proximituy sensor (cảm biến tiêm cận)

proximituy sensor (cảm biến tiêm cận)

PROXIMITY SENSOR (C M BI N TI M C N) Ả Ế Ệ Ậ

 INDUCTIVE PROXIMITY SENSOR:

 C m bi n ti m c n đi n c m (inductive proximity sensor) là lo i c mả ế ệ ậ ệ ả ạ ả

bi n dùng đ phát hi n s có m t c a m t v t th mà không c n ti pế ể ệ ự ặ ủ ộ ậ ể ầ ế xúc tr c ti p v i v t th đó, c m bi n ti m c n đa d ng v kích c vàự ế ớ ậ ể ả ế ệ ậ ạ ề ỡhình dáng, đượ ức ng d ng trong nhi u m c đích và lĩnh v c khác nhau.ụ ề ụ ự

 Lo i c m bi n này g m có m t cu n dây đi n t đạ ả ế ồ ộ ộ ệ ừ ượ ử ục s d ng đ phátể

 Trigger Circuit: M ch ghi nh n tín hi u.ạ ậ ệ

 Output Circuit: M ch đi n ngõ ra.ạ ệ

b. Nguyên lý ho t đ ng: ạ ộ

Ti u lu n b môn : C Đi n T ng D ng - ể ậ ộ ơ ệ ử Ứ ụ

Nhóm 8

 Khi m t v t th kim lo i ti n vào vùng t trộ ậ ể ạ ế ừ ường ( sinh ra b iở

b m t xuyên qua cu n dây d n b m t c a c m bi n) (kho ngề ặ ộ ế ề ặ ủ ả ế ả cách t 0÷20 cm), t trừ ừ ường này ph n h i l i gi cho m ch daoả ồ ạ ữ ạ

đ ng ti p t c ho t đ ng Khi m t v t th kim lo i ti n vào vùngộ ế ụ ạ ộ ộ ậ ể ạ ế

t trừ ường, m t dòng đi n xoáy sinh ra trên b m t v t th kimộ ệ ề ặ ậ ể

lo i Dòng đi n xoáy này t o nên t i c a c m bi n, làm gi m biênạ ệ ạ ả ủ ả ế ả

đ c a vùng đi n t Khi v t th càng đ n g n c m bi n thì dòngộ ủ ệ ừ ậ ể ế ầ ả ế

đi n xoáy càng tăng lên làm tăng t i c a m ch dao đ ng và h nệ ả ủ ạ ộ ơ

n a làm gi m biên đ c a t trữ ả ộ ủ ừ ường (t tr tăng lên) Đ n m t trừ ở ế ộ ị

s nào đó s không tăng n a và b t o dao đ ng s không daoố ẽ ữ ộ ạ ộ ẽ

đ ng n a, tín hi u này s độ ữ ệ ẽ ược ghi nh n (b i m ch Trigger), xậ ở ạ ử

 Harsh enviroment : Lo i dùng trong môi trạ ường kh c nghi t.ắ ệ

 Special purpose: Lo i dùng cho m c đích đ c bi t.ạ ụ ặ ệ

3 Đ c tính kĩ thu t: ặ ậ

u đi m: Ư ể

 Phát hi n đệ ược nh ng kho ng cách nh (≤1 inch)ữ ả ỏ

 Phát hi n đệ ược nh ng kim lo i có tính ch t s t t hay khôngữ ạ ấ ắ ừ

Ti u lu n b môn : C Đi n T ng D ng - ể ậ ộ ơ ệ ử Ứ ụ

Nhóm 8

 Target đúng tiêu chu n thẩ ường là thép, có b dày 1mm, chi uề ề dài cũng nh chi u r ng b ng đư ề ộ ằ ường kính c a đ u c m bi nủ ầ ả ế sensor (Active Face), hướng vuông góc v i c m bi n.ớ ả ế

