Kỹ thuật cảm biến và ứng dụng

Kỹ thuật cảm biến Kỹ thuật cảm biến Kỹ thuật cảm biến Kỹ thuật cảm biến Kỹ thuật cảm biến Kỹ thuật cảm biến Kỹ thuật cảm biến Kỹ thuật cảm biến Kỹ thuật cảm biến Kỹ thuật cảm biến Kỹ thuật cảm biến Kỹ thuật cảm biến Kỹ thuật cảm biến Kỹ thuật cảm biến Kỹ thuật cảm biến Kỹ thuật cảm biến Kỹ thuật cảm biến Kỹ thuật cảm biến

Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến LỜI NÓI ĐẦU Trong công nghiệp sản xuất đại ngày nay, nhiều nhà máy xí nghiệp trang bị cho dây chuyền sản xuất tự động bán tự động Các loại cảm biến có mặt hầu hết lĩnh vực điều khiển tự động, đóng vai trò quan trọng, không thiết bị thay Việc trang bị cho kiến thức loại cảm biến nhu cầu thiết kỹ thuật viên, kỹ sư ngành điện ngành khác Môn học kỹ thuật cảm biến môn học chuyên môn học viên ngành điện công nghiệp Mô đun nhằm trang bị cho học viên kiến thức nguyên lý, cấu tạo, mạch ứng dụng thực tế số loại cảm biến Với kiến thức học viên áp dụng trực tiếp vào lĩnh vực sản xuất đời sống Ngoài kiến thức dùng làm phương tiện để học tiếp mô đun chuyên ngành điện trang bị điện, PLC bản, PLC nâng cao Mô đun tài liệu tham khảo cho học viên, cán kỹ thuật ngành khác quan tâm đến lĩnh vực Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến BÀI MỞ ĐẦU: CẢM BIẾN VÀ ỨNG DỤNG Khái niệm cảm biến Trong trình sản xuất có nhiều đại lượng vật lý như: Nhiệt độ, áp suất, tốc độ, khoảng cách, lưu lượng cần xử lý cho đo lường điều khiển Các cảm biến thực chức Bộ cảm biến có tên gọi khác đầu dò, nhận biết Cảm biến chuyển đổi kỹ thuật để chuyển đổi đại lượng vật lý không mang chất điện nhiệt độ, áp suất, khoảng cách sang đại lượng khác để đo, đếm Các đại lượng phần lớn tín hiệu điện điện áp, dòng điện, điện trở, tần số Các cảm biến định nghĩa theo nghĩa rộng thiết bị cảm nhận đáp ứng tín hiệu Cảm biến thiết bị chịu tác động đại lượng cần kiểm tra m tính chất điện cho ta đặc trưng mang chất điện (như điện tích, điện áp, dòng điện trở kháng) ký hiệu s Đặc trưng điện s hàm đại lượng cần đo m Công thức tính : s = f(m) Trong s đại lượng đầu phản ứng cảm biến m đại lượng đầu vào hay kích thích (có nguồn gốc đại lượng cần đo) Việc đo đạc s cho phép nhận biết giá trị m Hình 1.1: Sự biến đổi đại lượng cần kiểm tra m phản ứng s theo thời gian Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến Các đặc tính tĩnh động cảm biến 2.1 Độ nhạy a) Định nghĩa Độ nhạy S xung quanh giá trị không đổi mi đại lượng cần kiểm tra xác định tỷ số biến thiên Δs đại lượng đầu biến thiên Δm tương ứng đại lượng kiểm tra đầu vào:  ∆s  S=   ∆m  m=mi Thông thường cảm biến sản xuất có độ nhạy S tương ứng với điều kiện làm việc định cảm biến Điều cho phép lựa chọn cảm biến thích hợp để cho mạch kiểm tra thoả mãn điều kiện đặt Đơn vị đo độ nhạy phụ thuộc vào nguyên lý làm việc cảm biến đại lượng liên quan, ví dụ: - Ω/OC nhiệt điện trở - µV/ OC cặp nhiệt Đối với cảm biến khác dựa nguyên lý vật lý, trị số độ nhạy S phụ thuộc vào vật liệu, kích thước hay kiểu lắp ráp Vấn đề quan trọng thiết kế chế tạo cảm biến để sử