Đo khoảng cách là một trong những ứng dụng hàng đầu và được ứng dụng nhiều nhất trong lĩnh vữc đo lường. Bởi vì đo khoảng cách rất đa dạng lên các dòng cảm biến cũng có nhiều chủng loại khác nhau. Mỗi loại được thiết kế ứng với một ứng dụng cụ thể. Như đo vật rắn thì người ta sử dụng laser, đo chất lỏng thì sử dụng siêu âm, đo tốc độ người ta sử dụng từ trường… và rất nhiều ứng dụng khác nhau.
Hôm nay trong bài viết này mình sẻ chỉ đề cập đến một dòng cảm biến đo khoảng cách và vị trí dạng cơ. Chúng được ứng dụng trong các loại cơ cấu chấp hàng cơ khí chính xác.
Cảm biến khoảng cách là gì ?
Cảm biến khoảng cách là loại cảm biến giúp chúng ta xách định được vị trí, khoảng cách tương đối của vật hoặc môi trường cần đo đạc. Chúng sẽ dựa vào nghuyên lý khác nhau để hoạt động. Chúng sẽ tính toán khoảng cách giữa vật với nhau hoặc giữa vật và cảm biến rồi chuyển tín hiệu này sang tín hiệu điện dạng analog. Tín hiệu này sẽ được kết nối với bộ hiển thị để hiển thị khoảng cách hoặc có thể đưa về những bộ điều khiển trung tâm để xử lý, điều khiển trong hệ thống tự động hoá.
Các loại cảm biến khoảng cách gắn trên các cơ cấu chấp hành cơ khí thông thường chũng ta sử dụng loại Chiết áp – Tuyến tính. Chúng hoạt động dựa vào nguyên lý chiết áp để đo lường khoảng cách chính xác giữ các vật với nhau. Chi tiết nguyên lý chiết áp đó là.
Nguyên lý chiết áp
Nguyên lý Chiết Áp – Tuyến Tính của cảm biến khoảng cách đó chính là chũng dự vào loại biến trở chiết áp thang để hoạt động. Tiếp điểm di động chia điện trở thành các phần có giá trị bù nhau, và khi đặt lên điện trở một điện áp (tín hiệu) V thì điện áp tại tiếp điểm là giá trị chia tỷ lệ điện áp đó theo các giá trị điện trở. Đó cũng là nguồn gốc để đặt tên là “chiết áp”.
Cấu tạo của cảm biến đo khoảng cách
Các loại cảm biến khoảng cách chiết áp tuyến tính thường được cấu tạo gồm các phần như sau:
Trục di động: Đây là trục được gắn vào vật mà mình cần đo. Trục này được thiết kế gắn với tiếp điểm di động của chiết áp. Khi trụ di chuyển thì tiếp điểm nằm bên trong cũng di chuyển theo.
Hộp cố đinh: Đây là phần được gắn cố định trên cơ cấu chấp hành của đối tượng đo. Bộ phần này thiết kế dạng hình hộp hoặc hình trụ và chũng chứa toàn bộ chiết áp và mạch chuyển đổi bên trong cảm biến.
Các loại cảm biến Khoảng cách – Vị trí
Dựa vào khoảng cách cần đo thì chũng được chia làm nhiều loại khác nhau với các thông số như sau.
Chiết áp tuyến tính kiểu chữ nhật
Loại cảm biến khoảng cạch hình hộp chử nhật này sử dụng với thang đo thấp từ khoảng 0-1000mm. Chúng ứng dụng đo khoảng cách trong máy khẩu trang, cơ cấu gắp phôi hoặc những cơ cấu cần độ chính xác cao.
- Hình dạng: Hình trụ, có vòng bi tự căn chỉnh
- Dải đo: 50…1000mm
- Sai số đo: 0,35 %
- Lớp bảo vệ: IP 67
- Nhiệt độ làm việc: -30…+ 100 oC
- Tốc độ di chuyển: < 5m/s
- Đầu ra: 4-20mA
- Vật liệu: Vỏ nhôm
Chiết áp tuyến tính hình trụ
Loại này thì có thang đo khá rộng. Và được ứng dụng nhiều hơn loại hình vuông. Chính vì thiết kế dạng hình tròn cho nên dải đo của chúng đa dạng. Ứng dụng để đo vị trí trong máy cơ khí có chuyển động dài, máy dập, máy cắt.
- Hình dạng: Hình trụ, có vòng bi tự căn chỉnh
- Dải đo: 50…750mm
- Sai số đo: 0,05 %
- Lớp bảo vệ: IP 67
- Nhiệt độ làm việc: -30…+ 100 oC
- Tốc độ di chuyển: < 5m/s
- Đầu ra: 4-20mA
- Vật liệu: Vỏ nhôm
Cảm biến khoảng cách có lò xo
Đây cũng là loại cảm biến chiết áp hình chữ nhật. Nhưng chúng được gắn thêm lò xo tạo lực đàn hồi giữ trục đo và hộp bảo vệ của cảm biến. Loại này thì khoảng cách đo của chúng cũng nhỏ. Vào khoảng cách đo của chúng vào khoảng 0- 200mm.
- Hình dạng: Hình chữ nhật, hỗ trợ kép và có lò xo đàn hồi
- Dải đo: 10…150mm
- Sai số đo: 0,05 %
- Nhiệt độ làm việc: -30…+ 100 oC
- Tốc độ di chuyển: < 10m/s
- Đầu ra: 4-20mA
- Vật liệu: Vỏ nhôm, Thép không rỉ
Chiết áp trục trượt bánh xe
Chiết áp tuyến tính này có phần tiếp điểm điện di động là gắn vào một bánh xe. Khi bánh xe lắn và thay đổi vị trí thì tiếp điểm này cũng thay đổi theo. Ưu điểm của loại cảm biến vị trí trượt bánh xe này đó là cứng gắn vào những nơi hẹp.
- Hình dạng: Hình chữ nhật, Kiểu bánh xe trượt
- Dải đo: 100…2000mm
- Đầu ra: 4-20mA
- Sai số đo: 0,05 %
- Tốc độ di chuyển: < 10m/s
- Vật liệu: Vỏ nhôm Anodised
Kết luận
Đây là tất cả những kiến thức liên quan tới cảm biến đo khoảng cách dạng chiết áp tuyến tính. Mong những kiến thức này sẽ giúp ích cho bạn trong việc lựa chọn những có cấu đo lường khoảng cách của nhà máy.
Liên hệ
Kỹ sư cơ điện tử – Mr Trọng
Mobi/ Zalo: 0975 116 329
Mail: trongle@huphaco.vn
