7.4.1 Tốc kế quang
Tốc kế quang là cảm biến đo vận tốc đơn giản nhất gồm một nguồn sỏng và một đầu thu quang (photodiode hoặc phototransistor)
Vật quay được gắn đồng trục với đĩa trũn cú cỏc vựng phản xạ hoặc cỏc vựng trong suốt bố trớ xen kẽ cỏc phần chắn sỏng đặt giữa nguồn sỏng và đầu thu quang.
Hỡnh 7.8 Hỡnh ảnh tốc độ kế quang
Đầu thu quang nhận thụng lượng biến điệu và phỏt tớn hiệu cú tần số tỉ lệ với vận tốc quay nhưng biờn độ khụng đổị
Phạm vi tốc độ đo phụ thuộc vào 2 yếu tố chớnh: - Số lượng lỗ trờn đĩa quaỵ
- Dói thụng của đầu thu quang và mạch điện. Để đo vận tốc thấp ~ 0,1 vũng/phỳt dựng đĩa cú số lượng
7.4.2 Cảm biến cụng tắc (switch sensor)
Cảm biến cụng tắc được dựng nhiều trong cỏc ứng dụng robot. Cảm biến cụng tắc được sử dụng với nhiều mục đớch, chẳng hạn:
- Cảm biến va chạm (tiếp xỳc): cảm biến cụng tắc được dựng để phỏt hiện khi cú va chạm cơ học với một vật nào đú. Thớ dụ, cảm biến cụng tắc tạo ra một sự chuyển mạch khi thõn robot chạy vào tường hoặc chạm giới hạn đường chạy của robot.
- Cảm biến giới hạn: tương tự như cảm biến tiếp xỳc, cảm biến giới hạn phỏt hiện một vật đó di chuyển đến cuối hành trỡnh của nú, khi đú tớn hiệu điều khiển
-Mó húa trục quay (shaft): một trục quay kết hợp với một cụng tắc chạm sẽ được ấn một lần ở một vũng quaỵ Phần mềm đếm số lần ấn để xỏc định số vũng và tốc độ quay của trục.
Loại cảm biến này khụng cần nguồn cung cấp và chịu được dũng lớn. Nú cú thể phỏt hiện sự tiếp xỳc của bất kỳ vật thể nào từ bất kỳ gúc độ nàọ Do đú chỳng rất thuận lợi cho việc thiết kế robot đặc biệt được ứng dụng trong giới hạn hành trỡnh của robot.
Hỡnh 7.9 Cảm biến giới hạn
Cú hai dạng cụng tắc cơ bản, bao gồm:
- Cụng tắc nhỏ (microswitch), cú dạng hỡnh chữ nhật và thường ở một trạng thỏi xỏc định.
Cụng tắc nhỏ thường cú ba chõn: NO – normally open (thường hở), NC – normally closed (thường đúng), C – common (chung).
Chõn chung cú thể được nối với một trong hai chõn kia tựy thuộc vào cụng tắc cú được ấn hay khụng. Ở trạng thỏi khụng ấn, chõn chung được nối với tiếp điểm thường đúng, khi ấn, chõn chung được nối với trạng thỏi thường hở.
- Cụng tắc nỳt ấn (pushbutton) đơn giản hơn. Khi được ấn, hai tiếp điểm được nối với nhaụ Cũng cú một số cụng tắc thường đúng nhưng ớt phổ biến.
Hỡnh 7.9Hỡnh ảnh một số cụng tắc
7.4.3 Cảm biến vị trớ - Điện trở
7.4.3.1 Cấu tạo
Gồm một điện trở cố định R, trờn cú một tiếp xỳc điện cú thể di chuyển
Switch nub
gọi là con chạỵ Giỏ trị của điện trở đo được giữa con chạy và một đầu của điện trở R là hàm phụ thuộc vị trớ con chạy và bản thõn điện trở R.
Nếu điện trở được chế tạo đồng đều thỡ R sẽ tỉ lệ tuyến tớnh với vị trớ con chạỵ Cú hai dạng cảm biến vị trớ điện trở:
Hỡnh 7.10 Cấu tạo cảm biến vị trớ kiểu điện trở
- Điện trở dịch chuyển thẳng: R(l) l R L - Điện trở dịch chuyển trũn: m R( ) R
Đối với điện trở trũn: αM < 360
Đối với điện trở xoắn: αM > 360
Hợp kim thường dựng làm điện trở là Ni – Cr, Ni – Cu, Ni – G – Fe, Ag – Pd. Dõy điện trở được cuốn trờn lừi cỏch điện cũn dõy được cỏch điện bằng emaỵ
động và tốc độ dịch chuyển lớn.
7.4.3.2 Đặc điểm
- Khoảng cỏch cú ớch của con chạy
Giỏ trị R(x)/R thường khụng ổn định ở cuối đường chạy của con trỏ hoặc ở cỏc chỗ nối mạch điện.
Khoảng cỏch cú ớch là khoảng mà trong đú R(x) là hàm tuyến tớnh của dịch chuyển.
- Độ phõn giải
Điện trở của n vũng dõy, cú thể phõn biệt thành 2n – 1 vị trớ của con chạy: n vị trớ con chạy tiếp xỳc một vũng dõy
n – 1 vị trớ con chạy tiếp xỳc đồng thời 2 vũng dõỵ Điện trở thay đổi khi di chuyển từ vị trớ này sang vị trớ khỏc. 7.4.3.3 Tuổi thọ
Thời gian sử dụng của điện trở bị hạn chế do sự cọ sỏt giữa con chạy và dõy dẫn làm mài mũn con chạy và điện trở. Số lần sử dụng của điện trở khoảng 106 lần.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lờ Văn Doanh - Phạm Thượng Hàn - Nguyễn Văn Hoà – Vừ Thạch Sơn – Đoàn Văn Tõn,(2002), Cỏc Bộ cảm biến trong kỹ thuật Đo lường và điều khiển; NXB Khoa học kỹ thuật; 2. Th.s Hoàng Minh Thụng, Giỏo trỡnh cảm biến cụng nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật;