Báo cáo Chi tiết về cảm biến tốc độ -Sensor

BÁO CÁOCẢM BIẾN TỐC ĐỘ Nhóm 2: Thành viên: Nguyễn Đăng Sơn Trần Văn Tiến Đầu Văn Chiến Nguyễn Hoàng Trường Cảm biến tốc độ là gì? Định nghĩa? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động. Các loại cảm biến. Các ứng dụng của nó trong thực tế Để biết rõ về cảm biến tốc độ,trước hết chúng ta tìm hiểu cảm biến la gì? Cảm biến trong tiếng Anh gọi là “sensor”, xuất phát từ chữ “sense” theo nghĩa la tinh là cảm nhận. Cảm biến được định nghĩa theo nghĩa rộng là thiết bị cảm nhận và đáp ứng với các tín hiệu và kích thích. Trong mô hình mạch điện, ta có thể coi cảm biến như một mạch hai cửa. Trong đó cửa vào là biến trạng thái cần đo x và cửa ra là đáp ứng y của bộ cảm biến với kích thích đầu vào x.   Phương trình quan hệ: y = f(x) thường rất phức tạp. Sơ đồ điều khiển tự động quá trình: Bộ cảm biến đóng vai trò cảm nhận, đo đạc và đánh giá các thông số hệ thống. Bộ xử lý làm nhiệm vụ xử lý thông tin và đưa ra tín hiệu điều khiển quá trình. Sơ đồ điều khiển tự động quá trình: Bộ cảm biến đóng vai trò cảm nhận, đo đạc và đánh giá các thông số hệ thống. Bộ xử lý làm nhiệm vụ xử lý thông tin và đưa ra tín hiệu điều khiển quá trình. Giờ ta phân biệt cảm biến tôc độ là : một loại cảm biến để đo tốc độ và chiều quay của máy, động cơ ,máy điện, và nó hiện thị kết quả cho người điều khiển biết ,đồng thời làm tín hiệu phản hồi trong điều chỉnh nó có vai trò quan trọng trong việc đo lường như đo tốc độ oto và moto ,bộ đồng hồ tính tiền trong taxi,đo và hiển thị tốc độ trong máy phát ,hiện nay được ứng dụng rộng rãi -Hiện nay sử dụng chủ yếu 3 loại Cảm Biến Tốc Độ + Loại cơ học (có thể là con văng, có thể là thủy lực...), EG. Tín hiệu ra thường là áp lực dầu để đưa đi điều khiển, hoặc điều khiểm trực tiếp luôn (đối với các máy diesel xưa). + Sử dụng máy phát tốc: Tín hiệu ra có điện áp hoặc tần số tỷ lệ với tốc độ. + Cảm bến điện từ và bánh răng: tín hiệu ra là xung. Thường người ta thiết kế bánh răng có 60 răng luôn, nên tần số xung tương đương với tốc độ quay vòng / phút. -Cụ thể các loại đó là: I-Tìm hiểu về cấu tạo của Encoder: là một loại cảm biến tốc độ để đo số vòng quay của động cơ* Cấu tạo của encoder Nhìn trên hình ta thấy encoder gồm: 1 tấm tròn có khắc lỗ, 1 Hệ thông LED phát và thu. * Nguyên tắc hoạt động cơ bản: Nguyên lý cơ bản của encoder, đó là một đĩa tròn xoay, quay quanh trục. Trên đĩa có các lỗ (rãnh). Người ta dùng một đèn led để chiếu lên mặt đĩa. Khi đĩa quay, chỗ không có lỗ (rãnh), đèn led không chiếu xuyên qua được, chỗ có lỗ (rãnh), đèn led sẽ chiếu xuyên qua. Khi đó, phía mặt bên kia của đĩa, người ta đặt một con mắt thu. Với các tín hiệu có, hoặc không có ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận được đèn led có chiếu qua lỗ hay không.Số xung đếm được và tăng lên nó tính bằng số lần ánh sáng bị cắt! Như vậy là encoder sẽ tạo ra các tín hiệu xung vuông và các tín hiệu xung vuông này được cắt từ ánh sáng xuyên qua lỗ. Nên tần số của xung đầu ra sẽ phụ thuộc vào tốc độ quay của tấm tròn đó. Đối với encoder mình đang dùng thì nó có 2 tín hiệu ra lệch pha nhau 90. Hai tín hiệu này có thể xác định được chiều quay của động cơ. Đây là sơ đồ cấu tạo cơ bản bên trong của nó để tạo được xung vuông * Sơ đồ nguyên lý của mạch đo -Sơ đồ mạch nguyên lý đo tốc độ động cơ khá là đơn giản. Chỉ cần ta lấy tín hiệu từ encoder của động cơ vào là được!  -Nên nhớ trên mạch nguyên lý encoder được tích hợp sẵn và được gắn trực tiếp vào động cơ nên ta chỉ cần cấp điện vào cho bộ encoder và lấy 1 dấy tín hiệu ra khi động cơ quay là có xung ra tại chân của encoder và điện áp cấp cho encoder là 5V + Chú ý: encoder gắn trực tiếp trên động cơ gồm 4 dây (Không kể hai dây nguồn cho điện áp 12V vào động cơ quay). Trong đó dây đỏ là dây 5V, dây xanh là dây GND, Dây vàng và dây trắng là hai dây tín hiệu lệch pha nhau 90. II-CONQUEROR 208 Model: CONQUEROR 208 Thiết bị cảm biến tốc độ Made in Taiwan Các chức năng sau đây có thể lựa chọn phụ thuộc vào môi trường lái xe của bạn.Auto Mute nút ON OFF /Đường cao tốc Thành phố và nút On / OFFÁnh sáng và Dim lựa chọnCảnh báo đầy đủ điều chỉnh theo thể tích điều khiển  Do nguồn nhiễu đến từ cửa trung tâm vi mô tự động, cắt giảm tiếng ồn xung khi lái xe trong thành phố, bạn có thể sử dụng chế độ chỉ thành phố.  Model này Conqueror 208 cho phép bạn cắt giảm độ nhạy cảm của hướng dẫn sử dụng điều chỉnh.Với Indictor để cho biết các phát hiện cho Band Radar khác nhau (ví dụ như X Band; K Band, Ka Band và Laser Alarm)Điều này Conqueror siêu máy dò radar sẽ tự động "Remember" cài đặt của bạn khi đơn vị bị tắt hoặc gỡ bỏ khỏi quyền lực. Tất cả các tính năng lựa chọn được giữ lại trong bộ nhớ.Bạn có thể chọn để cảnh báo bằng tin nhắn bằng giọng nói hay không.     III- Cảm biến tốc độ bánhxe.* Nhiệm vụ:Cảm biến tốc độ bánh xe được gắn ở gần bánh xe, có nhiệm vụ nhận biết về tốc độ góc của bánh xe trong quá trình ôtô hoạt động và báo về cho bộ xử lý trung tâm ABS ECU. Có nhiều loại cảm biến tốc độ bánh xe khác nhau, ở đây chỉ tìm hiểu về loại cảm biến điện từ, vì hiện nay loại này đang được sử dụng phổ biến. Hình .1.6. Cảm biến và roto cảm biến * Cấu tạo: -Cảm biến tốc độ bánh xe trước và sau bao gồm một nam châm vĩnh cửu, một cuộn dây và lõi từ.Vị trí lắp cảm biến tốc độ hay roto cảm biến, số lượng răng của roto cảm biến phụ thuộc vào từng loại xe và đời xe.Thông thường cảm biến tốc độ bánh trước được lắp vào cam quay và cảm biến tốc độ bánh sau được bắt vào mâm cầu sau.Roto cảm biến được lắp trên trục trước chủ động và trục bánh xe sau, cùng quay với bánh xe.* Nguyên lý làm việc:Phía ngoài của roto có các răng, nên khi roto quay từ thông trong cuộn dây biến thiên nó sinh ra một điện áp xoay chiều. Điện áp xoay chiều này có tần số tỷ lệ với tốc độ quay của roto và trong quá trình hoạt động nó báo cho ABS ECU biết tốc độ quay của bánh xe. IV-Cảm biến tốc độ động cơ Cảm biến tốc độ động cơ (Engine speed; crankshaft angle sensor hay còn gọi là tín hiệu NE) dùng để báo tốc độ động cơ để tính toán hoặc tìm góc đánh lửa tối ưu và lượng nhiên liệu