3. Phân loại cảm biến:
4.3. Đo vận tốc vòng quay bằng phương pháp quang điện tử
* Dùng bộ cảm biến quang tốc độ với đĩa mã hóa :
Encoder là thiết bị có thể phát hiện sự chuyển động hay vị trí của vật, Encoder sử dụng các cảm biến quang để sinh ra chuỗi xung, từ đó chuyển sang phát hiện sự chuyển động, vị trí hay hướng chuyển động của vật thể.
Nguồn sáng được lắp đặt sao cho ánh sáng liên tục được tập trung xuyên qua đĩa, bộ phận thu nhận ánh sáng được lắp đặt ở mặt cịn lại của đĩa sao cho có thể nhận được ánh sáng, đĩa được lắp đặt đến trục động cơ hay thiết bị khác cần xác định vị trí sao cho khi trục quay, khi đĩa quay sao cho lỗ, nguồn sáng, bộ phận nhận ánh sáng thẳng hàng thì tín hiệu xung vng sinh ra.
Khuyết điểm : cần nhiều lỗ để nâng cao độ chính xác nên dễ làm hư hỏng đĩa quay
* Đĩa mã hóa tương đối :
Encoder với một bộ xung thì sẽ không thể phát hiện được chiều quay, hầu hết các Encoder mã hố đều có bộ xung thứ 2 lệch pha 90o so với bộ xung thứ nhất và một xung xác định thời gian Encoder quay một vịng
Hình 4.5 Sơ đồ thu phát Encoder tương đối
Xung A, xung B và xung điều khiển, nếu xung A xảy ra trước xung B, trục sẽ quay theo chiều kim đồng hồ, và ngược lại. xung Z xác định đã quay xong một vòng.
Gọi Tn là thời gian đếm xung, N0 là số xung trong một vòng (độ phân giải của bộ cảm biến tốc độ, phụ thuộc vào số lỗ), N là số xung trong thời gian Tn . Tốc độ quay n được tính theo cơng thức :
n T N N n 0 4 60 , (vòng/phút) (4-8)
Hình 4.6 Dạng sóng ra của Encoder 2 bộ xung
* Đĩa mã hóa tuyệt đối :
Để khắc phục nhược điểm chính của đĩa mã hố tương đối là khi mất nguồn số đếm sẽ bị mất, như vậy khi các cơ cấu ngừng hoạt động vào buổi tối hay khi bảo dưỡng sửa chữa thì khi bật nguồn trở lại Encoder sẽ khơng thể xác định chính xác vị trí cơ cấu. Đĩa mã hố tuyệt đối được thiết kế để ln xác định được vị trí vật một cách chính xác.
Đĩa Encoder tuyệt đối sử dụng nhiều vòng phân đoạn theo hình đồng tâm gồm các phân đoạn chắn sáng và khơng chắn sáng.
- Vịng trong cùng xác định đĩa quay đang nằm ở nửa vòng tròn nào.
- Kết hợp vòng trong cùng với vòng tiếp theo sẽ xác định đĩa quay đang nằm ở 1/4 vịng trịn nào.
Hình 4.7 Sơ đồ thu phát Encoder tuyệt đối (sử dụng mã Gray)
- Các rãnh tiếp theo cho ta xác định được vị trí 1/8, 1/16 …vv của vòng trịn, vịng phân đoạn ngồi cùng cho ta độ chính xác cuối cùng.
- Loại Encoder này có nguồn sáng và bộ thu cho mỗi vịng nếu Encoder có 10 vịng sẽ có 10 bộ nguồn sáng và thu, nếu Encoder có 16 vịng sẽ có 16 bộ nguồn sáng và thu.
- Để đếm đo vận tốc hay vị trí (góc quay), có thể sử dụng mã nhị phân hoặc mã Gray. Tuy nhiên thực tế chỉ có mã Gray được sử dụng phổ biến.
4.4. Đo vận tốc vòng quay với nguyên tắc điện trở từ Mục tiêu :