Cảm biến vị trí là cảm biến được sử dụng trong thiết bị nhằm đo khoảng cách di chuyển của vật thể tới vị trí tham chiếu. Cảm biến xác định vị trí bằng cách đo vị trí tuyến tính hoặc góc trong tham chiếu đến một điểm cố định hoặc tham chiếu tùy ý. Cảm biến cũng có thể được sử dụng để phát hiện sự hiện diện hay vắng mặt của một vật thể. Nếu thông tin vị trí hoặc khoảng cách được kết hợp với các phép đo thời gian, thì tốc độ, vận tốc và gia tốc có thể được tính cho điều khiển chuyển động. Dưới đây là một số cảm biến bị trí phổ biến, mời bạn tham khảo.
Các loại cảm biến vị trí phổ biến
Cảm biến vị trí sử dụng các nguyên tắc cảm biến khác nhau để cảm nhận sự dịch chuyển của cơ thể. Tùy thuộc vào các nguyên tắc cảm biến khác nhau được sử dụng cho cảm biến vị trí, chúng có thể được phân loại như sau:
Cảm biến vị trí đo điện thế
Cảm biến vị trí đo điện thế được vận hành dựa trên nguyên tắc hiệu ứng điện trở. Một rãnh điện trở hoạt động như một yếu tố cảm biến, và một cái gạt nước được gắn vào cơ thể hoặc một phần của cơ thể có độ dịch chuyển cần đo. Cần gạt nước cũng tiếp xúc với đường đua.
Chuyển động của cần gạt làm thay đổi lực cản giữa một đầu của rãnh và gạt nước. Do đó, điện trở trở thành một chức năng của vị trí gạt nước và sự thay đổi điện trở trên mỗi đơn vị thay đổi ở vị trí cần gạt là tuyến tính.
Theo dõi dẫn điện có thể được thực hiện tuyến tính hoặc góc tùy theo yêu cầu. Các bài hát được làm từ carbon, dây điện trở hoặc vật liệu piezoresistive. Ưu điểm chính của cảm biến này là dễ sử dụng.
Cảm biến vị trí điện dung
Cảm biến vị trí điện dung được vận hành theo hai cấu hình sau:
Bằng cách thay đổi hằng số điện môi – Trong cấu hình này, một vật thể có độ dịch chuyển cần đo được kết nối với vật liệu điện môi giữa các bản. Hằng số điện môi hiệu dụng giữa các bản trong quá trình chuyển động của cơ thể là kết quả của hằng số điện môi do không khí và vật liệu điện môi.
Bằng cách thay đổi vùng chồng lấp – Trong cấu hình này, một thân được kết nối với một trong các tấm và tấm kia vẫn được cố định. Vùng chồng lấp giữa các bản thay đổi theo chuyển động của cơ thể và khu vực chồng chéo thay đổi dẫn đến thay đổi điện dung giữa các bản.
Cảm biến vị trí từ tính
Cảm biến vị trí từ tính chủ yếu bao gồm các thành phần như nam châm vị trí, cảm biến vị trí từ tính đo khoảng cách giữa đầu đầu của thanh cảm biến và nam châm vị trí, mô-đun điện tử và ống dẫn sóng.
Một xung hiện tại được truyền xuống ống dẫn sóng từ mô-đun điện tử. Từ trường được tạo ra bởi xung hiện tại tương tác với từ trường từ nam châm vị trí do đó tạo ra sóng âm hoặc sóng biến dạng xoắn trong ống dẫn sóng.
Sóng căng truyền đến đầu cuối nơi thiết bị đón nhận cảm nhận được sự xuất hiện của nó. Sự khác biệt về thời gian giữa việc tạo ra xung thẩm vấn và sự xuất hiện của sóng biến dạng cho biết vị trí của nam châm vị trí.
Cảm biến vị trí dựa trên hiện tại
Khi một dòng điện xoay chiều được đặt vào cuộn dây, một từ trường chính được tạo ra dẫn đến sự hình thành dòng điện xoáy trong vật liệu dẫn điện. Ngược lại, dòng điện xoáy tạo ra trường thứ cấp có hiệu ứng trở kháng cuộn dây.
Sự hiện diện hay vắng mặt của vật liệu dẫn điện làm thay đổi trường thứ cấp và trở kháng cuộn dây. Những thay đổi trong trở kháng cuộn dây có thể được sử dụng để đo khoảng cách của thân dẫn điện.
Cảm biến vị trí từ dựa trên hiệu ứng Hall
Trong các cảm biến vị trí hiệu ứng Hall, một bộ phận chuyển động được liên kết với một nam châm được đặt với trục cảm biến do đó hình thành nên một yếu tố Hall. Với sự chuyển động của cơ thể hoặc bộ phận của nó, nam châm cũng chuyển động dẫn đến sự hình thành từ trường và do đó điện áp Hall. Do đó điện áp Hall trở thành một chức năng của vị trí của bộ phận chuyển động.
