Sensor xúc giác tương tự có lối ra tỷ lệ với lực tác dụng cục bộ. Dạng đơn giản nhất của thiết bị bao gồm thanh spring-loaded (tải đàn hổi)(Hình 3.17), nó được nối về mặt cơ khí với trục quay. Chuyển động quay liên tục được đo bằng máy đo thế hoặc số bằng cách sử dụng bánh
xe mã. Khi biết hệ số đàn hồi thì sẽ biết Hình 3-17. Sensor xúc giác tương tự
lực ứng với sự dịch chuyển đã cho.
V i c h u y ể n m ạ c h
N
N g ó n ta y
Đ iề u k h iể n n g ó n ta y
C ổ t:
Hình 3-16. Một tay máy robot đơn giản sử dụng sensor xúc giác nhị phân
Hình 3.18 là tay máy Robot, bên trong bề mặt của mỗi ngón tay được gắn một loạt các sensor xúc giác. Phiến cảm nhận bên ngoài là thiết bị nhị phân và có chức năng như đã mô tả trong phần trên.
Hình 3-18. Tay kẹp của Robot được trang bị nhiều sensor xúc giác.
Mặc dù, các sensor có thể được định dạng bằng cách sử dụng tích của các sensor riêng lẻ, một trong các phương pháp tốt để giải quyết vấn đề này là sử dụng một loạt các điện cực khi tiếp xúc điện với vật liệu dẫn mềm (ví dụ vật liệu than chì) có trở kháng biến đổi theo hàm nén. Trong các thiết bị này, thường được gọi là lớp vỏ nhân tạo, đối tượng được nén bề mặt sẽ gây ra sự méo dạng cục bộ và đo được sự biến đổi của trở kháng. Sau đó, chuyển sang tín hiệu điện, trong đó biên độ tỷ lệ với lực tác dụng trên bất kỳ điểm nào trên bề mặt của vật liệu.
3.6 S ensor q u an g điện
Sensor quang điện là thiết bị nhận biết vị trí mà không cần tiếp xúc với đối tượng, lối ra của nó phải đáp ứng các yêu cầu sau:
> Ngắt chùm sáng khi gặp đối tượng hay một phần đối tượng
> Phản xạ chùm sáng trở lại nguồn khi đối tượng hay một phần đối tượng đi qua chùm sáng.
Có bốn loại sensor quang điện được giới thiệu và được chỉ ra trên hình 3-19. > Nguồn phát quang và bộ thu quang.
> Bộ phản xạ lại. > Bộ quét khuếch tán. > Bộ quét phản xạ.
Khi luồng sáng giữa bộ phát và bộ thu bị ngắt thì nhận được một lối ra ở dạng chuyển mạch đóng. Thiết bị AC có thể chuyển mạch tải như một rơ le, solenoid hay motor nhỏ. Thiết bị DC thường sử dụng chuyển mạch mức logic; lối ra của chuyển mạch ở trạng thái rắn (solid-state) và chuyển mạch DC có dòng 150ma.
V ớ i c á c h s ắ p x ế p n à y t h ì k h o ả n g c á c h g i ư a b ộ t h u p h á t c ó t h ể l ớ n h ơ n 1 0 0 f e e t , m ặ c d ù t r o n g c á c ứ n g d ụ n g r ấ t h i ế m k h i c ầ n k h o ả n g c á c h n h ư v ậ y . Nguồn sáng D Dụng cụ Băng tải Bộ thu quang G
(a) Khi dụng cụ dịch chuyển giữa bộ phát quang và bộ thu quang, chùm sáng bị gián đoạn và làm đóng (hoặc mở) chuyển mạch Bộ quét phản xạ lại (bao gồm cả bộ phát và bộ thu quang) „ [ )" L Băng tải Bộ phản xạ lại
(b) Chùm sáng khi đi từ nguồn đến bộ phản xạ và quay trở về bộ quét bị vật thể làm gián đoạn
(c) Chùm sáng ban đầu được phản xạ
ngược lại tới bộ thu bởi mặt phẳng. dịch chuyển đến vị trí cảm nhận. Khi vật (d) Vật phẩm phản xạ chùm sáng khi nó thể đi qua điểm này thì có tín hiệu điều khiển lối ra.
Hình 3-19. Các sensor quang điện: (a) Bộ thu và phát quang; (b) Bộ phản xạ; (c) Bộ quét khuếch tán; (d) Bộ quét phản xạ
Bộ phản xạ lại được chỉ ra trên hình 3-19b. trong đó cả đường đi lẫn đường phản xạ đều được gói trong một hộp, đó là bộ quét. Bộ quét phản xạ có thể chuyển
mạch khi chùm sáng từ bộ phản xạ cố định bị ngắt quãng hoặc từ vật phẩm hoặc từ phần tử máy. Loại này có hạn chế về khoảng cách giữa đích và nguồn sáng.
Bộ quét khuếch tán được chí trên hình 3-19c, trong đó cả bộ phát quang và bộ thu quang được đặt trong một cái hộp. Vật phẩm phản xạ chùm sáng khi nó đi tới vị trí cảm nhận. Lối ra của tín hiệu điều khiển sẽ nhận được kết quả khi đối tượng đi qua vị trí này.
Bộ quét phản xạ được chỉ trên hình 3-19d, trong đó sensor làm việc giống như một sự kết hợp của bộ quét phản xạ và bộ quét khuếch tán. Bộ phát quang và bộ thu quang được đặt trong cùng một cái hộp, chùm sáng phát ra sẽ được phản xạ lại bộ thu trên bề mặt của vật. Bộ thu chỉ có thể được kích hoạt nhờ ánh sáng thu được từ chùm phản xạ, ánh sáng tán xạ phải có cường độ thấp để đảm bảo không kích hoạt được bộ thu. Góc của ánh sáng có thể chỉnh được để tăng độ nhạy và thiết lập khoảng cách giữa sensor và vật thể.
Trong hầu hết các hệ thống điều khiển quang điện công nghiệp đều sử dụng nguồn sáng là diode phát quang (LED), nó phát ra ánh sáng trong phổ hồng ngoại (IR). Hầu hết các sensor công nghiệp đều sử dụng bộ thu quang silic, nó nhạy với ánh sáng hồng ngoại IR và có tính kinh tế.
Bộ thu quang phát hiện ánh sáng từ nguồn sáng, khuếch đại chúng, và chuyển chúng đến lối ra tiếp xúc khi xuất hiện một sự thay đổi trong điểu kiện danh định. Bộ thu có thể cung cấp năng lượng khi sáng hoặc khi tối, phụ thuộc vào khuynh hướng ứng dụng của nó. Bộ phát và bộ thu quang điện có thể được dùng khi ánh sáng được phát ra từ nguồn tới bộ thu thông qua cáp sợi quang. Bộ thu quang điện có thể được dùng trong những bộ phận rất nhỏ.
Thiết bị quang điện phải được gắn ở trong môi trường sạch. Độ khuếch đại của nó phải được lựa chọn để phù hợp với môi trường làm việc. Với môi trường không khí sạch thì độ khuếch đại phải là 1,0. Với những môi trường bẩn hệ số khuếch đại có thể là 2,0 có khi là 10,0 thậm chí là 25,0.