Báo cáo tiểu luận học phần kỹ thuật đo lường cảm biến

TínhPP ?Câu 2:Cho mạch cầu một nhánh và các giá trị điện trở như hình vẽ:Cáp đôi dây xoắn nối cảm biến “strain gage” với mạch cầu là 30 m và điện trở của mỗi đường dây tương ứng là 10.5

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊNKHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO TIỂU LUẬN

Học phần: Kỹ thuật đo lường cảm biến

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Vân AnhSinh viên thực hiện: Ngô Quỳnh Hương

LỜI CẢM ƠN……… 3

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN……… 4

LỜI NÓI ĐẦU………5

ĐỀ BÀI………6

Câu 1:……… 7

Câu 2:……… 8

Câu 3:……… 9

3.1 Tìm hiểu về các loại cảm biến điện dung 9

3.1.1 Cảm biến đo mức liên tục chất lỏng 9

3.1.2 Cảm biến điện dung đo mức liên tục chất rắn 10

3.1.3 Cảm biến báo mức chất lỏng 11

3.1.4 Cảm biến điện dung báo mức chất lỏng 12

3.2 Một cảm biến điện dung trong thực tế 13

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……….15

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 16

LỜI CẢM ƠN

Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn tới cô Nguyễn Vân Anh đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt thời gian nghiện cứu hoàn thành học phần này.

Chúng em xin bày tỏ lòng cảm ơn tới các thầy cô, cán bộ thuộc Khoa điện – điện tử Trường Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên đã trang bị kiến thức và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và nghiện cứu.

Hưng Yên, ngày 11 tháng 01 năm 2022 Sinh viên thực hiện:

Ngô Quỳnh Hương

Hưng Yên, ngày 11 tháng 01 năm 2022 Chữ ký của giáo viên hướng dẫn

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật trên con đường công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước Để thúc đẩy nề kinh tế của đất nước ngày càng phát triển, giàu mạnh thì phải đào tạo cho thế hệ trẻ có đủ kiến thức để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên là một trong số những trường đã rất trú trọng đến việc hiện đại hoá trang thiết bị nhằm nâng cao hiệu quả trong giảng dạy cũng như giúp sinh viên có khả năng thực tế cao Là những sinh viên chuyên ngành tự động hóa, chúng em muốn được tiếp cận và hiểu sâu hơn nữa về chuyên ngành của mình Môn học “Kỹ thuật đo lường cảm biến” là một trong những môn chủ yếu để đào tạo sinh viên nghành tự động hóa nói riêng và sinh viên kỹ thuật điện nói chung.

Trong suốt quá trình học chúng em đã gặp một số vướng mắc về lí thuyết và thực hành Tuy nhiên chúng em đã nhận được sự giải đáp và hướng dẫn kịp thời của cô Nguyễn Vân Anh.

Vì vậy, chúng em xin trân thành cảm ơn cô Nguyễn Vân Anh đã trực tiếp hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình học Em cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn tới toàn thể thầy cô của khoa Điện – Điện Tử Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên đã trang bị kiến thức và tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường.

ĐỀ BÀI

ĐỀ 7Câu 1:

Để đo công suất của lò điện sử dụng ôm kế và ampe kế với biểu thức: P = I2R Khi đo điện trở của lò ôm kế chỉ 1kΩ (±1%) Khi đo dòng điện ampe kế chỉ 10A (±2%) Tính

PP

 ?

Câu 2:

Cho mạch cầu một nhánh và các giá trị điện trở như hình vẽ:

Cáp đôi dây xoắn nối cảm biến “strain gage” với mạch cầu là 30 m và điện trở của mỗi đường dây tương ứng là 10.5 Ω Tuy nhiên điện trở của mỗi đường dây (10.5 Ω) này bị tăng lên khi nhiệt độ môi trường tăng theo sự liên hệ: 0.008Ω/oC Với giả thiết tất cả các điện trở khác trong mạch không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ Điện trở mỗi nhánh (120 Ω) như hình vẽ (tại nhiệt độ môi trường 25oC) Nguồn cấp 10 VDC.

a Hãy tính giá trị điện áp lỗi offset của cầu khi nhiệt độ môi trường tăng thêm 30oC.b Hãy nêu phương pháp bù sai số offset cho mạch cầu

Câu 3:

Tìm hiểu về các loại cảm biến điện dung? Lấy ví dụ về một loại cảm biến điện dung trong thực tế, trình bày những hiểu biết của em về cảm biến đó (Hãng sản xuất, mã sản phẩm, dải đo, nguồn cung cấp, tín hiệu đầu ra, )

BÀI LÀMCâu 1:

Để đo công suất của lò điện sử dụng ôm kế và ampe kế với biểu thức: P = I2R Khi đo điện trở của lò ôm kế chỉ 1kΩ (±1%) Khi đo dòng điện ampe kế chỉ 10A (±2%) Tính

