Cảm biến vị trí là thiết bị dùng để đo khoảng cách di chuyển của 1 vật thể xác định đến 1 vị trí cụ thể. Nó có rất nhiều loại để người dùng chọn lựa. Bài viết này sẽ cung cấp đến cho các bạn những thông tin cần thiết để hiểu hơn về Position sensors.
Cảm biến vị trí là gì?
Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật làm xuất hiện nhiều các thiết bị ngày càng hiện đại hơn để sử dụng vào trong các hoạt động sản xuất và sinh hoạt đời sống hằng ngày.
Thiết bị ngày hôm nay mà chúng ta tìm hiểu thì chắc cũng không còn xa lạ với nhiều người. Nó là 1 loại cảm biến chuyên dùng trong các thiết bị đo khoảng cách di chuyển của vật thể này đến vị trí tham chiếu kia.
Cảm biến vị trí sẽ xác định gần như chính xác bằng cách đo vị trí tuyến tính hay đo góc trong tham chiếu đến 1 điểm cố định hoặc 1 điểm tham chiếu tùy ý.
Trong công nghiệp hay 1 số lĩnh vực của đời sống thì cảm biến được sử dụng để có thể phát hiện được sự vắng mặt hay sự hiện diện của 1 vật thể nào đó.
Nếu các thông tin vị trí, khoảng cách đúng và được kết hợp với các phép đo về vận tốc, thời gian, tốc độ, gia tốc thì có thể cho phép điều khiển được các chuyển động.
Trong công nghiệp, để xác định vị trí một cách chính xác thì người dùng có thể dùng khoảng cách. Đó có thể là khoảng cách giữa 2 điểm hay là khoảng cách khi di chuyển ra 1 điểm cố định. Vòng quay của bánh xe robot trong máy móc, dây chuyền cần được xác định khoảng cách của nó khi đi dọc theo mặt đất. Tùy theo loại mà Position sensors có thể nhận biết và phát hiện chính xác chuyển động của vật thể bằng chuyển động góc hoặc bằng đường thẳng.
Tìm hiểu thêm: Cảm biến hồng ngoại là gì? Nguyên lý và cách thiết lập IR Sensor
Các loại cảm biến vị trí
1. Cảm biến vị trí đo điện thế
Loại cảm biến này được vận hành dựa trên 1 nguyên tắc quen thuộc đó là: Hiệu ứng điện trở.
Khi có một rãnh điện trở hoạt động như một yếu tố cảm biến. Cái gạt nước thì được gắn vào cơ thể hay 1 phần của cơ thể có độ dịch chuyển cần phải đó. Lúc này cần gạt nước cũng tiếp xúc với đường đua.
Chuyển động của cần gạt sẽ làm thay đổi lực cản giữa gạt nước và một đầu của rãnh.
Do vậy mà điện trở thành 1 chức năng của vị trí gạt nước. Sự thay đổi điện trở trên mỗi đơn vị, thay đổi vị trí cần gạt là sự thay đổi tuyến tính.
Các theo dõi dẫn điện có thể được thực hiện theo góc hoặc 1 cách tuyến tính. Ưu điểm của loại cảm biến này đó là dễ sử dụng.
Cấu tạo của nó sẽ bao gồm: dây điện trở hoặc vật liệu piezoresistive, carbon.
2. Cảm biến vị trí điện dung
Thiết bị này hoạt động theo 2 cấu hình cơ bản sau:
Thay đổi vùng chồng lấp
Một thân của thiết bị được kết nối với 1 trong số các tấm. Tấm kia được cố định lại. Vùng chống lấp lúc này giữa các bản sẽ thay đổi theo chuyển động của cơ thể. Khi khu vực chồng chéo thay đổi thì sẽ dẫn đến sự thay đổi điện dung giữa các bản với nhau.
Thay đổi hằng số điện môi
Một vật thể có độ dịch chuyển cần phải đo được kết nối với các vật liệu điện môi giữa các bản. Hằng số điện môi hiệu dụng giữa các bản được hình thành trong quá trình chuyển động của cơ thể chính là kết quả hằng số điện môi do vật liệu điện môi và không khí.
3. Cảm biến vị trí từ tính
Cấu tạo của 1 cảm biến từ tính gồm: Nam châm vị trí. Nó sẽ đo chính xác khoảng cách giữa ống dẫn sóng và mô đun điện tử, Position sensors đo khoảng cách nam châm vị trí và đầu đầu của thanh cảm biến.
Từ mô đun điện tử, một xung hiện tại sẽ được truyền xuống ống dẫn sóng. Từ trường được hình thành từ xung hiện tại sẽ tương tác với từ trường nam châm vị trí. Kết quả là các sóng âm hay sóng sẽ bị biến dạng xoắn trong ống dẫn sóng.
Sóng căng truyền đi đến đầu cuối nơi thiết bị đón nhận và cảm nhận được sự có mặt của nó.
