Giáo trình Kỹ thuật cảm biến (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng): Phần 1 - Trường CĐ nghề Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI NGUYỄN VĂN SÁU (Chủ biên) NGUYỄN ĐỨC NAM – TRẦN VĂN NAM GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN Nghề: Điện cơng nghiệp Trình độ: Cao đẳng (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2018 LỜI GIỚI THIỆU Để cung cấp tài liệu học tập cho học sinh - sinh viên tài liệu cho giáo viên giảng dạy, Khoa Điện Tử Trường CĐN Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội chỉnh sửa, biên soạn giáo trình “KỸ THUẬT CẢM BIẾN” dành riêng cho học sinh - sinh viên nghề Điện công nghiệp Đây mơ – đun bắt buộc chương trình đào tạo nghề Điện cơng nghiệp trình độ Cao đẳng Nhóm biên soạn tham khảo tài liệu: “Kỹ thuật cảm biến” dùng cho sinh viên Trường Cao đẳng nghề trung cấp nghề tác giả Vũ Quang Hồi năm 2010, nhiều tài liệu khác Mặc dù nhóm biên soạn có nhiều cố gắng khơng tránh thiếu sót Rất mong đồng nghiệp độc giả góp ý kiến để giáo trình hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày … tháng … năm 2018 Chủ biên: Nguyễn Văn Sáu MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN ĐÀO TẠO Bài mở đầu Khái niệm cảm biến Khái niệm cảm biến Phạm vi sử dụng cảm biến Phân loại cảm biến: Bài Cảm biến nhiệt độ 11 1.1 Đại cương 11 1.2 Nhiệt điện trở Platin Niken 12 1.3 Cảm biến nhiệt độ với vật liệu Silic 18 1.4 IC cảm biến nhiệt độ 23 1.5 Nhiệt điện trở NTC 25 1.6 Nhiệt điện trở PTC 27 1.7 Thực hành với cảm biến nhiệt độ Platin Pt 100, Pt1000 ADT70 30 1.8 Thực hành với cảm biến LM35 31 1.9 Thực hành với cảm biến nhiệt điện trở NTC 33 1.10 Thực hành với cảm biến nhiệt điện trở PTC 35 Bài Cảm biến tiệm cận số loại cảm biến xác định vị trí, khoảng cách khác 37 2.1 Cảm biến tiệm cận (Proximity Sensor) 37 2.2 Một số loại cảm biến xác định vị trí, khoảng cách khác 48 2.3 Thực hành với cảm biến tiệm cận điện cảm 62 2.4 Thực hành với cảm biến tiệm cận điện dung 63 2.5 Thực hành với cảm biến từ 64 2.6 Thực hành với cảm phân loại màu 65 Bài Cảm biến tiệm cận số loại cảm biến xác định vị trí, khoảng cách khác 67 3.1 Đại cương 67 3.2 Phương pháp đo lưu lượng theo nguyên tắc chênh lệch áp suất 70 3.3 Phương pháp đo lưu lượng tần số dịng xốy 75 3.4 Thực hành với cảm biến đo lưu lượng 78 Bài Đo vận tốc vòng quay góc quay 82 4.1 Một số phương pháp đo vận tốc vòng quay 82 4.2 Đo vận tốc vòng quay phương pháp Analog 82 4.3 Đo vận tốc vòng quay phương pháp quang điện tử 84 4.5 Cảm biến đo góc với tổ hợp có điện trở từ 91 4.6 Máy đo góc tuyệt đối (Resolver) 93 4.7 Thực hành đo góc với encoder tương đối tuyệt đối 93 4.8 Thực hành với cảm biến đo vòng quay 95 Bài Cảm biến quang điện 99 5.1 Đại cương 99 5.2 Cảm biến quang loại thu phát độc lập 109 5.3 Cảm biến quang loại phản xạ gương 111 5.4 Cảm biến quang loại phản xạ khuếch tán 114 5.5 Một số ứng dụng cảm biến quang điện 115 5.6 Thực hành với cảm biến quang 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO 123 CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN ĐÀO TẠO Tên mơ đun: Kỹ thuật cảm biến Mã mô đun: MĐ 14 Thời gian thực mô đun: 60 giờ; (LýT:20 