=c mơ hình hóa thành m3t hình qu t, m _ gi(a dư>ng khơng có chưTng ng i v t, cịn m biên dư>ng có chưTng ng i v t hình 2.85 Trang 63 Chương 2: C m Bi n Ti m C n Hình 2.85 Ho t ñ*ng c1a c m bi n siêu âm 2.5.4 Sai s< nhiNu phO bi,n v"i c*m bi,n siêu âm a HiEn tư%ng forecasting Hi n tư=ng Forecasting hi n tư=ng ph n x góc sai l ch c5a c m bi n Do nguyên lý TOF, ñ có kho ng cách ñúng, c m bi n siêu âm ph i hưTng vng góc vTi b1 m4t chưTng ng i v t c n ño Tuy nhiên, chưTng ng i v t không bao gi> ph—ng, mKn, nên tia ph n x có th khơng tương ?ng vTi góc tTi Các chùm tia ph n x có lư=ng ph n x th p hình 2.86 Hình 2.86 S\ ph n x c1a sóng siêu âm b[ mUt v t li u Tuy v y, _ m3t kho ng cách ñó, c m bi n siêu âm vjn có th ghi nh n đư=c nh(ng tín hi u ph n x K t qu , thơng s đac v1 c5a c m bi n siêu âm bK l ch góc m_ c5a c m bi n siêu âm lTn Hình nh v1 hi n tư=ng Forecasting hình 2.87 Trang 64 Chương 2: C m Bi n Ti m C n Hình 2.87 Hi n tư!ng Forecasting Ngồi ra, góc m_ r3ng nên khơng chd sai v1 nh n d ng vK trí chưTng ng i v t, mà kho ng cách ghi nh n bK sai l ch Tuy v y, sai s không ñáng k sai s hi n tư=ng ñac chéo gây Vì sai s sai s có th qu n lý đư=c, đó, sai s hi n tư=ng đac chéo khơng th qu n lý đư=c Sau sk tìm hi u v1 hi n tư=ng ñac chéo phương pháp x: lý hi n tư=ng ñac chéo b HiEn tư%ng crosstalk Hi n tư=ng ñac chéo (crosstalk) hi n tư=ng mà c m bi n siêu âm ghi nh n tín hi u ph n x ho4c tín hi u tr&c ti p t@ c m bi n siêu âm khác, ho4c sau q trình sóng siêu âm truy1n ñi ph n x qua b1 m4t quay l i c m bi n m3t cách không mong mu n Hình 2.79 mơ t hi n tư=ng ñac chéo c5a c m bi n siêu âm Hình 2.79 Hi n tư!ng ñnc chéo c1a c m bi n siêu âm Trang 65 Chương 2: C m Bi n Ti m C n Hi n tư!ng ñnc chéo có thK phân lo i thành hai lo i chính: Lo3i hi n tư=ng nhi1u robot ho t ñ3ng m3t môi trư>ng, c m bi n siêu âm ghi nh n tín hi u c5a c m bi n siêu âm m3t cách tr&c ti p ho4c gián ti p, ho4c sóng siêu âm di chuy n không gian sau m3t th>i gian ngju nhiên quay tr_ l i c m bi n Lo3i hi n tư=ng c m bi n siêu âm ghi nh n tín hi u c5a c m bi n siêu âm robot sau trình ph n x C n ph i phân bi t hai trình đac chéo này, b_i ta th y rgng, ñ i vTi hi n tư=ng ñac chéo lo i m3t, rõ ràng, sóng siêu âm sai l ch ngju nhiên, khơng d& đốn đư=c Tuy nhiên, tính ngju nhiên này, vi c x: lý nhi}u (tín hi u sai t@ c m bi n khác) tr_ nên d} dàng thu t toán EERUF cho phép x: lý c hai lo i c5a hi n tư=ng ñac chéo Ý tư_ng b n c5a thu t toán ngm _ chz, xem tín hi u ghi nh n ñư=c nhi}u, s: d;ng nh(ng quy ñKnh phát thu ñ lo i b^ ñư=c nhi}u khơng h=p lý Phân tích xp lý hi n tư!ng crosstalk M;c tiêu c5a vi c x: lý hi n tư=ng ñac chéo nhgm nâng cao t c ñ3 ñac c5a c m bi n ñoán trưTc ñư=c ñư>ng ñac chéo x y Ngoài vi c xác ñKnh th>i ñi m x y hi n tư=ng đac chéo ta có th phát thêm m3t c m bi n ch> ñac c m bi n, ñ=i m3t th>i gian t ñ cho lư=ng sóng âm y u d n khơng làm nh hư_ng lên c m bi n khác m3t mơi trư>ng hình 2.80 Hình 2.80 ðUt l ch thDi gian phát sóng Trang 66 Chương 2: C m Bi n Ti m C n Trong hi n tư=ng ñac chéo lo i 1, n u đư>ng đac chéo hình thành ngju nhiên khơng th xác đKnh trưTc, ta nh n th y có th s: d;ng phương pháp l4p, ñac nhi1u l n nh n đư=c tín hi u l n đ u ghi nh n đư=c tín hi u gây nhi}u v y vi c ñac c m bi n nhi1u l n cho phép ta lo i b^ ñư=c ñư>ng ñac chéo ngju nhiên Trong hi n tư=ng ñac chéo lo i không phân bi t ñư=c ñư>ng chéo l n hai l n ba Chúng ta s: d;ng phương pháp Borenstein ñ phát hi n ñư>ng ñac chéo xu t hi n thay ñ/i giá trK th>i gian ch> sau mzi chu kỳ đac Hình 2.81 Hình 2.81 phương pháp xp lý hi n tư!ng ñnc chéo c Sai s8 mơi trư1ng Sai s nhi t đ3 đ i tư=ng c n ño, nhi t ñ3 ñ3 Dm mơi trư>ng đư=c mơ t hình 2.82 Hình 2.82 qnh hư]ng c1a nhi t ñ* ñWi tư!ng c?n ño Trang 67 Chương 2: C m Bi n Ti m C n Khi nhi t đ3 mơi trư>ng thay đ/i nh hư_ng ñ n k t qu ño, ñ thK mơ t q trình thay đ/i hình 2.83 Hình 2.83 qnh hư]ng c1a nhi t đ* đWi tư!ng c?n đo Khi đ3 Dm ưTt mơi trư>ng thay đ/i nh hư_ng ñ n k t qu ño, ñ thK mơ t q trình thay đ/i hình 2.84 Hình 2.84 qnh hư]ng c1a đ* Tm mơi trưDng Nhi t ñ3 b1 m4t c5a ñ i tư=ng nh hư_ng ñ n ph m vi ho t ñ3ng c5a c m bi n Hơi nóng t^a t@ đ i tư=ng có nhi t đ3 cao làm méo d ng sóng, làm cho kho ng cách phát hi n c5a ñ i tương ng n l i giá trK kho ng cách khơng xác Trang 68 Chương 2: C m Bi n Ti m C n Hình 2.85 qnh hư]ng c1a nhi t đ* đWi vZi sóng ph n hXi 2.5.5 Các ý s= d>ng c*m bi,n siêu âm a Cách b8 trí c m bi n Kích thưTc v t li u c5a đ i tư=ng c n phát hi n quy t ñKnh kho ng cách phát hi n lTn nh t (xem hình 2.86) Hình 2.86 Kho ng cách ho t đ*ng c1a c m bi n ti m c n siêu âm Kho ng cách gi(a c m bi n b trí c m bi n g n c n ý b trí c m bi n siêu âm c n ý ph i th^a mãn ñi1u ki n theo b ng theo t@ng trư>ng h=p ñã cho b ng sau: Khi b trí song song hai