Giáo trình Thực hành Lắp ráp hệ thống cảm biến và đo lường (Nghề Cơ điện tử Trình độ Cao đẳng)

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giảng trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Thực hành Lắp ráp hệ thống cảm biến đo lường môn học chuyên môn nghề tự chọn của nghề Cơ điện tử biên soạn dựa theo chương trình khung đã xây dựng và ban hành năm 2021 của trường Cao đẳng nghề Cần Thơ dành cho nghề Cơ điện tử hệ Cao đẳng Chúng xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Cao Đẳng Nghề Cần Thơ cá nhân, đồng nghiệp góp nhiều cơng sức để nội dung giáo trình hồn thành cách tốt Mặc dù cố gắng biên soạn, chắn tài liệu khơng tránh khỏi sai sót Chúng tơi mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy giáo, đồng nghiệp ta đọc giúp giáo trình hoàn thiện lần tái sau Nội dung giáo trình biên soạn với lượng thời gian thực hành doanh nghiệp 270 gồm có: Chương 01 MH41-01: Lý thuyết liên quan Chương 02 MH41-02: Nội dung công việc thực hành Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng mục tiêu đào tạo không tránh thiếu sót Rất mong nhận sự đóng góp ý kiến thầy, cơ, để nhóm biên soạn điều chỉnh hoàn thiện Cần Thơ, ngày tháng năm 2021 Tham gia biên soạn Chủ biên: Đỗ Hữu Hậu Lê Hữu Nghĩa MỤC LỤC Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT LIÊN QUAN Cảm biến nhiệt độ 1.1 Nhiệt điện trở Platin 1.2 Nhiệt điện trở Niken .7 1.3 IC cảm biến nhiệt độ .9 Cảm biến tiệm cận 11 2.1 Cảm biến tiệm cận điện cảm (Inductive Proximity Sensor) 11 2.2 Cảm biến tiệm cận điện dung (Capacitive Proximity Sensor) .12 Cảm biến từ 15 Cảm biến phân loại màu 16 Cảm biến quang .16 5.1 Quang trở (photoresistor) 21 5.2 Cảm biến quang loại thu phát độc lập 21 5.3 Cảm biến quang loại phản xạ gương 24 5.4 Cảm biến quang loại phản xạ khuếch tán 25 5.5 Một số ứng dụng cảm biến quang điện 27 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG CÔNG VIỆC THỰC HÀNH 32 Các tiêu chí thực cơng việc 32 Nội dung thực hành 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên môn học: Thực hành Lắp ráp hệ thống cảm biến đo lường Mã mơn học: MH41 Vị trí, tính chất, ý nghĩa, vai trị mơn học: - Vị trí mơn học: Mơn học bố trí thực cuối chương trình đào tạo sau sinh viên học xong mô đun Kỹ thuật cảm biến, Đo lường điện - điện tử, Điện tử bản; sinh viên học song song với môn học, mô đun chuyên môn nghề như: Bài tập tổng hợp Cơ điện tử, SCADA, Công nghệ CAD/CAM… - Tính chất mơn học: Là mơn học chun mơn nghề tự chọn chương trình đào tạo cao đẳng Cơ điện tử - Ý nghĩa, vai trị mơn học: Thực hành doanh nghiệp môn học quan trọng chương trình đào, thơng qua việc thực hành doanh nghiệp theo chuyên đề giúp sinh viên áp dụng kiến thức Cảm biến học vào thực tế tiếp cận với thực tiễn công nghệ doanh nghiệp, sở sản xuất Mục tiêu mơn học: - Kiến thức: + Ơn tập, tổng hợp kiến thức, kỹ cảm biến học qua thực tiễn doanh nghiệp + Trình bày đặc tính cấu tạo ngun lý làm việc loại cảm biến + Phân tích phương pháp kết nối mạch điện - Kỹ năng: + 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 - Năng lực tự chủ trách nhiệm: + Có sáng kiến, tìm tịi, khám phá q trình học tập cơng việc + Có khả tự định hướng, chọn lựa phương pháp tiếp cận thích nghi với học + Có lực đánh giá kết học tập nghiên cứu + Tự học tập, tích lũy kiến thức, kinh nghiệm để nâng cao trình độ chun mơn Nội dung mơn học: Thời gian (giờ) Thực hành, thí Số Tên chương mục Tổng Lý nghiệm, Kiểm TT số thuyết thảo tra luận, tập Chương 1: Lý thuyết liên quan 12 12 Cảm biến nhiệt độ 2 1.1 Nhiệt điện trở Platin 1.2 Nhiệt điện trở Niken 1.3 IC cảm biến nhiệt độ Cảm biến tiệm cận 3 2.1 Cảm biến tiệm cận điện cảm (Inductive Proximity Sensor) 2.2 Cảm biến tiệm cận điện dung (Capacitive Proximity Sensor) Cảm biến từ Cảm biến phân loại màu Cảm biến quang 5.1 Quang trở (photoresistor) 5.2 Cảm biến quang loại thu phát độc lập 5.3 Cảm biến quang loại phản xạ gương 5.4 Cảm biến quang loại phản xạ khuếch tán 5.5 Một số ứng dụng cảm biến quang điện Chương 2: Nội dung cơng việc thực hành Các tiêu chí thực công việc Nội dung thực hành Kiểm tra Cộng 4 258 3 254 270 254 254 15 254 1 CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT LIÊN QUAN Mã chương: MH41-01 Giới thiệu: Các cảm biến sử dụng nhiều lĩnh vực kinh tế kỹ thuật, cảm biến đặc biệt nhạy cảm sử dụng thí nghiệm, lĩnh vực nghiên cứu khoa học Trong lĩnh vực tự động hoá người ta sử dụng sensor bình thường đặc biệt Cảm biến có nhiều loại, đa dạng phong phú, nhiều hãng sản xuất, giúp người nhận biết trình làm việc tự động máy móc tự động hố cơng nghiệp Mục tiêu: - Ôn tập kiến thức cảm biến mà sinh viên học trường - Giới thiệu thêm loại cảm biến phổ biến - Hệ thống kiến cảm biến học để áp dụng vào thực tiễn - Có khả định hướng, chọn lựa phương pháp tiếp cận thích nghi với nội dung học tập Nội dung chính: Cảm biến nhiệt độ 1.1 Nhiệt điện trở Platin Platin vật liệu cho nhiệt điện trở dùng rộng rãi công nghiệp Có tiêu chuẩn nhiệt điện trở platin, khác chúng nằm mức độ tinh khiết vật liệu Hầu hết quốc gia sử dụng tiêu chuẩn quốc tế DIN IEC 751 – 1983 (được sửa đổi lần thứ vào năm 1986, lần thứ vào năm 1995) USA tiếp tục sử dụng tiêu chuẩn riêng Ở tiêu chuẩn sử dụng phương trình Callendar – VanDusen: R(t) = R0 [1 + A.t + B.t2 + C (t – 1000C).t3] R0 trị số điện trở định mức 00C Theo tiêu chuẩn DIN vật liệu Platin dùng làm nhiệt điện trở có pha tạp Do bị tạp chất khác thẩm thấu trình sử dụng thay đổi trị số điện so với Platin ròng, nhờ ổn định lâu dài theo thời gian, thích hợp công nghiệp Trong công nghiệp nhiệt điện trở Platin thường dùng có đường kính 30 (so sánh với đường kính sợi tóc khoảng 100 ) * Mạch ứng dụng với nhiệt điện trở platin: ADT70 IC hãng Analog Devices sản xuất, cung cấp kết hợp lý tưởng với Pt1.000, ta có dải đo nhiệt độ rộng, sử dụng với Pt100 Trong trường hợp có cách biệt, với nhiệt điện trở Platin kỹ thuật màng mỏng, ADT70 đo từ 500C đến 5000C, cịn với nhiệt điện trở Platin tốt, đo đến 1.000 0C Độ xác hệ thống gồm ADT70 nhiệt điện trở Platin thang đo -200 0C đến 1.0000C phụ thuộc nhiều vào phẩm chất nhiệt điện trở Platin Các thông số thiết bị ADT70: - Sai số: ± 10C - Điện áp hoạt động: vôn ±5 vôn - Nhiệt độ hoạt động: Từ – 400C đến 1250C (dạng 20 – lead DIP, SO