giờ; TH:36 giờ; KT: giờ) I Vị trí, tính chất mơ đun - Vị trí Mơ đun bố trí dạy sau môn học linh kiện điện tử, đo lường điện tử, kỹ thuật xung - số, học song song với môn khác máy điện, điện tử công suất, Vi mạch tương tự - Tính chất Là mơ đun bắt buộc II Mục tiêu mô đun Sau học xong mô đun học viên có lực - Kiến thức: - Trình bày đặc tính cấu tạo ngun lý làm việc loại cảm biến - Phân tích phương pháp kết nối mạch điện - Về kỹ năng: - Thiết kế mạch cảm biến đơn giản đạt yêu cầu kỹ thuật - Thực hành lắp ráp số mạch điều khiển thiết bị cảm biến yêu cầu - Kiểm tra, vận hành sửa chữa mạch ứng dụng loại cảm biến yêu cầu kỹ thuật - Về lực tự chủ trách nhiệm: - Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác, an tồn vệ sinh cơng nghiệp III Nội dung mô đun Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Số TT Thời gian Tên mô đun Tổng số Lý thuyết Thực hành Kiểm tra* Bài mở đầu: Các khái niệm cảm biến 2 Cảm biến nhiệt độ 16 10 Cảm biến tiệm cận số 12 loại cảm biến xác định vị trí khoảng cách khác 10 Đo vận tốc vịng quay góc 12 quay Cảm biến quang điện Cộng 20 36 4 Phương pháp đo lưu lượng 60 Bài mở đầu Khái niệm cảm biến Mục tiêu - Phát biểu khái niệm cảm biến - Trình bày ứng dụng phương pháp phân loại cảm biến - Rèn luyện tính tư tác phong công nghiệp Khái niệm cảm biến * Khái niệm Cảm biến thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi đại lượng vật lý đại lượng khơng có tính chất điện cần đo thành đại lượng mang tính chất điện đo xử lý Các đại lượng cần đo (m) thường khơng có tính chất điện nhiệt độ,áp suất,…tác động lên cảm biến cho ta đặc trưng (s) mang tính chất điện điện áp, điện tích,dịng điện trở kháng chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị đại lượng đo Đặc trưng (s) hàm đại lượng cần đo (m) : s = f(m) (1) Người ta gọi (s) đại lượng đầu phản ứng cảm biến,(m) đại lượng đầu vào hay kích thích(có nguồn gốc đại lượng cần đo) Thông qua đo đạc (s) cho phép nhận biết giá trị (m) * Các đặc trưng cảm biến - Độ nhạy cảm biến Đối với cảm biến tuyến tính,giữa biến thiên đầu s biến thiên đầu vào m có liên hệ tuyến tính: s = S m (2) Đại lượng S xác định biểu thức S  s (3) gọi độ nhạy m cảm biến - Sai số độ xác Các cảm biến dụng cụ đo lường khác, đại lượng cần đo (cảm nhận) chịu tác động nhiều đại lượng vật lý khác gây nên sai số giá trị đo giá trị thực đại lượng cần đo Gọi x độ lệch tuyệt đối giá trị đo giá trị thực x (sai số tuyệt đối), sai số tương đối cảm biến tính  x 100 ,[%] x (4) Sai số cảm biến mang tính chất ước tính khơng thể biết xác giá trị thực đại lượng cần đo - Độ nhanh thời gian hồi đáp Độ nhanh đặc trưng cảm biến cho phép đánh giá khả theo kịp thời gian đại lượng đầu đại lượng đầu vào biến thiên Thời gian hồi đáp đại lượng sử dụng để xác định giá trị số độ nhanh Độ nhanh t r khoảng thời gian từ đại lượng đo thay đổi đột ngột đến khi biến thiên đại lượng đầu khác giá trị cuối lượng giới hạn  tính % Thời gian hồi đáp tương ứng với  (%) xác định khoảng thời gian cần thiết phải chờ đợi sau có biến thiên đại lượng đo để lấy giá trị đầu với độ xác định trước thời gian hồi đáp đặc trưng cho chế độ độ cảm biến hàm thông số thời gian