Chương 3: Cảm biến và cơ cấu chấp hành docx

Giới thiệu về cảm biến và cơ cấu chấp hành.. Đặc tính của cảm biến và cơ cấu chấp hành.. Giới thiệu về cảm biến và cơ cấu chấp hành.. Đặc tính của cảm biến và cơ cấu chấp hành.. Giới thi

CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH

• 3.1 Giới thiệu về cảm biến và cơ cấu chấp hành

• 3.2 Đặc tính của cảm biến và cơ cấu chấp hành

• 3.3 Một số loại cảm biến thường gặp

• 3.4 Cơ cấu chấp hành

CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH

• 3.1 Giới thiệu về cảm biến

và cơ cấu chấp hành

• 3.2 Đặc tính của cảm biến

và cơ cấu chấp hành

• 3.3 Một số loại cảm biến thường gặp

• 3.4 Cơ cấu chấp hành

Giác

quan

Cảm biến làm nhiệm vụ gì trong một

hệ thống cơ điện tử.

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU CẢM BIẾN VÀ CCCH

3.1 Giới thiệu về cảm biến và cơ cấu chấp hành

• Khối cảm biến

• Khối điều khiển

• Khối cơ cấu chấp hành Khối cảm biến

Khối cơ cấu chấp hành

BỘ ĐIỀU KHIỂN

HỆ THỐ NG ĐƯỢC ĐIỀ U KHIỂN

Hình 3.1 Hệ CĐT thường gặp.

CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH

• 3.1 Giới thiệu về cảm biến và cơ cấu chấp hành

3.1.1 Giới thiệu về cảm biến

3.1.2 Giới thiệu về cơ cấu chấp hành

• 3.2 Đặc tính của cảm biến và cơ cấu chấp hành

• 3.3 Một số loại cảm biến thường gặp

• 3.4 Cơ cấu chấp hành

3.1 Giới thiệu về cảm biến và cơ cấu chấp hành.

3.1.1 Giới thiệu cảm biến.

- Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận sự biến đổi của các đại lượng vật lý cần đo thành các đại lượng đo chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị đại lượng cần đo

- Cảm biến được phân loại thành 2 dạng tương tự hoặc số dựa trên dạng tín hiệu đầu ra Cảm biến tương tự cung cấp tín hiệu liên tục tỷ lệ với tham số cần đo và cần sự biến đổi tương tự thành số trước khi chuyển cho bộ điều khiển số Trong khi đó, cảm biến số cung cấp đầu ra số có thể trực tiếp ghép nối với bộ điều khiển số.

Phân loại cảm biến

3.1.1: GIỚI THIỆU CẢM BIẾN

Một số loại cảm biến thường gặp:

• Cảm biến dịch chuyển thẳng và quay

• Cảm biến gia tốc

• Cảm biến lực

• Cảm biến đo mơmen và cơng suất

• Cảm biến lưu lượng

• Cảm biến nhiệt độ

• Cảm biến đo khoảng cách

• Các cảm biến nhận biết ánh sáng, hình ảnh và nhận dạng

Tiêu chuẩn lựa chọn:

CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH

• 3.1 Giới thiệu về cảm biến và cơ cấu chấp hành

3.1.1 Giới thiệu về cảm biến

3.1.2 Giới thiệu về cơ cấu chấp hành

• 3.2 Đặc tính của cảm biến và cơ cấu chấp hành

• 3.3 Một số loại cảm biến thường gặp

• 3.4 Cơ cấu chấp hành

3.1.2: CƠ CẤU CHẤP HÀNH

Hình 3.2 Thiết bị chấp hành thơng thường.

Phân loại:

- Theo dạng năng lượng: điện, điện cơ, điện từ, thủy lực và khí nén.

- Dạng nhị phân và dạng liên tục.

3.2 ĐẶC TÍNH CỦA CẢM BIẾN

3.2 ĐẶC TÍNH CỦA CẢM BIẾN

3.2 ĐẶC TÍNH CỦA CẢM BIẾN

3.2 ĐẶC TÍNH CỦA CẢM BIẾN

3.2.3 ĐỘ NHẠY

Hình 3.3 Độ nhạy của cảm biến.

3.2 ĐẶC TÍNH CỦA CẢM BIẾN

• Sai số do độ nhạy của cảm biến thay đổi không

giống như mong muốn.

