BÀI TẬP LỚN MÔN ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN: xét khâu rót chất lỏng vào thùng trong hệ thống sản xuất, mô tả công nghệ

ĐỀ TÀI Xét khâu rót chất lỏng vào thùng trong hệ thống sản xuất,mô tả công nghệ như hình vẽ: Hệ thống gồm :Động cơ kéo băng tải, hai nút khởi động và dừng hệ thống : Start, Stop, Bồn chứa chất lỏng cần rót, thùng rỗng được đẩy ra từ kho chứa hang, Van 2 đươc điều khiển để rót chất lỏng vào thùng, Van 1 được điều khiển để đưa chất lỏng vào bồn chứa. Các thông số cần giám sát là mức chất lỏng trong bồn chứa và mức chất lỏng rót vào các thùng, vị trí các thùng trên băng tải. Đối tượng điều khiển là động cơ kéo băng tải, Van 1, Van 2 và thiết bị đẩy thùng rỗng từ kho xuống băng tải. Bồn chứa cao 2m và các thùng cao 0.5m. Chất lỏng cần rót không có tính dẫn điện, không có tính chất ăn mòn hóa học. Yêu cầu : 1. Trình bày tổng quan về công nghệ và ứng dụng của hệ thống chiết rót chất lỏng. 2. Mô tả nguyên lý vận hành hệ thống? 3. Liệt kê các cảm biến có trong hệ thống. 4. Các phương án lựa chọn cảm biến cho hệ thống? 5. Trình bày về loại cảm biến lựa chọn? 6. Thiết kế vị trí lắp đặt cảm biến và tính toán xử lý tín hiệu đầu ra của cảm biến để tác động đến các đối tượng điều khiển? 7. Đánh giá về sai số của hệ thống (giới hạn, nguyên nhân và biện pháp khắc phục)

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

BÀI TẬP LỚN MÔN ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN

Đề tài 2: xét khâu rót chất lỏng vào thùng trong hệ thống sản xuất, mô tả

công nghệ

GV hướng dẫn: Nguyễn Thu Hà

Nhóm 10 gồm:

1 Hoàng Minh Tân

2 Lê Nho Thái

3 Hoàng Thọ Thành

5 Đoàn Quang Thái

để đưa chất lỏng vào bồn chứa.

Các thông số cần giám sát là mức chất lỏng trong bồn chứa và mức chất lỏng rót vào các thùng, vị trí các thùng trên băng tải Đối tượng điều khiển là động cơ

kéo băng tải, Van 1, Van 2 và thiết bị đẩy thùng rỗng từ kho xuống băng tải Bồn

chứa cao 2m và các thùng cao 0.5m Chất lỏng cần rót không có tính dẫn điện, không có tính chất ăn mòn hóa học.

Yêu cầu :

1 Trình bày tổng quan về công nghệ và ứng dụng của hệ thống chiết rót chấtlỏng

2 Mô tả nguyên lý vận hành hệ thống?

3 Liệt kê các cảm biến có trong hệ thống

4 Các phương án lựa chọn cảm biến cho hệ thống?

5 Trình bày về loại cảm biến lựa chọn?

6 Thiết kế vị trí lắp đặt cảm biến và tính toán xử lý tín hiệu đầu ra của cảmbiến để tác động đến các đối tượng điều khiển?

7 Đánh giá về sai số của hệ thống (giới hạn, nguyên nhân và biện pháp khắc

phục)

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT KẾ

Ngày nay, cùng với sự phát triển của các nghanh công nghiệp đã đặt ra yêu cầu đưa các công nghệ mới vào dây truyền sản xuất để nâng cao năng suất, tạo ra nhiềusản phẩm hơn, dần dần thay thế sức lao động con người trong dây truyền sản xuất, tạo ra nhiều sản phẩm hạ giá thành, tăng sức cạnh tranh cho sản phẩm Một trong những ứng dụng rộng rãi của công nghệ vào trong sản xuất ta có thể kể tới đó

chính là:”hệ thống chiết rót chất lỏng” Vậy hệ thống chiết rót chất lỏng là gì ?

