thiet bi do dich chuyen tuyet doi va tuong doi

14
 Giáo án s: 2 St iết: 1 Tng stiết gi ng: 4 Lp CĐ Cơ đin t Ngày thc hin - Tên bài hc: Cm biến đo vtrí và dch chuyn - Mc đích: + Trang bcho sinh viên kiến thc cơ bn vnguyên lý, phương pháp đo và các ng dng ca cm biến đo dch chuyn và vtrí trong thc tế. + Rèn luyn tư duy logic, tính tch. - Yêu cu: Sau bài hc sinh viên cn phi: + Nm vng kiến thc cơ bn vđo dch chuyn và vtrí: Nguyên lý, cu to và ưu, nhược đim và mt vài ng dng ca cm biến. + Ttìm hi u các loi cm bi ến đo dch chuyn và vtrí trong thc t ế, hiu được mt sđặc tính kĩ thut cơ bn ca cm biến này. Có thvn dng la chn được cm biến đo vtrí và dch chuyn phù hp vi đầu bài đặt ra. I. N ĐỊNH LP : Thi gian: 2 phút  Ni dung cn nhc nh: II. KIM TRA BÀI CŨ Thi gian: 0 phút Không kim tra bài cũ. III. GING BÀI MI : - Đồ dùng dy hc: o Máy chiếu, máy tính o Bng, phn o Giáo án, slide bài ging o Đề cương bài ging, stay ging viên o Tài liu tham kho - Ni dung, phương pháp. TT Ni dung ging dy Thi gian (phút) Phương pháp thc hin 2.3 Cm biến đo dch chuyn và vtrí 1 2.3.1 Gii thiu chung  a,Định nghĩa vtrí dch chuyn b, Phương pháp đo vtrí và dch chuyn 2 Thuyết trình, ging gii minh ha bng hình nh 2 2.3.2 Cm biến kiu biến trở  a, Cu to b, Nguyên lý đo 14 Thuyết trình, ging gii minh

Upload: tinh-binh

Post on 21-Jul-2015

702 views

Category:

Documents


7 download

TRANSCRIPT

Gio n s: 2 S tit: 1 Tng s tit ging: Lp C C in t Ngy thc hin

4

- Tn bi hc: Cm bin o v tr v dch chuyn - Mc ch: + Trang b cho sinh vin kin thc c bn v nguyn l, phng php o v cc ng dng ca cm bin o dch chuyn v v tr trong thc t. + Rn luyn t duy logic, tnh t ch. - Yu cu: Sau bi hc sinh vin cn phi: + Nm vng kin thc c bn v o dch chuyn v v tr: Nguyn l, cu to v u, nhc im v mt vi ng dng ca cm bin. + T tm hiu cc loi cm bin o dch chuyn v v tr trong thc t, hiu c mt s c tnh k thut c bn ca cm bin ny. C th vn dng la chn c cm bin o v tr v dch chuyn ph hp vi u bi t ra. I. N NH LP : Ni dung cn nhc nh: II. KIM TRA BI C Khng kim tra bi c. III. GING BI MI : - dng dy hc: o My chiu, my tnh o Bng, phn o Gio n, slide bi ging o cng bi ging, s tay ging vin o Ti liu tham kho - Ni dung, phng php. TT Ni dung ging dy 2.3 Cm bin o dch chuyn v v tr 2.3.1 Gii thiu chung a,nh ngha v tr v dch chuyn b, Phng php o v tr v dch chuyn 2.3.2 Cm bin kiu bin tr a, Cu to b, Nguyn l o Thi gian Phng (pht) php thc hin 2 Thuyt trnh, ging gii minh ha bng hnh nh Thuyt trnh, ging gii minh Thi gian: 2 pht Thi gian: 0 pht

1

2

14

c, Mch o 2.3.2.4 u nhc im 3 2.3.3 B m ho vng quay (encoder) a, Encoder tng i ( incremental encoder) Cu to Nguyn tc hot n u nhc im b, Encoder tuyt i Cu to Nguyn tc hot ng u nhc im 2.3.4 ng dng a,Dng cho ng c servo b, ng dng ca encorder trong my CNC 18

ha bng hnh nh Thuyt trnh, ging gii minh ha bng hnh nh

5

Thuyt trnh, ging gii minh ha bng hnh nh Thi gian: 2 pht

IV. TNG KT BI Nhc li nhng ni dung chnh dy: - Nguyn tc hot ng ca cm bin kiu bin tr - Cu to v nguyn tc hot ng ca Encoder

V. CU HI V BI TP: Thi gian: 2 pht VI. T NH GI CA GIO VIN V: Cht lng, ni dung, phng php, thi gian thc hin bi ging trn .. THNG QUA T B MN Ngy .. thng . nm Ch k gio vin