Cảm biến vị trí quang
Cảm biến quang được vận hành dựa trên một trong hai cơ chế. Trong loại thứ nhất, ánh sáng được truyền từ một đầu và nhận ở đầu kia để theo dõi sự thay đổi của một trong các đặc tính như bước sóng, cường độ, pha hoặc phân cực. Trong loại thứ hai, ánh sáng truyền đi được phản xạ từ vật thể và ánh sáng được trả về phía nguồn được theo dõi.
Các ứng dụng của cảm ứng vị trí
Một số ứng dụng chính của cảm biến vị trí bao gồm:
- Thiết bị y tế
- Máy đóng gói
- Máy ép phun
- Tàu cao tốc lấy những đường cong tròn
- Xe ô tô
- Hệ thống máy bay fly-by-wire
Cảm biến vị trí trục khuỷu trên xe ô tô
Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến vị trí trục khuỷu
Cảm biến vị trí trục khuỷu có chức năng thông báo cho ECU của xe biết chính xác vị trí cốt máy ở những vị trí tương ứng với cuối thì nổ. Nhằm để ECU điều chỉnh các thời điểm phun nhiên liệu và đánh lửa thích hợp cho các xi-lanh động cơ.
Cảm biến vị trí trục khuỷu là một trong những cảm biến quan trọng trong việc vận hành của động cơ. Nếu thiếu bộ phận này động cơ có thể sẽ không hoạt động bình thường, tốc độ cầm chừng sẽ không đều. Do đó, rất có thể xảy ra hiện tượng máy rung vì đánh lửa sai, hao xăng và tốc độ không ổn định.
Khi hoạt động bình thường, điện áp cảm biến trục khuỷu có giá trị là 0,2-2V và điện trở dao động từ 200 – 500 Ω. Khi lắp ráp cảm biến, lực xiết cần thiết để đảm bảo là 10N.m.
Vị trí của cảm biến trục khuỷu trên xe
Đối với những dòng xe đời thấp vẫn sử dụng bộ chia điện thì bộ phận cảm biến trục khuỷu thường nằm trong Denco.
Các thế hệ động cơ sau này sử dụng hệ thống đánh lửa trực tiếp, vị trí cảm biến thường nằm ở đầu máy, đuôi bánh đà hoặc giữa lock máy.
Cấu tạo của cảm biến vị trí trục khuỷu
Cảm biến vị trí trục khuỷu được cấu thành từ 3 bộ phận chính là: Một cực nam châm vĩnh cửu, một cuộn cảm ứng và một rotor. Riêng roto có nhiệm vụ khép mạch từ thông khi nam châm quay trong cuộn cảm ứng. Trên bộ phận này được thiết kế với bánh răng và lượng bánh răng tùy thuộc theo từng loại động cơ khác nhau.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến trục khuỷu
Do được cấu tạo từ một nam châm vĩnh cửu, vì vậy mà vị trí trục khuỷu luôn có một từ trường ổn định được sinh ra. Các chân thép được xoay trong từ trường khi trục khuỷu quay. Điều này dẫn đến sự dao động trong từ trường, đồng thời bộ phận điều khiển động cơ (EMU) sử dụng để tính tốc độ quay tạo ra dòng điện xoay chiều (AC). Nhờ có dao động từ mà đem lại rất nhiều hữu ích trong việc xác định tốc độ và vị trí của trục cam.
Cách thức kiểm tra, đo kiểm trên cảm biến vị trí trục khuỷu
Cảm biến vị trí trục khuỷu được chia nhỏ gồm: cảm biến từ, cảm biến Hall và cảm biến loại Quang. Do đó, cách thức kiểm tra đối với từng loại cảm biến này có sự khác nhau như sau:
Đối với loại cảm biến từ
Kiểm tra điện trở cuộn dây.
Kiểm tra khe hở đầu cảm biến tới vành tạo xung: 0,3mm – 0,5mm đối với loại nằm trong Denco và 0,5mm – 1,5mm với loại cảm biến nằm ở đầu Puly hay đuôi bánh đà.
Đối với loại cảm biến Hall và Quang
Để kiểm tra, việc cần làm đầu tiên là bật chìa khóa On, sau đó sử dụng đồng hồ đo chân Signal khi đề máy có tín hiệu xung vuông với thông số kỹ thuật lần lượt là: chân dương 12V, mát V, signal 5V. Khi dùng máy chẩn đoán có thể đồng thời phân tích tín hiệu cảm biến trục khuỷu bằng cách phân tích dữ liệu Engine Speed.
Các hư hỏng thường gặp trên cảm biến trục khuỷu
Cảm biến trục khuỷu có thể không hoạt động hoặc hoạt động không ổn định khi gặp những trường hợp như: đứt dây; dây tín hiệu chạm dương, chạm mát; chết cảm biến; lỏng giắc; chỉnh sai khe hở từ hay gãy răng tạo tín hiệu trên vành răng,…
Trên đây là những thông tin liên quan đến cảm biến vị trí do thegioidienco.vn đã tổng hợp và chia sẻ đến các bạn. Hy vọng rằng với những chia sẻ trên đây bạn sẽ có thêm những kiến thức thật thú vị, và đừng quên theo dõi bài viết của chúng tôi để cập nhật những tin tức mới nhất bạn nhé!