xác định chế độ Hình Xác định khoảng thời gian đặc trưng cho chế độ độ Trong trường hợp thay đổi đại lượng đo có dạng bậc thang, thơng số thời gian gồm thời gian trễ tăng (t dm ) thời gian tăng (t m ) ứng với tăng đột ngột đại lượng đo thời gian trễ giảm (t dc ) thời gian giảm (t c ) ứng vơi giảm đột ngột đại lượng đo Khoảng thời gian trễ tăng (t dm ) thời gian cần thiết để đại lượng đầu tăng từ giá trị ban đầu đến 10% biến thiên tổng cộng đại lượng khoảng thời gian tăng (t m ) thời gian cần thiết để đại lượng đầu tăng từ 10% đến 90% biến thiên tổng cộng Tương tự đại lượng đo giảm, thời gian trễ giảm (t dc ) thời gian cần thiết để đại lượng đầu giảm từ giá trị ban đầu đến 10% biến thiên tổng cộng đại lượng khoảng thời gian giảm (t c ) thời gian cần thiết để đại lượng đầu giảm từ 10% đến 90% biến thiên tổng cộng Các thơng số thời gian (t r ) ,(t dm ) ,(t m ) ,(t dc ) ,(t c ) cảm biến cho phép ta đánh giá thời gian hồi đáp Phạm vi sử dụng cảm biến - Trình bày phạm vi ứng dụng cảm biến Ngày các biến sử dụng nhiều ngành kinh tế kỹ thuật ngành công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải,….Các cảm biến đặc biệt nhạy sử dụng thí nghiệm nghiên cứu khoa học Trong lĩnh vực tự động hóa, cảm biến sử dụng nhiều với nhiều loại khác kể cảm biến bình thường đặc biệt Phân loại cảm biến: - Theo nguyên tắc chuyển đổi đáp ứng kích thích Hiện tượng Hiện tượng vật lý Chuyển đổi đáp ứng kích thích Nhiệt điện , quang điện , quang từ , điện từ, quang đàn hồi , từ điện , nhiệt từ,… Hóa học Biến đổi hố học , Biến đổi điện hố , Phân tích phổ,… Sinh học Biến đổi sinh hoá , Biến đổi vật lý , Hiệu ứng thể sống,… - Theo dạng kích thích Kích thích Các đặc tính kích thích Âm -Biên pha, phân cực-Phổ-Tốc độ truyền sóng… Điện -Điện tích, dòng điện-Điện thế, điện áp-Điện trường-Điện dẫn, số điện môi… Từ -Từ trường-Từ thông, cường độ từ trường-Độ từ thẩm… Cơ -Vị trí-Lực, áp suất-Gia tốc, vận tốc, ứng suất, độ cứng-Mômen -Khối lượng, tỉ trọngĐộ nhớt… Quang -Phổ-Tốc độ truyền-Hệ số phát xạ, khúc xạ… Nhiệt -Nhiệt độ-Thông lượng-Tỷ nhiệt… Bức xạ -Kiểu-Năng lượng-Cường độ… - Theo tính + Độ nhạy + Khả tải + Độ xác + Tốc độ đáp ứng + Độ phân giải + Độ ổn định + Độ tuyến tính + Tuổi thọ + Công suất tiêu thụ + Điều kiện mơi trường + Dải tần + Kích thước,trọng lượng + Độ trễ - Phân loại theo phạm vi sử dụng + Công nghiệp + Nông nghiệp Tai lieu Luan van Luan an Do an 2.2.2 Xác định vị trí khoảng cách dùng biến trở * Nguyên lý : Điện cảm cuộn dây xác định : L N 0  r A ; l (2-10) Trong : N – số vịng dây  - độ từ thẩm khoảng không  =  107 [H/m] r – độ từ thẩm tương đối A – diện tích l – độ dài cuộn dây Trên thực tế, việc tính tốn điện cảm cuộn dây theo đại lượng nói chung khơng thể Thường người ta xác định điện cảm theo phép đo trị hiệu dụng dòng áp xoay chiều tần số f cuộn dây L U 2f I (2-11) Cũng phần tử cảm biến điện dung, nguyên lý chung phần tử cảm biến điện cảm làm thay đổi đại lượng xác định điện cảm cuộn cảm , biến thiên thành phần N, r , A l để dùng làm biến cảm Trên sở có phương án thực hoá phần tử biến cảm hình 2.27 Có thể biến thiên số vịng dây N cách dùng kết cấu trượt (hình 2.27a) Tuy