GIÁO ÁN_K THUT O LNG CHNG 16: O CÁC I LNG C HC
GV: Lê Quc Huy_B môn T-L_Khoa in
1
C
C
H
H




N
N
G
G1
1
6
6
.
.



O
O

C
C

H
H


C
C

(
(
3
3L
L
T
T
)
)
Bng 16.1. Ch dn tóm tt các loi chuyn đi dùng đ đo kích thc và di đo
o kích thc góc: có th đo góc quay t 0 ÷ 360
0
, đc đo bng các phng
pháp đo thông thng hoc phng pháp quang hc và đt đ chính xác t 0,5’÷
1’. Di đo kích thc góc không vt quá D = 2000 ÷ 4000. Thông thng dng
c đo kích thc góc là các bin tr đo lng, có gii hn đo trên có th đt đn
360
0
nhng trên thc t ch thc hin đo các góc 90
0
, 60
0
hoc 10
0
÷ 15
0
vi
ngng nhy 10' ÷ 20'. Khi cn đo vi đ chính xác cao hn có th dùng phng
GIÁO ÁN_K THUT O LNG CHNG 16: O CÁC I LNG C HC
GV: Lê Quc Huy_B môn T-L_Khoa in
2
pháp ri rc hoá da trên các chuyn đi đin, đa mã hoá, h thng quang đin...
Các phng pháp này đt đc sai s 1÷ 30" và ngng nhy khong 1".
16.1.2. Các phng pháp đo các thông s chuyn đng:
Thông s chuyn đng thng đc chia thành hai dng: chuyn đng tnh
tin, chuyn đng quay và chuyn đng dao đng (dao đng thng hoc xon).
Nguyên lý c bn: thông s ca các chuyn đng là khong ri, tc đ và gia
tc. Quan h gia chúng là nhng phép vi tích phân đn gin. Nu ta gi giá tr
tc thi ca khong ri là x thì:

Giá tr biên đ ca di chuyn x, tc đ
x
&
và gia tc x
&&
có th tìm đc bng cách
đo tn s ω và biên đ dao đng A:
AXAXAX
2
;;
ωω
===
&&&

Ngc li biên đ dao đng có th xác đnh đc khi bit tn s ω theo các giá
tr x, x
&
và x
&&
.
Trong thc t thng gp các dao đng (đ rung) din ra vi tn s rt cao vì vy
đ tích phân hoc vi phân các thông s đó ngi ta dùng các mch đin vi phân
và tích phân.
Ngoài vic đo các thông s chuyn đng ca vt th rn còn cn phi đo
thông s chuyn đng ca các cht lng và khí nh du, nc, hi, và các thành
phn hoá hc khác. Nhng thông s đó là lu tc q và lu lng Q ca cht lng
và khí. Quan h gia lu lng và lu tc cng là quan h vi, tích phân. Bit lu
tc q có th tích phân nó đ suy ra lu lng Q ca cht đo trong thi gian xét và
ngc li lu tc q s là đo hàm ca lu lng Q.
Các dng c đo ph bin: cn c vào đi lng đo ngi ta đt cho dng c

.
GIÁO ÁN_K THUT O LNG CHNG 16: O CÁC I LNG C HC
GV: Lê Quc Huy_B môn T-L_Khoa in
3
Chn phng pháp và dng c nào là tùy thuc vào yêu cu c th và nhng yêu
cu k thut.
Chn dng c đo tùy theo yêu cu v đ chính xác: khi yêu cu đo vi đ
chính xác không cao ngi ta dùng phng pháp bin đi trc tip đi lng đo
thành sc đin đng hay dòng đin, đo các thông s đin suy ra đi lng đo.
Phng pháp có đ chính xác cao là phng pháp tn s, đó là phng pháp bin
các thông s chuyn đng thành tn s và đo tn s đ suy ra đi lng đo.
16.1.3. Các phng pháp đo lc, ng sut và áp sut:
Trong quá trình nghiên cu c lý tính ca các vt chu lc, các kt cu c hc
đi vi ngành ch to máy cng nh ngành khác thì quá trình đo lc, ng sut và
áp sut chim mt khi lng tng đi ln.
Phm vi đo: phm vi đo lc rt rng, t nhng giá tr rt nh đn nhng giá
tr ln, t phép đo tnh (các lc tác đng là nhng đi lng không đi) đn
nhng xung lc tác dng vi tc đ rt cao nh s va chm, sóng xung kích... Do
vy phi chia thành nhiu di đo khác nhau, tng ng vi mi di đo có th s
dng các phng pháp và thit b phù hp. c bit  di đo thp 10
-5
N tr
xung phi dùng các phng pháp đc bit đ đm bo đ chính xác yêu cu.
i vi đo áp sut, di đo thng t 0 ÷ 10
10
N/m
2
, ngng nhy ca thit b
đo t 0,1 ÷ 0,01N/m
2

cho kt qu đo không thông qua h dn truyn trung gian.
̇ Phng pháp đo gián tip: thng s dng các phn t đàn hi, các h
dn truyn, bin lc, ng sut, áp sut thành di chuyn. Các chuyn đi đo
các đi lng di chuyn t đó suy ra các đi lng cn đo.
Hai phng pháp trên đc s dng rng rãi, s dng phng pháp nào tùy
thuc yêu cu và nhim v thc hin chúng.
o lc, ng sut và áp sut phn ln có th đa v phép đo
l∆ hoc ll /∆ vì:
El
l
σ
=
∆

GIÁO ÁN_K THUT O LNG CHNG 16: O CÁC I LNG C HC
GV: Lê Quc Huy_B môn T-L_Khoa in
4
vi: l - chiu dài ca đi tng đo; ∆l - đ bin thiên theo chiu dài.
σ - ng sut c ca vt liu; E - môđun đàn hi.
Mch đo thng là mch cu, kt hp vi các tng khuch đi và chnh lu. Ch
th là các dng c ch th c đin, t ghi, đin t và các dng c s.
16.2. o góc quay, khong cách và di chuyn.
16.2.1. o kích thc và di chuyn thng:
o kích thc và di chuyn thng có nhiu phng pháp khác nhau, di đây
là mt s thit b đo dùng trong ngành ch to máy.
a) Thit b đo kích thc và di chuyn nh: có cu to nh hình 16.1:

Hình 16.1. Cu to ca thit b đo kích thc và di chuyn nh
Cu to: chuyn đi đin cm mc kiu vi sai vi hai đin tr R to thành
mch cu bn nhánh. Mch cu đc cung cp bng ngun đin áp xoay chiu

là:
21
VVV
net
+=

Hình 16.2. Cu to ca bin áp vi sai tuyn tính LVDT
in áp ra thng đc bin đi thành đin áp mt chiu bng mch chnh
lu, sau đó qua mch lc và mch khuch đi nh s đ hình 16.3. in áp ra
mt chiu s đa đn c cu ch th hoc các khâu khác:

Hình 16.3. X lý tín hiu đin áp ra ca LVDT
b) Thit b đo chiu dày ca lp ph các chi tit dùng chuyn đi iôn: có cu
to nh hình 16.4.
Cu to và nguyên lý hot đng: tia bc x ly t ngun 1 (cht Tali 204), tia
GIÁO ÁN_K THUT O LNG CHNG 16: O CÁC I LNG C HC
GV: Lê Quc Huy_B môn T-L_Khoa in
6
này chiu vào chi tit cn đo có chiu dày lp ph 2. Khi tia bc x chiu lên b
mt chi tit thì s b phn x li, tia phn x đc thu vào bình iôn hoá 3 to
thành các dòng iôn. Bình iôn hoá 4 đc cung cp bng ngun iôn hoá 5 (cht Ta
li 204) nhng có đ hot đng yu hn dùng đ cân bng dòng iôn hoá ban đu.
Tia bc x 5 đc điu chnh nh tm chn 6. in áp cung cp đt lên v bình
iôn hoá 3 và 4 có du ngc nhau do đó dòng iôn hoá chy qua đin cc chung 7
và qua đin tr R là hiu ca hai dòng iôn trong bình 3 và 4.