Hệ thống chiết rót chiết rót chất lỏng là một hệ thống liên tuc kết hợp giữa băngtruền công nghiệp đưa các thùng rỗng từ kho vào phía dưới bể chứa chất lỏng cần chiết rót, các van tự động được điều khiển bởi các cảm biến lưu lượng sẽ điều tiết lượng chất lỏng vừa đủ để rót vào thùng

Với sự phát triển không ngừng về mặt công nghệ hệ thống chiết rót chất lỏng càng được hoàn thiện đảm bảo được 3 yếu tố cơ bản của một dây truyền sản xuất công nghiệp là: Giảm thiểu tối đa sức lao động con người vào quá trình sản xuất, hoạt động ổn định với sự chình xác cao trong quá trình sản xuất, an toàn với doanh nghiệp sử dụng công nghệ

Do chất lỏng không có tính dẫn diện, không có tính ăn mòn hóa học nên trong tài liệu này chúng em chỉ đè cập tới khâu rót chất lỏng vào thùng, bỏ qua các hao phí khác trong quá trình sản xuất Về cơ bản khâu chất lỏng vào thùng bao gồm cácthành phần sau:

- Động cơ

- Băng tải

- Hệ thống điều khiển tự động

- Bồn chứa chất lỏng cần rót, các thùng rỗng được đẩy ra từ kho chứa thùng

- Van điện điều khiển để rót chất lỏng vào thùng và đưa chất lỏng vào bồn chứa

Ngoài ra, ở mỗi dây truyền sản xuất cần có sự giám sát của con người để dảm bảo an toàn, sửa chữa các thiết bị khi có sự cố xảy ra để quá trình sản xuất không

bị gián đoạn gây thiệt hại về kinh tế cho cho doanh nghiệp sử dụng dây truyền.Bên cạnh đó việc tính toán và chọn van điều khiển cũng phải chính xác tuyệt đối không được xảy ra sai xót Chính vì vậy người ta thường sử dụng các cảm biến để diều tiết lượng chất lỏng và mức chất lỏng qua các va, như vậy đóng vai trò quan trọng nhất trong dây truyền chiết rót chất lỏng công nghiệp chính là các cảm biến

1 Tổng quan về công nghệ và ứng dụng của hệ thống chiết rót

1.1 Tổng quan về các phương pháp chiết rót

Để có thể rót chính xác mức chất lỏng vào thùng, chai… Hiện nay các xí

nghiệp và nhà máy sử dụng Phương pháp định lượng

QUÁ TRÌNH ĐỊNH LUỢNG - CHIẾT RÓT SẢN PHẨM LỎNG

Định lượng sản phẩm lỏng là chiết một thể tích nhất định sản phẩm lỏng và rót vào trong chai, bình, lọ, v.v Định lượng sản phẩm lỏng bằng máy được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành sản xuất thực phẩm Khi định lượng bằng máy thì cải thiện được điều kiện vệ sinh, đảm bảo được năng suất cao và định lượng sản phẩm một cách chính xác

Máy định lượng chiết rót sản phẩm lỏng thường được áp dụng cho những

trường hợp yêu cầu năng suất cao, hoặc các yêu cầu nghiêm ngặt về vệ sinh thực phẩm Tùy theo tính chất của chất lỏng, các máy chiết rót sẽ khác nhau ở các bộ phận làm việc chính, các cơ cấu rót

Trong công nghiệp thực phẩm, máy định lượng-chiết rót sản phẩm lỏng đựơc ápdụng cho nước giải khát, nuớc trái cây, bia, rượu, nước giải khát có ga, sữa, mứt, các loại dung dịch thực phẩm cô đặc, v.v

Các phương pháp định lượng chủ yếu gồm có:

 Định lượng bằng bình định mức: chất lỏng được định lượng chính xác nhờ bình định mức trước khi rót vào chai

 Định lượng bằng chiết tới mức cố định: chất lỏng được chiết tới mức cố địnhtrong chai bằng cách chiết đầy, sau đó lấy khối thể tích bù trừ ra khỏi chai; khi đó

mức lỏng trong chai sẽ sụt xuống một khoảng như nhau bất kể thể tích của các chai

có bằng nhau hay không Ngoài ra còn sử dụng ống thông hơi, chất lỏng đựoc chiếttới khi ngập miệng ống thông hơi sẽ dứng lại Phương pháp nầy có độ chính xác không cao, tuỳ thuộc độ đồng đều của chai

