Cảm Biến và Thiết Bị Chấp Hành Trong Công Nghiệp

Là những thiết bị có khả năng cảm nhận những đại lượng điện và không điện, chuyển đổi chúng trở thành những tín hiệu điện phù hợp với thiết bị thu nhận tín hiệu

ChChơơngngI: I: CCảảmmbiếnbiến(Sensor)(Sensor)1. Khái niệm chung2. Một số tiêu chí đánh giá cảm biến3. Nguyên lý làm việc của một số cảm biến 1.Khái niệm chung))LLàànhnhữữngngthiếtthiếtbịbịcócókhkhảảnnăăngngccảảmmnhnhậậnnnhnhữữngngđạđại i llợợngngđđiiệệnnvvààkhkhôôngngđđiiệệnn, , chuychuyểểnnđđổổiichchúúngngtrtrởởththàànhnhnhnhữữngngtíntínhihiệệuuđđiiệệnnphphùùhhợợppvvớớiithiếtthiếtbịbịthuthunhnhậậnntíntínhihiệệuu ))LLàànhnhữữngngthiếtthiếtbịbịkhkhôôngngththểểthiếuthiếutrongtrongccáácchhệệththốốngngttựựđđộộngnghohoáávvààssảảnnxuấtxuấtccôôngngnghinghiệệpp 2.12.1PhPhạạm vi m vi ccảảmmnhnhậậnnhohoặặcckhokhoảảngngccááchchccảảmmnhnhậậnn 2.22.2SaiSaissốố ))SaiSaissốốdo mdo mắắt t trễtrễ))SaiSaissốốvềvềđộđộphphâânngigiảảii))SaiSaissốốdo do tuyếntuyếntínhtínhhohoáá2.Một số tiêu chí đánh giá cảm biến 2.1.Phạm vi cảm nhận))LLààgigiớớiihhạạn n ccảảmmnhnhậậnnccủủaaccảảmmbiếnbiếnđđốốiivvớớiiđạđại i llợợngngvvậậttlýlýccầầnnđđo.o.))Ví Ví dụdụ::))CCảảmmbiếnbiếnnhinhiệệttcócótíntínhihiệệuurarabbằằngngđđiiệệnnttỉỉllệệvvớớiinhinhiệệttđộđộccầầnnđđo. Do o. Do đđóótrongtrongkhokhoảảngnggigiớớiihhạạn n nhinhiệệttđộđộtrtrêênnvvddớớii, , mmốốiiquanquanhhệệnnyyccòònnđđợợcccoicoilltuyếntuyếntínhtính. . VVùùngngtuyếntuyếntínhtínhđđóóđđợợccggọọiillphphạạm vi m vi ccảảmmnhnhậậnn ))ĐĐốốiivvớớiiccảảmmbiếnbiếntitiệệmmccậậnnllkhokhoảảngnggigiớớiihhạạn n trtrêênnvvddớớiimmccảảmmbiếnbiếncócóththểểphpháátthihiệệnnrarađđốốiittợợngng, , llmmchochođđầầuurarachuychuyểểnntíntínhihiệệuummộộttccááchchchchắắc chc chắắnn tUCaoThấpĐặc tính ra của một điện trở nhiệt (RTD)Đối tợngCảm biếnSn: Khoảng cách cảm nhậncủa cảm biến tiệm cận ??SaiSaissốốdo mdo mắắt t trễtrễtíntínhihiệệuu))SSựựkhkhááccbibiệệttllớớnnnhấtnhấtgigiữữaagigiáátrịtrịđđầầuurarađđo o đđợợccvvớớiigigiáátrịtrịđđầầuuraralýlýthuyếtthuyếtkhikhitíntínhihiệệuuđđầầuuvvoottăăngnghohoặặccgigiảảmm 2.2.Sai sốtVMắt trễ của điện trở nhiệt (RTD)Dải nhiệt độ ứng với điện áp V1Dảiđiệnáp ứngvớit1t1 ??SaiSaissốốdo do độđộphphâânngigiảảii))ĐĐộộphphâânngigiảảii: L: Lssựựthaythayđđổổiillớớnnnhấtnhấtccủủaađạđại i llợợngngvvậậttlýlýccầầnnđđo mo mkhkhôôngngggââyyrarassựựthaythayđđổổiivềvềtíntínhihiệệuuđđầầuuraraccủủaaccảảmmbiếnbiến Độ phân giải của điện trở nhiệt(RTD) với đầu ra sốtĐộ phân giải+/- 0.25oC ??SaiSaissốốdo do tuyếntuyếntínhtínhhohoáá))VVớớiimmộộttsensor sensor lílíttởởngngththììtíntínhihiệệuuđđầầuuvvooluluôônnttỉỉllệệtuyếntuyếntínhtínhvvớớiitíntínhihiệệuuđđầầuurara. . NhNhngngtrtrêênnththựựcctếtếđểđểcócótíntínhihiệệuuđđo o tuyếntuyếntínhtính, , ngngờiờitataluluôônnphphảảiitiếntiếnhhnhnhtuyếntuyếntínhtínhhohoáá. . ĐĐiềuiềunnyyssẽẽttạạo o rarasaisaissốốccủủaatíntínhihiệệuupVTuyến tính hoá trong cảm biến áp suấtcaothấpthấpcaodải đođờng cong thực tếđờng cong lí tởngsai số lớn nhất 3.Nguyên lý lm việc của một số cảm biến3.13.1CCááccloloạại i ccảảmmbiếnbiếnđđóngóngccắắt (dt (dạạng ONng ON--OFF).OFF).))CCôôngngttắắc c gigiớớiihhạạn n hhnhnhtrtrììnhnh ))CCảảmmbiếnbiếntitiệệmmccậậnn 3.23.2CCááccccảảmmbiếnbiếnssửửdụngdụngbbộộchuychuyểểnnđđổổii(transducer)(transducer)3.33.3MMộộttssốốccảảmmbiếnbiếnvívítrítrí [...]... proximity) L L lo lo ạ ạ i i c c ả ả m m biến biến s s ử ử dụng dụng ch ch ù ù m m tia tia s s á á ng ng đ đ ợ ợ c c đ đ iều iều biến biến . . Cấu Cấu t t ạ ạ o o c c ả ả m m biến biến g g ồ ồ m m m m ộ ộ t t thiết thiết bị bị ph ph á á t t v v m m ộ ộ t t thiết thiết bị bị thu thu Đ Đ ặ ặ c c đ đ i i ể ể m m : : 1/ 1/ Ch Ch ù ù m m tia tia s s á á ng ng đ đ ợ ợ c c đ đ iều iều biến biến 2/ 2/ H H ệ ệ s s ố ố khuếch khuếch đạ đạ i... t U Cao Thấp Đặc tính ra của một điện trở nhiệt (RTD) Đối tợng Cảm biến S n : Khoảng cách cảm nhận của cảm biến tiệm cận Xuy Xuy ê ê n n su su ố ố t t : : & & Trong Trong chế chế độ độ n n à à y y ng ng ời ời ta ta s s ử ử dụng dụng hai hai b b ộ ộ thu thu ph ph á á t t ri ri ê ê ng ng bi bi ệ ệ t t , , khi khi ch ch ù ù m m â â m m bị bị gi gi á á n n đ đ o o ạ ạ n n b b ở ở i i đ đ ố ố i i t t ợ ợ ng ng th th ì ì đ đ ầ ầ u u ra ra c c ả ả m m biến biến s s ẽ ẽ thay thay đ đ ổ ổ i i tr tr ạ ạ ng... hi hi ệ ệ u u C C ô ô ng ng ngh ngh ệ ệ ti ti ệ ệ m m c c ậ ậ n n quang quang h h ọ ọ c c 1/ 1/ Xuy Xuy ê ê n n su su ố ố t t 2/ 2/ Xuyến Xuyến su su ố ố t t tích tích c c ự ự c c 3/ 3/ Ph Ph ả ả n n x x ạ ạ 3. Nguyên lý lm việc của một số cảm biến 3.1 3.1 C C á á c c lo lo ạ ạ i i c c ả ả m m biến biến đ đ óng óng c c ắ ắ t (d t (d ạ ạ ng ON ng ON - - OFF). OFF). ) ) C C ô ô ng ng t t ắ ắ c c gi gi ớ ớ i i h h ạ ạ n n h h nh nh tr tr ì ì nh nh . . ) ) C C ả ả m m biến biến ti ti ệ ệ m m c c ậ ậ n n . . 3.2 3.2 C C á á c c c c ả ả m m biến biến s s ử ử dụng dụng b b ộ ộ chuy chuy ể ể n n đ đ ổ ổ i i (transducer) (transducer) 3.3 3.3 M M ộ ộ t t s s ố ố c c ả ả m m biến biến ví ví trí trí ... ra ra sai sai s s ố ố c c ủ ủ a a tín tín hi hi ệ ệ u u p V Tuyến tính hoá trong cảm biến áp suất caothấp thấp cao dải đo đờng cong thực tế đờng cong lí tởng sai số lín nhÊt 2.1. Phạm vi cảm nhận ) ) L L à à gi gi ớ ớ i i h h ạ ạ n n c c ả ả m m nh nh ậ ậ n n c c ủ ủ a a c c ả ả m m biến biến đ đ ố ố i i v v ớ ớ i i đạ đạ i i l l ợ ợ ng ng v v ậ ậ t t lý lý c c ầ ầ n n đ đ o. o. ) ) Ví Ví dụ dụ : : ) ) C C ả ả m m biến biến nhi nhi ệ ệ t t có có tín tín hi hi ệ ệ u u ra ra b b ằ ằ ng ng đ đ i i ệ ệ n n t t ỉ ỉ l l ệ ệ v v ớ ớ i i nhi nhi ệ ệ t t độ độ c c ầ ầ n n đ đ o.... á á nh nh s s á á ng ng l l à à l l ợ ợ ng ng á á nh nh s s á á ng ng ph ph á á t t ra ra v v ợ ợ t t qu qu á á l l ợ ợ ng ng y y ê ê u u c c ầ ầ u u c c ủ ủ a a thiết thiết bị bị thu thu . . Trong Trong m m ô ô i i tr tr ờng ờng s s ạ ạ ch ch th th ì ì h h ệ ệ s s ố ố n n à à y y b b ằ ằ ng ng ho ho ặ ặ c c l l ớ ớ n n h h ơ ơ n n 1 l 1 l à à đủ đủ l l ợ ợ ng ng y y ê ê u u c c ầ ầ u u c c ủ ủ a a thiết thiết bị bị thu thu . . M M ô ô i i tr tr ờng ờng c c à à ng ng ô ô nhiễm nhiễm th th ì ì h h ệ ệ s s ố ố n n à à y y c c à à ng ng cao cao ,... h h à à nh nh tr tr ì ì nh nh . . ) ) C C á á c c kí kí hi hi ệ ệ u u đ đ i i ệ ệ n n ) ) Nguy Nguy ê ê n n lý lý l l m m vi vi ệ ệ c c ) ) Ki Ki ể ể u u t t á á c c đ đ ộ ộ ng ng t t ứ ứ c c thời thời ) ) Ki Ki ể ể u u t t á á c c đ đ ộ ộ ng ng có có trễ trễ ) ) B B ố ố trí trí tiếp tiếp đ đ i i ể ể m m ) ) C C á á c c kí kí hi hi ệ ệ u u đ đ i i ệ ệ n n Tiếp điểm thờng hở (NO) Khi mở Khi đóng Tiếp điểm thờng kín (NC) Khi đóng Khi mở 3.1. Các cảm biến đóng cắt dạng ON - off Ph Ph ả ả n n x x ạ ạ : : & & Trong Trong chế chế độ độ n n à à y y có có d d ù ù ng ng th th ê ê m m m m ộ ộ t t b b ộ ộ ph ph ả ả n n x x ạ ạ đ đ ợ ợ c c đ đ ặ ặ t t trong trong v v ù ù ng ng l l à à m m vi vi ệ ệ c c . . B B ộ ộ ph ph ả ả n n x x ạ ạ đ đ ợ ợ c c đ đ iều iều ch ch ỉ ỉ nh nh sao sao cho cho c c á á c c sóng sóng â â m... b b ỏ ỏ đ đ ố ố i i t t ợ ợ ng ng nhiễu nhiễu : : & & M M ộ ộ t t đ đ ố ố i i t t ợ ợ ng ng nhiễu nhiễu bất bất