 Đ i v i c m bi n có vòng ch n thì Target chu n có kích thố ớ ả ế ắ ẩ ướ c

b ng v i đằ ớ ường kính c a b m t tác đ ng c a c m bi n Targetủ ề ặ ộ ủ ả ếchu n đ i v i c m bi n không có vòng ch n là v t có b m tẩ ố ớ ả ế ắ ậ ề ặ

b ng v i đằ ớ ường kính c a b m t tác đ ng c a c m bi n ho củ ề ặ ộ ủ ả ế ặ

b ng 3 l n vùng tác đ ng c a c m bi n và có th l n h n.ằ ầ ộ ủ ả ế ể ớ ơ

 Đ kho ng cách c m bi n v i Target đ t chu n theo quy đ nhể ả ả ế ớ ạ ẩ ị

c a nhà s n xu t thì Target ≥ d Tuy nhiên, n u Target < Standardủ ả ấ ếTarget ho c có hình d ng không đ u thì kho ng tác đ ng c a c mặ ạ ề ả ộ ủ ả

bi n (Sn) gi m xu ng Do đó ph i đ t g n h n thì c m bi n m iế ả ố ả ạ ầ ơ ả ế ớ

có th nh n th y để ậ ấ ược

c H s ch nh s a kích th ệ ố ỉ ử ướ ậ c v t th : ể

 M t h s ch nh s a ch p nh n độ ệ ố ỉ ử ấ ậ ược khi v t th nh h n v tậ ể ỏ ơ ậ chu n Đ xác đ nh vùng c m ng cho v t th nh h n v t chu nẩ ể ị ả ứ ậ ể ỏ ơ ậ ẩ (Snew), ta nhân kho ng cách vùng tác đ ng c a c m bi n (Srated)ả ộ ủ ả ế

v i h s ch nh s a (T) Ví d : Nh m t c m bi n có vòng ch nớ ệ ố ỉ ử ụ ư ộ ả ế ắ

có kho ng cách vùng tác đ ng là 1mm và v t th c n phát hi n cóả ộ ậ ể ầ ệkích thước b ng m t n a v t chu n, ta tính đằ ộ ử ậ ẩ ược kho ng cách tácả

đ ng m i là 0.83 mm (1mm x 0.83).ộ ớ

 Snew = Srated x T

 Snew = 1mm x 0.83

 Snew = 0.83 mm

d. B ng thông s v đ chính xác cho m i lo i Target: ả ố ề ộ ỗ ạ

e. Đ dày c a v t th : ộ ủ ậ ể

 Đ dày c a v t th là m t h s khác c n độ ủ ậ ể ộ ệ ố ầ ược xem xét

Kho ng cách vùng tác đ ng thì không đ i đ i v i v t chu n Tuyả ộ ổ ố ớ ậ ẩnhiên đ i v i v t th không có s t trong thành ph n nh đ ng thauố ớ ậ ể ắ ầ ư ồ(brass), nhôm (aluminum), và đ ng đ (copper) thì s x y ra hi nồ ỏ ẽ ả ệ

tượng “hi u ng b m t” (skin effect) Kho ng cách vùng c mệ ứ ề ặ ả ả

ng s gi m khi đ dày c a v t th tăng lên N u đ dày c a v t

th khác so v i v t chu n thì m t h s ch nh s a s để ớ ậ ẩ ộ ệ ố ỉ ử ẽ ược dung

đ đi u ch nh l i.ể ề ỉ ạ

 Kho ng cách tác đ ng (Sn) (the rated sensing distance) là m t giáả ộ ộ

tr lý thuy t mà nó không ph thu c vào tính toán nh là sai s c aị ế ụ ộ ư ố ủ quá trình s n xu t, nhi t đ ho t đ ng và đi n áp cung c p Trongả ấ ệ ộ ạ ộ ệ ấ

m t vài trộ ường h p c m bi n có th phát hi n ra v t th n mợ ả ế ể ệ ậ ể ằ

ngoài kho ng cách tác đ ng này Ho c có trả ộ ặ ường h p v t thợ ậ ể không được phát hi n cho đ n khi nó đ n g n h n kho ng cáchệ ế ế ầ ơ ảtác đ ng Có m t vài gi i h n ph i độ ộ ớ ạ ả ược xem xét khi ướ ượ c l ngkho ng cách tác đ ng trong m i trả ộ ỗ ường h p c th ợ ụ ể

 Kho ng cách ho t đ ng hi u qu (Sr) (the effective operatingả ạ ộ ệ ảdistance) đi u ki n ngu n đi n cung c p n đ nh v i nhi t đở ề ệ ồ ệ ấ ổ ị ớ ệ ộ dao đ ng trong kho ng t 23ộ ả ừ 0C ± 0.50C Nó d a vào vi c tính toánự ệsai s trong quá trình s n xu t Kho ng cách ho t đ ng hi u quố ả ấ ả ạ ộ ệ ả kho ng ± 10ả 0C c a kho ng cách tác đ ng (Sn) Đi u này có nghĩaủ ả ộ ề

là v t th s đậ ể ẽ ược phát hi n trong kho ng t 0 đ n 90% c aệ ả ừ ế ủ kho ng cách tác đ ng Tùy thu c vào m i thi t b , tuy nhiên,ả ộ ộ ỗ ế ịkho ng cách tác đ ng hi u qu (Sr) có th xa h n 110% c aả ộ ệ ả ể ơ ủ kho ng cách tác đ ng (Sn).ả ộ

 Kho ng cách chuy n m ch h u ích (Su) (the useful switchingả ể ạ ữdistance) là kho ng cách chuy n m ch đả ể ạ ược tính toán theo đi uề

ki n đi n áp và nhi t đ lý thuy t Kho ng cách chuy n m chệ ệ ệ ộ ế ả ể ạ

h u ích (Su) thì b ng kho ng 10% c a kho ng cách ho t đ ngữ ằ ả ủ ả ạ ộ

m t v t th mang đ n g i là đi m tác đ ng (operating point) Vàộ ậ ể ế ọ ể ộ

đi m mà khi v t th đi ra làm thi t b chuy n l i tr ng thái banể ậ ể ế ị ể ạ ạ

đ u g i là đi m thoát (release point) Kho ng cách gi a 2 đi mầ ọ ể ả ữ ể này g i là vùng tr (hysteretis zone).ọ ễ

 Kích thước và hình d ng c a đạ ủ ường cong đáp ng thì tùy thu cứ ộ vào t ng lo i c m bi n c th Đáp ng dừ ạ ả ế ụ ể ứ ưới đây miêu t c thả ụ ể

m t lo i c m bi n ti p c n c th ộ ạ ả ế ế ậ ụ ể

 Hysteresis là kho ng cách gi a đi m ho t đ ng và kho ng ho tả ữ ể ạ ộ ả ạ

đ ng c a sensor Biên đ dao đ ng ph i bé h n d i Hysteresis độ ủ ộ ộ ả ơ ả ể tránh t o ra các xung chuy n m ch khi sensor ON/OFF.ạ ể ạ

 T c đ l n nh t mà sensor có th đ c riêng l t ng tín hi uố ộ ớ ấ ể ọ ẻ ừ ệ xung (đ i v i Target quay) khi v t trong hay ngoài vùng c mố ớ ậ ở ở ả

bi nv t Giá tr này ph thu c vào kích thế ậ ị ụ ộ ước v t c m bi nậ ả ế (mXm), kho ng cách t b m t c m bi n đ n b m t đ i tả ừ ề ặ ả ế ế ề ặ ố ượ ng

Sn/2, t c đ chuy n đ ng c a Target Các y u t trên s cho taố ộ ể ộ ủ ế ố ẽ

bi t kh năng l n nh t v ho t đ ng c a c m bi n trên m t đ nế ả ớ ấ ề ạ ộ ủ ả ế ộ ơ

v th i gian.ị ờ

 Shielded Inductive Pro Sensor : C u t o tấ ạ ương t nh IPS nh ngự ư ư

có thêm mi ng kim lo i m ng bao quanh lõi ferrit và cu n dây, lõiế ạ ỏ ộferrit t p trung t trậ ừ ường phân tán vào hướng s d ng (hử ụ ướng mà

v t th c n phát hi n s đi qua) C m bi n ti p c n có vòng ch nậ ể ầ ệ ẽ ả ế ế ậ ắ

g m có vòng kim lo i bao quang lõi đ gi i h n t trồ ạ ể ớ ạ ừ ường t a ra ỏ ở

ph n bên Lo i c m bi n này có th đ t lên giá b ng kim lo i, cóầ ạ ả ế ể ặ ằ ạ

m t kho ng tr ng không c m ng độ ả ố ả ứ ược, kim lo i trên và trạ ở ướ c

b m t tác đ ng c a c m bi n M i c m bi n s có hề ặ ộ ủ ả ế ỗ ả ế ẽ ướng d nẫ kèm theo cho m i ng d ng N u có b m t kim lo i đ t đ i di nỗ ứ ụ ế ề ặ ạ ặ ố ệ

v i c m bi n thì nó ph i đớ ả ế ả ược đ t xa h n t i thi u 3 l n kho ngặ ơ ố ể ầ ả tác đ ng c a c m bi n.ộ ủ ả ế

GVHD: TS.Đào Th Di u ế ệ Trang 11

Ti u lu n b môn : C Đi n T ng D ng - ể ậ ộ ơ ệ ử Ứ ụ

Nhóm 8

 Unshielded Inductive Pro Sensor (không có màng ch n): Có thắ ị

trường tác đ ng r ng h n lo i có màn ch n Lõi ferrit t p trung tộ ộ ơ ạ ắ ậ ừ

trường phân tán vào hướng s d ng (hử ụ ướng mà v t th c n phátậ ể ầ

hi n s đi qua) ệ ẽ

GVHD: TS.Đào Th Di u ế ệ Trang 13

Ti u lu n b môn : C Đi n T ng D ng - ể ậ ộ ơ ệ ử Ứ ụ

Nhóm 8

6 Kho ng cách gi a các c m bi n: ả ữ ả ế

 C n ph i chú ý khi s d ng nhi u c m, khi có hai hay nhi uầ ả ử ụ ề ả ề

h n c m bi n đ t k nhau hay đ i di n nhau có th x y ra nhi uơ ả ế ặ ế ố ệ ể ả ễ

ho c s nh hặ ự ả ưởng l n nhau gi a chúng d n đ n sai tín hi u đ uẫ ữ ẫ ế ệ ầ

ra Nh ng nguyên dữ ưới đây t c nhìn chung có th làm th p nh tắ ể ấ ấ

ho t đ ng ch đ ON,có m t dòng đi n đi t dây (L+) qua t iạ ộ ở ế ộ ộ ệ ừ ả

đ n dây (L-) Trong trế ường h p này, dòng đi n này đợ ệ ược g i làọdòng đi n ngu n(dòng đi n quy ệ ồ ệ ước), nó đi t chi u(+) đ nừ ề ế chi u(-) c a ngu n đi n và đi qua t i Thu t ng này gây khó khănề ủ ồ ệ ả ậ ữcho nh ng ngữ ười m i s d ng c m bi n, vì dong electron(dòngớ ử ụ ả ế

đi n th c) đi t chi u(-), qua t i và sau đó đ n chi u (+) c aệ ự ừ ề ả ế ề ủ ngu n khi transistor PNP ho t đ ng ch đ ON.ồ ạ ộ ở ế ộ

 Hình v dẽ ưới đây minh h a cho lo i c m bi n có ngõ ra là lo iọ ạ ả ế ạ NPN Thi t b t i đế ị ả ược m c gi a ngõ ra(ký hi u A) và dây (+) c aắ ữ ệ ủ ngu n(kí hi u L+) M t lo i transistor lo i NPN đồ ệ ộ ạ ạ ược m c gi aắ ữ ngõ ra(A) và dây (+) (kí hi u L+) c a ngu n đi n Khi transistorệ ủ ồ ệ

ho t đ ng ch đ ON, dòng đi n đi qua t i g i là dòng đi n mátạ ộ ở ế ộ ệ ả ọ ệ

(dòng đi n quy ệ ước) Dòng đi n này có chi u ngệ ề ượ ạc l i so v iớ dòng electron (dòng đi n th c).ệ ự

 Ngõ ra được g i là thọ ường m (NO) ho c thở ặ ường đóng (NC)tùy thu c vào tr ng thái c a transistor khi ch a phát hi n ra v tộ ạ ủ ư ệ ậ

th Ví d , ngõ ra PNP là OFF khi ch a phát hi n ra v t th , khi đóể ụ ư ệ ậ ể

nó là m t thi t b thộ ế ị ường m Ngở ượ ạ ếc l i n u ngõ ra PNP là ONkhi ch a phát hi n ra v t th , khi đó nó là m t thi t b thư ệ ậ ể ộ ế ị ườ ngđóng