 Định lượng bằng cách chiết theo thời gian: cho chất lỏng chảy vào chaitrong khoảng thời gian xác định, có thể xem như thể tích chất lỏng chảy là không đổi phương pháp nầy chỉ áp dụng cho các sản phẩm có giá tri thấp, không yêu cầu

độ chính xác định lượng

Trong ba phương pháp định lượng cơ bản: theo bình định mức, định lượng theo mức và định lượng theo thời gian chảy thì phổ biến nhất đối với sản phẩm lỏng là hai phương pháp đầu

Có 3 phương pháp chiết sản phẩm:

 Phương pháp rót áp suất thường: chất lỏng tự chảy vào trong chai do chênh lệch về độ cao thủy tĩnh Tốc độ chảy chậm nên chỉ thích hợp với các chất lỏng ít nhớt

 Phương pháp rót chân không: Nối chai với một hệ thống hút chân không, chất lỏng sẽ chảy vào trong chai do chênh áp giữa thùng chứa và áp suất trong chai Lượng chất lỏng chảy vào chai thông thường cũng được áp dụng phương pháp bù trừ hoặc chiết đầy chai

 Phương pháp rót đẳng áp: Phương pháp này được áp dụng cho các sản phẩm

có gas như bia, nước ngọt.Trong khi rót, áp suất trong chai lớn hơn áp suất khí quyển nhằm tránh không cho ga (khí CO2) thoát khỏi chất lỏng Với phương pháp rót đẳng áp thông thường, người ta nạp khí CO2 vào trong chai cho đến khi áp suấttrong chai bằng áp suất trong bình chứa, sau đó cho sản phẩm từ bình chứa chảy vào trong chai nhờ chênh lệch độ cao

 Máy định lượng-chiết rót sản phẩm lỏng gồm nhiều cơ cấu rót, mỗi cơ cấu rót được bố trí chiết cho 1 chai Các cơ cấu rót có thể được bố trí thẳng hàng, làm việc cùng lúc (máy chiết có cơ cấu chiết thẳng) hoặc bố trí trên bàn quay, làm việc tuần tự (máy chiết bàn quay)

CÁC CƠ CẤU CỦA MÁY CHIẾT RÓT

Cơ cấu rót kiểu van

Cơ cấu rót kiểu van là một trong các cơ cấu đơn giản nhất, nó gồm có bình lường

có chia vạch, van ba ngã, ống thông hơi có thể dịch chuyển lên xuống được, ống nối để nạp đầy bình lường và ống để rót thể tích đã đinh lượng vào bao bì chứa.Thể tích chất lỏng đi vào trong bình lường phụ thuộc vào vị trí đầu bên dưới của ống thông

Cơ cấu rót kiểu van

Ở vị trí nạp, nút van ba ngã xoay nối ống dẫn chất lỏng trong bình chứa chảy vào bình lường, đẩy không khí trong bình ra qua ống thông hơi Khi đầu dưới của ống ngập dưới mực chất lỏng thì không khí không thoát ra được nữa, chất lỏng dâng lên cao hơn miệng ống một đoạn nhỏ, rồi dừng lại Khoảng dâng cao hơn miệng ống thông hơi phụ thuộc vào mực chất lỏng ở trong thùng chứa Khi đó áp suất không khí trong bình bị nén tới áp suất bằng với áp suất chất lỏng có độ sâu tính từ mặt thoáng trong thùng chứa và mặt thoáng trong bình lường, chất lỏng không chảy vào bình lường được nũa Chất lỏng trong ống thông hơi sẽ dâng lên

và theo quy tắc bình thông nhau đến bằng mực chất lỏng ở trong thùng chứa

Ðể tháo chất lỏng vào bao bì chứa, xoay van ba ngã tới vị trí tháo Chất lỏng trong bình định lượng sẽ theo ống dẫn chảy xuống bao bì chứa bên dưới

Thể tích chất lỏng trong bình có thể điều chỉnh bằng cách nâng hoặc hạ ống thông hơi xuống.Tùy theo cách quay van mà những máy dùng cơ cấu rót này thuộcloại quay tay, bán tự động và tự động Chất lỏng chảy ra càng nhanh thì năng suất máy càng lớn

