CẢM BIẾN VÀ ỨNG DỤNG - PHẦN 3 docx

73 III. CẢM LÂN CẬN (Proxmity Sensor) VÀ ỨNG DỤNG : III.1 Cảm Biến Lân Cận Dạng Điện Cảm : a. Cấu tạo : Cảm biến lân cận dạng điện cảm có cấu tạo gồm 4 bộ phận chính như hình 3.1 - Đầu phát hiện gồm 1 cuộn dây quấn trên lõi sắt từ có nhiệm vụ tạo ra từ trường biến thiên trong không gian phía trước. Cấu tạo và cách bố trí cuộn dây và lõi sắt của đầu phát hiện như hình 3.2 - Mạch dao động có nhiệm vụ tạo dao động điện từ tần số radio. - Mạch phát hiện mức dùng để so sánh biên độ tín hiệu của mạch dao động. - Mạch ngõ ra dùng để tạo mức logic cho tín hiệu ngõ ra của cảm biến. b. Nguyên lý hoạt động của cảm biến lân cận điện cảm : Khi có mục tiêu cần phát hiện (đối tượng) bằng kim loại tới gần cảm biến (vào vùng từ trường biến thiên của cảm biến), từ trường biến thiên do mạch dao động gây ra tập trung ở lõi sắt sẽ gây nên một dòng điện xoáy trên bề mặt của đối tượng. Dòng điện xoáy sinh ra trên bề mặt đối tượng tạo nên một tải làm giảm biên độ tín hiệu của mạch dao động. Khi biên độ của tín hiệu ao động nhỏ hơn một ngưỡng đònh trước, mạch phát hiện mức sẽ tác động mạch ngõ ra để đặt trạng thái ngõ ra lên ON. Khi đối tượng rời khỏi vùng từ trường của cảm biến, biên độ tín hiệu ở mạch dao động tăng lên, khi tín hiệu ở mạch dao động có biên Đầu phát hiện Mạch dao động Mạch phát hiện mức Mạch ngõ raMục tiêu Hình 3.1 Cấu tạo của cảm biến lân cận điện cảm Hình 3.2 Cấu tạo của đầu phát hiện Cuộn dâyVỏ bọc Lõi sắt từ Bố trí của đầu phát hiện 74 độ lớn hơn ngưỡng, mạch phát hiệm mức sẽ tác động mạch ngõ ra tạo trạng thái ngõ ra là OFF. Hoạt động của cảm biến được minh hoạ như hình 3.3 c. Một số dạng cảm biến lân cận điện cảm trong công nghiệp : Sau đây là một số dạng của cảm biến lân cận điện cảm trong công nghiệp của hãng OMRON. Hình 3.4 Cảm biến lân cận điện cảm dạng tròn Hình 3.4 Cảm biến lân cận điện cảm dạng vuông III.2 Cảm Biến Lân Cận Dạng Điện Dung : a. Cấu tạo : Cảm biến lân cận dạng điện dung có cấu tạo gầm 4 phần tử như cảm biến lân cận dạng điện cảm như hình 3.5: Đối tượng Cảm biến Tín hiệu mạch dao Sóng ra Mạch ra OFF ON Mức tác động Hình 3.3 Hoat động của cảm biến 75 Đầu phát hiện trong cảm biến lân cận điện dung là một bản cực của tụ điện. b. Nguyên lý hoạt động của cảm biến lân cận điện dung : Khi mục tiêu cần phát hiện di chuyển đến gần đầu phát hiện của cảm biến sẽ làm điện dung của tụ điện (được tạo bởi một bản cực là bề mặt của đầu thu và bản cực còn lại chính là đối tượng) C bò thay đổi. Khi điện dung của tụ điện bò thay đổi thì mạch dao động sẽ tạo ra tín hiệu dao động. Khi tín hiệu dao động có biên độ lớn hơn một ngưỡng đặt trước mạch phát hiện mức sẽ điều khiển mạch ra ở trạng thái ON. Khi đối tượng ở xa cảm biến, biên