packages) - Ứng dụng: Thiết bị di động, điều khiển nhiệt độ ADT70 có thành phần chính: Nguồn dịng điều chỉnh phận khuyếch đại, nguồn dịng điều chỉnh phận khuyếch đại Nguồn dòng sử dụng để cung cấp cho nhiệt điện trở điện trở tham chiếu Bộ phận khuyếch đại so sánh điện áp nhiệt điện trở điện áp điện trở tham chiếu, sau đưa tín hiệu điện áp tương ứng với nhiệt độ (ADT70 cịn có 1opamp, nguồn áp 2,5 vôn) Dải đo ADT70 phụ thuộc vào đặc tính nhiệt điện trở, điều quan trọng phải chọn lựa nhiệt điện trở thích hợp với ứng dụng thực tế Hình 1.1 Sơ đồ khối ADT70 1.2 Nhiệt điện trở Niken Nhiệt điện trở niken so sánh với Platin rẻ tiền có hệ số nhiệt độ lớn gần gấp lần ( ) Tuy nhiên dải đo từ -600C đến +2500C, 3500C niken có thay đổi pha, cảm biến niken 100 thường dùng cơng nghiệp điều hồ nhiệt độ phòng R(t) = R0 (1 + A.t + B.t2 + D.t4 + F.t6) A = 5,485 x 10-3 ; B = 6,650 x 10-6 ; D = 2,805 x 10-11; F = -2,000 x 10-17 Với trường hợp khơng địi hỏi xác cao, ta sử dụng phương trình sau: R(t) = R0 (1 + a.t) a = alpha = 0,00672(Ohms/Ohm/0C) Từ dễ dàng chuyển đổi thành giá trị nhiệt độ: T = (Rt/R0 – 1) / a = (Rt/R0 – 1)/0,00672 Cảm biến nhiệt độ ZNI 1.000 hãng ZETEX Semiconductors sản xuất sử dụng nhiệt điện trở Ni, thiết kế có giá trị 1.000(tại 00C) - Mạch ứng dụng với nhiệt điện trở Ni: Zni 1.000 với ZMR500 dùng với DVM nhiệt kế * Cách nối dây đo: Nhiệt điện trở thay đổi điện trở theo nhiệt độ, với dịng điện khơng đổi qua nhiệt điện trở, ta đo U = R.I, để cảm biến không bị nóng lên qua phép đo, dịng điện cần phải nhỏ khoảng mA Với Pt 100 0C ta có điện khoảng 0,1 vơn, điện cần đưa đến máy đo qua dây đo Ta có kỹ thuật nối dây đo: Hình 1.2 Cách nối dây nhiệt điện trở Tiêu chuẩn IEC 751 yêu cầu dây nối đến đầu nhiệt điện trở phải có màu giống (đỏ trắng) dây nối đến đầu phải khác màu - Kỹ thuật dây: Hình 1.3 Kỹ thuật nối dây Giữa nhiệt điện trở mạch điện tử nối dây, dây dẫn điện có điện trở, điện trở nối nối tiếp với điện trở dây đo, mạch điện trở nhận điện cao điện cần đo, kết ta có thị nhiệt kế cao nhiệt độ cần đo, khoảng cách xa, điện trở dây đo lên đến vài ơm Để đảm tránh sai số phép đo điện trở dây đo gây ra, người ta bù trừ điện trở dây đo mạch điện sau: Một biến trở bù trừ nối vào hai dây đo nhiệt điện trở thay điện trở 100Ω Mạch điện tử thiết kế với điện trở dự phòng dây đo 10Ω Ta chỉnh biến trở có thị 00C Biến trở điện trở dây đo 10Ω - Kỹ thuật dây: Hình 1.4 Kỹ thuật nối dây Từ nhiệt điện trở dây đo nối thêm điện trở Với cách nối dây ta có mạch đo hình thành, hai mạch dùng làm mạch chuẩn, với kỹ thuật dây, sai số phép đo điện trở dây đo thay đổi nhiệt độ khơng cịn Tuy nhiên dây đo cần có trị số kỹ thuật có nhiệt độ Kỹ thuật dây phổ biến - Kỹ thuật dây: Hình 1.5 Kỹ thuật nối dây Với kỹ thuật dây người ta đạt kết đo tốt nhất, hai dây dùng cho dịng điện khơng đổi qua nhiệt điện trở Hai dây khác dùng làm dây đo điện nhiệt điện trở, trường hợp tổng trở ngõ vào mạch đo lớn so với điện trở dây đo, điện trở dây đo coi không đáng kể, điện đo không bị ảnh hưởng điện trở dây đo thay đổi nhiệt * Các cấu trúc cảm biến nhiệt platin nickel: - Nhiệt