k k ì ì có có th th ể ể n n ằ ằ m m trong trong ph ph ạ ạ m vi m vi c c ả ả m m nh nh ậ ậ n n c c ủ ủ a a c c ả ả m m biến biến . . Đ Đ iều iều n n à à y y s s ẽ ẽ g g â â y y ra ra t t á á c c đ đ ộ ộ ng ng nh nh ầ ầ m m c c ủ ủ a a c c ả ả m m biến biến . . Đ Đ ể ể lo lo ạ ạ i i b b ỏ ỏ đ đ ố ố i i t t ợ ợ ng ng nhiễu nhiễu ng ng ời ời ta ta d d ù ù ng ng m m ộ ộ t t lo lo ạ ạ i...Chế Chế độ độ l l m m vi vi ệ ệ c c t t ố ố i i : : & & Khi Khi c c ả ả m m biến biến quang quang l l à à m m vi vi ệ ệ c c ở ở chế chế độ độ n n à à y y , , th th ì ì đ đ ầ ầ u u ra ra s s ẽ ẽ chuy chuy ể ể n n tr tr ạ ạ ng ng th th á á i i khi khi á á nh nh s s á á ng ng kh kh ô ô ng ng t t ớ ớ i i đ đ ợ ợ c c thiết thiết bị bị thu thu . . Phát Thu Thu Phát Đối tợng Hằng số điện môi của một số vật... b b ở ở i i đ đ ố ố i i t t ợ ợ ng ng th th ì ì đ đ ầ ầ u u ra ra c c ả ả m m biến biến s s ẽ ẽ thay thay đ đ ổ ổ i i tr tr ạ ạ ng ng th th á á i i . . Bộ phát Bộ thu H H ệ ệ s s ố ố khuyếch khuyếch đạ đạ i i á á nh nh s s á á ng ng : : H H ệ ệ s s ố ố khuyếch khuyếch đạ đạ i i á á nh nh s s á á ng ng l l à à l l ợ ợ ng ng á á nh nh s s á á ng ng ph ph á á t t ra ra v v ợ ợ t t qu qu á á l l ợ ợ ng ng y y ê ê u u c c ầ ầ u u c c ủ ủ a a thiết thiết bị bị thu thu . . Trong Trong m m ô ô i i tr tr ờng ờng s s ạ ạ ch... ) ) Ki Ki ể ể u u t t á á c c đ đ ộ ộ ng ng t t ứ ứ c c thời thời Tiếp điểm thờng đóng Tiếp điểm thờng hở Trục động Tiếp điểm tĩnh Tiếp điểm động Lò xo phản hồi Lò xo chốt Đ Đ ặ ặ c c đ đ i i ể ể m m ) ) Khi Khi ph ph ầ ầ n n chấp chấp h h nh nh bị bị t t á á c c đ đ ộ ộ ng ng , , l l ò ò xo xo ch ch ố ố t t s s ẽ ẽ tr tr ữ ữ n n ă ă ng ng l l ợ ợ ng ng , , đ đ ến ến vị vị trí trí đ đ óng óng l l ò ò xo xo ch ch ố ố t t gi gi ả ả i i phóng phóng n n ă ă ng ng l l ợ ợ ng ng . chuychuyểểnnđđổổiichchúúngngtrtrởởththàànhnhnhnhữữngngtíntínhihiệệuuđđiiệệnnphphùùhhợợppvvớớiithiếtthiếtbịbịthuthunhnhậậnntíntínhihiệệuu..))LLàànhnhữữngngthiếtthiếtbịbịkhkhôôngngththểểthiếuthiếutrongtrongccáácchhệệththốốngngttựựđđộộngnghohoáávvààssảảnnxuấtxuấtccôôngngnghinghiệệpp.. 2.12.1PhPhạạm. ChChơơngngI: I: CCảảmmbiếnbiến(Sensor)(Sensor)1. Khái niệm chung2. Một số tiêu chí đánh giá cảm biến3 . Nguyên lý làm việc của một số cảm biến 1.Khái niệm chung))LLàànhnhữữngngthiếtthiếtbịbịcócókhkhảảnnăăngngccảảmmnhnhậậnnnhnhữữngngđạđại