Bài tiểu luận môn kỹ thuật cảm biến

Cảm biến nhiệt độ công nghiệp được phân chia thành 2 phần: Chính là 2 dây kim loại để gắn vào đầu lạnh, đầu nóng.Phần phụ sẽ bao gồm: Đầu kết nối: Là nơi chứa các bảng mạch dùng để kết n

BÀI TIỂU LUẬN MÔN: KỸ THUẬT CẢM BIẾN

Sinh viên: Hoàng Tuấn Sơn – 2175103010028

Lê Võ Trung Kiên-2175103010019 Trịnh Minh Cảnh - 2175103010006

Tham kh o d y chuy n s n xu t ả â ề ả ấ ống

nhựa HDPE

20 Th10 Dây chuyền sản xuất ống nhựa HDPE, máy làm ống nhựa HDPE

Máy này có thể được sử dụng để sản xuất ống nhựa PVC, cũng như ống nhựa PE

PE PP và EVA

Dây chuyền ép đùn này phù hợp cho quá trình ép đùn tốc độ cao của vật liệu HDPE, LDPE và PP Dây chuyền ép đùn tường gấp đôi tường nhựa áp dụng ép đùn trực tiếp (máy đùn đơn hoặc máy đùn hai máy đùn) và công nghệ tạo hình,

hệ thống điều khiển giao diện người máy Nó làm cho mức độ tự động hóa cao, chất lượng đáng tin cậy và sản xuất ổn định trở thành sự thật Và dây chuyền sản xuất ống này giành được danh tiếng tốt của khách hàng trong và ngoài nước

Sản lượng cao và tiêu thụ điện năng thấp.

Tất cả các bề mặt răng cứng đều có kinh nghiệm xử lý nhiệt và mài mịn, hộp khử cùng với hệ thống làm mát cưỡng bức bên trong đảm bảo hiệu quả cao, giọng nóithấp và tuổi thọ dài

Các ứng dụng:

Dây chuyền sản xuất này chủ yếu bao gồm máy đùn trục vít đơn, Khuôn, bể làm mát chân không, bể Spary, máy kéo sáu móng, máy cắt Planet, stacker…

Tham khảo dây chuyền sản xuất ống nhựa HDPE

Để sản xuất ống nhựa HDPE, dây chuyền sản xuất ống nhựa HDPE cần đảm bảo hoạt động ổn định, trơ tru với quy trình như sau:

Bước 1: Sử dụng máy trộn công nghiệp hoạt động công suất lớn dùng hạt nhựa HDPE trộn đều cùng với phụ gia khác nhau

Bước 2: Sau khi hạt nhựa trộn đều sẽ được đưa tới phễu để đến máy đùn Tại bước này, máy đùn sẽ hoạt động dựa trên cơ chế nhiệt độ cao từ 170 đến 200 độ C bột nhựa sẽ lỏng và đưa ra cổ đùn Tại đây dưới hoạt động của máy bơm chân không giúp cho loại

bỏ tạp chất và bắt đầu tạo hình cho ống nhựa HDPE

Bước 3: Ống sau khi được tạo hình sẽ được đưa tới thùng làm lạnh tại đây với cơ chế hút chân không là làm lạnh sẽ cho ra sản phẩm ống với kích thước như mong muốn

Bước 4: Các ống này được đi qua máy phun logo công ty và được máy kéo hoạt động tạisize và độ dày mỏng cho ống

Bước 5: Kiểm tra thành phẩm, sản phẩm không đạt chuyển sẽ tiến hành Băm –> Trộn nguyên liệu –> Máy đùn

Dây chuyền sản xuất ống nhựa HDPE)

Toàn bộ dây chuyền sản xuất ống nhựa HDPE hoạt động theo quy trình như sau: Bước 1: Đưa hạt nhựa HDPE vào máy trộn, sau đó nguyên liệu được đưa tới phễu cấp liệu Tại đây, hạt nhựa ở solo cấp liệu sẽ được hút vào ống dẫn liệu và cấp liệu của máy đùn

Bước 2: Dựa theo nguyên lý nóng chảy của hạt nhựa, máy đùn sẽ làm nóng chảy nhựa Bột nhựa được đưa tới họng cấp liệu, sau đó được gia nhiệt độ từ 170 – 200 độ C tại xilanh nhiệt Bột nhựa lúc này sẽ lỏng hóa khi nhiệt độ đạt tới 280 độ C

Bước 3: Phần khuôn đùn được thiết kế với nhiều hình dạng khác nhau, để tăng độ nén vàquyết định hình dạng ống Sau đó, ống nhựa sẽ được đưa tới thùng làm lạnh chân không, thùng tạo áp suất 15 – 18 độ C để định hình ống nhựa Thùng chân không sẽ hútkhí dư và làm mát ống nhựa bằng cách phun nước làm lạnh

Bước 4:jSau khi ống nhựa được làm mát, máy in chữ lazer sẽ khắc thông tin công ty và thông số lên thân ống nhựa Thông qua máy kéo, người thiết kế có thể tính toán và xác

định kích cỡ, độ dày mỏng phù hợp với từng loại ống nhựa khác nhau Hoàn thành quy trình sản xuất ống nhựa HDPE.

Cảm biến nhiệt độ công nghiệp được phân chia thành 2 phần: Chính là 2 dây kim loại để gắn vào đầu lạnh, đầu nóng.

Phần phụ sẽ bao gồm:

Đầu kết nối: Là nơi chứa các bảng mạch dùng để kết nối điện trở Chất liệu là gốm.

Bộ phận cảm biến: Nó được bảo vệ bởi lớp vỏ sau khi đã kết nối với các đầu nối

Bộ phận này quan trọng nhất Nó quyết định đến độ chính xác của thiết bị khi làm việc

Phụ chất làm đầy: Đó chính là bột alumina có độ mịn, được sấy khô Chức năng

của nó là lấp đầy những khoảng trống để giúp hạn chế sự rung động của cảm biến

Dây kết nối: Tùy theo từng loại mà số lượng dây kết nối có thể là 2, 3, 4 Vật liệu

sản xuất dây sẽ dựa vào điều kiện của đầu đo

Vỏ bảo vệ: Chức năng của nó là bảo vệ dây kết nối và cảm biến Tùy theo yêu cầu

mà lớp vỏ này có thể bổ sung thêm lớp ngoài bằng vỏ bổ sung để tăng khả năng bảo vệ

Chất cách điện bằng gốm: Chức năng của nó là ngăn cách điện của vỏ và dây kết

nối, ngăn ngừa đoản mạch

cấu tạo, nguyên lý hoạt động của một mạch sử dụng cảm biến để đo tốc độ

1 Cảm biến tốc độ là gì? Có chức năng gì?

Cảm biến tốc độ là bộ phận trên phanh điện tử đảm nhận nhiệm vụ phòng chống nguy cơ hãm cứng phanh bánh xe khi xe ô tô đang di chuyển cần giảm tốc độ đột ngột Theo đó, khi xe được cài đặt cảm biến tốc độ sẽ giúp hạn chế tối đa khả năng trượt, văng và hướng lái được kiểm soát trong những trường hợp người lái gặp vấn đề, không thể chủ động được.

Cảm biến tốc độ xe có vai trò quan trọng

Chức năng chính của bộ phận này là đo số km thực tế của ô tô đã và đang chạy Đồng thời, chúng đưa ra cảnh báo, hiệu chỉnh nhất định, cụ thể như sau:

 Điều khiển tốc độ không tải – Idle Speed Control (ISC).

Điều khiển hộp số khi người lái chuyển số.

 Hiệu chỉnh tỉ lệ hòa khí nạp và động cơ.

 Điều khiển mô tơ trợ lực lái để điều khiển hệ thống trợ lực lái điện tử.

 Chức năng điều khiển mô tơ gạt mưa theo tốc độ.

 Điều khiển hệ thống auto lock – lock cửa tự động.

 Đảm nhận nhiệm vụ điều khiển độ cao của gầm xe trên hệ thống nâng hạ gầm điện tử.

2 Cấu tạo của cảm biến tốc độ

Với ô tô, cấu tạo cơ bản của bộ phận cảm ứng bao gồm nhiều chi tiết Chúng thường được đặt ở hốc bánh xe khi sử dụng đĩa phanh ở cả 4 bánh Với những trường hợp xe có thêm phanh tang trống ở bánh phía sau thì bộ phận cảm biến tốc độ của xe ô tô sẽ được đặt ở vị trí hộp vi sai.

Hiện tại, cảm biến tốc độ ô tô có nhiều loại, điển hình như dùng quang học, loại từ, công tắc lưỡi gà và phần tử điện trở MRE Trong đó, vị trí cảm biến tốc độ với loại MRE được lắp đặt trực tiếp trên hộp số hoặc hộp số phụ và được bánh răng thứ cấp dẫn động Chúng có cấu tạo bao gồm: 1 mạch tích hợp HIC, 1 phần tử từ trở MRE và 1 vành từ Các bộ phận có sự phối hợp nhịp nhàng với nhau tạo nên sự hoàn chỉnh và đảm nhận nhiệm vụ cảm biến tốc độ một cách tốt nhất.

ấu tạo của cảm biến tốc độ trên xe ô tô

3 Nguyên lý hoạt động của cảm biến tốc độ

Đây là vấn đề đang được nhiều người quan tâm Khi tìm hiểu về bộ phận này, chắc hẳn thông tin nguyên lý hoạt động sẽ được nhiều người tìm kiếm Theo

đó, hệ thống này của ô tô hoạt động dựa theo nguyên lý cảm ứng từ.

Cụ thể, bộ phận trên có cấu tạo nam châm liên kết với bánh răng kim loại Vì vậy, khi bánh xe quay, phần bánh răng này sẽ chuyển động theo và các răng trượt qua nam châm sẽ tạo nên dòng điện xoay chiều (chúng được hiểu là tín hiệu điện) Tiếp theo các tín hiệu sẽ được báo thông qua số lượng xung, truyền vào bộ mạch cảm biến tốc độ và tính toán vận tốc của xe Vận tốc thực

tế của xe sẽ được so sánh với tốc độ cài đặt sẵn để kiểm soát tài xế có vượt quá tốc độ cho phép hay không Đây là nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống cảm biến tốc độ trên xe ô tô.

Phân tích cụ thể có thể thấy đối với loại điện trở từ MRE thì chúng sẽ thay đổi theo hướng của đường sức từ tác dụng lên nó Cụ thể, khi nam châm lắp trên vành quay làm cho điện áp đầu ra của MRE phát ra dạng sóng xoay chiều và sóng sẽ được chuyển hóa thành một dạng tín hiệu số Sau đó, chúng biến đổi qua transistor trước khi đưa thông tin tới bảng taplo được lắp đặt trên xe ô tô.

Cảm biến có nguyên lý hoạt động đồng bộ

4 Các loại cảm biến tốc độ

Có nhiều cách phân loại hệ thống cảm biến tốc độ, trong đó có 2 cách phổ biến nhất như sau:

Cách 1: Phân loại theo hở và kín, có 2 loại sau:

 Cảm biến hở: Có cấu tạo bao gồm vòng kim loại và đầu đọc tách

rời Loại cảm biến này có nhược điểm là dễ bám bụi, các mảnh kim loại hay cát Chính vì vậy chúng gây nên những tác động không tốt cho quá trình hoạt động của hệ thống mà điển hình là làm biến đổi dòng điện cảm ứng thu được Vì vậy, loại này ít được sử dụng.

 Cảm biến kín: Bao gồm nam châm và bánh răng kim loại khít với

nhau Loại cảm biến này nhờ thiết kế đặc biệt mà khắc phục được tình trạng bám bụi bẩn, Vì thế, chúng ít khi cần bảo dưỡng và phương tiện hoạt động được ổn định hơn, mượt mà hơn Đây là loại cảm biến được sử dụng khá phổ biến hiện nay.

Có nhiều loại cảm biến tốc độ

Cách 2: Phân loại theo cách cảm biến, bao gồm :

 Cảm biến tốc độ xe loại công tắc lưỡi gà: Đây là loại cảm biến đời

cũ nên chúng sử dụng chủ yếu là dây cáp truyền động từ hộp số lên đồng hồ taplo và được lắp trong bảng đồng hồ loại kim

 Cảm biến quang học:Đây là cảm biến được làm từ đèn LED chiếu

vào transistor quang học Đây là loại cảm biến được lắp trong bảng đồng hồ và hiện được sử dụng khá phổ biến.

 Cảm biến xe loại điện từ: Trong các loại cảm biến tốc độ xe thì đây

cũng chính là một trong những cảm biến được ứng dụng rộng rãi Khi trục thứ cấp của hộp số quay thì khoảng cách giữa lõi của cuộn dây và roto tăng hoặc giảm bớt các răng, số lượng đường sức từ đi qua lõi tăng hay giảm tương ứng sẽ tạo ra điện áp xoay chiều AC trong cuộn dây Khi tần số của điện áp xoay chiều này tỷ lệ với tốc độ quay của roto sẽ giúp nhận biết tốc độ xe và kiểm soát chúng ở mức

độ cho phép.

 Cảm biến tốc độ bánh xe loại MRE (phần tử từ trở):Thông

thường chúng được lắp trên hộp số hoặc hộp số phụ và được dẫn động bằng bánh răng trục thứ cấp.

từ đó ta có thể tính được giá trị vận tốc của động cơ

Nguyên tắc hoạt động của Encoder

Nguyên lý cơ bản của encoder, đó là một đĩa tròn xoay, quay quanh trục Trên đĩa có các lỗ (rãnh) Người ta dùng một đèn led để chiếu lên mặt đĩa Khi đĩa quay, chỗ không có lỗ (rãnh), đèn led không chiếu xuyên qua được, chỗ có lỗ (rãnh), đèn led sẽ chiếu xuyên qua Khi đó, phía mặt bên kia của đĩa, người ta đặt một con mắt thu Với các tín hiệu có, hoặc không có ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận được đèn led có chiếu qua lỗ hay không Số xung đếm được

và tăng lên nó tính bằng số lần ánh sáng bị cắt

Như vậy là encoder sẽ tạo ra các tín hiệu xung vuông và các tín hiệu xung vuông này được cắt từ ánh sáng xuyên qua lỗ Nên tần số của xung đầu ra sẽ phụ thuộc vào tốc độ quay của tấm tròn đó

Các loại cơ bản của Encoder là gì?

Gồm 2 loại chính: Encoder tuyệt đối và Encoder tương đối

Encoder tuyệt đối (adsolute encoder): Đã gọi là tuyệt đối thì tức là tín hiệu

ta nhận được từ Encoder cho biết chính xác vị trí của Encoder mà người sử dụngkhông phải xử lý thêm gì cả

Encoder kiểu tuyệt đối có kết cấu gồm những phần sau: Bộ phát ánh sáng (LED), đĩa mã hóa (có chứa dải băng mang tín hiệu), một bộ thu ánh sáng nhạyvới ánh sáng phát ra (photosensor) Đĩa mã hóa ở encoder tuyệt đối được chế tạo từ vật liệu trong suốt, người ta chia mặt đĩa thành các góc đều nhau và các đường tròn đồng tâm.

Các đường tròn đồng tâm và bán kính giới hạn các góc hình thành các phân tố diện tích Tập hợp các phân tố diện tích cùng giới hạn bởi 2 vòng tròn đồng tâm gọi là dải băng Số dải băng tùy thuộc vào công nghệ sản xuất (chủng loại sản phẩm), ứng với một dải băng ta có một đèn LED và một bộ thu

+ Ưu điểm: giữ được giá trị tuyệt đối khi Encoder mất nguồn

+ Nhược điểm: giá thành cao vì chế tạo phức tạp, đọc tín hiệu khó

Encoder tương đối

Về cơ bản thì Encoder kiểu tương đối đều giống nhau, chỉ khác ở đĩa mã hóa Ở encoder tương đối thì đĩa mã hóa gồm 1 dải băng tạo xung Ở dải băng này được chia làm nhiều lỗ bằng nhau và cách đều nhau (có thể chất liệu trong suốt

+ Chất liệu có thể là trong suốt để giúp ánh sáng chiếu qua

+ Là Encoder chỉ có 1,2 hoặc tối đa 3 vòng lỗ, và thường có thêm một lỗ định vị

+ Ưu điểm: giá thành rẻ, chế tạo đơn giản, xử lý tín hiệu trả vềdễ dàng.

+ Nhược điểm: dễ bị sai lệch về xung khi trả về Sẽ tích lũy sai số khi hoạt động lâu dài.

Cách thức xác định chiều quay của encoder

Encoder thường có 3 kênh (3 ngõ ra) bao gồm kênh A, kênh B và kênh I (Index) Trong hình 2 bạn thấy hãy chú ý một lỗ nhỏ bên phía trong của đĩa quay và một cặp phat-thu dành riêng cho lỗ nhỏ này Đó là kênh I của encoder

Cứ mỗi lần motor quay được một vòng, lỗ nhỏ xuất hiện tại vị trí của cặp thu, hồng ngoại từ nguồn phát sẽ xuyên qua lỗ nhỏ đến cảm biến quang, một tín hiệu xuất hiện trên cảm biến Như thế kênh I xuất hiện một “xung” mỗi vòngquay của motor

phát-Bên ngoài đĩa quay được chia thành các rãnh nhỏ và một cặp thu-phát khác dành cho các rãnh này Đây là kênh A của encoder, hoạt động của kênh A cũng tương tự kênh I, điểm khác nhau là trong 1 vòng quay của motor, có N “xung” xuất hiện trên kênh A N là số rãnh trên đĩa và được gọi là độ phân giải (resolution) của encoder Mỗi loại encoder có độ phân giải khác nhau, có khi trên mỗi đĩa chĩ có vài rãnh nhưng cũng có trường hợp đến hàng nghìn rãnh được chia Để điều khiển động cơ, bạn phải biết độ phân giải của encoder đang dùng Độ phân giải ảnh hưởng đến độ chính xác điều khiển và cả phương pháp điều khiển

Trên các encoder còn có một cặp thu phát khác được đặt trên cùng đường tròn với kênh A nhưng lệch một chút, đây là kênh B của encoder Với 2 tín hiệu xung

A và B giúp chúng ta xác định chiều quay của động cơ Tín hiệu xung từ kênh B

có cùng tần số với kênh A nhưng lệch pha 90 độ

Khi cảm biến A bắt đầu bị che thì cảm biến B hoàn toàn nhận được hồng ngoại xuyên qua, và ngược lại Hình trên là dạng xung ngõ ra trên 2 kênh Xét trường hợp motor quay cùng chiều kim đồng hồ, tín hiệu “đi” từ trái sang phải Bạn hãyquan sát lúc tín hiệu A chuyển từ mức cao xuống thấp (cạnh xuống) thì kênh B đang ở mức thấp Ngược lại, nếu động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ, tín hiệu “đi” từ phải qua trái Lúc này, tại cạnh xuống của kênh A thì kênh B đang ởmức cao Như vậy, bằng cách phối hợp 2 kênh A và B chúng ta không những xác định được góc quay (thông qua số xung) mà còn biết được chiều quay của động cơ (thông qua mức của kênh B ở cạnh xuống của kênh A).

Đo tốc độ động cơ với Encoder 1 kênh

Sử dụng Encoder 20 xung (trên 1 vòng quay của động cơ)

8 RS

GND RW

previousMillis += 1000; }

Code khác dùng cho Encode 1 kênh:

int encoder_pin = 2; // The pin the encoder is connected unsigned int rpm; // rpm reading

volatile byte pulses; // number of pulses

unsigned long timeold;

// The number of pulses per revolution

// depends on your index disc!!

unsigned int pulsesperturn = 20;

//Restart the interrupt processing

attachInterrupt(0, counter, FALLING);

GND: chân cấp nguồn âm

CLK: phase A

DT: phase B

SW: button

Cách đọcjencoder bằng Arduino

Sử dụng ngắt ngoài: đây là phương pháp dễ nhưng chính xác để đọc encoder

và cũng là phương pháp được dùng trong bài học này Ý tưởng của phương pháprất đơn giản, chúng ta nối kênh A của encoder với 1 ngắt ngoài (INT2 chẳng hạn) và kênh B với một chân nào đó bất kỳ (không phải chân ngắt) Cứ mỗi lần ngắt ngoài xảy ra, tức có 1 xung xuất hiện trên ở kênh A thì trình phục vụ ngắt ngoài tự động được gọi Trong trình phục vụ ngắt này chúng ta kiểm tra mức của kênh B, tùy theo mức của kênh B chúng ta sẽ tăng biến đếm xung lên 1 hoặc giảm đi 1 Tuy nhiên, bạn cần phải tính toán rất cẩn thận khi sử dụng phương pháp này Trong bài này, chúng ta chọn độ phân giải của encoder là 20 (20 xung trên mỗi vòng quay, loại encoder đơn giản nhất)