c m bi n kho ng cách gi(a chúng hình 2.87 Khi b trí đ i m4t hai c m bi n kho ng cách gi(a chúng hình 2.88 Trang 69 Chương 2: C m Bi n Ti m C n Khi b trí c m bi n g n nh(ng v t có b1 m4t ph n x khác kho ng cách gi(a chúng hình 2.89 Hình 2.87 BW trí song song hai c m bi n Hình 2.88 BW trí mUt đWi mUt Hình 2.89 qnh hư]ng c1a v t so vZi vùng ho t ñ*ng B1 m4t ph—ng ph n h i lư=ng c5a sóng âm t t b1 m4t g gh1 Tuy nhiên b1 m4t trơn ph—ng l i có địi h^i kh c khe v1 vK trí góc t o thành gi(a c m bi n m4t ph—ng đ i tư=ng xem hình 2.91 Trang 70 Chương 2: C m Bi n Ti m C n Hình 2.91 ðUt c m bi n siêu âm ñWi vZi ñWi tư!ng có b[ mUt gX gh[ góc nghiêng so vZi phương ngang 3o b Ưu như%c ñi&m cGa c m bi n siêu âm Ưu ñiKm: Kho ng cách mà c m bi n có th phát hi n v t th lên tTi 15m Sóng ph n h i c5a c m bi n không ph; thu3c màu s c c5a b1 m4c ñ i tư=ng hay tính ch t ph n x ánh sáng c5a đ i tư=ng ví d; b1 m4t kính su t, b1 m4t g m màu nâu, b1 m4t plastic màu tr ng, hay b1 m4t ch t li u nhôm sáng, tr ng Tín hi u ñáp ?ng c5a c m bi n ti m c n siêu âm analog td l n tính vTi kho ng cách ði1u ñ4c bi t lý tư_ng cho ?ng d;ng theo dõi m?c c5a v t ch t, m?c ñ3 chuy n ñ3ng c5a ñ i tư=ng Như!c ñiKm: C m bi n ti m c n siêu âm yêu c u ñ i tư=ng có m3t di n tích b1 m4t t i thi u (giá trK tùy thu3c vào t@ng lo i c m bi n) Sóng ph n h i c m bi n nh n đư=c có th chKu nh hư_ng c5a sóng âm t p âm C m bi n ti m c n siêu âm yêu c u m3t kho ng th>i gian sau mzi l n sóng phát đ s\n sàng nh n sóng ph n h i K t qu th>i gian ñáp ?ng c5a c m bi n ti m c n siêu âm nhìn chung ch m c m bi n khác kho ng 0,1s Trang 71 Chương 2: C m Bi n Ti m C n VTi đ i tư=ng có m t đ3 v t ch t th p bat hay v i (qu n áo) r t khó đ phát hi n vTi kho ng cách lTn C m bi n ti m c n siêu âm bK giTi h n kho ng cách phát hi n nh^ nh t S& thay ñ/i c5a môi trư>ng nhi t ñ3 (v n t c âm ph; thu3c vào nhi t ñ3), áp su t, s& chuy n khơng đ ng đ1u c5a khơng khí, b;i bDn bay khơng khí gây nh hư_ng ñ n k t qu ño Trang 72 ... chd thK LED ñ^ D} dàng ki m tra m?c vK trí f Nh0ng y u t8 nh hư9ng đ n t:m phát hiEn cGa c m bi n tiEm c/n điEn dung Kích thưTc c5a n c&c c5a c m bi n V t li u kích thưTc đ i tư=ng Nhi t đ3 mơi... u di}n m i quan h gi(a kh phát hi n ñ i tư=ng hgng s ñi n mơi g Ưu đi&m như%c đi&m cGa c m bi n tiEm c/n điEn dung Ưu điKm: Có th c m nh n v t djn ñi n khơng djn n Tính ch t n tính đ3 nh y khơng