 Ngoài ra còn có lo i c m bi n có ngõ ra b sung (có 4 dây ngõạ ả ế ổ ởra) Ngõ ra b sung là lo i ngõ ra có c ti p đi m thổ ạ ả ế ể ường đóng và

thường m trên cùng m t c m bi n.ở ộ ả ế

8 Các d ng k t n i c m bi n v i t i: ạ ế ố ả ế ớ ả

Ti u lu n b môn : C Đi n T ng D ng - ể ậ ộ ơ ệ ử Ứ ụ

Nhóm 8

 Trong m t vài ng d ng có th ph i s d ng nhi u c m bi nộ ư ụ ể ả ử ụ ề ả ế

đ đi u khi n m t quá trình công tác.nh ng c m bi n này có thể ề ể ộ ữ ả ế ể

được k t n i v i nhau theo ki u song song ho c n i ti p Đ i v iế ố ớ ể ặ ố ế ố ớ

ki u k t n i n i ti p t t c c m bi n đ u ON thì ngõ ra m i ON.ể ế ố ố ế ấ ả ả ế ề ớCòn đ i v i ki u k t n i song song thì m t trong các c m bi nố ớ ể ế ố ộ ả ế

ON thì ngõ ra s ON.ẽ

 Có m t v n đ ph i độ ấ ề ả ược xem xét khi k t n i các c m bi nế ố ả ế theo ki u k t n i song song Ch ng h n v n đ s t áp trên m iể ế ố ẳ ạ ấ ề ụ ỗ

c m bi n khi có nhi u c m bi n m c n i ti p v i nhau.ả ế ề ả ế ắ ố ế ớ

a. N i n i ti p ố ố ế : trỞ ường h p này đ cho c m bi n ho t đ ng bình thợ ể ả ế ạ ộ ường thì

đi n áp r i trên t i ph i bé h n ho c b ng đi n áp ngu n tr đi đi n áp r i trênệ ơ ả ả ơ ặ ằ ệ ồ ừ ệ ơ

các c m bi n.ả ế

Vload ≤ Vsoure -Vsensor

b. K t n i song song ế ố : Đi u khi n t ng các dịng rị trên c m bi n ph i bé h nề ể ổ ả ế ả ơ dịng đi n tĩnh l n nh t c a t i:ệ ớ ấ ủ ả

Irò ≤ Istatic load

*Chú ý: Khi k t n i song song n u dịng rị ch y qua t i quá l n thì cĩ thế ố ế ạ ả ớ ể

do cơng t c bán d n thay đ i tr ng thái ắ ẫ ổ ạ

Ti u lu n b môn : C Đi n T ng D ng - ể ậ ộ ơ ệ ử Ứ ụ

Nhóm 8

*Đi n tr Rệ ở * đ n đ nh đi n áp bé nh t khi c m bi n đang ho t đ ngể ổ ị ệ ấ ả ế ạ ộ

9 Ứ ng d ng trong công nghi p và s n xu t: ụ ệ ả ấ

 Đi u khi n l u lề ể ư ượng b ng phao.ằ

 Đi u khi n máy ti n, máy c t.ề ể ệ ắ

 Đi u khi n quy trình n u ch y ch t d o c a máy đúc ch t d oề ể ấ ả ấ ẻ ủ ấ ẻ (gi cho nhi t đ n đ nh).ữ ệ ộ ổ ị

Ti u lu n b môn : C Đi n T ng D ng - ể ậ ộ ơ ệ ử Ứ ụ

Nhóm 8

GVHD: TS.Đào Th Di u ế ệ Trang 23

Ti u lu n b môn : C Đi n T ng D ng - ể ậ ộ ơ ệ ử Ứ ụ

Nhóm 8

GVHD: TS.Đào Th Di u ế ệ Trang 25

Ti u lu n b môn : C Đi n T ng D ng - ể ậ ộ ơ ệ ử Ứ ụ

Nhóm 8

GVHD: TS.Đào Th Di u ế ệ Trang 27

Ti u lu n b môn : C Đi n T ng D ng - ể ậ ộ ơ ệ ử Ứ ụ

Nhóm 8