dụng cảm biến độ nhạy S chúng không đổi, nghĩa S phụ thuộc yếu tố sau: - Giá trị đại lượng cần đo m (độ tuyến tính) tần số thay đổi (dải thông) - Thời gian sử dụng (độ già hoá) - Ảnh hưởng đại lượng vật lý khác (không phải đại lượng cần đo) môi trường xung quanh Đây để so sánh lựa chọn cảm biến b) Độ nhạy chế độ tĩnh Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến Chuẩn cảm biến chế độ tĩnh dựng lại giá trị s i đại lượng điện đầu tương ứng với giá trị không đổi mi đại lượng đo đại lượng đạt giá trị làm việc danh định (ứng với giá trị cực đại tức thời) Đặc trưng tĩnh cảm biến dạng chuyển đổi đồ thị việc chuẩn điểm làm việc Q i cảm biến đặc trưng tĩnh tương ứng với giá trị si, mi Độ nhạy chế độ tĩnh độ dốc đặc tuyến tĩnh điểm làm việc Nếu đặc tuyến tĩnh tuyến tính độ nhạy chế độ tĩnh phụ thuộc vào điểm làm việc Với đặc tuyến tĩnh (đường cong chuẩn) cảm biến thể mối quan hệ đối tượng tác động m đại lượng đầu tuyến tính độ nhạy cảm biến phụ thuộc vào độ dốc đặc trưng tĩnh Nếu độ dốc lớn độ nhạy tăng, tức với biến thiên ∆m nhỏ cho ta đại lượng đầu ∆s tương đối lớn Được mô tả hình vẽ sau Hình 1.2: Sự phụ thuộc độ nhạy S vào độ dốc đặc trưng tĩnh Rõ ràng thấy ∆s1 nhỏ ∆s2 độ nhạy cảm biến có đặc truyến với độ dốc lớn tức biến thiên đầu vào nhỏ cho ta thay đổi lớn đầu c) Độ nhạy chế độ động Độ nhạy chế độ động xác định đại lượng kiểm tra hàm tuần hoàn thời gian Trong điều kiện vậy, đại lượng đầu s chế độ làm việc danh định hàm tuần hoàn theo thời gian giống đại lượng kiểm tra Giả sử đại lượng kiểm tra có dạng: Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến m(t) = m0 + m1cosωt Trong đó: - m0 giá trị không đổi - m1 biên độ - f = ω/2π tần số biến thiên đại lượng kiểm tra Vậy đầu cảm biến ta thu đại lượng s có dạng: s(t) = s0 + s1cos(ωt + φ) Trong đó: - s0 đại lượng không đổi tương ứng với m xác định điểm Q0 đường cong chuẩn chế độ tĩnh - s1 biên độ biến thiên đầu thành phần biến thiên đại lượng kiểm tra m1 gây nên - φ độ lệch pha đầu vào đầu cảm biến Độ nhạy trường hợp xác định sau: s  S=   m1  Q0 Ngoài chế độ động độ nhạy cảm biến phụ thuộc vào tần số đại lượng đo m ta có S(f) xác định đặc tính tần số cảm biến 2.2 Điều kiện có tuyến tính Một cảm biến gọi tuyến tính dải đo xác định dải độ nhạy không phụ thuộc vào giá trị đại lượng đo Nếu cảm biến tuyến tính, người ta đưa vào mạch đo thiết bị hiệu chỉnh, gọi tuyến tính hoá, có tác dụng làm cho tín hiệu điện tỷ lệ với thay đổi đại lượng đo Trong chế độ tĩnh, độ tuyến tính thể đoạn thẳng đặc tuyến tĩnh hoạt động cảm biến tuyến tính chừng thay đổi đại lượng kiểm tra vùng Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến Trong chế độ động, độ tuyến tính bao gồm không phụ thuộc độ nhạy chế độ tĩnh S(0) vào đại lượng đo m, đồng thời thông số định (như tần số riêng f dao động không tắt, hệ số tắt dần ξ) không phụ thuộc vào đại lượng đo 2.3 Độ nhanh thời gian hồi đáp Độ nhanh đặc trưng cảm biến cho phép đánh giá xem đại lượng đầu có theo kịp thời gian với biến thiên đại lượng đo không - Độ nhanh khoảng thời