80 1 2 0 4 0 2 0 2 0 2 0 2 0 60 R 3.50 2 0. 0 25.0 95.0 86.0 34.0 86.0 16 0 .0 20.0 10.0 10 .0 2 5. 0 3 0. 0 40.0 8 1 4. 0 8.0 4 0 .0 1 0 .0 35.0 2 0. 0 20 .0 2 0 .0 20.0 55.0 2 0. 0 10.0
Phụ lục
6.3.3. Chọn cảm biến đo vị trí và hệ đo vị trí.
Đối với hệ thống nâng bánh đà trong từ trường thì do bánh đà quay với tốc độ cao và được nâng bằng từ trường để không tiếp xúc nên không dùng được các phương pháp do khoảng cách trực tiếp, tác là không được nối vật lý với cơ cấu đo. Do vậy để đo vị trí của đối tượng để điều khiển cần có giải pháp đo gián tiếp. Yêu cầu đối với mạch đo vị trí:
- Dải đo (độ rộng khe hở tối đa): 0-2mm
- Dải đầu ra (tín hiệu phản hồi vị trí): 0-4V (2V/1mm) - Sai số nhỏ.
- Tác động nhanh. - Độ tuyến tính cao.
Có nhiều phương pháp để đo khoảng cách gián tiếp khác nhau như: quang học, siêu âm, cảm biến dịng xốy, dùng đầu cảm biến đo vị trí…
Cảm biến quang.
- Ưu điểm: tín hiệu ra tương đối tuyến tính, chi phí thấp.
- Nhược điểm: chỉ phù hợp để đo vị trí các vật nhỏ và có khoảng cách dao động tương đối lớn so với kích thước vật, khó lắp đặt với đối tượng như bánh đà, chỉ phù hợp trong môi trường ánh sáng phù hợp, dễ bị ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như độ ẩm, bụi bặm.
Cảm biến siêu âm
- Ưu điểm: các cảm biến loại này rất bền do chúng không chứa các bộ phận chuyển động, cảm biến khoảng cách loại vi sóng hoạt động trong điều kiện nhiệt độ từ -550C đến +1250C, môi trường khói, bụi, khí độc, và phóng xạ. - Nhược điểm: khi đo các khoảng cách rất nhỏ có thể gặp phải một vấn đề là thời gian lấy mẫu cho phép rất nhỏ nên tốc độ đo khơng đáp ứng được, kích thước cảm biến lớn (gồm cả phần phát và phần thu) nên không phù hợp với hệ bánh đà.
Cảm biến laser.
Phụ lục
- Nhược điểm: để đo khoảng cách rất ngắn thì thiết bị rất đắt do phải xử lý được tốc độ cực cao, không phù hợp để lắp cho cơ cấu bánh đà quay với tốc độ cao và rung (khi điều khiển vị trí) do bề mặt phản xạ ảnh hưởng tới chùm laser.
Cảm biến vị trí hiệu ứng dịng xốy.
Cảm biến dịng xốy hoạt động trong môi trường từ trường. Bộ điều khiển trong cảm biến sẽ tạo ra một dòng xoay chiều chạy trong cuộn dây cảm biến gắn ở cuối đầu đo. Khi đó sẽ tạo ra một từ trường xoay chiều. Từ trường xoay chiều này sẽ tạo ra một dòng điện nhỏ trên bề mặt đối tượng cần đo. Dịng điện này chính là dịng xốy. Dịng xốy này sẽ tạo ra một từ trường tương tác với từ trường được tạo bởi cuộn dây gắn ở đầu đo. Mức độ tác động qua lại này phụ thuộc vào khoảng cách giữa đầu đo và bề mặt của đối tượng cần đo. Vì vậy, khi khoảng cách thay đổi dẫn tới đầu ra áp của cảm biến cũng thay đổi theo.
Ưu điểm: độ chính xác cao,
- Ít chịu ảnh hưởng của mơi trường.
- Dễ lắp đặt, rất phù hợp với cơ cấu bánh đà bằng thép.
Nhược điểm:
- Chỉ đo khoảng cách nhỏ (<5mm), tuy nhiên rất phù hợp với dải đo của hệ thống nâng bằng từ trường.
- Giá thành tương đối cao.
Trên cơ sở các phân tích đã nêu và với điều kiện nghiên cứu, cảm biến đo vị trí dùng đầu cảm biến EX-110 và bộ khuếch đại EX-202 của hãng Keyence. Cảm biến đo vị trí Keyence EX-110 có thể đo khơng tiếp xúc vị trí của vật trong khoảng cách từ 0-2mm, không tiếp xúc. Cảm biến này hoạt động ổn định, chống rung động và chống shock tốt. Model EX-110 có tần số đáp ứng nhanh, chính xác, tuổi thọ cao.
6.3.4. Thiết kế cụm bệ đỡ bánh đà.
Với bánh đà rời dạng đĩa, khi ghép nối với tải của bánh đà là động cơ/máy phát, bán đà được đặt để hệ cơ có trục hướng theo chiều đứng. Khi đó phân bố trọng lực sẽ
Phụ lục
cân bằng. Mô tả thiết kế hệ bánh đà nới với động cơ/máy phát và đỡ bằng ổ từ như