3.2 ĐẶC TÍNH CỦA CẢM BIẾN

3.2 ĐẶC TÍNH CỦA CẢM BIẾN

3.2 ĐẶC TÍNH CỦA CẢM BIẾN

3.2.7 TÍNH OÅN ÑÒNH

Hình 3.5 Tính ổn định của hệ thống.

3.2 ĐẶC TÍNH CỦA CẢM BIẾN

3.2 ĐẶC TÍNH CỦA CẢM BIẾN

3.3 MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN THƯỜNG GẶP

• 3.3.1 Cảm biến dịch chuyển thẳng và quay

• 3.3.2 Đo lực

• 3.3.3 Cảm biến đo khoảng cách

3.3 MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN THƯỜNG GẶP

• 3.3.1 Cảm biến dịch chuyển thẳng và quay

• 3.3.2 Đo lực

• 3.3.3 Cảm biến đo khoảng cách

3.3.1 Cảm biến dịch chuyển thẳng và quay

• 3.3.1.1 Cơng tắc hành trình

• 3.3.1.2 Tia hồng ngoại

• 3.3.1.3 Các bộ mã hĩa quang học

3.3.1.1 Công tắc hành trình.

• Là loại đơn giản nhất của cảm biến dịch chuyển.

Hình 3.7 Cơng tắc hình trình.

3.3.1.2 Tia hồng ngoại

3.3.1.3 Các bộ mã hóa quang học.

Hình 3.10 Bộ mã hĩa tương đối.

3.3.2 ĐO LỰC.

Hình 3.11 Vật bị kéo dọc trục (a), nén dọc trục (b), biến dạng (c).

Hình 3.12 Cảm biến tải thủy lực

3.3.3 CẢM BIẾN ĐO KHOẢNG CÁCH.

Hình 3.13 Sĩng được phát và phản xạ lại từ vật

3.3.3 CẢM BIẾN ĐO KHOẢNG CÁCH.

Hình 3.14 Đĩnh nghĩa thời gian truyền sĩng.

3.3.3 CẢM BIẾN ĐO KHOẢNG CÁCH.

Hình 3.15 TOF tính theo biên độ lớn nhất của tín hiệu phản xạ

3.3.3 CẢM BIẾN ĐO KHOẢNG CÁCH.

Nguyên nhân sai số của phương pháp thời gian truyền:

• Sự thay đổi tốc độ truyền sĩng

• Khơng xác định được chính xác thời gian đến của xung phản xạ

• Sai số của mạch định thời sử dụng để đo thời gian truyền

• Sự tương tác của sĩng tới bề mặt đối tượng cần đo khoảng cách

+ LVDT + Load cell (strain gauge)

+ Piezo component

+ Dòng, áp + Camera + Quang học + Từ trường + Độ ẩm + Ion + Điện dẫn

VỊ TRÍ, VẬN TỐC, GIA TỐC

LVDT (Linear Variable Differential Transformer )

1 Incremental

2 Absolute(tuyệt đối)

3 Kết hợp

INCREMENTAL

ABSOLUTE

LINEAR ENCODER

GYRO & TILT SENSOR

TILT SENSOR

SONAR

NHIỆT ĐỘ

NHIỆT ĐỘ

NHIỆT ĐỘ

KHỐI LƯỢNG

3.4 CƠ CẤU CHẤP HÀNH.

3.4.1.1 ĐỘNG CƠ DC.

Hình 3.16 Nguyên lý làm việc của động cơ một chiều.

3.4.1.1 ĐỘNG CƠ DC.

ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ:

• Mắc điện trở điều chỉnh vào mạch phần ứng.

• Thay đổi điện áp U.

• Thay đổi từ thơng.

3.4.1.2 ĐỘNG CƠ AC.

2

n

n

n n

n

S    



3.4.1.3 ĐỘNG CƠ BƯỚC.

Giới thiệu:

• Động cơ bước là động cơ điện khơng cĩ bộ phận đảo mạch.

Hình 3.17 Phân biệt động cơ bước và động cơ điện thơng thường.

3.4.1.3 ĐỘNG CƠ BƯỚC.

Hình 3.18 Cấu tạo bên trong động cơ bước.

Hình 3.19 Hình dáng bên ngồi của động cơ bước.

3.4.1.3 ĐỘNG CƠ BƯỚC.

Các loại động cơ bước (Dựa vào cấu tạo):

• Động cơ bước nam châm vĩnh cửu

• Động cơ bước biến từ trở

• Động cơ bước hỗn hợp

3.4.1.3 ĐỘNG CƠ BƯỚC.Động cơ bước biến từ trở.