gian mà từ đại lượng đo thay đổi đột ngột đến biến thiên đại lượng đầu s cảm biến khác giá trị cuối lượng quy định ε% - Thời gian hồi đáp đại lượng sử dụng để xác định giá trị độ nhanh Cảm biến nhanh thời gian hồi đáp nhỏ Thời gian hồi đáp đặc trưng cho tốc độ thay đổi trình độ hàm thông số xác định chế độ Hình 1.3: Các khoảng thời gian khác đặc trưng cho trình độ Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến Kết luận: Khi đánh giá lựa chọn cảm biến hay phải so sánh chúng với ta cần phải ý đặc tính sau đây: - Phải xét đến khả thay cảm biến Tức chế tạo loại cảm biến ta phải tính đến khả chế tạo nhiều cảm biến với đặc tính cho trước Như thay bị hư hỏng mà không mắc phải sai số - Cảm biến phải có đặc tính đơn trị, nghĩa với đường cong hồi phục cảm biến ứng với giá trị m ta nhận giá trị s mà - Đặc tuyến cảm biến phải ổn định, nghĩa không thay đổi theo thời gian - Tín hiệu cảm biến yêu cầu phải tiện cho việc ghép nối vào dụng cụ đo, hệ thống đo hệ thống điều khiển - Đặc tính quan trọng cảm biến sai số: + Sai số cảm biếnlà sai số gây nguyên tắc cảm biến, không hoàn thiện cấu trúc, yếu công nghệ chế tạo + Sai số phụ: sai số gây biến động điều kiện bên khác với điều kiện tiêu chuẩn - Độ nhạy cảm biến tiêu chuẩn quan trọng Nó có tác dụng định cấu trúc mạch đo để đảm bảo cho phép đ bắt nhạy với biến động nhỏ đại lượng đo - Đặc tính động cảm biến: Khi cho tín hiệu đo vào cảm biến thường xuất trình độ Quá trình nhanh hay chậm tuỳ thuộc vào dạng cảm biến Đặc tính gọi độ tác động nhanh Nếu độ tác động nhanh chậm tức phả ứng tín hiệu cảm biến trễ so với thay đổi tín hiệu vào - Sự tác động ngược lại cảm biến lên đại lượng đo làm thay đổi tiếp đến gây thay đổi tín hiệu đầu cảm biến - Về kích thước cảm biến mong muốn phải nhỏ có đưa vào nơi hẹp, nâng cao độ xác phép đo Phạm vi ứng dụng: Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến Các cảm biến sử dụng nhiều lĩnh vực: Công nghiệp, nghiên cứu khoa học, môi trường, khí tượng, thông tin viễn thông, nông nghiệp, dân dụng, giao thông vận tải Theo khảo sát ta có số liệu tình hình sử dụng cảm biến sau: Các lĩnh vực ứng dụng: Xe 38% Sản xuất nghiệp Điện gia dụng Văn phòng Y tế An toàn Nông nghiệp Môi trường công 20% 11% 9% 8% 6% 4% 4% Các loại cảm biến hay sử dụng công nghiệp dân dụng: Cảm biến đo nhiệt độ 37,29% Cảm biến đo vị trí 27,12% Cảm biến đo di chuyển Cảm biến đo áp suất Cảm biến đo lưu lượng Cảm biến đo mức Cảm biến đo lực Cảm biến đo độ ẩm Phân loại cảm biến 16,27% 12,88% 1,36% 1,2% 1,2% 0,81% - Theo nguyên lý 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 Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến - Quang đμn hồi - Từ điện - Nhiệt từ Hoá học - Biến đổi hoá học - Biến đổi điện hoá - Phân tích phổ Sinh học - Biến đổi sinh hoá - Biến đổi vật lý - Hiệu ứng thể sống Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến Hình 1.4: Phân loại cảm biến theo đại lượng vật lý tác động - Phân loại theo dạng kích thích Kích thích Âm Các đặc tính kích thích - Biên pha, phân cực - Phổ Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 10 Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến HÌnh 5.8: Chế độ LO Mối quan hệ trạng ngõ cảm biến với trạng thái hoạt động loại cảm biến Chế độ Đường hoạt ánh sáng động LO DO Trạng thái ngõ cảm biến Loại thu phát riêng Loại khuếch tán Loại phản xạ Không bị cản trở Tích cực Không tích cực Bị cản trở Không tích cực Tích cực Không bị cản trở Không tích cực Tích cực Bị cản trở Tích cực Không tích cực 5.1.9 Cáp quang Các cảm biến sử dụng cáp quang làm phương tiện để truyền đạt thông tin ánh sáng Cáp quang cấu tạo từ nhiều sợi quang Tùy thuộc vào chủng loại cảm biến, sử dụng cáp riêng cho phận phát phận nhận sử cáp Khi sử dụng chung cáp, phận phát phận nhận sử dụng phương pháp khác để phân chia sợi quang Loại cáp quang “thủy tinh” (Glass fibers) sử dụng nguồn sáng phát tia hồng ngoại, nguồn sáng phát loại tia nhìn thấy loại cáp quang plastic sử dụng Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 99 Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến Hình 5.9: Các cách phân chia sợi quang phận nhận phận phát Cáp quang sử dụng với loại cảm biến quang điện Loại thu phát riêng sử dụng cáp riêng cho phần Loại cảm biến khuếch tán phản xạ sử dụng cáp (xem hình 5.10) Hình 5.10 5.1.10 Yêu cầu lắp đặt cảm biến Vị trí nguồn sáng, phận nhận, phận phản xạ hay đối tượng phải cho lượng lượng ánh sáng đến phận đạt mức cao 5.1.11 Cấu hình ngõ cảm biến quang điện Xem phần 2.1.3 cấu hình cảm biến tiệm cận (Bài 2) Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 100 Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến 5.2 Cảm biến quang loại thu phát độc lập (Thru-Beam) 5.2.1 Nguyên tắc hoạt động Cảm biến quang loại Thu-Beam loại cảm biến có phần phát phần thu hai phận độc lập đặt đối diện Các tia ánh sáng trực tiếp từ phần phát đến phần thu Khi có đối tượng (mục tiêu) xuất vị trí đường tia sáng, trạng thái ngõ phận nhận thay đổi Đến đối tượng không cản trở tia sáng nữa, trạng thái ngõ trở lại bình thường Hình 5.11: Cảm biến loại Thru-Beam Phần lớn ánh sáng sử dụng tia hồng ngoại, sử dụng loại tia hồng ngoại ảnh hưởng vùng ánh sáng nhìn thấy được, bụi, bẩn giảm mức nhỏ 5.2.2 Vùng hiệu dụng Vùng hiệu dụng khu vực mà cảm biến phát đối tượng Đường kính vùng hiệu dụng với đường kính thấu kính phận nhận phận phát Kích thước nhỏ đối tượng nên với đường kính thấu kính phận nhận phận thu Hình 5.12: Vùng hiệu dụng tia ánh sáng Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 101 Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến Chú ý: Phần trăm diện tích vùng hiệu dụng bị đối tượng chắn dẫn đến ngõ cảm biến thay đổi trang thái phụ thuộc vào cảm biến cụ thể (độ nhạy tính trễ cảm biến 5.2.3 Đặc điểm cảm biến quang loại thu phát độc lập (Thru-Beam)  Độ tin cậy cao  Thích hợp với việc dùng để phát đối tượng mờ đục, không suốt (chắn sáng) hay đối tượng có tính phản chiếu  Không thích hợp để phát đối tượng suốt  Tầm hoạt động xa so với loại lại Một số cảm biến đặc biệt có khả hoạt động lên đến cự ly 274 m Với cảm biến