Download miễn phí Bài giảng Kỹ thuật đo và cảm biến trong công nghiệp xi măng



Mục lục
Trang
Lời nói đầu . 1
Chương 1. Kỹ thuật đo . 2
1.1. Định nghĩa và phân loại phép đo . 2
1.2. Các đặc trưng của kỹ thuật đo lường 2
1.3. Tín hiệu đo . 3
1.4. Chuẩn và mẫu . 3
1.5. Sai số của phép đo và gia công kết quả đo . 3
1.6. Các cơ cấu hiển thị . 4
Chương 2. Tổng quan chung về cảm biến . 5
2.1. Các khái niệm và định nghĩa . 5
2.2. Các đặc trưng của cảm biến . 6
2.3. Phân loại các cảm biến . 13
2.4. Vấn đề nhiễu loạn 14
Chương 3. Cảm biến vị trí 15
3.1. Tổng quan . 15
3.2. Cảm biến biến trở trong đo ví trí 15
3.3. Encoder quang . 21
3.4. Biến áp vi sai . 29
3.5 Ứng dụng trong công nghiệp . 30
Chương 4. Cảm biến tốc độ và cảm biến giới hạn . 31
4.1. Tổng quan chung . 31
4.2. Xác định vận tốc góc từ cảm biến vị trí . 31
4.3 Cảm biến giới hạn 38
4.4 Ứng dụng trong công nghiệp . 44
Chương 5. Cảm biến lực, khối lượng . 45
5.1. Tổng quan . 45
5.2. Cấu tạo và nguyên lí hoạt động . 45
5.3 Ứng dụng trong công nghiệp . 53
Chương 6. Cảm biến áp suất . 58
6.1. Tổng quan . 58
6.2. Đo áp suất . 58
6.3. Ứng dụng trong công nghiệp . 60
Chương 7. Cảm biến nhiệt độ . 63
7.1. Tổng quan . 63
7.2. Nguyên lí, cấu tạo 63
7.3 Ứng dụng trong công nghiệp . 71
Chương 8. Cảm biến lưu lượng . 74
8.1. Tổng quan chung . 74
8.2. Nguyên lí và cấu tạo . 76
8.3. Ứng dụng trong công nghiệp . 79
Chương 9. Cảm biến mức . 80
9.1. Tổng quan chung . 80
9.2. Sensor đo mức chất lỏng 80
9.3 Ứng dụng trong công nghiệp . 84
Chương 10. Cảm biến hình ảnh . 96
10.1. Tổng quan chung . 96
10.2. Nguyên lí và cấu tạo . 96
Tài liệu tham khảo 100


http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2014-06-04-bai_giang_ky_thuat_do_va_cam_bien_trong_cong_nghie.0zBnz1WgfQ.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-69222/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

có thể khởi
động lại lần đếm sau đó. Bộ điều khiển đọc số đếm từ bộ chốt. Giá trị đếm được
tỷ lệ với nghịch đảo vận tốc góc. Vận tốc càng nhỏ thì số đếm càng lớn. Điều đó
cũng có nghĩa với những vận tốc rất nhỏ, bộ đếm có thể sẽ bị tràn và sẽ bắt đầu
đếm lại tăng dần từ 0 (giống như thiết bị đo quãng đường odometer bị tràn từ
99.999 trở về 0). Thực tế, khi đĩa dừng hẳn, mọi bộ đếm rốt cuộc đều bị tràn số.
Để khắc phục, một mạch đặc biệt dùng thêm một bộ ONE-SHOT khác. Mỗi khi bộ
đếm bị đầy , bộ ONE-SHOT được kích hoạt và nạp lại bit 1 vào tất cả các bit. Điều
Bài giảng kỹ thuật đo và cảm biến trong công nghiệp xi măng Bùi Đăng Thảnh – ĐHBK Hà Nội
® 03.2007. [email protected]
33
này ngăn chặn bộ đếm tràn bất cứ lúc nào. Kết quả là mỗi khi bộ đếm đầy thì bộ
điều khiển hiểu là “vận tốc quá nhỏ để đo”.