Câu 2:

Cho mạch cầu một nhánh và các giá trị điện trở như hình vẽ:

Cáp đôi dây xoắn nối cảm biến “strain gage” với mạch cầu là 30 m và điện trở của mỗi đường dây tương ứng là 10.5 Ω Tuy nhiên điện trở của mỗi đường dây (10.5 Ω) này bị tăng lên khi nhiệt độ môi trường tăng theo sự liên hệ: 0.008Ω/oC Với giả thiết tất cả các điện trở khác trong mạch không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ Điện trở mỗi nhánh (120 Ω) như hình vẽ (tại nhiệt độ môi trường 25oC) Nguồn cấp 10 VDC.

a Hãy tính giá trị điện áp lỗi offset của cầu khi nhiệt độ môi trường tăng thêm 30oC.b Hãy nêu phương pháp bù sai số offset cho mạch cầu

b) Phương pháp bù sai số off set cho mạch cầu

3 dây nối  còn sai lệch điện áp

4 dây nối  loại trừ sai số điện áp ra và offset

Câu 3:

Tìm hiểu về các loại cảm biến điện dung? Lấy ví dụ về một loại cảm biến điện dung trong thực tế, trình bày những hiểu biết của em về cảm biến đó (Hãng sản xuất, mã sản phẩm, dải đo, nguồn cung cấp, tín hiệu đầu ra, )

Bài làm:

3.1 Tìm hiểu về các loại cảm biến điện dung3.1.1 Cảm biến đo mức liên tục chất lỏng

Để đo mức chất lỏng liên tục dạng tuyến tính ngõ ra Analog 4-20mA, 0-10v Điều điều tiên phải xác định được chất lỏng là loại nào? Chất lỏng dẫn điện như : nước, dung dịch của nước,…Chất lỏng không dẫn điện như : dầu Diesel, xăng, các hợp chất từ dầu mỏ, dầu thực vật Đối với những môi trường dễ gây cháy nổ thì phải sử dụng phiên bản dành cho môi trường nguy hiểm được ký hiệu ” Xi ” hoặc vừa nguy hiểm và nhiệt độ cao ” XiT “ Thông số kỹ thuật và nguyên lý hoạt động

Xác định vị trí lắp cảm biến cần chú ý :

Chiều dài của que đo mức là bao nhiêu mm ? Khoảng cách ( E ) trên hình 2

Khoảng cách lắp cảm biến đến mặt bên của bồn chứa (a) hoặc (d) hình 2, được tính theo công thức : E/20 (đơn vị là mm)

Cảm biến phải cách đáy bể một khoảng ít nhất là 50mm Khoảng cách này gọi là (h) trên hình 2.

Cần xác định nhiệt độ làm việc của cảm biến là bao nhiêu độ C ? Nếu nhiệt độ tại chân kết nối của cảm biến cao hơn 80 độ C thì phải dùng phiên bản chịu nhiệt độ cao Ký hiệu phiên bản nhiệt độ cao ” NT ” hoặc ” XiT”

Xác định áp suất làm việc của cảm biến là bao nhiêu bar ? Để chọn loại cảm biến phù hợp nhất.

3.1.2 Cảm biến điện dung đo mức liên tục chất rắn

Cảm biến điện dung đo mức chất rắn dạng tuyến tính Analog 4-20mA, 0-10v được sử dụng ngày càng phổ biến, do giá thành tương đối rẻ so với các loại cảm biến dạng Radar, hoặc các loại cảm biến sóng điện từ khác Các ưu điểm như giá thành rẻ, phạm vi đo khá rộng lên tới 20 mét Cảm biến loại điện dung đo mức chất rắn thường dùng cho những silo chứa nguyên liệu rắn, mà yêu cầu độ sai số không cao Sai số khoảng 1% trên toàn dãy đo.

Hình 3 : Nguyên lý hoạt động cảm biến điện dung đo mức chất rắn Một số lưu ý khi chọn cảm biến đo mức chất rắn điện dung:

Chất rắn phải là vật liệu rời, độ bám dính thấp.

Nhiệt độ và áp suất trong silo chứa chất rắn cũng cần lưu ý.

Khoảng cách lắp cảm biến cần được tính toán sao cho phù hợp với dãy đo.

3.1.3 Cảm biến báo mức chất lỏng

Cảm biến điện dung dùng để báo mức chất lỏng dạng ON-OFF được sử dụng thay thế các cảm biến dạng phao hoạt động không ổn định Với ưu điểm độ nhạy cao, hoạt động tốt trong môi trường nhiệt độ, áp suất cao Cảm biến báo mức dạng điện dung với tín hiệu ngõ ra relay NPN, PNP,…nên có thể đấu trực tiếp vào PLC điều khiển tín hiệu Cài đặt cảm biến thường đóng hay thường mở được thực hiện dễ dàng bằng bút từ (MP8) của hãng.

