Xuất phát từ thực tế sản xuất, vận hành hệ thống, trong công nghiệp, các bộ đo tốc độ nói chung và bộ đo tốc độ động cơ nói riêng được sử dụng rộng rãi để đo và giám sát tốc độ quay của các chi tiết cơ khí, đặc biệt là các động cơ truyền động được sử dụng rất phổ biến. Các phương pháp đo truyền thống thì các cảm biến đo thường được gắn cứng trục với phần truyền động nên gây khó khăn trong việc gá lắp ở những nơi hạn chế về không gian lắp đặt. Đặc biệt là khi đo ở tốc độ cao phần gá lắp cơ khí làm việc với độ tin cậy không cao.

Để khắc phục những nhược điểm trên, đảm bảo tính liên tục, linh hoạt, giảm
chi phí nhập khẩu…nhóm tác tiến hành “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo thiết bị đo
tốc độ động cơ bằng phương pháp không tiếp xúc ứng dụng trong công nghiệp”
nhằm đáp ứng nhu cầu cấp thiết của thực tế sản xuất, giảm chi phí nhân công, tạo
điều kiện thuận lợi cho việc bảo quản, kiểm tra định kỳ, sử dụng các thiết bị sẵn có
trong nước.

Sau thời gian nghiên cứu, nhóm đề tài đã thiết kế, chế tạo được thiết bị đo tốc độ động cơ điện xoay chiều 1 pha, công suất 1,5KW bằng phương pháp không tiếp xúc, sử dụng cảm biến tiệm cận, khoảng cách làm việc 1,5mm. Dải đo tốc đo 0-3000v/p; độ chính xác 3%. Có hiển thị tốc độ trên màn hình cảm ứng.

Giới thiệu sơ đồ:

- Động cơ: Đông cơ điện trong đề tài được sử dụng là động cơ điện một pha, tốc độ định mức 1500 vòng/phút. Trên trục động cơ gắn một bánh răng bằng kim loại, có các rãnh.

- Cảm biến tiệm cận : Để phát hiện kim loại. Cảm biến này sẽ phát ra số xung gửi tới Vi xử lý tương ứng với số răng của bánh răng đi qua nó khi động quay, từ việc đếm số răng này ta sẽ tính toán được tốc độ quay của động cơ.

- Vi Xử Lý STM32F103C8T6

+ Nhiệm vụ thứ nhất: đọc số xung của cảm biến tiệm cận, tính toán, xuất giá trị ra màn hình hiển thị.

+ Nhiệm vụ thứ hai : Giao tiếp với màn hình cảm ứng để nhận lệnh điều khiển của người dùng

+ Nhiệm vụ thứ ba : Xuất tín hiệu điều khiển góc mở alpha để thay đổi điện áp cấp cho động cơ qua đó thay đổi tốc độ quay của nó.

- Khối điều khiển tốc độ động cơ sử dụng mạch điều áp xoay chiều một pha có điều khiển thông qua việc thay đổi góc mở alpha.

- Màn hình hiển thị: có nhiệm vụ hiển thị thông số tốc độ và đọc lệnh điều khiển từ người dùng.

- Khối nguồn : Chuyển đổi nguồn điện xoay chiều 220VAC sang 3 cấp điện áp 24VDC, 5VDC và 3.3VDC

+ Nguồn 24VDC : Cung cấp nguồn cho cảm biến tiệm cận

+ Nguồn 5VDC : Cung cấp nguồn cho các màn hình hiển thị và khối điều khiển tốc độ

+ Nguồn 3.3VDC: Cung cấp nguồn cho khối vi xử lý.

b. Nguyên lý chung:

Hệ thống bao gồm một cảm biến tiệm cận có tác dụng phát ra một số xung nhất định trên một vòng quay của động cơ, thông qua một chi tiết dạng bánh răng gắn trên trục động cơ, xung này được đưa vào một đếm xung, bằng phần mềm trong bộ đếm xung sẽ tính toán ra tốc độ thực của động cơ.

Sau khi đã chạy thử thành công, nhóm đã tiến hành lắp đặt thiết bị để đo tốc
độ động cơ lò quay ở Nhà máy xi măng La Hiên với các thông số của động cơ
công suất 800KW, điện áp 6KV, tốc độ 1450v/p, kết quả cũng cho thấy với khoảng
cách lắp đặt đầu cảm biến đo với đỉnh vòng bánh răng từ 1.5-5mm thì cho kết quả
đo sai số phép đo nằm trong phạm vi cho phép <2%, tốc độ động cơ đo được sẽ
được gửi về trung tâm điều hành.

Nhóm nghiên cứu cũng đã tiến hành đánh giá hiệu quả về mặt kinh tế và kỹ
thuật của thiết bị đo thông qua việc tiến hành khảo sát thực tế. Kết quả cho thấy so
với việc sử dụng encoder tương ứng thì chi phí giảm 20-50%, hiệu quả kỹ thuật của
thiết bị thể hiện rõ nhất với việc độ chính xác cao với sai số <2%.

 Nguồn: Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số ĐTKHCN.058/19) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.