Hình 16.4. Thit b đo chiu dày ca lp ph các chi tit dùng chuyn đi iôn
 chnh không ban đu (khi chi tit cha có lp ph), tm chn 6 đc di
chuyn sao cho đ ln ca hai dòng iôn hoá trong bình 3 và 4 bng nhau v
môđun nhng ngc nhau v du, do đó dòng đin ra bng không.

nên khi t trng ca nam châm vnh cu cng nh t trng và nhit đ bên
ngoài thay đi. Hin tng này đc khc phc bng cách qun thêm cun dây
bù 7 c đnh trên nam châm, khi t trng trong cun dây đo và cun bù thay đi
do các yu t bên ngoài gây nên, chúng đc bù ln nhau. Mt khác sc đin
đng trong cun dây cm ng 1 không ch ph thuc vào s di chuyn ca nó mà
còn ph thuc vào tc đ kéo ca đng c.
Sai s ca thit b ph thuc vào gii hn đo và đ nhy ca nó. Sai s c bn
ca thit b là ±10%.
d) o di chuyn bng thc mã hóa: đây là phng pháp đo di chuyn đt
đc đ chính xác cao. Di chuyn c hc đc truyn qua mt thc di đng,
thc này có th là mt thc trong sut trên nó đc khc vch chia đ đen,
trng. Các vch trng cho ánh sáng xuyên qua hoc phn x tr li. Mt h thng
quang hc chiu ánh sáng qua thc khc vch. Khi thc di chuyn, các tia ánh
sáng qua vch trng, đen đn t bào quang đin và to thành các xung đin.
Các xung đin đc đa qua b đm đn ch th đ ch mc di chuyn, ta có:
0
.dND
xx
=
vi: D
x
- khong di chuyn ca thc.
N
x
- s xung đm đc
d
0
- giá tr ca mt vch đo.
Hin nay bng phng pháp khc vch ngi ta có th chia đc ti 2000 vch
trên mt milimét dài.

B phát công sut ln 1 phát xung ngn (c micrô giây) hoc tia laze hng
v phía đi tng cn đo khong cách 2. Sau khi gp đi tng, sóng hoc tia
laze phn x li và đc thu bng thit b thu đ nhy cao. o khong thi gian
t lúc phát đn lúc thu tín hiu phn x có th tính đc khong cách ca đi
tng cn đo:
2
.ct
D =
vi: t - thi gian tính t khi phát đn lúc thu tín hiu.
c - tc đ truyn ca sóng vô tuyn và laze.
D - khong cách cn đo.
Ví d: đ đo khong cách gia hai vt th bng thit b đo laze -314 vi đ
xa 2000m có th đt sai s ± 2 cm.
S đ nguyên lý ca thit b đo khong cách và di chuyn bng tia laze nh
hình 16.6b:
Nguyên lý hot đng: ngun laze bc x thành dòng ánh sáng  đc phân
thành hai tia 
1
và 
2
nh gng lch 2. Tia 
1
phn x t gng 2 qua gng 3
chiu vào phn t quang đin 1. Tia 
2
cng đi qua gng 2 đn đi tng cn
GIÁO ÁN_K THUT O LNG CHNG 16: O CÁC I LNG C HC
GV: Lê Quc Huy_B môn T-L_Khoa in
9
đo 4 và đc phn x li qua gng 2 đn phn t quang đin 1. Ti phn t

0
. Sai
s c bn không quá ±0,3
0
.
Ngoài chuyn đi bin tr còn có th dùng các chuyn đi đin cm, đin
dung phi hp vi các mch đin t đ đo góc quay.
b) Thit b đo góc quay bng chuyn đi cm ng: có s đ nguyên lý nh
hình 16.8.
GIÁO ÁN_K THUT O LNG CHNG 16: O CÁC I LNG C HC
GV: Lê Quc Huy_B môn T-L_Khoa in
10
Nguyên lý hot đng: khi đa x rãnh 1 quay đi mt góc  (tng ng vi n
rãnh) s làm cho t thông móc vòng trong cun dây cm ng 2 thay đi to ra
mt sc đin đng cm ng, sut đin đng này đc tính bng:
dt
d
WE
c
Φ
−= .