nhiên, khó làm thay đổi kích thước hình học vịng dây riêng lẻ Cách khác, chia cuộn dây thành hai nửa làm thay đổi khoảng khơng chúng (hình 2.27b), ghép từ tính thay đổi làm thay đổi điện cảm tồn phần Đối với cuộn cảm có lõi sắt dịch chuyển lõi sắt-từ lịng cuộn dây làm thay đổi độ từ thẩm r (kiểu phần ứng dọc, hình 2.27c – nguyên lý kết cấu) Kiểu khác – kiểu phần ứng ngang, cực điện dẫn đưa lại gần cuộn dây, thân bọc điện dẫn đặt cuộn dây, phiến điện dẫn cảm ứng dịng xốy Foucoult Điện trường tạo dịng Foucoult tương tác với từ trường cuộn dây làm thay đổi điện cảm (hình 2.27d – nguyên lý kết cấu) 52 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn Tai lieu Luan van Luan an Do an Hình 2.27 Nguyên lý biến cảm theo phương án biến thiên: a) số vịng dây N b) bố trí hình học c) độ từ thẩm (lõi sắt từ – kiểu phần ứng dọc) d) tổn hao dịng xốy (phiến điện dẫn – kiểu phần ứng ngang) Phần tử biến cảm có lõi sắt-từ bên cuộn dây n vịng Chuyển dịch lõi sắt-từ làm thay đổi điện cảm phần tử (hình 2.28a) Điện cảm phần tử cảm biến phụ thuộc vào số vòng dây n, độ từ thẩm  kích thước hình học phần tử L  f (n,  , A, l ) (2-12) Hình 2.28 Nguyên lý cấu tạo phần tử biến cảm a) Cấu trúc lõi trượt (phần ứng dọc trục); b) Cấu trúc phần ứng ngang theo nguyên lý thay đổi từ thông 53 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn Tai lieu Luan van Luan an Do an Cấu trúc phần tử biến cảm gọi phần tử lõi trượt (phần tử cảm biến điện cảm có phần ứng dọc) Dạng biến cảm khác theo nguyên lý thay đổi từ thông (phần ứng ngang) Ở có phiến điện dẫn nằm cách cuộn cảm khoảng l Khi cung cấp cho cuộn cảm điện áp xoay chiều, tạo từ trường xuyên qua phiến điện dẫn Khi bên phiến có dịng xốy Foucaut, tạo nên trường đối ngẫu làm tăng phần điện trường cuộn cảm làm giảm điện cảm ban đầu cuộn cảm (hình 2.28b) Như vậy, phần tử cảm biến điện cảm nói chung có hai dạng kết cấu bản: - Cuộn cảm không lõi sắt - Cuộn cảm lõi sắt-từ Về nguyên lý kết cấu biến cảm có lõi sắt-từ làm việc chủ yếu sở ghép từ tính, ngun lý biến áp, với hệ số ghép hệ số biến áp Do dạng kết cấu có lõi sắt có hai kiểu bản: - Kiểu phần ứng dọc longitudinal armature - Kiểu phần ứng ngang transverse armature Ở đây, kỹ thuật điện-từ, phận động gọi phần ứng * Sơ đồ đo : Một dạng phần tử biến cảm kiểu phần ứng ngang thực cách thay đổi độ từ thẩm khoảng khơng lịng cuộn cảm lõi sắt có ngàm (hình 2.29a) Hình 2.29b giới thiệu sơ đồ nguyên lý phần tử biến cảm vi sai với mạch cầu Hình 2.29 Phần tử biến cảm kiểu phần ứng ngang: a) kiểu ngàm; b) kiểu vi sai mắc vào mạch cầu 54 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn Tai lieu Luan van Luan an Do an Dạng ứng dụng có lõi sắt-từ mềm di động lòng cuộn cảm dây phần tử biến cảm phần ứng dọc – dạng phần tử biến cảm theo nguyên lý biến Cấu trúc thông dụng cuộn chặn iron-core choke vi sai mắc mạch nửa cầu – phần tử biến cảm ghép hai cuộn dây có lõi sắt-từ di động kiểu vi sai (hình 2.30) Hình 2.30 Phần tử biến cảm vi sai: a) Sơ đồ nối mạch cầu đo; b) Đặc tuyến Cịn hình 2.31 phương án ứng dụng ngun lý biến áp vi sai : Hình 2.31 Nguyên lý biến áp vi sai: a) Kết cấu; b) Kiểu lõi dọc; c) Kiểu lõi dọc mắc mạch cầu đo; d) Kiểu lõi ngang Đối với sơ đồ hình 2.31b điện áp đầu mạch U bằng: U  K U l (2-13) Trong đó: K – số ghép (hệ số biến áp) U – điện áp cuộn sơ cấp (trị hiệu dụng) l – chuyển vị lõi sắt-từ khỏi vị trí đối xứng Ở sơ đồ mạch cầu hình 2.31c, điện áp đầu (điện áp đường chéo cầu) 55 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn Tai lieu Luan van Luan an Do an U  K U l (2-14) Như vậy, dịch chuyển lõi sắt-từ hai sơ đồ, sơ đồ hình 2.31b cho điện áp đầu lớn 2.2.3 Xác định vị trí khoảng cách cảm biến điện dung * Nguyên lý : Phần tử biến dung gồm hai cực dẫn điện cách ly chuyển dịch so với Hai cực đặt song song, nên tính điện dung phần tử biến dung : C   r A l0 (2-15) Trong : C – điện dung phần tử, tính [F];  r – số điện môi tương đối;  – số điện mơi khơng khí,  = 8,8854184.10 12 [F/m]; A – diện tích cực, [ m ]; l – khoảng cách hai cực, tính [m] Mối quan hệ rõ ràng đại lượng kích thước điện dung tạo sở chế xuất phần tử biến dung có khả lượng giá tín hiệu đo theo khoảng cách (hình 2.32) Hình 2.32 Nguyên lý phần tử biến dung đo khoảng cách Ở trạng thái ban đầu thì: C   r  A l0 (2-16) Khi tăng khoảng cách hai điện cực ( l1  l0  l ) thì: C1   r  A l1 (2-17) 56 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn Tai lieu Luan van Luan an Do an Biểu thức sở phần tử biến dung đo khoảng cách là: C1  C0 l 1 l0 (2-18) Đối với chuyển dịch nhỏ l so với khoảng cách l tỷ số biến động khoảng cách coi nhỏ ( l l  ) vậy: C1 l  1 C0 l0 (2-19) Đặc tuyến phần tử coi gần tuyến tính phạm vi định Các phần tử cảm biến điện dung ứng dụng thay đổi điện dung theo biến động đại lượng sau : Hình 2.33 trình bày sơ đồ nguyên lý phương án biến dung Hình 2.33a – phần tử biến dung thay đổi khoảng cách cực lượng d ; hình 2.33b – thay đổi diện tích đối ứng cực (bởi chuyển dịch l ); hình 2.33c – thay đổi tính chất điện môi (bởi tương tác điện môi không gian  r  cực với xê dịch l ) Hình 2.33 Nguyên lý cấu trúc phần tử biến dung * Sơ đồ đo : Hình 2.34 Sơ đồ mạch cầu với phần tử biến dung Sự thay đổi khoảng cách cực, diện tích bề mặt cực hay chất điện mơi làm thay đổi điện dung lượng giá sơ đồ mạch cầu (hình 57 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn Tai lieu Luan van Luan an Do an 2.34) Ở phần tử cảm biến điện dung kiểu biến dung vi sai, mà nửa tụ điện Các tụ điện C0 mắc song song để khắc phục ảnh hưởng ký sinh tán xạ Trường hợp đơn giản phần tử cảm biến điện dung tụ biến dung C1 , C2 tụ cố định Nửa cầu biến trở chiết áp, thay tụ điện Các biến trở sơ đồ hình 2.34 thường chọn trị số Có thể dùng mạch cầu theo nguyên lý cầu cân (cân cầu cho điện áp đường chéo cầu u D = [V]), hay theo nguyên lý cầu lệch Phương pháp cầu lệch dựa mối quan hệ điện áp đường chéo cầu với thay đổi điện dung phần tử cảm biến Điện áp cung cấp điện xoay chiều có tần số khoảng 50 [Hz] đến 10 [kHz], điện áp u D điện áp xoay chiều Nó khuyếch đại lên chỉnh lưu chỉnh lưu nhạy pha để thị hay điều khiển Việc sử dụng chỉnh lưu nhạy pha cầu xoay chiều để nhân biết đổi dấu tín hiệu lân cận điểm cân Bằng cách đó, việc lượng giá điện áp đường chéo cầu trạng thái lân cận điểm cân thực không độ lớn sai lệch mà cịn theo xu hướng