Chương 5 CẢM BiẾN ĐO VỊ TRÍ VÀ CHUYỂN DỊCH

Chng CM BiN O V TR V CHUYN DCH 5.1 Nguyờn lý o v trớ v dch chuyn Vic xỏc nh v trớ v dch chuyn úng vai trũ rt quan trng k thut Hin cú hai phng phỏp c bn xỏc nh v trớ v dch chuyn Trong phng phỏp th nht, b cm bin cung cp tớn hiu l hm ph thuc vo v trớ ca mt cỏc phn t ca cm bin, ng thi phn t ny cú liờn quan n vt cn xỏc nh dch chuyn Trong phng phỏp th hai, ng vi mt dch chuyn c bn, cm bin phỏt mt xung Vic xỏc nh v trớ v dch chuyn c tin hnh bng cỏch m s xung phỏt Mt s cm bin khụng ũi hi liờn kt c hc gia cm bin v vt cn o v trớ hoc dch chuyn Mi liờn h gia vt dch chuyn v cm bin c thc hin thụng qua vai trũ trung gian ca in trng, t trng hoc in t trng, ỏnh sỏng Trong chng ny trỡnh by cỏc loi cm bin thụng dng dựng xỏc nh v trớ v dch chuyn ca vt nh in th k in tr, cm bin in cm, cm bin in dung, cm bin quang 5.2 in th k in tr Cu to n gin, Tớn hiu o ln Khụng ũi hi mch in c bit x lý tớn hiu Tuy nhiờn vi cỏc in th k in tr cú chy c hc cú s c xỏt gõy n v mũn, s ln s dng thp v chu nh hng ln ca mụi trng cú bi v m 5.2.1 in th k dựng chy c hc a) Cu to v nguyờn lý lm vic Cm bin gm mt in tr c nh Rn, trờn ú cú mt tip xỳc in cú th di chuyn c gi l chy Giỏ tr ca in tr Rx gia x chy vRmt u ca in tr Rn l = R x n Lm vo v trớ chy hm ph thuc in th k chy c hc Rx , x 2 Rm o dch chuyn Thng x x Rx = Rm Lm M Rm, , Lm m Rm R R o dch chuyn quay < 360o R = Rm m o dch chuyn quay > 360o R = Rm m Hỡnh 5.1 Cỏc dng in th k 1) in tr 2) Con chy Cỏc in tr dng cun dõy thng c ch to t cỏc hp kim Ni - Cr, Ni - Cu , Ni - Cr - Fe, Ag - Pd qun thnh vũng xon dng lũ xo trờn lừi cỏch in (bng thu tinh, gm hoc nha), gia cỏc vũng dõy cỏch in bng emay hoc lp oxyt b mt Cỏc in tr dng bng dn c ch to bng cht trn bt dn in l cacbon hoc kim loi c ht ~10- 2àm Cỏc in tr c ch to vi cỏc giỏ tr Rn nm khong 1k n 100k,ụi t ti M b) Cỏc c trng Khong chy cú ớch ca chy: Thụng thng u hoc cui ng chy ca chy t s Rx/Rn khụng n nh Khong chy cú ớch l khong thay i ca x m khong úR Rx l hm tuyn tớnh ca dch chuyn Cui ng chy x Khong chy cú ớch u ng chy x Hỡnh 5.2 S ph thuc ca in tr in th k vo v trớ chy 5.2.2 in th k dựng tr t Hai t in tr R1 v R2 mc ni tip v mt nam chõm vnh cu (gn vi trc quay ca in th k) bao ph lờn mt phn ca in tr R1 v R2, v trớ phn b bao ph ph thuc gúc quay ca trc in ỏp ngun Es c t gia hai im (1) v (3), in ỏp o Vm ly t im chung (2) v mt hai u (1) hoc (3), in ỏp o c R xỏc nh R 1bi cụng thc: Vm = R1 + R ES = R ES R1 l hm ph thuc v trớ ca trc quay, v trớ ny xỏc nh phn ca R1 chu nh hng ca t trng cũn R = R1 2+ R2 = const Vm/ES R1 R2 70% 50% 30% 0O a) 180O b) Hỡnh 5.3 in th k in t 360O b) Cm bin t cm kộp lp theo kiu vi sai: tng nhy ca cm bin v tng on c tớnh tuyn tớnh ngi ta thng dựng cm bin t X cm kộp mc theo kiu vi sai (H 5.6) V XV XV a) b) Hỡnh 5.6 Cm bin t cm kộp mc theo kiu vi sai c) c tớnh ca cm bin t cm kộp lp kiu vi sai L L1 = f() L1 - L2 = f() L2 = f() Hình 5.7 Đặc tính cảm biến tự cảm kép lắp vi sai c) Cm bin t cm cú lừi t di ng FV l0 lf l Hỡnh 5.8 S nguyờn lý ca cm bin cú lừi t di ng 1) Cun dõy 2) Lừi t Di tỏc ng ca lc Fv, lừi t dch chuyn lm cho di lf ca lừi t nm cun dõy thay i, kộo theo s thay i h s t cm L ca cun dõy S ph thuc ca L vo lf l hm khụng tuyn tớnh 5.3.2 Cm bin h cm Cu to ca cm bin h cm tng t cm bin t cm ch khỏc ch cú thờm mt cun dõy o (hỡnh 5.9) Trong cỏc cm bin n + chiu