Vị trí của nam châm được nhận ra khi có sự khác biệt về thời gian giữa việc tạo ra các xung thẩm ván và sự xuất hiện của sóng biến dạng.
4. Cảm biến vị trí dựa trên hiện tại
Từ trường chính được tạo ra khi có 1 dòng điện xoay chiều đặt vào cuộn dây và nó hình thành 1 dòng điện xoáy trong vật liệu dẫn điện. Và ngược lại, chính dòng điện xoáy này sẽ tạo ra từ trường thứ cấp, có hiệu ứng trở kháng cuộn dây.
Ngược lại, dòng điện xoáy tạo ra trường thứ cấp có hiệu ứng trở kháng cuộn dây.
Sự có mặt hay vắng mặt của vật liệu dẫn điện sẽ làm thay đổi trở kháng cuộn dây và trường thứ cấp. Chính những thay đổi trong trở kháng cuộn dây mà người ta ứng dụng để đo khoảng cách của thân dẫn điện.
5. Cảm biến vị trí từ dựa trên hiệu ứng Hall
Với cảm biến loại này thì có 1 bộ phận chuyển động được liên kết với 1 nam châm và được đặt với 1 trục cảm biến vì thế nên nó tạo nên 1 Hall.
Cùng với sự chuyển động của bộ phận của nó hoặc cơ thể, nam châm cũng sẽ chuyển động theo dẫn đến sự hình thành từ trường và xuất hiện điện áp Hall.
Và lúc này thì điện áp Hall là chức năng vị trí của bộ phận chuyển động.
6. Cảm biến vị trí quang
Thiết bị này được vận hành dựa trên 1 trong 2 cơ chế sau:
+ Ánh sáng được truyền từ 1 đầu và nhận ở đầu bên kia để theo dõi được sự thay đổi của 1 trong những đặc tính như: Phân cực, bước sóng, pha, cường độ.
+ Ánh sáng khi truyền đi sẽ được phản xạ từ vật thể. Sau đó, ánh sáng sẽ được trả về phía nguồn được được theo dõi.
Ứng dụng của Position sensors
Là thiết bị ngày càng được ứng dụng trong sản xuất, lắp ráp máy móc và các hoạt động của đời sống ví dụ: Máy thiết bị y tế phục vụ khám chữa bệnh, máy đóng gói, máy lắp ráp linh kiện, sản xuất ô tô, máy ép phun…
Những hệ thống của xe máy, xe ô tô, máy bay, tàu cao tốc…
Tìm hiểu cảm biến vị trí trục khuỷu của ô tô
Một ứng dụng của Position sensors đó chính là trong các máy móc của 1 chiếc xe ô tô, cơ giới.
Chức năng và nhiệm vụ
Giúp ECU có thể điều chỉnh các thời điểm phun nhiên liệu sao cho phù hợp với yêu cầu. Cảm biến sẽ thông báo cho ECU biết được vị trí của máy. Cuối cùng chính là nó góp phần tạo sự trơn tru trong cả quá trình động cơ vận hành.
Vị trí lắp đặt trên xe
Những loại xe thế hệ mới thì thiết bị này sẽ đặt ở đầu máy, lock máy, đuối đánh đà còn những xe thế hệ cũ thì nó sẽ được lắp tại Denco.
Cấu tạo của thiết bị
Một Position sensors được tạo thành từ 3 thành phần: Cuộn dây, nam châm, rotor…
Rotor sẽ thực hiện nhiệm vụ khép mạch từ thông. Nó có thể thiết lập chế độ với bánh răng, lượng bánh răng theo từng động cơ sao cho phù hợp.
Nguyên lý hoạt động
Chúng hoạt động dựa trên hiện tượng từ trường. Thực tế, nó luôn có 1 từ trường ổn định được tạo ra. Vì thế mà hoạt động xác định vị trí, tốc độ của trục cam hiệu quả, hữu ích.
Cách kiểm tra và đo kiểm
Để đảm bảo cho hoạt động thiết bị được tốt nhất cần phải:
+ Kiểm tra điện trở cuộn dây đối với cảm biến từ
Khe hở đầu cảm biến tới vành tạo xung khoảng 0,3mm – 0,5mm với loại nằm trong Denco và là 0,5mm – 1,5mm đối với loại cảm biến nằm ở đuôi bánh đà hay đầu Puly.
+ Đối với cảm biến quang, Hall
Sau khi bật chìa khóa On, người dùng sẽ lấy đồng hồ đo chân Signal khi đề máy sao cho có tín hiệu xung vuông với thông số kỹ thuật lần lượt là: mát V, chân dương 12V, signal 5V.
Một số lỗi thường gặp
Trong quá trình sử dụng thì thiết bị có thể gặp 1 số sự cố như sau: Chúng bị đứt dây, cảm biến bị chết, chạm mát…
Hy vọng những thông tin mà Thủy Khí Điện chia sẻ ở trên sẽ giúp các bạn hiểu được thêm về loại cảm biến này nhé.
