Cảm biến vị trí và dịch chuyển

Cảm biến vị trí và dịch chuyển A.. Một số cảm biến vị trí và dịch chuyển I.. - Trong điều kiện làm việc nhiệt độ cao thì độ ổn định làm việc không cao.. • Biện pháp khắc phục : Sử dụng c

Trang 1

A Một số cảm biến vị trí và dịch chuyển

I C m bi n i n c m:ả ế đ ệ ả

C m bi n i n c m dùng con ch y c h cả ế đ ệ ả ạ ơ ọ

C m bi n i n c m không dùng con ch y c h cả ế đ ệ ả ạ ơ ọ

II.C m bi n i n dung:ả ế đ ệ

C m bi n t ả ế ụ đơn

C m bi n t kép vi saiả ế ụ

C m bi n m ch oả ế ạ đ

III.Cảm biến quang:

Cảm biến quang phản xạ

C m bi n quang r i th uả ế ọ ấ

IV C m bi n o d ch chuy n b ng sóng àn h iả ế đ ị ể ằ đ ồ

V C m bi n Hallả ế

VI C m bi n siêu âmả ế

VII.C m bi n i n trả ế đ ệ ở

VIII C m bi n h ng ngo iả ế ồ ạ

B.Tìm hiểu một số cảm biến:

I.Cảm biến Hall:

1.Nội dung:

a.Khái niệm:

C m bi n Hall ho t ả ế ạ động d a trên nguyên t c hi u ng Hall Hi u ng Hall liên hự ắ ệ ứ ệ ứ ệ gi a ữ

i n th gi a hai u dây d n v i t tr ng N u s d ng c m bi n Hall này v i m t

châm v nh c u ta có th nh n bi t ĩ ử ể ậ ế được v trí các v t nhi m tị ậ ễ ừ

d.Hình ảnh:

2.Nguyên lý hoạt động:

a.Cấu tạo:

*Sơ đồ:

Chú thích : 1 Nam châm vĩnh cữu

2 Đường lực từ

3 Vật nhiễm từ

b Hoạt động :

* Trong i u ki n bình thđ ề ệ ường : Khi v t th nhi m t ậ ể ễ ừ đặt sát bên c nh thì t l cạ ừ ự ch y ạ qua c m bi n hall s gi m i r r t, khi ó c m bi n s xác nh ả ế ẽ ả đ ỏ ệ đ ả ế ẽ đị được v trí c a v yị ủ ậ nhi m t ể ừ

* Trong điều kiện khác :

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 đại

4 Ứng dụng :

* Trong thực tế :

- Dùng trong phân loại sản phẩm

Trang 2

- Dùng để xác định vi trí di chuyển

Trang 4

- Được sủ dụng nhiều trong robot

5 Đặc điểm riêng và hình dạng mới

1.1:cảm biến hall

1.2:cảm biến Hall_and OEM_pot

Sử dụng Hall Effect Sensor để đo vị trí

T o mô hình th c nghi m nh hình v dạ ự ệ ư ẽ ưới, g m có 1 ồ động c (lo i nào c ng ơ ạ ũ được), 1 nam châm hình a tròn (Ring Magnet) nh trong hình v , 1 c m bi n Hall Effect lo i tínđĩ ư ẽ ả ế ạ hi u ệ

ra tương t (n u dùng Hall Effect tín hi u ra s thì ph i làm mô hình d ng khác)ự ế ệ ố ả ạ

Khi động c quay => a nam châm g n v i tr c ơ đĩ ắ ớ ụ động c quay theo => t trơ ừ ường bi n ế thiên C m bi n Hall Effect c m nh n ả ế ả ậ được s bi n thiên này và t o tín hi u i n ápự ế ạ ệ đ ệ đầu ra

tương ng Th c t , quan h gi a t trứ ự ế ệ ữ ừ ường (input) và i n áp (output) có d ng nhđ ệ ạ ư hình 2,

ó là khâu khu ch i bão hòa Vì v y, c tính phi tuy n này c n c tuy n tính

nhà s n xu t Hall Effect s giúp b n vi c này.ả ấ ẽ ạ ệ

Trang 6

Trên hình 3, có ba đường đặc tuy n sau khi ế được tuy n hóa trong vùng t trế ừ ường -640

< B (Gauss) < 640 Hình dáng c a ủ đường tuy n tính hóa ph thu c vào i n áp c pế ụ ộ đ ệ ấ (Vs) cho

c m bi n.ả ế

Viết một chương trình thu thập dữ liệu trên VDK Pic Mạch phần cứng có thể thiết

kế theo nguyên lý sau:

Nh v y ng v i m i v trí c a ư ậ ứ ớ ỗ ị ủ động c , ta s o ơ ẽ đ được 1 i n áp xác nh t c m bi n i nđ ệ đị ừ ả ế Đ ệ

áp ra c a c m bi n thủ ả ế ường là O-10VDC tương ng v i góc quay t 0-360 ứ ớ ừ độ ủ c a tr c ụ động

c Do ó bài toán xác nh v trí ã ơ đ đị ị đ đạ đượt c

II Cảm biến siêu âm

1 Khái niệm:

Cảm biến siêu âm là thiết bị dùng để xác định vị trí của các vật thông qua phát sóng