điện trở với vỏ gốm: Sợi Platin giữ chặt ống gốm sứ với bột ốit nhôm, dải đo từ – 2000C đến 8000C - Nhiệt điện trở với vỏ thuỷ tinh: Loại có độ bền học độ nhạy cao, dải đo từ – 2000C đến 4000C, dùng mơi trường hố chất có độ ăn mịn hố học cao - Nhiệt điện trở với vỏ nhựa: Giữa lớp nhựa polyamid dây platin có đường kính khoảng 30 mm dán kín Với cấu trúc mảng, cảm biến dùng để đo nhiệt độ bề mặt ống hay cuộn dây biến Dải đo từ – 800C đến 2300C - Nhiệt điện trở với kỹ thuật màng mỏng: Loại có cấu trúc cảm biến gồm lớp màng mỏng (platin) đặt ceramic thuỷ tinh Tia lazer sử dụng để chuẩn hoá giá trị điện trở nhiệt điện trở 1.3 IC cảm biến nhiệt độ Rất nhiều công ty, hãng chế tạo sản xuất IC bán dẫn để đo hiệu chỉnh nhiệt độ IC cảm biến nhiệt độ mạch tích hợp nhận tín hiệu nhiệt độ chuyển thành tín hiệu dạng điện áp tín hiệu dịng điện Dựa vào đặc tính nhạy cảm bán dẫn với nhiệt độ, tạo điện áp dòng điện tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối C, F, K hay tuỳ loại Đo tín hiệu điện ta cần biết nhiệt độ cần đo Tầm đo giới hạn từ -550C đến 1500C, độ xác từ 1% đến 2% tuỳ theo loại Sự tác động nhiệt độ tạo điện tích tự lỗ trống chất bán dẫn phá vỡ phân tử, bứt electron thành dạng tự di chuyển qua vùng cấu trúc mạng tinh thể, tạo xuất lỗ trống nhiệt làm cho tỉ lệ điện tử tự lỗ trống tăng lên theo quy luật hàm số mũ với nhiệt độ Kết tượng mức điện áp thuận, dòng thuận mối nối p – n diode hay transistor tăng theo hàm số mũ theo nhiệt độ Trong mạch tổ hợp, cảm biến nhiệt thường điện áp lớp chuyển tiếp p – n transistor loại bipolar, Texinstruments có STP 35 A/B/C; National Semiconductor LM 35/4.5/50…vv Cảm biến nhiệt LM 35/ 34 National Semiconductor: Hầu hết cảm biến nhiệt độ phổ biến sử dụng có phần phức tạp, chẳng hạn cặp nhiệt độ ngẫu có mức ngõ thấp yêu cầu bù nhiệt, thermistor khơng tuyến tính, thêm vào ngõ loại cảm biến khơng tuyến tính tương ứng thang chia nhiệt độ Các khối cảm biến tích hợp chế tạo khắc phục đặc điểm đó, ngõ chúng quan hệ với thang đo Kelvin độ Celsius Fahrenheit Thang đo: +20C đến 1500C VS = 4Volt tới 30Volt Thang đo: -550C đến 1500C R1 = VS/50 A VS = 4Volt tới 30Volt VOUT = 1500mV +1500C = +250mV +250C = -550mV -550C Hình 1.6 Các cách kết nối cảm biến LM35 Loại LM35: Precision Centigrade Temperature Sensor: Với loại ta có điện áp ngõ tỉ lệ trực tiếp với thang nhiệt độ Celsius (thang bách phân) Như mạch điện bù trừ điểm zero thang Kelvin (thang nhiệt độ tuyệt đối) khơng cịn cần thiết số IC cảm biến nhiệt khác - Đặc điểm: Điện áp hoạt động: Vs = vôn đến 30 vôn; Điện áp ngõ tuyến tính: 10 mV/ 0C - Thang đo: - 550C đến 1500+C với LM 35/35A; - 400C đến 1100C với LM 35C/35CA; 00C đến 1000C với LM 35D; - Sự tự nung nóng nhỏ: 0,080C (trong mơi trường khơng khí) - Mức độ khơng tuyến tính ±1/4(0C) Loại LM 34: - Giống LM 35 thiết kế cho thang đo Fahrenheit từ -50 đến + 3000F - Độ xác ±0,4(0F) - LM 34 có ngõ 10mV/0F - Điện áp hoạt động: Từ vôn DC đến 20 vôn DC Trở kháng ngõ LM 34 thấp đặc điểm ngõ tuyến tính làm cho giá trị đọc hay điều khiển mạch điện dễ dàng * Cảm biến nhiệt độ AD 590 Analog Devices: Cảm biến AD 590 (Analog Devices) thiết kế làm cảm biến nhiệt có tổng trở ngõ lớn (10 MΩ), vi mạch cân nhà sản xuất, khiến cho dòng mA tương ứng với chuẩn nhiệt độ K Điện áp làm việc nhỏ tốt để tránh tượng tự gia nhiệt, cấp điện áp thay đổi, dòng điện thay đổi - Thang đo: - 550C đến 1500C - Điện áp hoạt động: Từ vôn DC đến 30 vơn DC - Dịng điện tỉ lệ: A/0K 10 Ic = (β +1)Ir (6-23) Trong đó: β - hệ số khuếch đại dòng emiter nối chung - Độ nhạy transistor quang: (6-24) - Ứng dụng transistor quang: Transistor dùng để thơng lượng ánh sáng, dị vạch dẫn đường cho mobile robot, làm đầu thu điều khiển từ xa không dây, đọc mã vạch, chế tạo cảm biến quang công nghiệp … 5.1 Quang trở (photoresistor) Hình 1.29: Quang trở Giá trị điện trở quang trở thay đổi có cường độ ánh sáng chiếu vào bề mặt thay đổi Giá trị điện trở quang trở giảm cường độ ánh sáng chiếu vào mạnh ngược lại Độ nhạy quang trở xác định: Trong đó: ∆I - thay đổi cường độ ánh sáng ∆R - thay đổi điện trở Hình 1.30: Đường đặc tính quang trở 5.2 Cảm biến quang loại thu phát độc lập Cấu tạo nguyên lý hoạt động: Cảm biến quang loại thu phát độc lập (through beam) bao gồm hai phận phận phát phận thu 21 Hình 1.31: Cấu tạo cảm biến quang loại thu phát độc lập Bộ phận phát phát ánh sáng hồng ngoại truyền thẳng, ánh sáng hồng ngoại mã hóa theo tần số đó, mục đích nhằm tránh ảnh hưởng nguồn ánh sáng xung quanh Nếu đặt phận thu đường truyền thẳng ánh sáng hồng ngoại phận thu nhận ánh sáng khơng có tác động ngõ Nếu có vật cảm biến ngang qua ngắt ánh sáng truyền đến phận thu phận thu không nhận ánh sáng từ phận phát, lúc phận thu có tín hiệu tác động ngõ * Khoảng cách phát hiện: Đối với cảm biến quang loại thu phát độc lập, khoảng cách cài đặt khoảng cách tính từ phận phát đến phận thu cho phận thu nhận ánh sáng hồng ngoại phát từ phận phát Do đó, nói khoảng cách phát khoảng cách cài đặt Hình 1.32 Khoảng cách cài đặt cảm biến quang loại thu phát độc lập Góc phát quang: Trên thực tế phận phát không phát tia sáng truyền thẳng mà phát tia sáng có đường kính tăng dần Hình 1.33 Góc phát quang cảm biến quang loại thu phát độc lập Chế độ hoạt động Dark-On Light-On: - Chế độ hoạt động Dark-On: Hình 1.34 Chế độ hoạt động Dark-On cảm biến quang loại thu phát độc lập 22 - Chế độ hoạt động Light-On: Hình 1.35 Chế độ hoạt động Light-On cảm biến quang loại thu phát độc lập Kết nối cảm biến: Tùy thuộc vào đối tượng tải thực tế, mà sử dụng phận thu cảm biến quang loại DC hay AC Khi kết nối cảm biến với tải phải tuân theo dẫn ghi nhãn cảm biến Mọi kết nối sai làm hỏng cảm biến - Kết nối tải phận thu kiểu NPN: Hình 1.36: Kết nối phận thu kiểu NPN - Kết nối tải phận thu kiểu PNP: Hình 1.37: Kết nối phận thu kiểu PNP Tải Relay, PLC mạch Logic 23 5.3 Cảm biến quang loại phản xạ gương * Cấu tạo nguyên lý hoạt động: Cảm biến quang loại phản xạ gương (retro reflective) gồm hai thành phần phận phát – thu gương phản xạ Bộ phận phát phát ánh sáng hồng ngoại truyền thẳng, ánh sáng hồng ngoại mã hóa theo tần số đó, mục đích nhằm tránh ảnh hưởng nguồn ánh sáng xung quanh Nếu khơng có vật cảm biến ánh sáng từ phận phát bị phản xạ ngược lại, phận thu nhận ánh sáng khơng có tác động ngõ Nếu có vật cảm biến ngang qua ngắt ánh sáng truyền đến phận thu phận thu không nhận ánh sáng từ phận phát, lúc phận thu có tín hiệu tác động ngõ Hình 1.38: Cấu tạo cảm biến quang loại phản xạ gương Gương phản xạ: Gương phản xạ loại gương mà ánh sáng chiếu đến ánh sáng phản xạ trở lại song song với ánh sáng chiếu tới Gương phản xạ dùng cho cảm biến quang thường có dạng hình vng hình chữ nhật Về cấu tạo bên gương phản xạ có hai loại, loại hạt thủy tinh loại gương ba mặt Hình 1.39: Cấu tạo nguyên lý hoạt động của: a)Gương thường b)Gương phản xạ mặt c) Gương phản xạ loại hạt thủy tinh Khoảng cách phát hiện: Đối với cảm biến quang loại gương phản xạ, khoảng cách cài đặt khoảng cách tính từ phận phát – thu đến gương phản xạ cho phận thu nhận ánh sáng hồng ngoại phát từ phận phát Do đó, nói khoảng cách phát khoảng cách cài đặt 24 Hình 1.40: Khoảng cách cài đặt cảm biến quang loại gương phản xạ Chế độ hoạt động Dark-On Light-On: - Chế độ hoạt động Dark-On: Hình 1.41 Chế độ hoạt động Dark – On cảm biến quang loại gương phản xạ - Chế độ hoạt động Light-On: Hình 1.42 Chế độ hoạt động Light – On cảm biến quang loại gương phản xạ * Kết nối cảm biến: (Tương tự kết nối cảm biến quang loại phát thu độc lập) 5.4 Cảm biến quang loại phản xạ khuếch tán Cấu tạo nguyên lý hoạt động: Cảm biến quang loại phản xạ khuếch tán (diffuse reflective) loại cảm biến sử dụng nguyên lý phát thu, tia hồng ngoại phát có góc phát to dần ánh sáng xa 25 Hình 1.43: Cấu tạo nguyên lý hoạt động cảm biến quang loại phản xạ khuếch tán Khoảng cách phát hiện: Đối với cảm biến quang loại phản xạ khuếch tán, khoảng cách cài đặt khoảng cách xa tính từ phận phát – thu đến vật cảm biến cho phận thu nhận ánh sáng hồng ngoại phát từ phận phát Do đó, nói khoảng cách phát khoảng cách cài đặt Hình 1.44: Khoảng cách cài đặt cảm biến quang loại phản xạ khuếch tán Chế độ hoạt động Dark-On Light-On: - Chế độ hoạt động Dark-On: Hình 1.45 Chế độ hoạt động Dark – On cảm biến quang loại phản xạ khuếch tán - Chế độ hoạt động Light-On: 26 Hình 1.46 Chế độ hoạt động Light – On cảm biến quang loại phản xạ khuếch tán * Kết nối cảm biến: (Tương tự kết nối cảm biến quang loại phát thu độc lập) 5.5 Một số ứng dụng cảm biến quang điện Cảm biến quang loại phát thu độc lập: E3S-C Phát vật lớn Phát gãy mũi khoan E3C E3C E3C Phát vật nhỏ Phát linh kiện điện tử 27 Kiếm tra thuốc Phát sữa hộp giấy Đặc điểm: - Độ tin cậy cao - Khoảng cách phát xa - Không bị ảnh hưởng bề mặt, màu sắc vật Phát vật băng ngang qua E3Z-T61, với tia sáng mạnh xun qua vỏ bọc giấy bên ngồi phát sữa / nước trái thời điểm phát mức chất lỏng * Cảm biến quang loại phản xạ gương: 28 Phát người để mở cửa Phát xe qua Phát vali, túi xách … băng chuyền Phát Nhận dạng đếm IC Phát chai PET * Cảm biến quang loại phản xạ khuếch tán: 29 Z4W-V loại Laser sensor phát chiều cao bánh làm với độ xác tới vài micromet Phát bánh băng chuyền E3SC Nhận dạng cắt cao su Những trọng tâm cần ý chương - Cảm biến tiệm cận 30 - Cảm biến quang Bài tập mở rộng nâng cao Sinh viên tìm hiểu thêm loại cảm biến khác sử dụng doanh nghiệp Yêu cầu đánh giá kết học tập chương Nội dung: + Về kiến thức: Tìm hiểu loại cảm biến phổ biến sử dụng doanh nghiệp + Về kỹ năng: Hệ thống kiến cảm biến học + Năng lực tự chủ trách nhiệm: Có khả định hướng, chọn lựa phương pháp tiếp cận thích nghi với nội dung học tập Phương pháp: + Về kiến thức: Được đánh giá phương pháp viết, trắc nghiệm + Về kỹ năng: Kỹ Hệ thống kiến cảm biến học + Năng lực tự chủ trách nhiệm: Định hướng, chọn lựa phương pháp tiếp cận thích nghi với nội dung học tập 31 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG CÔNG VIỆC THỰC HÀNH Mã chương: MH41-02 Giới thiệu: Kỹ thuật cảm biến mô đun chuyên môn nghề Cơ điện tử Mô đun nhằm trang bị cho sinh viên kiến thức nguyên lý, cấu tạo, mạch ứng dụng thực tế loại cảm biến … với kiến thức sinh viên áp dụng trực tiếp vào lĩnh vực sản xuất đời sống Ngoài kiến thức dùng làm phương tiện để học tiếp môn chuyên môn nghề Cơ điện tử PLC, Hệ thống khí nén – thủy lực, MPS… Mục tiêu: - Tìm hiểu cơng việc lắp đặt, kiểm tra hệ thống cảm biến, Đấu nối cảm biến với thiết bị đo thực tế - Vận dụng kiến thức cảm biến học trường để áp dụng vào công việc doanh nghiệp - Thực biện pháp an toàn lao động, an tồn điện vệ sinh cơng nghiệp Nội dung chính: Các tiêu chí thực cơng việc Tên công việc: Chuẩn bị vật tư, thiết bị Mô tả công việc Chuẩn bị cảm biến, thiết bị đo vật tư, trang bị phụ trợ để lắp đặt Các tiêu chí thực hiện: Chủng loại, số lượng, phụ kiện kèm cảm biến thiết bị đo chuẩn bị đầy đủ Dụng cụ, vật tư trang bị kèm theo hệ thống cảm biến đo lường chuẩn bị đầy đủ Tình trạng cảm biến, thiết bị đo trang thiết bị khác hoạt động tốt, ổn định Tên công việc: Lắp đặt hệ thống cảm biến Mô tả công việc Lắp đặt cảm biến lên hệ thống: Lắp ráp phận cảm biến, xác định vị trí lắp đặt cảm biến, lắp đặt cảm biến lên hệ thống đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Các tiêu chí thực hiện: Các phận cảm biến lắp ráp đầy đủ vị trí Vị trí lắp đặt cảm biến xác định xác Cảm biến lắp đặt vị trí, chắn an tồn Tên công việc: Lắp đặt thiết bị đo Mô tả công việc Lắp đặt thiết bị đo lên hệ thống: Lắp ráp phận thiết bị đo, xác định vị trí lắp đặt thiết bị đo, lắp đặt thiết bị đo lên hệ thống đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Các tiêu chí thực hiện: Các phận thiết bị đo lắp ráp đầy đủ vị trí Vị trí lắp đặt thiết bị đo xác định xác Thiết bị đo lắp đặt vị trí, chắn an tồn Tên cơng việc: Đấu nối cảm biến với thiết bị đo Mô tả công việc 32 Thực kết nối cảm biến thiết bị đo, bao gồm: Chọn dây đấu nối , đánh dấu ký hiệu nơi nơi đến dây, lắp máng dây, gắn cốt dây, đấu dây Các tiêu chí thực hiện: Dây dẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật dòng điện chạy qua, chống nhiễu, chiều dài phù hợp chủng loại Ký hiệu đầu nối chuẩn xác theo thứ tự quy định Máng dây lắp thiết kế, chắn Cốt gắn dây đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Đấu dây đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Tên công việc: Hiệu chỉnh cảm biến Mô tả công việc Thực kiểm tra hiệu chỉnh cảm biến sau lắp đặt đảm bảo thông số kỹ thuật Các tiêu chí thực hiện: Tình trạng bên cảm biến sau lắp đặt đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Đường nguồn đường tín hiệu đảm bảo kết nối sẵn sàng làm việc Cảm biến hoạt động theo yêu cầu kỹ thuật Tên công việc: Cài đặt thiết bị đo Mô tả công việc Thực kiểm tra cài đặt thiết bị đo sau lắp đặt đảm bảo thông số kỹ thuật Các tiêu chí thực hiện: Tình trạng bên ngồi thiết bị đo sau lắp đặt đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Đường nguồn đường tín hiệu đảm bảo kết nối sẵn sàng làm việc Thiết bị đo hoạt động theo yêu cầu kỹ thuật Tên công việc: Kiểm tra hệ thống cảm biến đo lường Mô tả công việc Kiểm tra hoạt động hệ thống cảm biến đo lường theo bước: Chạy thử hệ thống cảm biến đo lường; thiết đặt, hiệu chỉnh cảm biến kết nối với thiết bị đo; thiết đặt, hiệu chỉnh thiết bị đo kết nối với cảm biến Các tiêu chí thực hiện: Hệ thống thiết đặt theo trình tự thử nghiệm Cảm biến hoạt động tốt, an toàn kết nối với thiết bị đo Kết đo ổn định, độ xác đạt yêu cầu Nội dung thực hành Nhận công việc giao từ người hướng dẫn thực quy chế nhà xưởng Tìm hiểu cách lắp đặt hệ thống cảm biến, đấu nối cảm biến với thiết bị đo, nơi thực hành Cài đặt thiết bị đo, kiểm tra hệ thống cảm biến đo lường nơi thực hành ghi nhận kết Tìm hiểu có lỗi xảy xin ý kiến tham khảo người hướng dẫn tiến hành khắc phục lỗi Tìm hiểu nguyên lý bước kiểm tra thiết bị điện liên quan nơi thực hành ghi nhận nội dung tìm hiểu 33 Xin ý kiến tham khảo người hướng dẫn tiến hành hiệu chỉnh cảm biến tiến hành lắp đặt Quan sát, ghi nhận kết Khắc phục lỗi có (kiểm tra lỗi, xin ý kiến tham khảo tiến hành sửa lỗi, khắc phục cố) Ghi nhận kết Những trọng tâm cần ý chương - Tên cơng việc thực hành khí theo tiêu chuẩn kỹ nghề quốc gia - Các u cầu cơng việc - Các tiêu chí thực công việc Bài tập mở rộng nâng cao Sinh viên tìm hiểu thêm cách lắp cảm biến an tồn cửa, cảm biến áp suất, cảm biến vị trí, cảm biến khói… Yêu cầu đánh giá kết học tập chương Nội dung: + Về kiến thức: Tìm hiểu lắp đặt hệ thống cảm biến, đấu nối cảm biến với thiết bị đo thực tế + Về kỹ năng: Vận dụng kiến thức cảm biến học trường để áp dụng vào công việc doanh nghiệp + Năng lực tự chủ trách nhiệm: Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác, an tồn vệ sinh công nghiệp Phương pháp: + Về kiến thức: Được đánh giá phương pháp viết, trắc nghiệm + Về kỹ năng: Kỹ vận dụng kiến thức cảm biến học trường vào thực tế + Năng lực tự chủ trách nhiệm: Thực an toàn lao động, an toàn điện vệ sinh công nghiệp Điều kiện để công nhận, cấp chứng nhận đạt môn học đào tạo: Người học công nhận cấp chứng nhận đạt môn học có điểm trung bình mơn học theo thang điểm 10 đạt từ 4,0 trở lên 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Các cảm biến kỹ thuật đo lường điều khiển Lê văn Doanh, Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Văn Hòa, Đào Văn Tân NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2001 [2] Cảm biến ứng dụng Dương Minh Trí NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2001 [3] Giáo trình đo lường khơng điện Trường ĐHSPKT TP HCM [4] Bộ Tiêu chuẩn kỹ nghề Quốc gia nghề Cơ diện tử 35