vi: W: s vòng ca cun dây cm ng 2
 : t thông móc vòng trong cun dây cm ng 2

Hình 16.8. S đ nguyên lý ca thit b đo góc quay bng chuyn đi cm ng
Tn s ca sut đin đng t l vi s rãnh quay ca đa n. Tn s này qua b
bin đi tn s sang đin áp [f/U] s chuyn thành tín hiu đin áp đ đa vào ch
th (CT). Ch th đc khc đ theo góc quay.
c) Thit b dùng chuyn đi đin cm đo góc quay trong không gian hai

GV: Lê Quc Huy_B môn T-L_Khoa in
11
a) Phng pháp đo mc nc dùng các b bin đi t l  dng dn truyn
bng tay gt hoc dây curoa kt hp vi chuyn đi bin tr: là phng pháp
đo mc nc đn gin. Hình 16.10 là cu to ca thit b đo mc nc đc sn
xut hàng lot dùng trong công nghip:

Hình 16.10. Cu to ca thit b đo mc nc dùng các b bin đi t l  dng
dn truyn bng tay gt hoc dây curoa kt hp vi chuyn đi bin tr
Cu to và nguyên lý hot đng: phao ni 1 phn ánh mc nc cn đo đc
ni vi si dây 2 gn vào puli 3. Khi puly quay, trc 4 gn vi con trt 5 quay
theo và trt trên bin tr 6 làm thay đi đin tr ca bin tr t l vi mc nc
cn đo. u dây ra ca bin tr đc mc vào mch đo.
Khi thit k, đng kính ca puli đc tính sao cho chu vi ca nó có đ dài đúng
bng khong cách mc nc cn đo.
 gi cho dây treo phao luôn đc cng ngi ta gn thêm lò xo xon 7 và c
cu cam 8 đ puli ch có th quay đc mt vòng.
c đim: vi thit b này có th đo đc khong thay đi t vài chc
centimét đn vài mét vi sai s c bn là ± 0,5% trong gii hn thang đo.
b) Thit b đo mc nc dùng chuyn đi đin dung: cng đc s dng
rng rãi. Có s đ cu to nh hình 16.11:
Nguyên lý hot đng: chuyn đi đin dung đc mc vào mt nhánh cu
không cân bng MC, nhánh th hai gm t đin C
1
(có đin dung c vài pF) và
mt t đin khác C
2
mc song song (có đin dung c vài chc pF) thông qua
khoá K. Hai nhánh khác ca mch cu là cun dây th cp ca máy bin áp BA.
Cu đc cung cp bng mt máy phát đin áp cao tn MF (1÷ 10MHz). in áp

sc đin đng ra t l vi tc đ. Trc quay ca máy phát đc ni vi trc quay
ca đi tng đo. Khi đi tng đo quay, máy phát quay to ra sc đin đng t
l vi tc đ quay. o sc đin đng bng các dng c do đin áp có th suy ra
tc đ.
Máy phát tc đ xoay chiu (AC tachometer generator): có quan h gia sc
đin đng và tc đ quay cng nh máy phát tc đ mt chiu, nhng đin áp ra
là đin áp xoay chiu có tn s t l vi tc đ quay:
60
.na
f =
vi: a - s đôi cc ca máy phát; n - tc đ quay; f - tn s ra
o đin áp U hoc tn s f có th xác đnh đc tc đ đi vi các máy phát tc
xoay chiu, các ch th kèm theo thng là tn s k vì đo tn s, sai s nh hn
và không b ph thuc vào cu to ca máy phát mà ch ph thuc vào cách b trí
s lng cc.
16.3.2. o tc đ quay bng phng pháp bin tc đ quay thành tn s
(Encoder):
Ngoài các máy phát tc, ngày nay đo tc đ quay bng phng pháp bin tc
đ quay thành tn s đc s dng khá rng rãi. Quá trình bin đi tc đ quay
thành tn s có th thc hin bng nhiu cách: bng mch t, bng quang hc …
Thit b đo tc đ quay bng cách bin tc đ quay thành tn s bng mch
t: hình 16.12 là s đ ca thit b đo tc đ quay bng cách bin tc đ quay
thành tn s bng mch t: