Tài liệu Cảm biến pptx

Thiết bị lập trình 1 Cảm biến (Sensor) 1. Khái niệm chung 2. Một số tiêu chí đánh giá cảm biến 3. Nguyên lý làm việc của một số cảm biến 1. Khái niệm chung )Là những thiết bị có khả năng cảm nhận những đại lợng điện và không điện, chuyển đổi chúng trở thành những tín hiệu điện phù hợp với thiết bị thu nhận tín hiệu. )Là những thiết bị không thể thiếu trong các hệ thống tự động hoá và sản xuất công nghiệp. Thiết bị lập trình 2 2.1 Phạm vi cảm nhận hoặc khoảng cách cảm nhận. 2.2 Sai số. ) Sai số do mắt trễ ) Saisốvềđộphângiải ) Sai số do tuyến tính hoá 2. Một số tiêu chí đánh giá cảm biến 2.1. Phạm vi cảm nhận ) Là giới hạn cảm nhận của cảm biến đối với đại lợng vật lý cần đo. ) Ví dụ: )Cảm biến nhiệt có tín hiệu ra bằng điện tỉ lệ với nhiệt độ cần đo. Do đó trong khoảng giới hạn nhiệt độ trên v dới, mối quan hệ ny cần phải tuyến tính. Vùng tuyến tính đó đợc gọi l phạm vi cảm nhận. )Đốivớicảmbiếntiệmcậnl khoảng giới hạn trên v dới m cảm biến có thể phát hiện ra đối tợng, lm cho đầu ra chuyển tín hiệu một cách chắc chắn. Thiết bị lập trình 3 t U Cao Thấp Đặc tính ra của một điện trở nhiệt (RTD) Đối tợng Cảm biến S n : Khoảng cách cảm nhận của cảm biến tiệm cận ? Sai số do mắt trễ tín hiệu ) Sự khác biệt lớn nhất giữa giá trị đầu ra đo đợc với giá trị đầu ra lý thuyết khi tín hiệu đầu votănghoặcgiảm. 2.2. Sai số t V Mắt trễ của điện trở nhiệt (RTD) Dải nhiệt độ ứng với điện áp V 1 Dải điện áp ứng với t 1 t 1 Thiết bị lập trình 4 ? Sai số do độ phân giải ) Độ phân giải: L sự thay đổi lớn nhất của đại lợng vật lý cần đo m không gây ra sự thay đổi về tín hiệu đầu ra của cảm biến. Độ phân giải của điện trở nhiệt (RTD) với đầu ra số t Độ phân giải +/- 0.25 o C ? Sai số do tuyến tính hoá ) Với một sensor lí tởngthìtínhiệuđầuvoluôntỉlệtuyến tính với tín hiệu đầu ra. Nhng trên thực tế để có tín hiệu đo tuyến tính, ngời ta luôn phải tiến hnhtuyếntínhhoá. Điều nysẽtạo rasaisốcủatínhiệu p V Tuyến tính hoá trong cảm biến áp suất caothấp thấp cao dải đo đờng cong thực tế đờng cong lí tởng sai số lớn nhất Thiết bị lập trình 5 3. Nguyên lý lm việc của một số cảm biến 3.1 Các loại cảm biến đóng cắt (dạng ON-OFF). ) Công tắc giới hạn hnh trình. ) Cảmbiếntiệmcận. 3.2 Các cảm biến sử dụng bộ chuyển đổi (transducer) 3.3 Một số cảm biến ví trí ? Công tắc giới hạn hành trình. ) Các kí hiệu điện ) Nguyênlýlmviệc ) Kiểu tác động tức thời ) Kiểu tác động có trễ ) Bố trí tiếp điểm ) Các kí hiệu điện Tiếp điểm thờng hở (NO) Khi mở Khi đóng Tiếp điểm thờng kín (NC) Khi đóng Khi mở 3.1. Các cảm biến đóng cắt dạng ON - off Thiết bị lập trình 6 ĐT ) Nguyên lí làm việc Hnh trình nhả Độ sai lệch giữa hai vị trí Vị trí nhả Quãng đờng chuyển động Vị trí đóng Quãng đờng dự trữ phần chấp hnh phần đầu phần thân ) Kiểu tác động tức thời Tiếp điểm thờng đóng Tiếp điểm thờng hở Trục động Tiếp điểm tĩnh Tiếp điểm động Lò xo phản hồi Lò xo chốt Đặc điểm ) Khi phần chấp hnh bị tác động, lò xo chốt sẽ trữ năng lợng, đến vị trí đóng lò xo chốt giải phóng năng lợng Thiết bị lập trình 7 ) Kiểu tác động có trễ Đặc điểm ) Tiếp điểm NO đóng trớc, tiếp điểm NC bị ngắt sau Đóng trớc khi ngắt Ngắt trớc khi đóng Đặc điểm ) Tiếp điểm NC bị ngắt trớc, tiếp điểm NO đóng sau Đặc điểm chung ) Tạo ra một khoảng thời gian trễ đủ nhỏ giữa hai loại tiếp điểm Trục động Tiếp điểm động Lò xo phản hồi Tiếp điểm tĩnh ) Bố trí tiếp điểm (SPDT) (DPDT) Thiết bị lập trình 8 ? Cảmbiếntiệmcận. )Tiệm cận điện cảm (Inductive proximity) )Tiệm cận điện dung (Capacitive proximity) )Tiệm cận siêu âm (Ultrasonic proximity) )Tiệm cận quang học (Photoelectric proximity) ) Tiệm cận điện cảm (Inductive proximity) & L loại cảm biến sử dụng trờng điện-từ để phát hiện đối tợng bằng kim loại. & Điện áp lm việc DC, AC hoặc AC/DC Phân loại: & Theo chức năng đợc chia ra lm hai loại: PNP (sourcing) v NPN (sinking) ) Nguyên lí hoạt động: Trờng điện từ Cuộn dây tạo từ trờng Bộ dao động Bộ điều chỉnh điện áp Đầu ra tải ThiÕt bÞ lËp tr×nh 9 & Nèi d©y cho lo¹i PNP (sourcing): T ¶i PNP transistor & Nèi d©y cho lo¹i NPN (sinking): NPN transistor T ¶i ThiÕt bÞ lËp tr×nh 10 T¶i T¶i T¶i Lo¹i 2 d©y PNP Lo¹i 3 d©y PNP Lo¹i 4 d©y PNP CÊu h×nh c¶m biÕn lo¹i transistor PNP 2 d©y song song 3 d©y 2 d©y nèi tiÕp 3 d©y [...]... nhau giữa các cảm biến Nhiễu xảy ra khi các cảm biến đợc đặt gần nhau, chùm phản xạ của cảm biến này lại tác động đến cảm biến khác Trong trờng hợp này khoảng cách X cần đợc xác định thông qua thử nghiệm 15 Thiết bị lập trình Khoảng cách tối thiểu cho hai cảm biến đặt đối nhau Giả thiết 2 cảm biến có cùng khoảng cách cảm nhận đợc đặt đối diện nhau Khoảng cách X đợc xác định sao cho 2 cảm biến không gây... đầu ra không ổn định 14 Thiết bị lập trình Các cảm biến đặt song song: Giả thiết 2 cảm biến có cùng khoảng cách cảm nhận đợc đặt song song với nhau Đối tợng đặt vuông góc với nguồn âm Vậy khoảng cách giữa các cảm biến đợc xác định thông qua khoảng cách cảm nhận Ví dụ nếu khoảng cách cảm nhận là 6 cm, thì khoảng cách giữa các cảm biến là 15 cm Khoảng cách cảm nhận (cm) 6-30 20-130 40-300 60-600 80-1000... âm giảm 3,6% Cần điều chỉnh khoảng cách cảm biến cho hợp lí Chân không: Trong môi trờng ny thì cảm biến không hoạt động đợc Độ ẩm: Khi độ ẩm tăng thì tốc độ âm tăng Tốc độ gió: < 50km/h, cảm biến không bị ảnh hởng; 50100km/h, cảm biến lm việc không chắc chắn; > 100km/h, cảm biến không lm việc đợc Thời tiết: Ma nhỏ v tuyết nhỏ không ảnh hởng tới hoạt động của cảm biến Tuy nhiên bề mặt của bộ chuyển đổi... không có ảnh hởng gì tới cảm biến, tuy nhiên không nên để chúng đọng trên bề mặt bộ chuyển đổi Bụi: Môi trờng bụi lm giảm phạm vi cảm nhận của cảm biến xuống 25-33% 20 Thiết bị lập trình Tiệm cận quang học (Photoelectric proximity) L loại cảm biến sử dụng chùm tia sáng đợc điều biến Cấu tạo cảm biến gồm một thiết bị phát v một thiết bị thu Đặc điểm: 1/ 2/ 3/ Chùm tia sáng đợc điều biến Hệ số khuếch đại... phạm vi cảm nhận của cảm biến Điều này sẽ gây ra tác động nhầm của cảm biến Để loại bỏ đối tợng nhiễu ngời ta dùng một loại vật liệu có khả năng hấp thụ âm, chỉ để lại một khe hở khiến cho nguồn âm không thể tới đối tợng nhiễu đợc Đối tợng nhiễu Khe hở Vật liệu hấp thụ âm 17 Thiết bị lập trình Các chế độ hoạt động: Khuếch tán Phản xạ Xuyên suốt Khuếch tán: Đây là chế độ làm việc phổ biến của cảm biến. .. bị phát hiện trong phạm vi cảm nhận thì cảm biến sẽ chuyển trạng thái đầu ra, chế độ này hoạt động nh một cảm biến tiệm cận Phạm vi cảm nhận Phản xạ: Trong chế độ này có dùng thêm một bộ phản xạ đợc đặt trong vùng làm việc Bộ phản xạ đợc điều chỉnh sao cho các sóng âm sau khi đập vào bộ phản xạ sẽ quay trở về cảm biến Khi đối tợng cần phát hiện cản trở sóng phản xạ thì cảm biến sẽ tác động Bộ phản xạ... sáng phát ra sẽ bị môi trờng này hấp thụ Tuy nhiên hệ số càng cao thì khoảng cách cảm nhận thực tế càng giảm Hệ số khuyếch đại Khoảng cách cảm nhận 22 Thiết bị lập trình Kí hiệu: Khuếch tán Khuếch tán dùng tấm chắn Phản xạ Xuyên suốt Khuếch tán đầu ra tơng tự Cảm biến dùng sợi quang Cảm biến mầu Cảm biến vạch mầu Cảm biến khe hẹp Xuyên suốt: Công nghệ ny sử dụng phần phát v phần thu riêng biệt, hai... Đối tợng Thu Phát 27 Thiết bị lập trình 3.2 một số cảm biến sử dụng bộ chuyển đổi Các phơng pháp chuyển đổi Chuyển đổi nhiệt (cảm biến nhiệt độ) Chuyển đổi lực (cảm biến lực) Chuyển đổi lu lợng (cảm biến lu lợng) Chuyển đổi vị trí (Cảm biến vị trí) Chuyển đổi tốc độ (Cảm biến tốc độ) 28 Thiết bị lập trình Các phơng pháp chuyển đổi Kĩ thuật mạch cầu cân bằng Kĩ thuật LVDT (Linear Variable Differential... âm bị gián đoạn bởi đối tợng thì đầu ra cảm biến sẽ thay đổi trạng thái Bộ phát Bộ thu 19 Thiết bị lập trình ảnh hởng của môi trờng: Nhiệt độ: Nhiệt độ cao gây ảnh hởng tới chế độ lm việc của cảm biến, thông thờng đối với cảm biến siêu âm đều có bù nhiệt độ áp suất: Khi áp suất thay đổi 5% so với áp suất mặt nớc biển, thì tốc độ âm thay đổi khoảng 0,6% Khi cảm biến đặt cao hơn mực nớc biển 3 km thì... bị lập trình Hằng số điện môi của một số vật liệu Tiệm cận siêu âm (Ultrasonic proximity) L loại cảm biến sử dụng bộ thu phát tín hiệu siêu âm, tần số cao a/ Nguyên lí lm việc b/ Đặc điểm c/ Các chế độ hoạt động d/ ảnh hởng của môi trờng 13 Thiết bị lập trình Nguyên lí lm việc Đặc điểm Vùng mù: Vùng này tồn tại ngay phía trớc cảm biến, tuỳ theo loại cảm biến mà vùng mù này có khoảng cách chừng 6 - . loại cảm biến đóng cắt (dạng ON-OFF). ) Công tắc giới hạn hnh trình. ) Cảmbiếntiệmcận. 3.2 Các cảm biến sử dụng bộ chuyển đổi (transducer) 3.3 Một số cảm biến. hai cảm biến đặt đối nhau & Giả thiết 2 cảm biến có cùng khoảng cách cảm nhận đợc đặt đối diện nhau. Khoảng cách X đợc xác định sao cho 2 cảm biến