V TR BI GING Chng 1 : Nhng nguyn l c bn v cc c trng o lng 1.1 nh ngha v c trng chung 1.2 Cm bin tch cc 1.3 Cm bin th ng 1.4 Cc i lng nh hng n cm bin 1.5 Mch o ghp ni vi cm bin 1.6 Sai s ca php o nh hng ti cm bin 1.7 nh chun cc b cm bin 1.8 nhy 1.9 c tuyn ca b cm bin 1.10 Gii hn s dng cm bin Chng 2 : Cc loi cm bin, nguyn l v ng dng 2.1.1Cm bin quang 2.1.2Cm bin o nhit 2.1.3Cm bin o v tr v dch chuyn 2.1.4 Cm bin o bin dng 2.1.5Cm bin o vn tc 2.1.6Cm bin o lc 2.1.7Cm bin o gia tc v rung 2.1.8Cm bin o vn tc, lu lng v mc lu cht 2.1.9Cm bin o p sut cht lu 2.1.10 Cm bin o m 2.1.11 Cm bin in ha Chng 3 : o lng v x l tn hiu 3.1 Khi nim c bn v o lng v x l tn hiu 3.2 Cc thit b o lng vn nng v chuyn dng 3.3 Chuyn i tng t - s v s - tng t 3.4 Ghp ni cm bin vi vi iu khin 3.5 LabView v phng php thu thp d liu t cm bin 3.6 ng dng Matlab trong x l tn hiu 3.7 Cc bi thc hnh - Ghp ni mch cm bin bin dng o bin dng trc - Ghp ni mch cm bin t trng xc nh tc bnh rng tr - Ghp ni mch cm bin t trng xc nh khong cch - Ghp ni mch cm bin nhit o nhit vng ct khi tin

2.3 CM BIN O V TR V DCH CHUYN 2.3.1 Gii thiu chung a, nh ngha v tr v dch chuyn V tr l thut ng ch to ca mt i tng so vi mt chun chn trc. Dch chuyn l s chuyn ng ca i tng t v tr ny n v tr khc vi mt khong cch hay mt gc no . b, Phng php o v tr v dch chuyn: Phng php th nht: B cm bin cung cp tn hiu l hm ph thuc vo v tr ca mt trong cc phn t ca cm bin, ng thi phn t ny c lin quan n vt di ng cn xc nh di chuyn. Phng php th hai ng vi mt dch chuyn c bn, b cm bin s pht ra mt xung. Vic xc nh v tr ca vt da vo vic m s xung pht ra. Mt s loi cm bin khng i hi kt cu c hc gia cm bin v i tng o. Mi lin h ny thng c thc hin thng qua in trng, t trng, nh sng 2.3.2 Cm bin kiu bin tr a, Cu to ca cm bin Cc dng hnh hc in k gm mt in tr c nh Rn , trn c mt tip xc in c th di chuyn gi l con chy. Con chy ny c gn c hc vi vt chuyn ng cn nghin cu (nhng hon ton cch in vi nhau). Ph thuc vo dng hnh hc v dng chuyn ng ca con chy, ngi ta phn bit hai loi in k: - in th k dch chuyn thng - in th k dch chuyn trn in tr Cc in tr c th tn ti di dng cun dy hoc bng dn. - in tr dng cun dy phi khng b mi mn, ng thi h s nhit R ca in tr cng phi nh v n nh. Cc dy dn ny c cun trn li cch in (bng thu tinh, gm, nha), cn bn thn dy th c cch in bng may hoc bng mt lp xt trn b mt. - Cc in tr dng bng dn c ch to bng cht do trn bt dn in l carbon hoc kim loi c kch thc ~10-2 m . Tip xc in (con chy) Con chy phi m bo tip xc in tt, ngha l khng gy nn sut in ng tip xc, in tr tip xc phi nh v n nh. Ngoi ra phi m bo cc tiu chun trn trong iu kin c dao ng v tc dch chuyn ln.