độ tín hiệu ở mạch dao động sẽ nhỏ, mạch phat hiện mức sẽ điều khiển mạch ra ở trạng thái OFF. c. Một số dạng của cảm biến lân cận điện dung : Dưới đây giới thiệu một số dạng cảm biến lân cận điện dung: Hình 3.6 Một số dạng cảm biến lân cận điện dung của hãng OMRON III.3 Cấu Trúc Mạch Ra Của Cảm Biến Lân Cận : Đầu phát hiện Mạch dao động Mạch phát hiện mức Mạch ngõ ra Mục tiêu Hình 3.5 Cấu tạo của ca û m biến lân cận điện dung 100 Mạch cảm biến Tải 24 VDC OUT 0 V Hình 3.7 Mạch ra dạn g NPN cực thu để hở 76 III.4 Ứng Dụng Của Cảm Biến Lân Cận: - Cảm biến lân cận điện cảm được dùng để phát hiện sự xuất hiện của một vật thể kim loại tại một vò trí xác đònh trước (vò trí đặt cảm biến) như: Phát hiện Cabin thang máy tại các tầng, phát hiện chai nước ngọt có nắp hay không (Nắp của chai nước ngọt làm bằng kim loai), xác đònh vò trí hai đầu mút của mũi khoan, phát hiện trạng thái đóng hay mở van, đo tốc độ quay của động cơ, phát hiện trạng thái đóng- mở của các xi lanh … - Cảm biến lân cận điện ung được dùng để phát hiện sự xuất hiện của một vật thể kim loại hoặc phi kim loại tại một vò trí xác đònh trước (vò trí đặt cảm biến) như: Phát hiện thủy tinh, nhựa, chất lỏng … - Dưới đây trình bày một số ví dụ ứng dụng cảm biến lân cận. Ví dụ 1 : Dùng cảm biến lân cận điện cảm đo tốc độ động cơ hình 3.9 Ví dụ 2 : Dùng cảm biến điện dung để xác đònh mức của chất lỏng hình 3.10. Ví dụ 3 : Dùng cảm biến điện dung để phát hiện hộp sữa không đầy trong dây chuyền sản xuất sửa hộp hình 3.11. Hình 3.9 Ứng dụng cảm biến điện cảm trong hệ thống đo tốc độ động cơ Tải 24 VDC OUT 0 V Hình 3.8 Mạch ra dạn g PNP cực thu để hở 100 Mạch cảm biến Động cơ Cảm biến 77 Hình 3.10 Ứng dụng cảm biến điện dung để phát hiện hộp sữa không đầy Hình 3.11 Ứng dụng cảm biến lân cận điện dung để phát hiện mức chất lỏng. IV. CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ: IV.1 Cảm Biến Nhiệt Điện Trở : Cảm biến nhiệt điện trở là cảm biến có điện trở thay đổi theo nhiệt độ. Cảm biến nhiệt điện trở có 2 loại: - Cảm biến nhiệt điện trở kim loại. - Thermistor. Cảm biến Xy lanh PLC Hồ chứa Van xả Bơm Cảm biến Cảm biến Ốâng nhựa . V Hình 3. 8 Mạch ra dạn g PNP cực thu để hở 100 Mạch cảm biến Động cơ Cảm biến 77 Hình 3. 10 Ứng dụng cảm biến điện dung để phát hiện hộp sữa không đầy Hình 3. 11 Ứng dụng cảm biến lân. lỏng. IV. CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ: IV.1 Cảm Biến Nhiệt Điện Trở : Cảm biến nhiệt điện trở là cảm biến có điện trở thay đổi theo nhiệt độ. Cảm biến nhiệt điện trở có 2 loại: - Cảm biến nhiệt. 73 III. CẢM LÂN CẬN (Proxmity Sensor) VÀ ỨNG DỤNG : III.1 Cảm Biến Lân Cận Dạng Điện Cảm : a. Cấu tạo : Cảm biến lân cận dạng điện cảm có cấu tạo gồm 4 bộ phận chính như hình 3. 1