Hình 4 : Cảm biến điện dung báo mức nước ON-OFF Các yêu cầu cần thiết để chọn cảm biến báo mức dạng điện dung sao cho đúng Xác định chất lỏng cần báo mức là gì? Ví dụ như : nước, dầu, hóa chất,…

Cần xác định vị trí lắp cảm biến, từ trên xuống hay lắp bên hông của bồn chứa Xác định khoảng cách cần báo mức là bao nhiêu mm ?

Xác định nhiệt độ, áp suất trong bồn chứa là bao nhiêu ?

Xác định tín hiệu ngõ ra relay của cảm biến là loại nào? Ví dụ như : PNP, NPN, NAMUR,…

3.1.4 Cảm biến điện dung báo mức chất lỏng

Cảm biến báo mức chất rắn dạng báo đầy – báo cạn đối với các chất rắn dạng hạt như cát, sỏi, hạt nhựa,…thường sử dụng cảm biến dạng xoay Do giá thành tương đối rẻ, độ bền, độ chính xác cao Nhưng đối với một môi trường cần báo mức chất rắn như : sữa bột, ngành thực phẩm, dược phẩm yêu cầu cao hơn thì phải dùng loại điện dung để báo mức.

Hình 5 : Cách lắp đặt cảm biến điện dung Các lưu ý khi chọn cảm biến báo mức chất rắn điện dung.

Thứ nhất : xác định chất rắn có độ bám dính cao không?

Thứ hai : chọn cảm biến có tiếp điểm thường đóng hay thường mở Vì cảm biến loại này không thể cài đặt bằng bút từ được như cảm biến báo mức nước.

Thứ ba : Xác định vị trí lắp cảm biến, từ trên xuống hay lắp bên hông của bồn chứa ? Xác định độ dài của cảm biến

Thứ tư : Xác định nhiệt độ, áp suất làm việc của cảm biến

3.2 Một cảm biến điện dung trong thực tế

CẢM BIẾN ĐIỆN DUNG AUTONICS CR18-8AO

Cảm biến điện dung Autonics CR18-8AO Cảm biến tiệm cận loại điện dung.

Đặc điểm chính Cảm biến điện dung Autonics CR18-8AO: + Có thể phát hiện sắt, kim loại, nhựa, nước, đá, gỗ,

+ Tuổi thọ dài và độ tin cậy cao

+ Có mạch bảo vệ nối ngược cực nguồn, quá áp

+ Dễ dàng điều chỉnh khoảng cách phát hiện với biến trở điều chỉnh độ nhạy bên trong + Có thể kiểm tra trạng thái hoạt động bằng chỉ thị LED Đỏ

+ Dễ dàng để điều khiển mức và vị trí

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Trong quá trình thực hiện học phần Kỹ thuật Đo lường cảm biến do cũng gặp nhiều khó khăn thực tế phát sinh khi thực hiện bài Tiểu luận của chúng em đạt độ chính xác chưa cao Trong suốt quá trình làm Tiểu luận chúng em đã rèn luyện được khả năng làm việc theo nhóm, đồng quen dần với cách làm việc độc lập, biết cách tổ chức công việc và sắp xếp thời gian một cách hợp lý, rèn luyện các kỹ năng cần thiết cho chuyên ngành của mình.

Đó là những kết quả to lớn mà chúng em thu nhận được sau khi nghiên cứu và thực hiện xong học phần này Mong rằng học phần này sẽ được các bạn sinh viên khoá sau tiếp tục thực hiện những yêu cầu trên và khắc phục được thiếu xót, để hoàn thiện và đầy đủ hơn Cuối cùng một lần nữa chúng em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đối với cô Nguyễn Vân Anh và thầy, cô trong Khoa đã giúp chúng em hoàn thành học phần này.

Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện:

Ngô Quỳnh Hương

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt

[1] Phạm Ngọc Thắng, Nguyễn Thành Long – Linh kiện và mạch điện tử - NXB GD VN –

2013 trang

[2] Giáo trình Kỹ thuật Đo lường và Cảm biến

[3] Phạm Minh Hà – Kỹ thuật mạch điện tử - NXB KH&KT – 1997

Tiếng Anh

[4] Heinz-Piest-Institut fuer Handwerkstechnik at the University of Hannover –Electrotechnical Fundamentals of Electronics – TZ-Verlags GmbH – Germany- 1995[5] Klaus Tkotz – Fachkunde Elektrotechnik – Verlag Europa-Lehrmittel – 2002

31-12-2021 (trích dẫn đến đường linh cụ thể)