Hnh 2.1 Cc dng cm bin in tr o dch chuyn v v tr b, Nguyn l o Da trn cng thc tnh in tr:R= l S

(1.1)

R- in tr dy; l- chiu di dy; - in tr sut; S- tit din dy. v S khng i, in tr ca cm bin ph thuc vo di l. ViR = K .l

(1.2)

K-h s Quan h gia i lng ra ca cm bin v i lng o c biu din di dng biu thc: RX = f ( X V ) (1.3) X V - l i lng o Vi bin tr di chuyn thng:RX = x R0 l

(1.4)

x- l khong di chuyn l-chiu di ca bin tr R- in tr ton phn Vi bin tr loi trn:R =

di chuyn :gc quay ton phn. i vi in th k dch chuyn trn < 3600 cn vi in k xon >3600. R0: in tr ton phn c, Mch o

x -gc

x R0

(1.5)

C th thc hin theo cc dng sau: Mch phn p

Hnh 2.2 Mch o kiu phn p a, o trc tip; b, o qua mch khuych i T s trn ta c biu thc sau:U ra R2 = E R1 + R2

(1.6) (1.7)

Vi mch s dng khuych i:U ra R R = 2 . X E R1 R0

E-ngun nui Mch cu phn p S mc:

Hnh 2.3 Mch o kiu mch cu T s trn ta c:U ra R2 R4 = E R1 + R2 R3 + R4

(1.8)

d,u nhc im u im: - Nguyn l o n gin, Gi c va phi, Tn hiu o ln v khng i hi mch in c bit x l tn hiu. Nhc im: - Kh nng p ng chm, rng thang o gii hn. - C s c xt gy ra ting n - B mi mn, s ln s dng hn ch - Chu nh hng ca mi trng ( bi, bn). 2.3.3 B m ho vng quay (Encoder)

Encoder c chia thnh 2 loi l encorder tng i v encoder tuyt i. a, Encoder tng i Cu to: Gm mt thc m ho v b thu pht tia quang hc: -B thu pht quang hc: B pht: l cc i t pht tia hng ngoi (Led) hoc n pht quang, c s dng nh mt ngun pht sng. B thu: c th l mt i t quang cho php dng in chy theo mt hng khi c tia hng ngoi chiu ti, nu khng n hot ng nh mt mch h; hoc tranzito quang. Trong mt tranzito quang, tia hng ngoi ti nh mt dng in base ca tranzito dng trn cc C s t l vi cng nh sang ti; quang in tr c in tr t l vi cng nh sng chiu ti.

Hnh 3.1 Cc k hiu mch quang in t v cu hnh mt b thu pht in hnh - Thc m ho gm 2 loi: Loi thc thng v dng a trn Loi thc thng: gm cc vch chia . Vch chia c th l vch en, hoc trng, nh sng xuyn qua hoc phn x trn cc vch khc . Loi a trn: a c th lm bng nha trong hoc knh vi cc vch hng tm hoc nha m vi cc khe nh, v vy khi a quay th cc vch ny s ngn hoc cho tia sng i qua ti thit b d quang hc.

Hnh 3.2 B m ho Encoder tng i

Nguyn tc hot ng

-Vi loi thc thng:

Hnh 3.3 S nguyn l hot ng Mi ln nh sng xuyn qua 1 vch, t bo quang in nhn c mt xung nh sng v to ra mt xung in. m s xung ta c th suy ra c di chuyn v ta c: D X = Nd 0 (2.1) D X - khong dch chuyn; N- s xung m c; d 0 - gi tr ca vch chia . -Vi loi a trn Xt encoder nh trn hnh 3.2 s c 3 knh to ra xung A, B, Z. Cng thc xc nh gc ln lt theo raian v x =n k 2

X =

K la tong so vach Xc nh chiu quay: C hai chui xung l A v B vung gc vi nhau. V d: A tng ln 1 khi B=0 chuyn ng ngc chiu kim ng h, ngc li khi A tng ln 1 B=1th chuyn ng l thun theo chiu kim ng h. Knh Z: c tc dng m s nguyn vng.

n 360 0 k

Hnh 3.4 Nguyn tc hot ng b m ho encoder tng i Cc phng php gii m: php vi phn gii 1X, 2X, 4X. Trong phng php 1X, gi tr ca b m s tng ln 1 n v khi gp mt sn ln

hoc xung ca ch mt chui xung, do tng s m ca b m ho cho mt vng quay bng tng s vch trn a. Trong phng php 4X, gi tr ca b m tng ln mt n v khi c mt sn ln hoc xung ca mt trong hai chui xung. V vy phn gii gc c tng ln 4 ln.

Hnh 3.5 Gin xung ca Encoder tng i vi 3 rnh 1x lay suon len cua 1 xung 2x ca suon len ca xuong cua 1 xung hoac 2 suon len cua 2 xung 4x ca suon len ca suon xuong cua 2 xung

u nhc im: u im: - C tn hiu dng xung in c th s dng dng s. - C phn gii cao. Nhc im: - Khng cho php bit c v tr tuyt i ca trc. - Khng thch hp s dng trong mi trng vi nhit cao v dao ng ln. b, Encoder tuyt i Cu to: Gm: mt a m ha k vnh ng tm v k b ngt quang hc, m ho sinh ra mt t nh phn k bit biu din 2k v tr khc nhau ca a v a ra phn gii gc l 360/2k.

Hnh 3.6 a m ho tuyt i

Nguyn tc hot ng: Chm tia sng 2 c i qua a m ho 1 ti cm bin quang 4. Khi a m ho quay cc tia sng tc ng ti cm bin quang hnh thnh cc xung in. Cc tn hiu c a ti thit b tnh gii m gc quay. Nguyn tc m ha: - Vnh trong cng gm mt na m, mt na trong. Vic c vnh ny (bit c trng s cao nht) cho php xc nh ang na vng no. - Vnh tip theo c chia thnh 4 phnm v trong lin tip. c vnh ny kt hp vi vnh trong cho php xc nh ang gc phn t no. - Cc vnh tip theo cho php lin tip xc nh ang gc 1/8, 1/16, - ng ngoi cng cho chnh xc cui cng, goi l LSB (bt c trng s thp nht). ng ny gm 2 k im (n s vnh trn a) tng ng vi phn gii ca b m ho.

Hnh 3.7 S nguyn tc o ca encoder tuyt i

Hnh 3.8 Gin xung ca encoder tuyt i Bng m ho ca encoder vi 4 vnh:

Hnh 3.9: Bng m ha ca encoder 4 vnh T bng m ho nh phn ta c th chuyn v thp phn vi 16 v tr c m ho. 23 22 21 20 Th p ph n 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 3 0 1 0 0 4 0 1 0 1 5 0 1 1 0 6 0 1 1 1 7 1 0 0 0 8 1 0 0 1 9 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 2 1 1 0 1 1 3 1 1 1 0 1 4 1 1 1 1 15

Hnh 3.10 Bng m ho nh phn ca encoder tuyt i Khong dch chuyn c tnh theo biu thc sau:N1 N2d0 D X = ( N 2 N 1 )d 0

(2.2)

con s ch gi tr v tr ban u con s ch gi tr v tr sau dch chuyn gi tr ca vch chia

u nhc im: u im: - Lun xc nh chnh xc v tr tuyt i ca vt. - C tn hiu dng xung in c th s dng dng s. Thun li cho qu trnh tnh ton v giao tip vi cc chip x l. - C phn gii cao. `Nhc im - C mc gi cao hn so vi encoder tng i - Khng c kh nng lm vic trong mi trng chu lc, v c nhit cao. 2.3.4 Gii thiu mt s ng dng Encoder a, ng dng trong ng c servo

Hnh 4.1 ng c servo v nguyn l iu khin ng c servo l thit b c iu khin bng chu trnh kn. T tn hiu hi tip vn tc/v tr, h thng iu khin s s iu khin hat ng ca mt ng c servo. Vi l do nu trn nn sensor o v tr v tc l cc b phn cn thit phi tch hp cho mt ng c servo. Vi cc loi encoder quang hc ta c Tnh v tr theo cng thc:D X = ( N 2 N1 ) d 0

Tnh vn tc theo cng thc sau:

S=

60 N kt

t Trong : : l khong thi gian m x,k : l s im m ho trn mt vnh, : Tng s xung m c N

b, ng dng trong cc my CNC

Hnh 4.2 Mt s dng encoder dng trong my CNC Cc encoder dng thng (lineare encoder) s xc nh cc trc di chuyn theo cc chiu thng. Cc loi thc m ho thng ny thng c lm t thu tinh, knh chuyn dng t b nh hng bi s thay i nhit . Do my thng c 3 bc t do dch chuyn dc trc nn s b tr 3 encoder dng thng

Cc encoder dng a ( rotary encoder) s kim sot cc chuyn ng quay. Trong cc my CNC tu theo s bc t do m s lng b m ho ny c th 1, 2 hoc nhiu hn Tt c c b m ho s o c v tnh ra cc khong dch chuyn hay gc quay gia cng sn phm theo chng trnh c lp trnh. Mt s encoder c s dng: Loi c ng knh l trc 8-10mm phn gii 2000 xung trn mt vng Knh u ra A/B/Z Loi c ng knh a 60-80 mm phn gii 100 xung trn mt vng Knh u ra A v B Ngun nui 5v BI TP: Bi 1:

Cho mch o nh hnh v. E=5v, R3=R4=2 R0=10 v biu s ph thuc Ura vi R2 thay i 0-10 Bi 2: Cho encoder tuyt i dng a m ho 32 v tr ng knh 60 mm. Tnh s vnh m ho. S vch trn cc vnh. V gin xung ca encoder ny.