sẽ phun cho từng xylanh. Cảm biến này cũng được dùng để điều khiển tốc độ cầm chừng hoặc cắt nhiên liệu ở chế độ cầm chừng cưỡng bức. Hình 1 : Sơ đồ bố trí cảm biến NE và G của TOYOTA Trên hình 1.13 trình bày sơ đồ bố trí của cảm biến vị trí piston và tốc độ động cơ dạng điện từ trên xe Toyota loại nam châm đứng yên. Mỗi cảm biến gồm có roto để khép mạch từ và cuộn dây cảm ứng mà lõi gắn với một nam châm vĩnh cửu đứng yên. Số răng trên roto và số cuộn dây cảm ứng thay đổi tùy thuộc vào loại động cơ. Phần tử phát xung G có thể có 1, 2, 4 hoặc 6 răng, còn phần tử phát xung NE có thể có 4, 24 hoặc sử dụng số răng của bánh đà. Ở đây ta xem xét cấu tạo và hoạt động của bộ tạo tín hiệu G và NE loại một cuộn cảm ứng – một roto 4 răng cho tín hiệu G và một cuộn cảm ứng – một roto 24 răng cho tín hiệu NE. Hai roto này lắp đồng trục với bộ chia điện, bánh răng tín hiệu G nằm trên, còn bánh răng tín hiệu NE phía dưới. Hình 2 : Sơ đồ nguyên lý cảm biến điện từ Nguyên lý hoạt động: Bộ phận chính của cảm biến là một cuộn cảm ứng, một nam châm vĩnh cửu và một roto dùng để khép mạch từ có số răng tùy loại động cơ. Khi răng của roto không nằm đối diện cực từ, thì từ thông đi qua cuộn dây cảm ứng sẽ có giá trị thấp và khe hở không khí lớn nên có từ trở cao. Khi một răng đến gần cực từ của cuộn dây, khe hở không khí giảm dần khiến từ thông tăng nhanh. Như vậy, nhờ sự biến thiên từ thông, trên cuộn dây sẽ xuất hiện một sức điện động cảm ứng. Khi răng roto đối diện với cực từ của cuộn dây, từ thông đạt giá trị cực đại nhưng điện áp ở hai đầu cuộn dây bằng không. Khi răng roto di chuyển ra khỏi cực từ, khe hở không khí tăng dần làm từ thông giảm sinh ra một sức điện động theo chiều ngược lại. V - Đếm Xung Đo Tốc Độ Động Cơ Dùng Psoc Phương pháp đo tốc độ động cơ thông dụng nhất hiện nay dùng cảm biến quang hay còn gọi là encoder. Tín hiệu từ encoder tạo ra các dạng xung vuông có tần số thay đôi vào tốc độ động cơ. Do đó các xung vuông này được đưa vào bộ vi xử lý để đếm số xung trong khoảng thời gian cho phép từ đó ta có thể tính được giá trị vận tốc của động cơ. Đây cũng là phương pháp mà người ta sử dụng để ổn định tốc độ động cơ hay điều khiển nhanh chậm....  Yêu cầu: + Động cơ DC 12V có bộ Encoder (khoảng 140k có luôn encoder)+ LCD để hiện thị giá trị mà đo được (65K)+ 1 Chíp Psoc VI - Tốc kế quang Tốc kế quang là cảm biến đo vận tốc đơn giản nhất gồm một nguồn sáng và một đầu thu quang (photodiode hoặc phototransistor) Vật quay được gắn đồng trục với đĩa tròn có các vùng phản xạ hoặc các vùng trong suốt bố trí xen kẽ các phần chắn sáng đặt giữa nguồn sáng và đầu thu quang. Đầu thu quang nhận thông lượng biến điệu và phát tín hiệu có tần số tỉ lệ với vận tốc quay nhưng biên độ không đổi. Phạm vi tốc độ đo phụ thuộc vào 2 yếu tố chính: - Số lượng lỗ trên đĩa quay. - Dãi thông của đầu thu quang và mạch điện. Để đo vận tốc thấp ~ 0,1 vòng/phút dùng đĩa có số lượng lỗ rất lớn (500 1000). Đo tốc độ cao 105 106 vòng/phút dùng loại đĩa chỉ có một lỗ. _____________THE END_____________