Siemens tầm hoạt động lớn 300 feet (khoảng 91 m)  Khoảng cách phát xa Không bị ảnh hưởng bề mặt, màu sắc vật 5.3 Cảm biến quang loại phản xạ (Retro-reflective Reflex) 5.3.1 Nguyên tắc hoạt động Cảm biến có thu phát chung loại cảm biến có thu phát tích hợp vào chung phận Vị trí phận song song Một thành phần khác loại cảm biến phận phản xạ (Reflector) Hình 5.13 Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 102 Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến Ánh sáng chiếu đến phận phản xạ quay trở lại tiếp nhận Khi có đối tượng chặn ánh sáng, ngõ cảm biến thay đổi trạng thái Các vật nhận biết ánh sáng bị ngắt không phản xạ lại Khoảng phát lớn cảm biến Siemens loại thu phát chung 35 feet (khoảng 10 m) Hình 5.14 5.3.2 Vùng hiệu dụng Vùng hiệu dụng khu vực từ thấu kính cảm biến đến phận phản xạ Kích thước nhỏ đối tượng nên kích thước phận phản xạ Hình 5.15: Vùng hiệu dụng cảm biến loại phản xạ 5.3.3 Đặc điểm cảm biến quang loại phản xạ (Retro-reflective Reflex)  Độ tin cậy cao Giảm bớt dây dẫn  Có thể phân biệt vật suốt, mờ, bóng loáng 5.3.4 Bộ phận phản xạ Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 103 Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến Bộ phận phản xạ có kích thước hình dạng khác nhau, tròn hình chủ nhật Tầm hoạt động định với dạng phận phản xạ Những chất liệu đặc biệt dùng để chế tạo phận phản xạ Không gương hay mặt phẳng phản xạ thông thường khác, phận phản xạ không đòi hỏi khắt khe, hoàn hảo việc lắp đặt (bộ phận phản xạ phải lắp đặt trực giao với cảm biến, Hình 5.16 vuông góc với đường thẳng từ cảm biến đến phận phản xa) Với loại Reflectives tape phạm vi cho phép lên tới 150 5.3.5 Cảm biến loại Retro-reflective với đối tượng có tính chất phản xạ ánh sáng tốt Cảm biến loại phản xạ phát đối tượng có tính phản xạ ánh sáng tốt Bởi loại đối tượng gây phản xạ ánh sáng ngược trở lại cảm biến Cảm biến lại phân biệt khác ánh sáng phản xạ đối tượng ánh sáng phản xạ từ phận phản xạ Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 104 Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến Hình 5.17 5.3.6 Cảm biến loại Polarized Retro-reflector Cảm biến Polarized Retro-reflector dạng khác loại cảm biến phản xạ (Retroreflective) • Cấu trúc Cảm biến có thêm lọc Polarizing đặt trước phận nhận phận phát, trước sau thấu kính Bộ lọc làm cho ánh sáng dao động theo hướng định (lúc sóng dao động biểu mặt phẳng) Hình 5.18 • Nguyên lý hoạt động Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 105 Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến Sau qua lọc Polarizing, ánh sáng gặp đối tượng phản xạ lại ánh sáng dao động theo hướng Nếu ánh sáng tới phận phản xạ, ánh sáng phản xạ lại trở trạng thái bình thường Chú ý: Các phận phản xạ có tính chất làm cho ánh sáng trở lại trạng thái bình thường Hầu hết phận phản xạ dạng băng dẫn (Reflective tape) không thích hợp với cảm biến loại Polarized Retro-reflector trừ số loại đặc biệt Bộ phận nhận phát ánh sáng trạng thái bình thường Vì phận nhận “nhận” ánh sáng phản xạ gặp đối tượng (kể đối tượng có tính chất phản xạ ánh sáng tốt) So sánh Polarized Retro-reflector dạng Retro-reflector nguyên loại cảm biến Polarized làm việc tốt cần phải phát đối tượng có khả phản xạ ánh sáng tốt 5.4 Cảm biến quang loại khuếch tán (Diffuse) 5.4.1 Nguyên tắc hoạt động Bộ phận phát phận tích hợp chung vào khối Ánh sáng từ phận phát đến đối tượng Ánh sáng phản xạ từ bề mặt đối tượng khuếch tán với góc độ khác Nếu phận nhận đủ ánh sáng phản xạ, ngõ cảm Hình 5.19: Cảm biến quang điện loại khuếch tán biến thay đổi trạng thái Khi ánh sáng phản xạ trở lại, trạng thái ngõ trở lại bình thường Với cảm biến quang loại khuếch tán, phận phát cần đặt vị trí trực giao với đối tượng cần phát Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 106 Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến 5.4.2 Vùng hiệu dụng Kích thước vùng hiệu dụng phụ thuộc vào kích thước đối tượng di chuyển vào vùng sóng ánh sáng Hình 5.20 5.4.3 Đặc điểm cảm biến quang loại khuếch tán (Diffuse) Hệ số phản xạ ánh sáng đối tượng (môi trường xung quanh) có giá trị khác Các yếu tố quan trọng sử dụng cảm biến loại khuếch tán Nếu môi trường xung quanh có bề mặt sáng, bóng, phản xạ ánh sáng tốt phản xạ hầu hết ánh sáng dù khoảng cách xa so với phận nhận điều gây khó khăn cho việc phát đối tượng Nếu đối tượng (mục tiêu) làm từ vật liệu có tính chất “hút” ánh sáng lượng ánh sáng phản xạ lại nhỏ Những đối tượng phát trừ đối tượng phạm vi gần Tầm hoạt động lớn cảm biến loại khuếch tán phụ thuộc vào kích thước đối tượng Nhiều nhà sản xuất sử dụng đối tượng có kích thước 216mm (8.5 in) x 292mm (11 in), chất liệu “giấy trắng” chế tạo với công thức đặc biệt Với chất liệu cho phép đối tượng phản xạ 90% lượng nhận từ nguồn sáng 5.4.4 Cảm biến quang loại khuếch tán - tiêu điểm (Fixed Focus Diffuse) Các chùm tia sáng nguồn sáng vùng phát phận nhận hội tụ điểm hẹp (tiêu điểm) Cảm biến nhạy tiêu điểm Hình 5.21 Loại cảm biến Fixed Focus Diffuse có ứng dụng sau: Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 107 Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến - Rất đáng tin cậy để dùng phát đối tượng có khích thước nhỏ: Do tạI vị trí tiêu điểm, cảm biến nhạy nên vật nhỏ dễ dàng phát - Phát đối tượng cự li định: cảm biến phát đối tượng tiễu điểm Khi đối tượng trước sau tiêu điểm đối tượng không phát 5.4.5 Cảm biến quang loại khuếch tán - giới hạn (Background Suppression Diffuse) Cảm biến quang loại khuếch tán-giới hạn dùng để phát đối tượng vùng với khoảng cách lớn xác định Nếu đối tượng xa khoảng cách định cảm biến không phát Sự khác biệt cảm biến Background Suppression phận nhận PSD (position sensor detector: phát vị trí) Ánh sáng phản xạ từ đối tượng đến phận nhận khác góc độ Độ lớn góc phản xạ phụ thuộc vào khoảng cách, khoảng cách lớn góc hẹp Với ứng dụng khó khăn, cảm biến quang loại khuếch tán giới hạn giải pháp tốt so với cảm biến quang khuếch tán thông thường (giá thành cao hơn) Hình 5.22: Cảm biến quang loại khuếch tán - giới hạn (Background Suppression