di khe h khụng khớ thay i (hỡnh a) + tit din khe h khụng khớ thay i (hỡnh b) + tn hao dũng in xoỏy thay i (hỡnh c) s lm cho t thụng ca mch t bin thiờn kộo theo sut in ng e cun o thay i Cm bin h cm ~ XV XV 3 4 ~ b) a) ~ c) ~ XV XV XV ~ ~ ~ d) ) e) Hình 5.9 Cảm biến hỗ cảm 1) Cuộn sơ cấp 2) Mch từ 3) lõi từ di động 4) Cuộn - Cm bin h cm kiu vi sai: tng nhy v tuyn tớnh ca c tớnh cm bin ngi ta mc cm bin theo s vi sai (hỡnh 4.11d,,e) Khi mc vi sai nhy ca cm bin tng gp ụi v phm vi lm vic tuyn tớnh m rng ỏng k - Bin th vi sai cú lừi t: gm bn cun dõy ghộp ng trc to thnh hai cm bin n i xng, bờn cú lừi t di ng c (hỡnh 4.12) Cỏc cun th cp c ni ngc vi cho sut in ng chỳng trit tiờu ln Cm bin vi sai 2 ~ ~ Hỡnh 5.10 Cm bin h cm vi sai 1) Cun s cp 2) Cun th cp 3) Lừi t 5.4 Cm bin in dung 5.4.1 Cm bin t in n Cỏc cm bin t in n l mt t in phng hoc hỡnh tr cú mt bn cc gn c nh v mt bn cc ng di chuyn liờn kt vi vt cn X o Khi bn cc ng di chuyn s Bn cc tnh Bn cc tnh thay i in dung ca kộo theo s X X t in Bn cc ng V V V l Bn cc ng Bn cc tnh a) b) c) Hỡnh 5.11 Cm bin t in n Bn cc ng i vi cm bin hỡnh 5.11a: di tỏc ng ca i lng o Xv, bn cc ng di chuyn, khong cỏc gia cỏc bn cc thay i, kộo theo in dung t in bin thiờn 0s C= - hng s in mụi ca mụi trng o - hng s in mụi ca chõn khụng s - din tớch nm gia hai in cc - khong cỏch gia hai bn cc i vi cm bin hỡnh 4.11b: di tỏc ng ca i lng o XV, bn cc ng di chuyn quay, din tớch gia cỏc bn cc thay i, kộo theo s thay i ca in dung t in s r C= = 360 - gúc ng vi phn hai bn cc i din r - bỏn kớnh ca hỡnh qut i vi cm bin hỡnh 5.11c: di tỏc ng ca i lng o XV, bn cc ng di chuyn thng dc trc, din tớch gia cỏc bn cc thay i, kộo theo s thay i ca in dung C= l log(r2 / r1) l : chiu di phn trựng hai hỡnh tr r1, r2 : bỏn kớnh tr v bỏn kớnh tr ln 5.4.2 Cm bin t kộp ghộp theo s vi sai XV A2 A1 A3 XV A1 A2 A3 A1 A2 A3 a) XV c) b) Hỡnh 4.12 Cm bin t kộp vi sai T kộp vi sai cú khong cỏch gia cỏc bn cc bin thiờn dch chuyn thng (hỡnh 4.12a) hoc cú din tớch bn cc bin thiờn dch chuyn quay (hỡnh 4.12b) v dch chuyn thng (hỡnh 4.12c) gm ba bn cc Bn cc ng A1 dch chuyn gia hai bn cc c nh A2 v A3 to thnh cựng vi hai bn cc ny hai t in cú in dung C21 v C31 bin thiờn ngc chiu nhy v tuyn tớnh ca t kộp vi sai cao hn t n v lc tng h gia cỏc bn cc trit tiờu ln ngc chiu 5.5 Mch o Thụng thng mch o dựng vi cm bin in dung l cỏc mch cu khụng cõn bng cung cp bng dũng xoay chiu Mch o cn tho cỏc yờu cu sau: - Tng tr u vo tc l tng tr ca ng chộo cu phi tht ln - Cỏc dõy dn phi c bc kim loi trỏnh nh hng ca in trng ngoi - Khụng c mc cỏc in tr song song vi cm bin - Chng m tt s mch cu bin ỏp vi hai nhỏnh t in C x R eS ~ A2 A1 A3 Ura eS ~ C0 Ura R Hỡnh 4.13 Mch o thng dựng vi cm bin t in Cm Bin Vt Cm Bin Vt Cm Bin Cm Bin ... vi sai (H 5. 6) V XV XV a) b) Hỡnh 5. 6 Cm bin t cm kộp mc theo kiu vi sai c) c tớnh ca cm bin t cm kộp lp kiu vi sai L L1 = f() L1 - L2 = f() L2 = f() Hình 5. 7 Đặc tính cảm biến tự cảm kép lắp... tit din khe h khụng khớ S v phi tuyn vi chiu Z, L di khe h khụng khớ L = f() Z5000Hz = f() Z500Hz = f() Hỡnh 5. 5 S ph thuc gia L, Z vi chiu di khe h khụng khớ b) Cm bin t cm kộp lp theo kiu... in ng e cun o thay i Cm bin h cm ~ XV XV 3 4 ~ b) a) ~ c) ~ XV XV XV ~ ~ ~ d) ) e) Hình 5. 9 Cảm biến hỗ cảm 1) Cuộn sơ cấp 2) Mch từ 3) lõi từ di động 4) Cuộn - Cm bin h cm kiu vi sai: tng nhy