Cơ cấu rót tới định mức

Cơ cấu rót tới mức định trước: giai đoạn chuẩn bị, đang rót và hoàn tất rót

Cơ cấu rót có bình lường và van trượt

Cơ cấu rót có bình lường và van trượt được dùng trong ngành sữa, rượu, rượu vang, và trong nhiều lãnh vực công nghiêp thực phẩm khác để rót sản phẩm thực phẩm lỏng ít nhớt

Trong thùng rót có bình lường, đáy bình vặn chặt với van trượt Phần bên trên của van trượt rỗng còn phần bên dưới đặc Bên phần rỗng của van trượt có lỗ Van trượt di chuyển lên xuống được bên trong một ống lót lắp cố định dưới đáy thùng Ống lót có lỗ nối với ống dẫn sản phẩm vào bao bì

Một lò xo lắp ở đáy bình chứa luôn luôn giữ cho van trượt ở vị trí thấp nhất Khi đó miệng của bình lường nằm bên dưới mặt thoáng chât lỏng trong bình chứa Khi nâng van trượt lên một khoảng (chu kỳ rót) thì bình lường chứa chất lỏng được

đưa lên cao hơn mặt thoáng trong bình chứa, đồng thời xảy ra sự trùng khít các lỗ của van trượt và ống lót, nhờ đó chất lỏng ở trong bình lường chảy vào vào bao bì chứa Sau khi chảy hết chất lỏng thì bình lường được hạ xuống, chất lỏng lại chảy vào đầy bình lường và chu trình làm việc sẽ lặp lại.

Lượng chất lỏng chảy vào trong bao bì bằng thể tích của bình lường, do đó khi cần thay đổi định lượng phải thay đổi bình lường khác có thể tích thích hợp

Cơ cấu rót chính xác có bình lường-van trượt

để giảm thiểu sự thoát CO2 ra khỏi sản phẩm lỏng.

Cơ cấu rót chân không

Trong cơ cấu rót chân không hiện nay dùng van bi hoặc van trượt Trong thân của cơ cấu rót có hai rãnh Một trong hai rãnh đó được nối với bơm chân không, rãnh còn lại nối với bình chứa sản phẩm

Ở vị trí đóng, van trượt (hoặc van bi) đóng cả hai đường thông với bơm chân không và sản phẩm Khi có chai đưa vào, van được nâng lên và quá trình rót bắt đầu Không khí trong chai được bơm chân không hút làm áp suất giảm Khi đó sản phẩm từ bình chứa sẽ chảy vào trong chai Quá trình diễn ra liên tục đến khi chai được nạp đầy sản phẩm Khi đó đường ống hút khí sẽ bị ngắt khỏi bơm chân

không, bên trong chai được thông áp và sản phẩm ngừng chảy vào trong chai Tuy nhiên sẽ có một lượng nhỏ sản phẩm bị hút theo không khí, phần sản phẩm nầy sẽ được tách ra ờ bình tách lỏng đặt trước máy hút chân không Thông thường người

ta điều chỉnh lượng sản phẩm trong chai bằng cách sử dụng ống thông áp có thể dịch chuyển được hoặc thay đổi thời gian hút chân không

Cơ cấu rót chân không được dùng để rót các sản phẩm dễ hư hỏng hoặc giảm chất lượng khi tiếp xúc với không khí, hoặc được sử dụng trong các trường hợp cácsản phẩm dễ rót và yêu cầu năng suất rót lớn, thời gian rót cho một chai nhanh

Máy chiết dạng băng chuyền thẳng

Máy chiết chai kiểu bàn quay

1.2 mục đích và phương pháp đo

a mục đích

Mục đích việc đo và phát hiện mức chất lưu là xác định mức độ hoặc khốilượng chất lưu trong bình chứa

Có hai dạng đo: đo liên tục và xác định theo ngưỡng

Khi đo liên tục biên độ hoặc tần số của tín hiệu đo cho biết thể tích chất lưu cònlại trong bình chứa Khi xác định theo ngưỡng, cảm biến đưa ra tín hiệu dạng nhị phân cho biết thông tin về tình trạng hiện tại mức ngưỡng có đạt hay không

b phương pháp đo

Có ba phương pháp hay dùng trong kỹ thuật đo và phát hiện mức chất lưu:

