Vi mạch cảm biến theo hiệu ứng Hall
1.6CÁC MẠCH ĐIỆN CẢM BIẾN THÔNG DỤNG 1 Mạch cảm biến từ
1.6.1 Mạch cảm biến từ
Đây là một công tắc không tiếp điểm sử dụng trong máy cán tôn của Liên xô khi chạy ở chế độ cán tự động. Ngõ vào của bộ công tắc không tiếp điểm này là một cảm biến từ, nó nhận biết vị trí của các tấm tôn thông qua vị trí của dĩa nhôm trong khe từ hở của nó. Sơ đồ nguyên lý trình bày trên hình 1.33. Tóm tắt nguyên lý làm việc như sau :
PLC
Đầu nhận Băng chuyền 1
Hình 1.33: Cấu tạo một bộ công tắc
không tiếp điểm : a) Cấu tạo
b) Vị trí tương đối giữa dĩa nhôm và lõi từ Khe hở Dĩa nhơm khơng khí ________________________________________________________________________________________________________ Trang 31
Mạch có khả năng nhận biết sự tồn tại của dĩa nhôm trong lòng khe hở không khí nhờ vào sự thay đổi từ trở của khe hở không khí khi có hay không có dĩa nhôm. Như trên hình 1.33 a, ta thấy khi dĩa nhôm được đưa vào khe hở không khí, từ thông Ф sẽ triệt tiêu do từ trở của nhôm rất lớn, hay nói cách khác năng lượng bị tiêu tán trên dĩa nhôm dưới dạng dòng xoáy Foucault. Ngược lại khi không có dĩa nhôm, từ thông Ф xuất hiện trong lõi thép kỹ thuật điện, tồn tại sự cảm ứng qua lại giữa các cuộn dây L1 ; L2 ; L3. Hình 1.33 b giới thiệu vị trí tương đối giữa dĩa nhôm và bộ công tắc không tiếp điểm, qua đó ta thấy có thể nhận biết vị trí tương đối giữa chúng theo tín hiệu điện trên mạch cảm biến. Sơ đồ nguyên lý của mạch cảm biến trình bày trên hình 1.34:
Cụ thể: khi có dĩa nhôm trong khe hở không khí thì tổn hao do dòng xoáy trên dĩa nhôm làm mất cảm ứng qua lại giữa các cuộn dây (φ=0), L1 không có điện Ư Q2 không dẫn Ư Q3 không dẫn Ư K mất điện Ư hở mạch tiếp điểm. Lý luận ngược lại khi không có dĩa nhôm trong khe hở không khí, L1 có điện Ư K sẽ có điện hút kín mạch tiếp điểm.
Hình 1.34: Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến từ trường 1.6.2 Mạch cảm biến mức nước L L1 L2 Vỏ Epoxy Ф Lõi từ Lõi thép kỹ thuật điện Từ thơng b) a)
Đây là mạch điện ứng dụng tốt trong cảnh báo mức nước, nhiên liệu … Mạch có độ miễn nhiễu cao, ví dụ khi mặt nước đang nhấp nhô (gợn sóng), mạch vẫn giữ nguyên trạng thái cũ. Do đó chống được sự chập chờn, mất ổn định trong hệ thống. Sơ đồ nguyên lý trình bày trên hình 1.35.
Hình 1.35: Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến mức nước
Tóm tắt nguyên lý làm việc như sau:
- Khi giữa hai đầu dò không có nước, một đầu vào của NAND I ở mức 0 dẫn đến ngõ ra của NAND I ở mức 1, ngõ ra của NAND II ở mức 0.
- Lúc hiện hữu nước giữa hai đầu dò, hai đầu vào của NAND I ở mức 1 dẫn đến ngõ ra của NAND I ở mức 0, ngõ ra của NAND II ở mức 1.
Rõ ràng mạch điện có khả năng nhận biết sự hiện hữu của nước giữa hai đầu dò, cụ thể: khi không hiện hữu nước giữa hai đầu dò, ngõ ra Vcontrol sẽ ở mức 0 hoặc ngược lại. Ngoài ra, do thời hằng R.C khá lớn nên mạch có khả năng loại trừ được các nhiễu minh hoạ qua hình 1.36.
Hình 1.36: Cách triệt nhiễu trong mạch cảm biến
Tín hiệu nhiệt độ, độ ẩm, mực nước, áp suất trong môi trường ít khi biến thiên tuyến tính như VIDEAL. Thật ra luôn có những tín hiệu nhiễu chồng chập vào, nên thực tế thường giống với dạng VPRA hơn. Với tín hiệu này nếu mạch xử lý quá nhạy chưa chắc đã tốt. Do đó trong mạch điện ở hình 1.35, người ta mắc thêm mạch R, C nhằm giữ cho Vo ở ngõ ra vẫn dứt khoát chỉ ở hai mức 0 hoặc 1, bất chấp ngõ vào chập chờn như trên hình vẽ 1.36.