tiệm cận Hình 2.35 vẽ sơ đồ nguyên lý mạch cầu biến dung Khi mạch đo điện áp đường chéo cầu U D có nội trở đủ lớn ta có: UD  U C1  C C1  C (2-20) Hình 2.35 Sơ đồ nguyên lý mạch cầu biến dung Hình 2.36 Sơ đồ mạch cầu dùng cho phần tử cảm biến điện dung vi sai 58 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn Tai lieu Luan van Luan an Do an Sơ đồ hình 2.36 dùng cho phần tử cảm biến điện dung vi sai Ở kết hợp hai tụ điện C1 C2 hình 2.35 phần tử vi sai, có tụ điện phụ C0 nhằm khắc phục điện dung ký sinh tán xạ Tương quan chuyển dịch cực điện áp đường chéo cầu khơng tuyến tính Tuy nhiên, lân cận điểm cân tuyến tính hố gần đúng, ta có: UD  U l1  U ; l (2-21) : l – khoảng cách cực tụ biến dung Không thay đổi khoảng cách cực tụ biến dung, mà cịn thay đổi diện tích đối ứng cực Việc thực cách tách cực thành hai tụ điện hình trụ (hình 2.37) Hình 2.37 Sơ đồ cầu lệch với phần tử biến dung vi sai thay đổi diện tích cực Tương tự phương án thay đổi tính chất điện mơi (hình 2.38) Ở lõi di động cực tụ điện làm thay đổi tính chất điện mơi Hình 2.38 Sơ đồ cầu lệch với phần tử biến dung vi sai thay đổi tính chất điện mơi 59 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn Tai lieu Luan van Luan an Do an 2.2.4 Cảm biến từ * Cấu tạo : Cảm biến điện từ có cấu tạo khung dây hở hình 2.39 Hình 2.39 Cấu tạo cảm biến từ Mục tiêu phần đối tượng cần đo dịch chuyển với khoảng cách nhỏ, mục tiêu di chuyển làm cho khe hở khơng khí δ thay đổi làm cho từ trở mạch từ thay đổi làm cho điện cảm cuộn dây thay đổi Nếu bỏ qua điện trở dây dẫn bỏ qua từ trở lõi sắt từ điện cảm cuộn dây : L  W 0 s l0  lf f (2-22) Trong : l0 lf - chiều dài trung bình đường sức từ lõi sắt từ khơng khí, l0 = 2δ = Δx 0 - độ từ thẩm không khí 0  4 107  f - độ từ thẩm lõi sắt từ  f  103  104 s - tiết diện khe hở khơng khí W - số vịng dây * Mạch đo : Mạch đo mạch cầu xoay chiều hình 2.40 * Mạch xử lý tín hiệu đo : Mạch xử lý tín hiệu đo khối rời có cấu thị cho phép cài đặt dạng tín hiệu ngõ tuyến tính tín hiệu điều khiển hình 2.41 60 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn Tai lieu Luan van Luan an Do an Hình 2.40 Mạch đo dùng cảm biến từ Hình 2.41 Cảm biến từ xử lý tín hiệu 2.2.5 Cảm biến phân loại màu Khi ánh sáng đập vào bề mặt vật phần ánh sáng bị phản xạ, phần bị bề mặt hấp thụ truyền dẫn vào vật Tỷ lệ bước sóng phản xạ phụ thuộc vào góc tới, đặc tính lý hóa bề mặt phân cực ánh sáng Do phân bố phổ ánh sáng phản xạ cho ta thông tin đặc tính lý hóa bề mặt Có nhiều kỹ thuật khác khai thác thơng tin tín hiệu ánh sáng phản xạ : - Kỹ thuật phân tích phổ : dùng máy phân tích phổ để đánh giá tính chất bề mặt chiếu sáng - Kỹ thuật phổ ảnh : quan tâm đến đặc tính hóa học miền ánh sáng xuyên qua - Kỹ thuật nhận dạng hình ảnh tĩnh : sử dụng ba màu R (Red) – màu đỏ, bước sóng 700nm; G (Green) – xanh cây, bước sóng 546nm; B (Blue) – xanh da trời, bước sóng 436nm phối hợp với tạo nên màu - Sắc ký : lĩnh vực liên quan đến nhận dạng tạo màu vật 61 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn Tai lieu Luan van Luan an Do an * Nguyên lý : kính FAO Thấ u kính thu (đỏ, kính xanh qua, FAO xanh dương (đỏ phản