Diffuse) Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 108 Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến 5.5 Một số ứng dụng cảm biến quang điện Ứng dụng: Ứng dụng: Kiểm tra đối tượng Đếm số kiện hàng chai suốt Ứng dụng: Ứng dụng: Đếm số hộp Đếm số chai Ứng dụng: Ứng dụng: Đếm số thùng cácton Khu vực rửa xe Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 109 Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến Ứng dụng: Ứng dụng: Xác định vị trí tham chiếu Phát người để thực xén Ứng dụng: Ứng dụng: Điều khiển cổng Phát vị trí cuối cuộn giấy Ứng dụng: Ứng dụng: Đếm thùng hàng Phát nắp đậy chai Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 110 Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến Ứng dụng: Ứng dụng: Xác định hướng Phát thành phần IC hộp kim loại Ứng dụng: Ứng dụng: Phát hướng Phát kiểm tra độ IC cao Ứng dụng: Ứng dụng: Phát tắc nghẽn Điều khiển độ cao kiện hệ thống dây chuyền hàng Ứng dụng: Ứng dụng: Đếm số lượng Đếm số chân IC sản phẩm (ở vị trí nào) hệ thống dây Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 111 Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến chuyền Ứng dụng: Ứng dụng: Phát xuất Đếm làm đổi hướng đối tượng để dây chuyền sản phẩm nhãn hoạt động Ứng dụng: Ứng dụng: Kiểm tra chất lỏng lọ Phát đối tượng thủy tinh phản chiếu ánh sáng Ứng dụng: Ứng dụng: Kiểm tra diện Kiểm tra vít bánh hộp đóng gói vị trí chưa suốt Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 112 Đề cương giảng: Kỹ thuật cảm biến Ứng dụng: Ứng dụng: Phát nhãn hiệu Kiểm tra độ cao son môi suốt trước đóng nắp Ứng dụng: Theo dõi đối tượng chúng rời khỏi Vibration Bowl 5.6 Thực hành với cảm biến quang điện (Thực hành với nội dung phiếu luyện tập) Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 113 [...]... tái lập, cảm biến trở lại trạng thái bình thường 2.1.3.4 Phân loại cảm biến tiệm cận điện cảm Cảm biến tiệm cận điện cảm có thể phân làm 2 loại: Shielded (được bảo vệ) và unshielded (không được bảo vệ) Loại unshielded thường có tầm phát hiện lớn hơn loại shielded Cảm biến tiệm cận điện cảm Cảm biến tiệm cận điện cảm loại shielded loại unshielded Hình 2.9 Các loại cảm biến tiệm cận điện cảm Cảm biến tiệm... cảm biến đến lúc cảm biến báo tín hiệu t2: Thời gian từ lúc đối tượng chuẩn đi ra khỏi vùng phát hiện cho đến khi cảm biến hết báo tín hiệu 2.1.3 Cảm biến tiệm cận điện cảm (Inductive Proximity Sensor) 2.1.3.1 Đặc điểm Cảm biến tiệm cận điện cảm là cảm biến được dùng để phát hiện các đối tượng là kim loại Loại cảm biến này không thể phát hiện các đối tượng không phải là kim loại Hình 2.4 Vài loại cảm. .. bài giảng: Kỹ thuật cảm biến Hình 1.10 cho ta một mạch điện điển hình được thiết kế cho cảm biến KTY 81-110 hoặc KTY 82-110 (nhiệt độ đo từ 00C đến 1000C) Điện trở R1, R2, cảm biến và các nhánh điện trở R3, biến trở P1 và R4 tạo thành một mạch cầu Hình 1.9: Mạch đo nhiệt độ sử dụng KTY81-110 Giá trị R1 và R2 được chọn sao cho giá trị dòng điện qua cảm biến gần bằng 1mA và tuyến tính hóa cảm biến trong... Siemens, hình 2.11.) Hình 