Optical Tachometers
Cảm biến quang đo vận tốc góc là một thiết bị đơn giản, có thể xác định tốc độ
trục quay theo đơn vị vòng/phút (rpm). Hình 4.2 cho thấy một viền phản quang
được đặt trên trục. Một photo sensor được đặt để xuất ra một xung mỗi khi viền
phản quang đi ngang qua nó. Chu kỳ của dạng sóng này tỷ lệ nghịch với vận tốc
góc của trục và có thể đo được bằng cách sử dụng một mạch đếm tương tự như
encoder quang đã nói trên (Hình 4.1). Lưu ý rằng hệ thống này không thể cảm
nhận được vị trí hay hướng. Tuy nhiên, nếu có 2 photo sensor thì hướng có thể
được xác định bằng pha, tương tự như bộ encoder quang học đếm tăng dần.
Hình 4.2. Optical Tachometers
Toothed-Rotor Tachometers
Cảm biến đo vận tốc góc loại Rotor có bánh răng cấu tạo bởi một cảm biến cố
định và một cảm biến quay có dạng một bánh xe sắt có răng (Hình 4.3). Bánh
răng (trông như một hộp số cỡ lớn) có thể được gắn vào trong những bộ phận có
thể là đối tượng của các phép đo – ví dụ như tay quay của động cơ xe hơi. Cảm
biến này sinh ra một xung mỗi khi một răng đi qua cảm biến cố định (khi đó từ trở
của cảm biến cố định thay đổi). Vận tốc góc của bánh xe tỷ lệ thuận với tần số của
xung. Ví dụ, nếu bánh xe có 20 răng thì có thể sẽ có 20 xung mỗi vòng.
Có hai loại cảm biến loại này được sử dụng. Loại thứ nhất được gọi là một
cảm biến có từ trở thay đổi và nó gồm một nam châm được bao quanh bởi một
cuộn dây (xem hình 4.3). Mỗi khi một răng sắt di chuyển đến gần nam châm, từ
Bài giảng kỹ thuật đo và cảm biến trong công nghiệp xi măng Bùi Đăng Thảnh – ĐHBK Hà Nội
® 03.2007. [email protected]
34
trường xung quanh nam châm tăng lên, cảm ứng một điện áp nhỏ ở hai đầu cuộn
dây. Những xung này có thể được chuyển thành một sóng hoàn toàn vuông với
một mạch phát hiện ngưỡng. Loại cảm biến thứ 2 là cảm biến dựa trên hiệu ứng
Hall (Hall-effect sensor). Chi tiết của sensor này sẽ được đề cập chi tiết ở bài viết
sau, nhưng có thể nói đơn giản là sensor này cũng cho 1 xung mỗi khi 1 răng sắt
đi qua.
.
Hình 4.3. Toothed-Rotor Tachometers
VÍ DỤ 2: Một cảm biến rotor bánh răng có 20 răng. Nếu xung ra của sensor có tần
số 120 Hz thì vận tốc góc là bao nhiêu rpm?
GIẢI:
Một cách giải là tìm hàm truyền chung (TF) của cá hệ thống và sau đó dùng hàm
truyền TF để tính toán rPhần mềm theo tần số.
Ta biết 1 rps (1 vòng / s) tương ứng sensor có tần số 20 Hz.
TF =
input
output
=
rotor
sensor
rpm
Hzfreq )(
=
rps
Hz
1
20
x
rpm
rps
60
1
=
rotor
sensor
rpm
Hz
1
33.0
Do đó quan hệ đầu vào – đầu ra của hệ thống như sau : rotor quay 1 rPhần mềm sẽ cho
tần số 0.33 Hz ở đầu ra, vậy khi tần số đầu ra là 120 Hz thì số vòng quay trong 1
phút là
rPhần mềm = 120Hz x
Hz
rpm
33.0
1
= 360 rPhần mềm sensor
Bài giảng kỹ thuật đo và cảm biến trong công nghiệp xi măng Bùi Đăng Thảnh – ĐHBK Hà Nội
® 03.2007. [email protected]
35
Do đó rotor quay với vận tốc 360 rpm.