Hình 3.20 Động cơ biến từ trở.

3.4.1.3 ĐỘNG CƠ BƯỚC.Động cơ bước hỗn hợp.

Hình 3.21 Động cơ bước hỗn hợp.

3.4 CƠ CẤU CHẤP HÀNH.

3.4.2 HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHIEÅN KHÍ NEÙN.

3.4 CƠ CẤU CHẤP HÀNH.

3.4.2.1 PHẦN TỬ XỬ LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN

3.4.2.1.1 Van đảo chiều.

3.4.2.1.2 Van chắn.

3.4.2.1.3 Van tiết lưu:

3.4.2.1.4 Van áp suất.

3.4.2.1 PHẦN TỬ XỬ LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN

3.4.2.1.1 Van đảo chiều.

a Ký hiệu của van đảo chiều.

Van đảo chiều 2/2 Van đảo chiều 4/2 Van đảo chiều 5/2

3.4.2.1 PHẦN TỬ XỬ LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN

3.4.2.1.1 Van đảo chiều.

b Tín hiệu tác động

Tác động bằng tay.

Kí hiệu nút nhấn tổng quát Nút bấm

Tay gạt Bàn đạp

3.4.2.1 PHẦN TỬ XỬ LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN

3.4.2.1.1 Van đảo chiều.

Trực tiếp bằng dịng khí nén vào với

đường kính 2 đầu nịng van khác nhau

Gián tiếp bằng dịng khí nén vào qua

van phụ trợ

3.4.2.1 PHẦN TỬ XỬ LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN

3.4.2.1.1 Van đảo chiều.

b Tín hiệu tác động

Tác động bằng cơ.

Đầu dị

Cữ chặn bằng con lăn, tác động 2 chiều

Cữ chặn bằng con lăn, tác động 1 chiều

Lị xo

Nút nhấn cĩ rãnh định vị

3.4.2.1 PHẦN TỬ XỬ LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN

3.4.2.1.1 Van đảo chiều.

b Tín hiệu tác động

Tác động bằng nam châm điện.

3.4.2.1 PHẦN TỬ XỬ LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN

3.4.2.1.1 Van đảo chiều.

c Van đảo chiều cĩ vị trí “khơng”

d Van đảo chiều khơng cĩ vị trí “khơng”

P

R Y

Van đảo chiều 2/2

tác động bằng nam châm điện

3.4.2.1 PHẦN TỬ XỬ LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN

3.4.2.1.2 Van chắn.

Van một chiều.

Van logic OR.

Van logic AND.

Van xả khí nhanh.

A

P2 P1

3.4.2.1 PHẦN TỬ XỬ LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN

3.4.2.1.3 Van tiết lưu.

Van tiết lưu cĩ tiết diện

3.4.2.1 PHẦN TỬ XỬ LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN

3.4 CƠ CẤU CHẤP HÀNH.

3.4.2.2 CƠ CẤU CHẤP HÀNH.

3.4.2.2 CƠ CẤU CHẤP HÀNH.

3.4.2.2.2 Động cơ khí nén.

Động cơ quay hai chiều Động cơ

quay một chiều

2.2.5 Sensor Và Cơ Cấu Tác Động(tt)

b Cơ Cấu Tác Động :

Cơ cấu tác động là thành phần quan trọng

khác trong hệ thống cơ điện tử Các cơ cấu tác động được sử dụng phổ biến là các cơ cấu tác động điện, cơ, thuỷ lực và khí nén Chúng

chuyển đổi tín hiệu vào dạng điện thành các đáp ứng ngõ ra dạng cơ học như lực, góc hay vị trí Người ta phân loại cơ cấu tác động theo 3

nhóm như sau:

 Cơ cấu tác động điện từ (như các môtơ điện AC, DC, môtơ bước, nam châm điện).

 Cơ cấu tác động thuỷ lực (hay khí nén).

 Cơ cấu tác động quy ước (như piezoelectric, magnetostrictive, memory metal).

ĐỘNG CƠ ĐIỆN

AC

AC servo

ĐỘNG CƠ ĐIỆN

DC

Ba loai DC

cơ bản

Series motor

Shunt motor

Compound motor

DC servo

Step motor

Brushless motor

RC servo motor

 

Linear motor, piezo motor, Micro motor, ultrasonic motor