(Rotary). Nguyên lý hoạt động của chiết áp được mô tả như hình 2.20.
Chiết áp khá phổ biến vì giá thành rẽ, không cần các điều khiển xử lý tín hiệu đặc biệt. Nhưng chúng bị giới hạn về độ chính xác, thường khoảng 1% và hao mòn cơ học.
b. Encoder
Encoder là cảm biến xác định góc xoay tín hiệu đầu ra là tính hiệu số. Theo cách nhận tính hiệu ta có các encoder sau: quang học (optical), điện dung (capacitive), từ (magnetic), bán dẫn. Theo nguyên lý xác định vị trí ta chia ra: Encoder tuyệt đối và Encoder gia số.
Encoder tuyệt đối (Absolute Encoder)
Encoder dạng Absolute có ngõ ra là tín hiệu được mã hoá nhị phân. Bên trong Encoder bao gồm một dĩa tròn bên trên có khắc các vạch trong suốt và các vạch tối xen kẽ theo đường tròn đồng tâm. Tuỳ theo độ phân giải của Encoder mà số đường tròn đồng tâm đó nhiều hay ít.
Xét trên một đường vạch tròn, một diode phát quang sẽ phát chùm tia đi xuyên qua các vạch trong suốt và bị chặn lại ở những vạch tối. Bên kia mặt đĩa, song song với diode phát là một diode thu có nhiệm vụ như một cảm biến, ghi nhận các tín hiệu do diode phát đưa tới. Có bao nhiêu đường vạch tròn thì có bấy nhiêu diode thu tín hiệu.
Các tín hiệu đọc được từ diode thu sẽ được đưa ra ngoài dưới dạng tín hiệu điện. Các tín hiệu điện này sẽ có dạng mã nhị phân phản ảnh vị trí của trục quay Encoder. Thông thường để dễ dàng trong chế tạo người ta mã hoá các vạch trong suốt và vạch tối theo mã Gray vì vậy để ứng dụng được trong các hệ thống sử dụng mã Binary thì ta phải có chương trình chuyển đổi từ mã Gray sang mã Binary. Một ưu điểm nưa của mã Gray là ở mỗi vị trí kế nhau thì chỉ có một bit được thay đổi, do đó sai số ở ngõ ra chỉ có thể tối đa là một đơn vị. Còn ở mã Binary thì có thể gây sai số lớn vì khi thay đổi vị trí thì có thể chỉ có một bit có trọng số cao được thay đổi còn các bit trên hàng khác chưa kịp thay đổi.
Bảng 2.2. mã Gray
Encoder loại Incremental:
- Encoder loại Incremental có ít kênh ngõ ra hơn loại Absolute, vì thế cấu tạo của nó đơn giản hơn. Trên bề mặt dĩa tròn bên trong Encoder có hai đường tròn đồng tâm. Mỗi đường có các vạch trong suốt và các vạch tối xen kẽ nhau. Cũng như loại Absolute Encoder, diode phát quang sẽ phát tín hiệu đi xuyên qua vạch trong suốt đến diode thu. Hai diode thu này sẽ chuyển đổi thành tín hiệu điện và đưa ra ngoài.
- Vị trí các vạch trong suốt của hai đường lệch nhau một góc 0
90 và dựa vào góc lệch pha giữa hai tín hiệu ra là sớm pha hay trễ pha mà ta xác định chiều quay là thuận hay nghịch.
- Nguyên lý hoạt động của encoder như sau
- đường tính hiệu bên ngoài (outer track) dùng để xác định vị trí - đường tính hiệu giữa (middle track) dùng xác định hướng quay - đường tín hiệu trong (inner track) dùng xác định số vòng.
Hình 2.23. Nguyên lý hoạt động của Incremental Encoder
Dạng xung ngõ ra :
B A A A B
Quay theo chiều thuận
c. Resover
Là thiết bị tạo ra các tính hiệu điện theo hàm số vị trí của góc quay. Sơ đồ nguyên lý như
hình 2.26.
Hình 2.26. Nguyên lý hoạt động của Resolver
Stato bao gồm 2 cuộn dây, cuộn E1 và cuộn E2 đặt vuông góc nhau. Rôto gắn cuộn dây E3 được cấp điện bằng hiệu điện thế biến đổi hình sin va quay tròn. Tín hiệu trong cuộn dây E3 bị cảm ứng bởi tín hiệu trong cuộn dây E1và E2. Khi quay cuộn E3 sẽ gây lên sự khuếch đại tín hiệu cảm ứng và biến thiên theo hàm số góc quay. Ứng với mỗi vị trí sẽ tạo nên một giá trị kết hợp khác nhau giữa hiệu điện thê cuộn E1 và cuộn E2 như hình 2.27.
Hình 2.27.
điện áp ở cuộn E1 là V1=Visin(ωt+γ), cuộn E2 là V2 =Vicos(ωt+γ).
Vi= hiệu điện thế vào
ω = vận tốc góc
t = thời gian
γ = dịch pha
Ta có thể xác định góc quay dựa vào từng cặp giá trị của VE1 và VE2. đồng thời cũng có thể xác định tốc độ quay dựa vào tần số của xung.