Direct Current Tachometers
Một cảm biến đo vận tốc góc loại này về cơ bản là một máy phát điện một chiều
vì nó đưa ra điện áp một chiều tỷ lệ với vận tốc trục quay. Cực của đầu ra cảm
biến được xác định bởi chiều quay của trục. Thông thường, cơ cấu bao gồm
các nam châm vĩnh cửu đứng im và các cuộn dây quay. Một thiết kế như vậy
giúp giảm quán tính nhưng cần dùng thêm các chổi quét – chổi này sẽ bị mòn
dần theo thời gian. Mặc dù vậy cơ cấu này rất hữu ích vì nó có thể chuyển đổi
trực tiếp từ vận tốc sang điện áp.
Hình 4.4 chỉ rõ một cảm biến như vậy : CK20. Vỏ của cảm biến này được
chế tạo sao cho nó có thể nâng một bộ phận gọi là “piggyback” trên một động
cơ – có thể phản hồi vận tốc của động cơ. Hàm truyền của cảm biến này có
đơn vị là volts/1000rpm. Ta có thể dùng hàm truyền để tính điện áp ra để tính
vận tốc của chi tiết . Quan sát phần cuối hình 4.4 CK20 có 3 kiểu. Ví dụ, đầu ra
của CK20-A cho 3 V mỗi 1000 rPhần mềm (3 V/Krpm). Dải vận tốc đo được từ 0-6000
rpm, do đó điện áp cực đại đầu ra có thể là 18V ứng với vận tốc 6000 rpm.
Thông số này được biểu diễn trên đồ thị hình 6.26. Từ đồ thị ta dễ dàng thấy
điện áp ra ứng với mỗi vận tốc cho trước. Độ “tuyến tính hóa” của động cơ cho
phép là 0.2%, điều đó có nghĩa là vận tốc thực tế của động cơ sai lệch 0.2% so
với trên đồ thị. Ví dụ, nếu đầu ra có 9V thì vận tốc là 3000 rpm, tuy nhiên vì
0.2% x 3000 = 6 rpm, suy ra vận tốc thực tế có thể nằm trong khoảng từ 2994
đến 3006 rpm.
Hình 4.4. CK20 DC TACHOMETER
Model CK20 là một cảm biến đo tốc độ góc
có cuộn dây di chuyển được thiết kế cho
các ứng dụng yêu cầu phản hồi vận tốc và
quán tính tải phải là nhỏ nhất.
Bài giảng kỹ thuật đo và cảm biến trong công nghiệp xi măng Bùi Đăng Thảnh – ĐHBK Hà Nội
® 03.2007. [email protected]
36
Tham số Giá trị Đơn vị
Độ tuyến tính 0.2 Độ lệch lớn nhất (%)
Độ gợn sóng 1.5 Độ lệch đỉnh – đỉnh cực đại AC
Tần số gợn sóng 19 Chu kỳ / vòng
Dải vận tốc 1-6000 RPhần mềm
Quán tính phần ứng 9x10 5 In-oz-sec 2
Momen cản ma sát 0.25 In-oz, max
Tuổi thọ 10000 Giờ ở 3000 RPhần mềm
Các kiểu quấn dây khác nhau
CK20-A CK20-B CK20-
C
V/ KRPhần mềm 3.0 2.5
1
Thường đối với các máy cơ khí nặng ít khi ta gặp vận tốc hàng nghìn rpm, do vậy
các cảm biến đo tốc độ góc thường được gắn vào motor, và motor được xuống số
để điều khiển tải. Ví dụ 4.5 minh họa rõ điều này.
Hình 4.5. Đồ thị biểu diễn
mối quan hệ
giữa tốc độ và điện áp ra 1
chiều với cảm biến CK20-A.
Bài giảng kỹ thuật đo và cảm biến trong công nghiệp xi măng Bùi Đăng Thảnh – ĐHBK Hà Nội
® 03.2007. [email protected]
37
VÍ DỤ 3: Như chỉ ra trên hình 4.6, một motor có một cảm biến đo vận tốc góc
piggyback gắn trên hộp số tỷ lệ 100:1 ( trục đầu ra quay chậm hơn motor 100 lần).
Cảm biến vận tốc góc loại CK20-A có đầu ra 3 V/ Krpm. Cơ cấu này điều khiển
máy công cụ vận tốc quay cực đại là 60 0 /s.
a. Đầu ra của cảm biến ra là bao nhiêu ?
b. Tìm độ phân giải của hệ đo lường nếu dữ liệu cảm biến chuyển đổ...

---