chapter 2
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.21 MB, 93 trang )
Chương 2
Xử lý tín hiệu
(Signal conditioning)
1. Cảm biến và bộ chuyển đổi:
1.1. Định nghĩa:
Bộ chuyển đổi là thiết bị
chuyển một dạng năng
lượng hay đại lượng vật lý
thành đại lượng khác theo
một mối quan hệ được định
nghĩa trước.
Trong hệ thống thu thập dữ
liệu, bộ chuyển đổi cảm
nhận các hiện tượng vật lý
và tạo ra tín hiệu điện.
• Ví dụ:
– Cặp nhiệt ngẫu, Pt100,
LM35 …
– Cảm biến siêu âm, cảm
biến quang, cảm biến áp
suất, loadcell…
– Cảm biến tiệm cận, công
tắc hành trình, cảm biến …
– Cảm biến gia tốc, cảm biến
góc quay, cảm biến
encoder, cảm biến từ
trường …
1. Cảm biến và bộ chuyển đổi:
Phân loại:
• Bộ chuyển đổi tích cực.
• Bộ chuyển đổi thu động.
1. Cảm biến và bộ chuyển đổi:
1.2. Các đặc trưng của cảm biến và bộ chuyển đổi.
• Độ chính xác.
• Độ nhạy.
• Khả năng lặp lại. (tần số lấy mẫu).
• Tầm đo.
Ví dụ:
LM35.
Sonar Sensor E4A-3K.
2. Ngõ ra của các loại tín hiệu:
Tín hiệu số.
- Ngõ ra tiếp điểm.
2. Ngõ ra của các loại tín hiệu:
- Ngõ ra NPN hoặc PNP.
2. Ngõ ra của các loại tín hiệu:
• Các cách kết nối:
• Kết nối PLC:
2. Ngõ ra của các loại tín hiệu:
• Kết nối vi điều khiển:
2. Ngõ ra của các loại tín hiệu:
• Tín hiệu Analog:
Ngưỡng giá trị ngõ ra:
Dòng
Áp
0 - 20mA
0 – 10Volt.
4 - 20mA
0 – 5Volt.
10 – 50mA
10Volt.
5Volt.
1Volt.
2. Ngõ ra của các loại tín hiệu:
• Tín hiệu số chứa thông tin.
– I2C.
Ví dụ: MPU6050.
– PWM.
Ví dụ: CMPS03.
– SCI….
3. Một số loại cảm biến:
•
•
•
•
•
Cảm biến đo tốc độ.
Cảm biến quang.
Cảm biến nhiệt.
Cảm biến đo lực.
…
3.1. Cảm biến đo tốc độ
3.1.1 Dùng cảm biến quang đo tốc độ với đĩa mã hóa.
Encoder là cảm biến tạo ra những tín hiệu số tương ứng với sự di
chuyển.
Khuyết điểm: cần nhiều lỗ để nâng cao độ chính xác nên dễ
làm hư hỏng đĩa quay
Đĩa mã hóa tương đối
(Incremental encoder):
Gọi Tn là thời gian đếm xung, N0 là số xung trong một vòng (độ
phân giải của bộ cảm biến tốc độ, phụ thuộc vào số lỗ), N là số
xung trong thời gian Tn.
n (vòng/giây) =
Trang 14
60 N
4 N oTn
• Đĩa mã hóa tuyệt đối (absolute
encoder):
Đĩa mã hóa tuyệt đối được thiết kế để khắc phục điều đó, luôn
xác định vị trí vật một cách chính xác
3.1.2. Đo tốc độ dựa trên cảm
biến hiệu ứng Hall
Hiệu ứng Hall là một hiệu ứng
vật lý được thực hiện khi áp
dụng một từ trường vuông góc
lên một bản làm bằng kim loại
hay chất bán dẫn hay chất dẫn
điện nói chung (thanh Hall)
đang có dòng điện chạy qua.
Lúc đó người ta nhận được hiệu
điện thế (hiệu thế Hall) sinh ra
tại hai mặt đối diện của thanh
Hall
Trang 16
Trang 17
3. 1.3. Máy phát tốc DC
Sdd do máy phát tạo ra
Er n 0 / 2 Nn 0
Trong đó là tốc độ trục quay, n là tổng số dây chính trên roto
0 là từ thông xuất phát từ cực nam châm, N là số vòng quay trong
một giây, đo suất điện động ta sẽ tính trước tốc độ quay
Trang 18
3. 1.4. Máy phát tốc AC
Biên độ điện áp ngõ ra máy phát tốc tỷ lệ với tốc độ quay của
động cơ
Trang 19
3.2. Cảm biến quang điện tử
• Cảm biến quang thu phát độc lập (một chiều,
through beam, one way)
• Cảm biến quang phản chiếu (retro reflective)
• Cảm biến quang phản xạ (diffuse reflective)
3.2.1. Cảm biến quang thu độc lập:
(Through beam optoelectronic sensor)
Độ tin cậy cao, đáp ứng nhanh.
Khoảng cách phát hiện xa.
Không bị ảnh hưởng bởi bề mặt, màu sắc vật.
3.2.2 Cảm biến quang phản chiếu
(Retro reflective)
Độ tin cậy cao.
Giảm bớt dây dẫn.
Có thể nhận biết được vật trong suốt, mờ
và bóng loáng.
3.2.3. Cảm biến quang khuếch tán:
(Diffuse reflective)
Dễ lắp đặt.
Bị ảnh hưởng bởi màu sắc, nề mặt vật, nền …
3.2.4. Cảm biến quang phản xạ giới hạn:
(limited reflective)
Nền
Bộ phát
Bộ nhận
Vùng phát hiện
3.3. Cảm biến đo nhiệt độ.
• Cặp nhiệt ngẫu. (thermalcouple)
• Nhiệt điện trở kim loại (Resistor temperature
detector).
• LM35.