- Phương pháp thuỷ tĩnh dùng biến đổi điện

- Phương pháp điện dựa trên tính chất điện của chất lưu

- Phương pháp bức xạ dựa trên sự tương tác giữa bức xạ và chất lưu

 Phương pháp thuỷ tĩnh

Phương pháp thuỷ tĩnh dùng để đo mức chất lưu trong bình chứa Trên hình20.20 giới thiệu một số sơ đồ đo mức bằng phương pháp thuỷ tĩnh

Hình 1.1: Sơ đồ đo mức theo phương pháp thuỷ tĩnh

a) Dùng phao cầu b) Dùng phao trụ c) Dùng cảm biến áp suất vi sai

Trong sơ đồ hình 1.1a, phao (1) nổi trên mặt chất lưu được nối với đối trọng (5)bằng dây mềm (2) qua các ròng rọc (3), (4) Khi mức chất lưu thay đổi, phao (1)nâng lên hoặc hạ xuống làm quay ròng rọc (4), một cảm biến vị trí gắn với trụcquay của ròng rọc sẽ cho tín hiệu tỉ lệ với mức chất lưu

Trong sơ đồ hình 1.1b, phao hình trụ (1) nhúng chìm trong chất lưu, phía trênđược treo bởi một cảm biến đo lực (2) Trong quá trình đo, cảm biến chịu tác độngcủa một lực F tỉ lệ với chiều cao chất lưu:

Trong đó:

P - trọng lượng phao

h - chiều cao phần ngập trong chất lưu của phao.

S - tiết diện mặt cắt ngang của phao

ρ - khối lượng riêng của chất lưu

 Phương pháp điện

Các cảm biến đo mức bằng phương pháp điện hoạt động theo nguyên tắcchuyển đổi trực tiếp biến thiên mức chất lỏng thành tín hiệu điện dựa vào tính chấtđiện của chất lưu Các cảm biến thường dùng là cảm biến dộ dẫn và cảm biến điệndung

 Phương pháp bức xạ

Cảm biến bức xạ cho phép đo mức chất lưu mà không cần tiếp xúc với môitrường đo, ưu điểm này rất thích hợp khi đo mức ở điều kiện môi trường đo cónhiệt độ, áp suất cao hoặc môi trường có tính ăn mòn mạnh

Trong phương pháp này cảm biến gồm một nguồn phát tia (1) và bộ thu (2) đặt

ở hai phía của bình chứa Nguồn phát thường là một nguồn bức xạ tia γ

(nguồn 60Co hoặc 137Cs), bộ thu là một buồng ion hoá Ở chế độ phát hiện mứcngưỡng (hình 20.21a), nguồn phát và bộ thu đặt đối diện nhau ở vị trí ngang mứcngưỡng cần phát hiện, chùm tia của nguồn phát mảnh và gần như song song Tuỳthuộc vào mức chất lưu (3) cao hơn hay thấp hơn mức ngưỡng mà chùm tia đến bộthu sẽ bị suy giảm hoặc không, bộ thu sẽ phát ra tín hiệu tương ứng với các trạngthái so với mức ngưỡng.

Ở chế độ đo mức liên tục (hình 1.2b), nguồn phát (1) phát ra chùm tia với mộtgóc mở rộng quét lên toàn bộ chiều cao của mức chất lưu cần kiểm tra và bộ thu

a) Cảm biến phát hiện ngưỡng b) Cảm biến đo mức liên tục

Hình 1.2: Cảm biến đo mức bằng tia bức xạ

1.3 Nguyên lí hoạt động của hệ thống

Khi nhấn nút Start, hệ thống hoạt động Thùng rỗng được đẩy từ kho xuống băng tải Động cơ kéo băng tải chuyển động Các thùng rỗng đươc chuyển đến vị

trí rót dưới bồn chứa nhờ có cảm biến được lắp đặt trước ở đó Khi cảm biến vị trí

phát hiện đối tương ở vị trí rót nó sẽ tác động lên động cơ kéo băng tải làm cho băng tải dừng lại đồng thời tác động đến Van 2 làm Van 2 mở, chất lỏng được rót

vào thùng với mức được xác định bằng cảm biến Khi thùng rỗng đầy, cảm biến

mức tác động đến Van 2 làm nó đóng lại đồng thời tác động đến động cơ làm băng

tải tiếp tục chuyển động đẩy thùng đã rót đi và đẩy thùng rỗng kế tiếp tới vị trí rót

Khi bồn chứa gần cạn, cảm biến mức sẽ tác động làm Van 1 mở, Chất lỏng được rót cho đến khi đầy bồn chứa thì Van 1 đóng lại Quá trình trên được lặp đi

lặp lại nhờ một hệ thống điều khiển ( vi điều khiển, PLC…) Muốn dừng hệ thống

ta ấn nút Stop.

CHƯƠNG 2:NỘI DUNG THỰC HIỆN

2.1 Yêu cầu của đề tài

- Liệt kê các cảm biến có trong hệ thống

- Các phương án lựa chọn cảm biến cho hệ thống

- Trình bày về loại cảm biến chọn lựa

- Thiết kế vị trí lắp đặt cảm biến và tính toán sử lý tín hiệu đầu ra của cảmbiến để tác động đến các đối tượng được điều khiển?

- Đánh giá về sai số của hệ thống( giới hạn, nguyên nhân, biejn pháp khắcphục)

2.2 các hướng giải quyết.

2.2.1 Các loại cảm biến dùng trong hệ thống

Qua tìm hiểu hệ thống trên thì nhóm chúng em đã lựa chọn rõ một số loại cảmbiến phù hợp với hệ thống chiết rót chất lỏng như:

- Cảm biến siêu âm

- Cảm biến quang , mức quang

- Cảm biến tiệm cận

- Cảm biến điện dung

- Cảm biến mức dạng phao

2.2.2 chi tiết về các loại cảm biến

2.2.2.a Cảm biến quang và đo mức bằng cảm biến quang

Cảm biến Quang điện (Photoelectric Sensor, PES) nói một cách nôm na, thực chất chúng là do các linh kiện quang điện tạo thành Khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt của cảm biến quang, chúng sẽ thay đổi tính chất Tín hiệu quang

được biến đổi thành tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ điện tử ở cực catot

(Cathode) khi có một lượng ánh sáng chiếu vào

Hiện nay, có các loại cảm biến quang như:

-Cảm biến quang thu phát

-Cảm biến quang phản xạ gương

-Cảm biến quang khuếch tán

Công dụng và vai trò của cảm biến quang

Công dụng chủ yếu của cảm biến quang là dùng để phát hiện nhiều dạng vật thể khác nhau, từ việc phát hiện một chai nhựa trên băng chuyền hoặc kiểm tra xem tay robot đã gắp linh kiện ô tô để lắp đặt hay chưa

Cảm biến quang đóng vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp tự động hóa Nếu không có cảm biến quang thì khó mà có được tự động hóa , giống như làm việc mà không nhìn được vậy

Cấu trúc thiết kế

Cấu trúc của cảm biến quang khá đơn giản, bao gồm 3 thành phần chính:

1 Bộ Phát sáng

Ngày nay cảm biến quang thường sử dụng đèn bán dẫn LED (Light Emitting

Diode) Ánh sáng được phát ra theo xung Nhịp điệu xung đặc biệt giúp cảm biến phân biệt được ánh sáng của cảm biến và ánh sáng từ các nguồn khác (như ánh nắng mặt trời hoặc ánh sáng trong phòng) Các loại LED thông dụng nhất là LED

đỏ, LED hồng ngoại hoặc LED lazer Một số dòng cảm biến đặc biệt dùng LED trắng hoặc xanh lá Ngoài ra cũng có LED vàng

2 Bộ Thu sáng

Thông thường bộ thu sáng là một phototransistor (tranzito quang) Bộ phận này

cảm nhận ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ Hiện nay nhiều loại cảmbiến quang sử dụng mạch ứng dụng tích hợp chuyên dụng ASIC ( Application Specific Integrated Circuit) Mạch này tích hợp tất cả bộ phận quang, khuếch đại, mạch xử lý và chức năng vào một vi mạch (IC) Bộ phận thu có thể nhận ánh sáng trực tiếp từ bộ phát (như trường hợp của loại thu-phát), hoặc ánh sáng phản xạ lại

từ vật bị phát hiện (trường hợp phản xạ khuếch tán)

3 Mạch xử lý tín hiệu ra

Mạch đầu ra chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito quang thành tín hiệu ON / OFF được khuếch đại Khi lượng ánh sáng thu được vượt quá mức ngưỡng được xác định, tín hiệu ra của cảm biến được kích hoạt Mặc dù một số loại cảm biến thế

hệ trước tích hợp mạch nguồn và dùng tín hiệu ra là tiếp điểm rơ-le (relay) vẫn kháphổ biến, ngày nay các loại cảm biến chủ yếu dùng tín hiệu ra bán dẫn

(PNP/NPN) Một số cảm biến quang còn có cả tín hiệu tỉ lệ ra phục vụ cho các ứngdụng đo đếm

Điều chỉnh độ nhạy

Các loại cảm biên quang tiêu chuẩn thường có 2 khả năng chỉnh độ nhạy:

1 Chỉnh ngưỡng

Người sử dụng có thể điều chỉnh mức ngưỡng, là mức ánh sáng đủ để kích hoạt đầu ra Khi ánh sáng thu được bằng hoặc lớn hơn ngưỡng, sẽ có tín hiệu xuất ra Trong thực tế, thay đổi ngưỡng sẽ dẫn đến tăng hoặc giảm khoảng cách phát hiện Việc chỉnh ngưỡng cũng có thể giúp cảm biến nhạy hơn, phát hiện được vật nhỏ hơn hoặc các vật trong mờ Một vài nhãn hiệu cảm biến quang có một biến trở vặn vít để điều chỉnh ngưỡng Một số khác còn có nút đặt ngưỡng (teach) để có ngưỡngthích hợp nhất cho từng ứng dụng cụ thể

2 Công tắc chuyển Light-On/Dark-On

Công tắc L-On/D-On thay đổi tình trạng đầu ra cảm biến

Đối với cảm biến xác định vị trí và dịch chuyển thì nhóm em lựa chọn cảm biến quang phản xạ gương.Vì loại cảm biến này lắp ráp đơn giản,làm việc ổn định.Qua tìm hiểu thị trường một số dòng sản phẩm của hãng Omron đã được sử dụng tại Việt Nam có E3E, EZT66 Nhưng chúng em lựa chọn cảm biến EZ3, và E3Z-R61

CẢM BIẾN QUANG EZ3

Đặc điểm

 Kích Thước : 40x12x21 (mm)

Chọn kiểu đầu ra tác động theo sáng/tối

Chức năng đèn báo hiệu sự ổn định; điều chỉnh được độ nhạy

 Hình khối nhỏ gọn 31x20x11mm ,Nguồn cấp 10~30VDC

 Nhiều chế độ: thu phát chung, phản xạ gương, thu phát riêng tối đa 30m

 Ngỏ ra transistor Open Collector PNP, PNP-NO 100mA

 Chế độ làm việc Light-ON/Dark-ON lựa chọn qua switch chọn

 Bảo vệ ngắn mạch ngõ ra, cấp nguồn ngược cực

 Hình trụ Ø18, dài 65mm, nhiệt độ làm việc -25~550C

 Sử dụng LED hồng ngoại bước sóng 660nm, thời gian đáp ứng 2.5ms

 Tia sáng nhỏ, góc nhìn hẹp thích hợp cho các ứng dụng chính xác

 Vỏ bọc bằng PBT (polybutylene terephthalate), độ kín đạt IEC IP67

 Kiểu đấu nối: dây dài 2m hoặc connecter

CẢM BIẾN QUANG E3Z-R61

 Khoảng cách phát hiện ngắn hơn loại thu phát (E3Z-R: chỉ được 4-5m)

 Vẫn cần 2 điểm lắp đặt cho cảm biến và gương

 Cảm biến phản xạ gương loại 2 thấu kính thường không phát hiện được vật

ở một số khoảng cách ngắn nhất định

3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

 Sensor sợi quang nhằm phát hiện sự di chuyển của vật mờ đục (chắn sáng)

 Một photodiode tạo ra tín hiệu dẫn (pilot signal)

 Tín hiệu này được truyền qua sợi quang tới vật và bị phản xạ tại bề mặt của vật

 Quang thông phản xạ truyền ngược trở lại qua sợi quang thu tới một

photodiode khác

 Dòng điện tương ứng với khoảng cách từ cuối sợi quang tới vật được tạo ra

 Biến đổi dòng điện thành photon; truyền photon qua môi trường khúc xạ; phản xạ; biến đổi ngược photon thành dòng điệnquá trình cảm biến gồm 2 bước biến đổi năng lượng và sử dụng tín hiệu quang