Trang 7

siêu âm

2 Nguyên lí hoạt động:

a.Sơ đồ cấu tạo:

b.Chú thích:

1-B bi n âmộ ế

2-Đế nh a t ng h pự ổ ợ

3-Ph n gi m âmầ ả

4-Cáp i nđ ệ

5-V kim lo iỏ ạ

6-V b cỏ ọ

t 2

t 1

? t

1)phạm vi ứng dụng :

***

4) Hình ảnh và thông số kỹ thuật của vài cảm biến siêu âm http://www.robot-electronics.co.uk

SRF02 – cảm biến đo cự li từ xa bằng sóng siêu âm

SRF02

Chi tiết

Điện áp -

Nguồn 5V

Dòng

-

I= 4mA

Tần số

-

40KHz

Phạm vi hoạt

động

-

15cm - 6m

Khả năng hoạt

động-

Điều khiển liên tục 64 bước

Kiểu kết nối - 1

2 -

Tốc độ truyền 12C

đường truyền tương tự - connects up to 16 devices to any uP

or

UART serial port

Điều khiển tự

động

-

Không định kích cỡ hoạt động, tự xử lí và hoạt động nhanh

Trang 8

Th i gianờ

ho t ạ động- Th i gian h i áp,ờ ồ đ đưa tín hi u i u khi nệ đ ề ể

H ệ đơn vị

-Đo trong hệ inch,mm,uS

Trọng lượng -

4.6 m

Kích thước -

24mm x 20mm x 17mm chiều cao

CB siêu âm v i c 2 lo i giao di n I2C vàớ ả ạ ệ

n i ti p thu t toán Autotune m iố ế ậ ớ thông

minh s d ng trong ph m vi nh , khôngử ụ ạ ỏ

c n chu kì nh c thêm vào ó nh ngầ đị ỡ đ ữ

ch c n ng m i cho phép qu n lí ph m viứ ă ớ ả ạ

và phân chia D dàng k t n i v i USBễ ế ố ớ

ch v i module USBI2C T ho t ủ ớ ự ạ động

nh các bus USBờ

Hình nh bên ph i hi n th SRF02 k tả ả ể ị ế

n i t i 1 module USBI2C Moduleố ớ

USBI2C có linh ki n r i.ệ ờ

Trang 9

SRF05

SRF10 – Cảm biến siêu âm kích thước bé

SRF10 Giao diện

Điện áp- 5V

Dòng- 15mA

Dải tần- 40KHz

Phạm vi làm

việc- 6cm -6m

Tín hiệu tương

tự- Biến thiên 40- 700 trong 16 bước

Đầu nối- Bus tiêu chuẩn I2C

Định thời -Tín hiệu về trong toàn thời gian làm việc, quản lí chức năng tự do

Đơn vị- uS, mm hoặc inches

Kích thước -32mm x 15mm x 10mm

Ảnh bên trái : So sánh kích thước của

SRF10 với SRF04

SRF235 Giao diện

Trang 10

Điện áp - 5V

Dòng - 25mA

Dải tần - 235KHz

Vùng làm việc - 10cm -1.2m

Đường kính tia siêu âm - 15°

Đầu nối - Bus tiêu chuẩn I2C

Định thời -Tín hiệu liên tục trong toàn thời gian làm việc, quản lí các chức năng tự do

Đơn vị - uS, mm, inches

Kích thước - 34mm x 20mm x 19mm

The SRF235 là 1 thi t b nh v nh v i 1ế ị đị ị ỏ ớ

c p chuy n ặ ể đổi khí dùng trong công

nghi p, cung c p 1 tia h p 15ệ ấ ẹ 0 và chu kì

ng n ắ đạ ớ ầt t i t n s 100Hz Làm vi c ố ệ ở

235KHz, dùng r ng rãi v i d i t n 40KHzộ ớ ả ầ

không c n s tác ầ ự động t ngoài.ừ

SRF08 – Cảm biến siêu âm vai trò cao

Trang 11

1 Khái niệm :

C m bi n quang là lo i c m bi n o v trí và d ch chuy n theo phả ế ạ ả ế đ ị ị ể ương pháp quang hình h c g m ngu n phát sáng ánh sáng k t h p v i m t ọ ồ ồ ế ợ ớ ộ đầu thu quang (thường là t bàoế quang i n).đ ệ

2 Phân loại :

a) Cảm biến quang phát xạ

b) Cảm biến quang soi thấu

3 Phạm vi ứng dụng :

* Nh n bi t v trí c a chi ti t trong máy CNCậ ế ị ủ ế

* C m bi n màu s n ph m hóa th c ph mả ế ả ẩ ự ẩ

Trang 12

* C m bi n lùi nh v kho ng cách các v t ả ế đị ị ả ậ đố ới v i ô tô, để đảm b o an toànả

* C m bi n nh v trí tr c khu u, bả ế đị ị ụ ỷ ướm ga, chân ga để nâng cao hi u su t, tính toán lệ ấ ượng nhiên li u ệ đượ đốc t trong động c ơ đốt trong

* Đếm s n ph m trong dây chuy n …ả ẩ ề

4 Hình ảnh và thông số kỹ thuật của một vài cảm biến quang :

4.1: cảm biến quang phát xạ

Cảm biến quang