2.10: Cảm biến tiệm cận điện cảm loại shielded Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 35 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến Hình 2.11 Cảm biến tiệm cận điện cảm loại unshielded Ở cả 2 loại cảm biến này, nếu có 1 bề mặt kim loại ở vị trí đối diện cảm biến, để không ảnh hưởng đến hoạt động của cảm biến thì bề mặt kim loại này phải cách bề mặt cảm biến 1 khoảng cách có độ lớn ít... 2.4 Vài loại cảm biến tiệm cận điện cảm của Siemens Cảm biến tiệm cận điện cảm có nhiều kích thước và hình dạng khác nhau tương ứng với các ứng dụng khác nhau Cảm biến tiệm cận điện cảm được dùng để phát hiện các đối tượng là kim loại (loại cảm biến này không thể phát hiện các đối tượng có cấu tạo không phải là kim loại) 2.1.3.2 Cấu trúc Hình 2.5 Cấu trúc của cảm biến tiệm cận điện cảm Gồm 4 phần chính:... Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến - Cuộn dây và lõi ferit - Mạch dao động - Mạch phát hiện - Mạch đầu ra 2.1.3.3 Nguyên lý hoạt động của cảm biến tiệm cận điện cảm Hình 2.6 Nguyên lý làm việc của cảm biến điện cảm Cảm biến tiệm cận điện cảm được thiết kế để tạo ra một vùng điện từ trường, Khi một vật bằng kim loại tiến vào khu vực này, xuất hiện dòng điện xoáy (dòng điện cảm ứng) trong vật thể kim... tiếp cảm biến nhiệt được gắn chìm trong cuộn stator (cho động cơ hạ áp), tín hiệu được xử lí nhờ một thiết bị điều khiển dẫn đến tác động CB Hình 1.21 7 Thực hành với cảm biến nhiệt độ Platin Pt100, Pt1000 và ADT70 (Thực hành ở phiếu luyện tập) Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 31 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến BÀI 2: CẢM BIẾN TIỆN CẬN VÀ CÁC LOẠI CẢM BIẾN XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ, KHOẢNG CÁCH 2.1 Cảm biến. .. trở cảm biến nhiệt R được xác định như sau: R = ρ / π d R: điện trở cảm biến nhiệt ρ : điện trở suất của vật liệu silic ( ρ lệ thuộc vào nhiệt độ) d: đường kính của hình tròn vùng mạ kim loại mặt trên 1.3.1 Đặc trưng kỹ thuật cơ bản của dòng cảm biến KTY Với sự chính xác và ổn định lâu dài của cảm biến với vật liệu silic KTY sử dụng công nghệ điện trở phân rải là một sử thay thế tốt cho các loại cảm biến. .. trao đổi nhiệt giữa cảm biến và môi trường bên ngoài  Đo nhiệt độ trong lòng vật rắn Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 14 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến Thông thường cảm biến được trang bị một lớp vỏ bọc bên ngoài Để đo nhiệt độ của một vật rắn bằng cảm biến nhiệt độ, từ bề mặt của vật người ta khoan một lỗ nhỏ đường kính bằng r và độ sâu bằng L Lỗ này dùng để đưa cảm biến vào sâu trong chất... 1.3 Cảm biến nhiệt độ với vật liệu silic Cảm biến nhiệt độ với vật liệu silic đang ngày càng đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống điện tử Với cảm biến silic, bên cạnh đặc điểm tuyến tính, sự chính xác, phí tổn thấp, và có thể được tích hợp trong 1 IC cùng với bộ phận khuếch đại và các yêu cầu xử lí tín hiệu khác Hệ thống trở nên nhỏ gọn, mức độ phức tạp cao hơn và chạy nhanh hơn Kỹ thuật cảm biến