xạ) qua, xanh phản xạ) V ật L ED đ ỏ L LED ED xanh dương x anh Mon itor photodiode Th ấu kính phát Hình 2.42 Cấu tạo cảm biến phân loại màu Cảm biến màu phát ánh sáng đỏ (R), xanh (G), xanh dương (B) tới vật cảm biến, sau nhận ánh sáng phản xạ về, phân tích tỉ lệ ánh sáng R, G, B để phân biệt màu vật Hình 2.43 Biến đổi tín hiệu cảm biến phân loại màu thành số 2.3 Thực hành với cảm biến tiệm cận điện cảm 2.3.1 Thiết bị + Cảm biến tiệm cận điện cảm IW-2008-BRKG/IW5039 + Relay trung gian, tiếp điểm thường mở relay trung gian + Nguồn 24VDC + Đèn tín hiệu 24VDC + Vật cảm biến 62 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn Tai lieu Luan van Luan an Do an 2.3.2 Ghi thông số kỹ thuật cảm biến Nguồn gốc: Công ty sản xuất: Mã số sản xuất sản phẩm: Điện áp hoạt động: Dòng điện: Đặc tính hoạt động: Khoảng cách tác động: Tiêu chuẩn cách điện: 2.3.3 Vẽ sơ đồ kết nối cảm biến 2.3.4 Các bước thực hành Bước : Tiến hành đấu nối cảm biến theo sơ đồ vẽ Chú ý : Tùy thuộc vào ngõ cảm biến mà đấu nối theo dạng NPN PNP Bước : Lần lượt cho vật cảm biến kim loại có kích thước khác có độ từ tính khác qua cảm biến để xét xem với vật cảm biến khác khoảng cách phát thay đổi ? 3.5 Những ghi thực hành nhận xét : 2.4 Thực hành với cảm biến tiệm cận điện dung 2.4.1 Thiết bị : + Cảm biến tiệm cận điện dung KIE3015-FPKG + Relay trung gian, tiếp điểm thường mở relay trung gian + Nguồn 24VDC + Đèn tín hiệu 24VDC + Vật cảm biến 63 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn Tai lieu Luan van Luan an Do an 2.4.2 Ghi thông số kỹ thuật cảm biến Nguồn gốc: Công ty sản xuất: Mã số sản xuất sản phẩm: Điện áp hoạt động: Dòng điện: Đặc tính hoạt động: Khoảng cách tác động: Tiêu chuẩn cách điện: 2.4.3 Vẽ sơ đồ kết nối cảm biến 2.4.4 Các bước thực hành Bước : Tiến hành đấu nối cảm biến theo sơ đồ vẽ Chú ý : Tùy thuộc vào ngõ cảm biến mà đấu nối theo dạng NPN PNP Bước : Lần lượt cho vật cảm biến phi kim (như giấy, gỗ, nhựa,…) kim loại(có kích thước khác có độ từ tính khác nhau) qua cảm biến để xét xem với vật cảm biến khác khoảng cách phát thay đổi ? 2.4.5 Những ghi thực hành nhận xét : 2.5 Thực hành với cảm biến từ 2.5.1 Thiết bị : + Cảm biến từ GLS + Relay trung gian, tiếp điểm thường mở relay trung gian + Nguồn 24VDC + Đèn tín hiệu 24VDC + Vật cảm biến 64 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn Tai lieu Luan van Luan an Do an 2.5.2 Ghi thông số kỹ thuật cảm biến Nguồn gốc: Công ty sản xuất: Mã số sản xuất sản phẩm: Điện áp hoạt động: Dòng điện: Đặc tính hoạt động: Khoảng cách tác động: Tiêu chuẩn cách điện: 2.5.3 Vẽ sơ đồ kết nối cảm biến 2.5.4 Các bước thực hành Bước : Tiến hành đấu nối cảm biến theo sơ đồ vẽ Bước : Lần lượt cho vật cảm biến khác qua cảm biến để xét xem với vật cảm biến khác khoảng cách phát thay đổi ? 2.5.5 Những ghi thực hành nhận xét : 2.6 Thực hành với cảm phân loại màu 2.6.1 Thiết bị : + Cảm biến phân loại màu F150 – + Relay trung gian, tiếp điểm thường mở relay trung gian + Nguồn 24VDC + Đèn tín hiệu 24VDC + Vật cảm biến 65 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn Tai lieu Luan van Luan an Do an Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn