Cảm biến tiệm cận từ pdf

Tín hiệu ra của Sensor Tần số tín hiệu ON OFFHoạt động Hoạt động Phát hiện được các vật có hằng số điện môi lớn hơn hằng số điện môi không khí Điều chỉnh được độ nhạy Bị ảnh hưởng bởi tá

Trang 1

KỸ THUẬT CẢM BIẾN VÀ ðO LƯỜNG

Chương 2: CẢM BIẾN TIỆM CẬN TỪ

Biên soạn: ThS Trần Văn Hùng

• Cảm biến tiệm cận ñiện dung

• Cảm biến tiệm cận siêu âm

NỘI DUNG CHƯƠNG 2

CẢM BIẾN ĐIỆN DUNG (Capacitive Sensor)

2:45 PM

2.4 CẢM

4

Trang 2

2.4 CẢM

5 2:45 PM

2.4 CẢM

6 2:45 PM

2.4 CẢM

Nguyên Tắc Hoạt Động:

Phát hiện theo nguyên tắc tĩnh điện (sự thay đổi điện dung

giữa vật cảm biến và đầu sensor), có thể phát hiện tất cả vật

7 2:45 PM

2.4 CẢM

• Bộ phận cảm biến (các bản cực(ñiện cực) cách ñiện)

• Mạch dao ñộng

• Mạch ghi nhận tín hiệu

• Mạch ñiện ở ngõ ra

8 2:45 PM

Trang 3

9 2:45 PM

Tụ điện gồm hai bản cực bằng kim loại đặt cách nhau qua vật liệu điện môi

Cảm biến dung là tụ điện “mở”: gồm hai bản cực đặt hướng ra phía trước như hình

10 2:45 PM

2.4 CẢM

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

11 2:45 PM

2.4 CẢM

Không có vật thể giữa điện cực

12 2:45 PM

Điện áp này lấy

móc chuẩn

Trang 4

854187

Điện dung tụ điện:

d

A

C = ε0εr

13 2:45 PM

2.4 CẢM

Nếu không có vật thể giữa hai bản cực

; 1

2.4 CẢM

Nếu vật thể giữa hai bản cực dẫn điện

Vì môi trường giửa hai bản

cực là không khí nên:

e d

A

−

= ε ε0

e d

A C

trường hợp trên

Cần tìm đường liên kếtbản cực với điểm nốiđất

16 2:45 PM

Trang 5

Điện cực đất nối trựctiếp trên bề mặt cảmbiến

Điều này tạo ra mộtđiện trường độc lập vớiđiểm cực đất

17 2:45 PM

hiện các loại

hằng số điện môi lớn hơn

tinh, gỗ, kim loại,

18 2:45 PM

CẤU TẠO

Cáp kết nối Nút điều chỉnh Led chỉ báo

Bề mặt tác động Điện cực tiếp nguồn Điện cực tiếp đất Vùng cảm nhận

19 2:45 PM

Tần số tín hiệu

Tín hiệu

ra của Sensor ON

Trang 6

Vật cản

21 2:45 PM

ON OFF

Tín hiệu

ra của Sensor

ON OFF

Tín hiệu

ra của Sensor

Hoạt động

2.4 CẢM

Trang 7

Tín hiệu

ra của Sensor

ON OFFHoạt động

Hoạt động

Phát hiện được các vật có hằng số điện môi lớn hơn hằng số điện môi không khí Điều chỉnh được độ nhạy

Bị ảnh hưởng bởi tác động của môi trường xung quanh (bụi, khóil)

Trang 8

Hoạt động

2.4 CẢM

29 2:45 PM

Hoạt động

2.4 CẢM

Mực chất lỏng còn ở dưới mức ảnh hưởng của cảm biến

30 2:45 PM

31 2:45 PM

• Có thể phát hiện sắt, kim loại, nhựa, nước, ñá sỏi, gỗ,…

• Tuổi thọ dài và ñộ tinh cậy cao.

• Có mạch bảo vệ chống nối ngược cực nguồn.

• Dễ dàng ñiều chỉnh khoảng cách bằng volume

ðiều chỉnh ñược ñộ nhạy bên trong.

• Có thể kiểm tra tình trạng hoạt ñộng bởi chỉ thị LED ñỏ.

• Dễ dàng kiểm tra mức và vị trí.

32 2:45 PM

Trang 9

YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TẦM PHÁT HIỆN

• Kích thước của ñiện

cực của cảm biến.

• Vật liệu và kích thước

ñối tượng.

• Nhiệt ñộ môi trường.

→ ðối tượng tiêu chuẩn

và hằng số ñiện môi

33 2:45 PM

ƯU NHƯỢC ĐIỂM

ƯU ðIỂM

• Có thể cảm nhận vật dẫn ñiện và không dẫn ñiện.

• Tính chất tuyến tính và ñộ nhạy không tùy thuộc vào vật liệu kim loại.

2.4 CẢM

ƯU NHƯỢC ĐIỂM

NHƯỢC ðIỂM

• Bị ảnh hưởng bởi ñộ ẩm

• Dây nối với sensor phải ngắn ñể ñiện

dung dây không ảnh hưởng ñến bộ

cộng hưởng của bộ dao ñộng.

35

ỨNG DỤNG CẢM BIẾN ĐIỆN DUNG

2.4 CẢM

Trang 10

ỨNG DỤNG CẢM BIẾM ĐIỆN DUNG

37 2:45 PM

ỨNG DỤNG CẢM BIẾM ĐIỆN DUNG

38 2:45 PM

Cảm Biến Tiệm Cận Cảm Ứng Điện Dung

Không bị ảnh hưởng bởi bọt khí nhờ

chỉnh được độ nhạy của sensor

E2K-L : Đo mực chất lỏng Không bị ảnh hưởng bởi màu của ống nhựa hay màu của chất lỏng

39 2:45 PM

APPLICATION

OMRON SOLUTION

PHÁT HIỆN SỮA / NƯỚC TRÁI CÂY BÊN TRONG HỘP

Phát hiện được sữa / nước trái cây bên trong hộp giấy

E2K-C là sensor tiệm cận công suất lớn và có thể phát hiện được chất lỏng bên trong hộp hay không.

E2K

40 2:45 PM

Trang 11

• IP

(Bảo vệ sự thâm nhập của nước)

(Bảo vệ các vật rắn tác ñộng từ bên ngoài)

Mức ñộ bảo vệ của chỉ số thứ 1

Bảo vệ thiết bị

khỏi ảnh hưởng bụi

6

Bảo vệ chống khỏi bụi đảm

bảo không làm ảnh hưởng

đến hoạt động của thiết bị

Không bị nước thấm vào nếu có tác động của tia xung quanh

6

Không hư hại nếu có tác động của tia nước bắn mạnh trực tiếp từ bất cứ hướng nào từ xung quanh 5

Không hư hại nếu có tia nước văng vào từ bất cứ hướng nào

4

Không hư hại nếu có tác động của nước rơi từ phía trên xuống (theo hướng 60º so với phương thẳng đứng)

3

Không hư hại nếu có tác động của nước rơi từ phía trên xuống (theo hướng 15º so với phương thẳng đứng)

2

Không hư hại nếu có tác động của nước rơi từ phía trên xuống (theo hướng thẳng đứng) 1

Không bảo vệ 0

2.5 CẢM BIẾN SIÊU ÂM BIẾN SIÊU ÂM

Các loại cảm biến siêu âm

2.5 CẢM 2.5 CẢM BIẾN SIÊU ÂM BIẾN SIÊU ÂM

Trang 12

2.5 CẢM

•• SiêuSiêu âmâm làlà sóngsóng cơcơ họchọc cócó tầntần sốsố lớnlớn hơnhơn tầntần sốsố

âm

âm nghenghe thấythấy (trên(trên 2020kHz)kHz)

•• ThínhThính giácgiác củacủa concon ngườingười rấtrất nhạynhạy cảmcảm vớivới dảidải

tần

tần sốsố từtừ âmâm trầmtrầm (vài(vài chụcchục Hz)Hz) ñếnñến cáccác âmâm

thanh

thanh rấtrất caocao (gần(gần 2020kHz)kHz)

•• MộtMột sốsố loàiloài vậtvật nhưnhư dơi,dơi, ongong cócó thểthể cảmcảm nhậnnhận

•• CảmCảm biếnbiến siêusiêu âmâm làlà thiếtthiết bịbị dùngdùng ñểñể xácxác ñịnhñịnh vịvịtrí

trí củacủa cáccác vậtvật thôngthông quaqua phátphát sóngsóng siêusiêu âmâm

•• CảmCảm biếnbiến siêusiêu âmâm cócó thểthể phátphát hiệnhiện rara hầuhầu hếthết cáccácñối

ñối tượngtượng làlà kimkim loại,loại, phiphi kim,kim, lỏnglỏng hoặchoặc chấtchấtrắn,vật

rắn,vật trongtrong hoặchoặc mờmờ ñụcñục (những(những vậtvật cócó hệhệ sốsốphản

phản xạxạ sóngsóng âmâm thanhthanh ñủñủ lớn)lớn)

Giới thiệu về cảm biến siêu âm

Trang 13

Nguyên tắc hoạt ñộng của cảm biến siêu âm

Sóng siêu âm ñược truyền ñi trong không khí

với vận tốc khoảng 343m/s.

Nếu một cảm biến phát ra sóng siêu âm và thu

về các sóng phản xạ ñồng thời ño ñược khoảng

thời gian từ lúc phát ñi tới lúc thu về, thì máy

tính có thể xác ñịnh ñược quãng ñường mà

sóng ñã di chuyển trong không gian.

2.5 CẢM

Nguyên tắc hoạt ñộng của cảm biến siêu âm

Khoảng cách từ cảm biến tới chướng ngại vật sẽ

ñược tính theo nguyên lý TOF (Time Of Flight):

Nguyên lý TOF

Khoảng cách làm việc của cảm biến siêu âm

chuẩn và khoảngcài ñặt lại củacảm biến siêu âm

Trang 14

2.5 CẢM

Cấu tạo cảm biến siêu âm

Cảm biến tiệm cận siêu âm có 4 phần chính:

Sóng âm thanh phản hồi khi ñối tượng là

chất rắn, chất lỏng.

2.5 CẢM

Nguyên lý hoạt ñộng của cảm biến siêu âm

Trang 15

Vùng hoạt ñộng của cảm biến tiệm cận siêu âm.

Bố trí cảm biến siêu âm

Trang 16

2.5 CẢM

ðặc ñiểm của cảm biến siêu âm

Trang 17

Ưu ñiểm của cảm biến siêu âm

• Khoảng cách cảm biến có thể phát hiện vật thể lên

tới 15m

• Sóng phản hồi của cảm biến không phụ thuộc màu

sắc của bề mặc ñối tượng hay tính chất phản xạ

ánh sáng của ñối tượng

• Tín hiệu ñáp ứng của cảm biến tiệm cận siêu âm

analog là tỉ lệ tuyến tính với khoảng cách

• Cảm biến tiệm cận siêu âm yêu cầu ñối tượng có một diệntích bề mặt tối thiểu

• Sóng phản hồi cảm biến nhận ñược có thể chịu ảnh hưởngcủa các sóng âm thanh tạp âm

• Cảm biến tiệm cận siêu âm yêu cầu một khoảng thời giansau mỗi lần sóng phát ñi ñể sẵn sàng nhận sóng phản hồi

Nên cảm biến tiệm cận siêu âm chậm hơn các cảm biếnkhác khoảng 0,1s

2.5 CẢM

• Với các ñối tượng có mật ñộ vật chất thấp như bọt

hay vải rất khó ñể phát hiện với khoảng cách lớn.

• Cảm biến tiệm cận siêu âm bị giới hạn khoảng cách

phát hiện nhỏ nhất.

• Sự thay ñổi của môi trường như nhiệt ñộ, áp suất,

sự chuyển không ñồng ñều của không khí, bụi bẩn

bay trong không khí gây ảnh hưởng ñến kết quả ño.

Ảnh hưởng của nhiệt ñộ

Trang 18

2.5 CẢM

ðối tượng có bề mặt gồ ghề không yêu cầu cảm biến ñặt

ở vị trí chính xác

ðối tượng có bề mặt phẳng yêu cầu cảm biến ñặt ở vị trí

Sự phản xạ của sóng siêu âm trên bề mặt vật liệu

Trang 19

Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñối tượng cần ño

2.5 CẢM

Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñối với môi trường

Hiện crosstalk là

cảm biến siêu âmnày ghi nhận tínhiệu phản xạ hoặctrực tiếp từ cảmbiến siêu âm khác

Trang 20

Phát hiện mứcchất lỏng hòatan

2.5 CẢM

Tìm lỗi trên vỏ xe

Ứng dụng cảm biến siêu âm

Trang 21

CẢM BIẾN QUANG

Định dạng
Số trang	21
Dung lượng	1,44 MB