DO luong TDH Cảm biến

ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KHAI THÁC TS BÀI GIẢNG ĐO LƯỜNG VÀ TỰ ĐỘNG HÓA GV: Ths Bùi Thúc Minh Email: buithucminh@gmail.com Sđt: 0989 712961 Bộ môn: Điện công nghiệp NHA TRANG 2011 Mục tiêu • Các phương pháp đo thông số vật lý dựa nguyên tắc tự động điều khiển • Một số thiết bị đo lường cảm biến sử dụng hệ thống sản xuất NỘI DUNG Chương Cơ sở lý thuyết đo lường, tự động hoá Chương Các dụng cụ đo nhiệt độ Chương Đo áp suất, lưu lượng Chương Đo số thông số khác TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Hòa, Đo lường điện cảm biến đo lường, NXBGD 2005 [2] Hồng Cơng Minh, Cảm biến cơng nghiệp, NXB Xây dựng 2007 [3] O Gassmann, H Meixner, Sensors in Intelligent Buildings, Wiley-VCH Verlag GmbH 2001 [4] Jon S Wilson, Sensor Technology Handbook, the United States of America 2006 [5] Internet ĐÁNH GIÁ • Thời gian lên lớp: 30 tiết • Kiểm tra, tiểu luận: 40% • Thi kết thúc mơn: 60% (khơng dùng tài liệu) • Thời gian: 60 phút (từ 3-4 câu) TIỂU LUẬN Cảm biến nhiệt độ ứng dụng Cảm biến lực Thiết bị đo áp suất Thiết bị đo lưu lượng Thiết bị đo vị trí dịch chuyển Đo khối lượng trọng lượng Cảm biến sinh học Cảm biến độ ẩm Cảm biến tiệm cận Chương 1: sở lý thuyết đo lường, tự động hoá Counting dropping Chương 1: sở lý thuyết đo lường, tự động hoá liquid level measuring Chương 1: sở lý thuyết đo lường, tự động hoá Measure box dimension 10 Chương 1: sở lý thuyết đo lường, tự động hoá Full case packing inspaction 11 Chương 1: sở lý thuyết đo lường, tự động hố 1.1.Mở đầu • Đo lường: trình đánh giá định lượng đại lượng cần đo để có kết số so với đơn vị đo X • Kết đo biểu diễn: A  X  X  A.X 12 Simple instrument model 13 14 Các thuật ngữ • Thiết bị đo: thiết bị cung cấp cho kết đại lượng cần đo Thiết bị đo chia làm nhiều loại Đại lượng đo: dựa vào tính chất đại lượng đo mà ta phân loại: - Đại lượng khơng điện - Đại lượng điện 15 • Đơn vị đo: giá trị đơn vị tiêu chuẩn đại lượng đo quốc tế qui định mà quốc gia phải tuân thủ • Chuẩn đo lường: gồm cấp – – – – Chuẩn quốc tế Chuẩn quốc gia Chuẩn khu vực Chuẩn phòng thí nghiệm 16 • Các phương pháp đo: – Phương pháp đo trực tiếp : phương pháp đo mà lượng cần đo so sánh trực tiếp với mẫu đo (đơn vị đo loại) – Phương pháp đo gián tiếp: phương pháp đo lượng cần đo tính từ kết đo đại lượng khác có liên quan 17 Sai số đo lường: • Nguyên nhân: – Nguyên nhân chủ quan: lỗi lầm người sử dụng thiết bị đo phụ thuộc vào việc đọc sai kết quả, ghi sai, sử dụng sai không qui trình hoạt động – Sai số khách quan: sai số không phụ thuộc vào người đo (Thiết bị đo khơng đo trị số xác lý sau: • • • • • • Khơng nắm vững thông số đo điều kiện thiết kế Thiết kế nhiều khuyết điểm Thiết bị đo không ổn định hoạt động Bảo trì thiết bị đo Do người vận hành thiết bị đo không Do giới hạn thiết kế 18 Một số khái niệm cảm biến Khái niệm • Cảm biến phận dùng để cảm nhận biến đổi đại lượng vật lý đại lượng khơng có tính chất điện cần đo thành đại lượng điện chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị đại lượng cần đo 19 • Đại lượng đầu vào (hay kích thích) (m): Tác động đại lượng cần đo (có tính chất điện khơng) • Đại lượng đầu (hay đáp ứng) (s): Tín hiệu CB (thường mang tính chất điện) • Đáp ứng (s) hàm đại lượng cần đo (m): s = F(m) Thông qua đo (s) → xác định giá trị (m) 20 10 Một số ứng dụng cảm biến quang Ứng dụng cảm biến quang để phát thực phẩm băng tải hệ thống sản xuất thực phẩm 73 Một số ứng dụng cảm biến quang Ứng dụng cảm biến quang để phát chai băng tải đếm số chai hệ thống sản xuất nước uống 74 37 Cảm biến tiệm cận 75 Cảm biến tiệm cận • Cảm Biến tiệm cận (Lân Cận) dạng Điện Cảm • Cảm Biến tiệm Cận Dạng Điện Dung • Cảm biến tiệm cận siêu âm • Cảm biến tiệm cận quang học 76 38 Câu hỏi Cấu tạo, nguyên lý làm việc cảm biến tiệm cận điện cảm? Cấu tạo, nguyên lý làm việc cảm biến tiệm cận điện dung? Ứng dụng cảm biến tiệm cận Sự giống khác cảm biến tiệm cận điện cảm điện dung? 77 Cảm Biến tiệm cận (Lân Cận) dạng Điện Cảm – Là cảm biến dùng trường điện - từ để phát đối tượng kim loại – Điện áp làm việc DC, AC AC/DC • Phân loại: – Theo chức chia làm loại: NPN PNP – Theo khoảng cách chia làm loại: có bảo vệ khơng bảo vệ 78 39 Cảm Biến tiệm cận (Lân Cận) dạng Điện Cảm • Cấu tạo: Cảm biến lân cận dạng điện cảm có cấu tạo gồm phận Cấu tạo cảm biến lân cận điện cảm 79 • Đầu phát gồm cuộn dây quấn lõi sắt từ có nhiệm vụ tạo từ trường biến thiên khơng gian phía trước – Cấu tạo cách bố trí cuộn dây lõi sắt đầu phát hình Cấu tạo đầu phát 80 40 • Mạch dao động có nhiệm vụ tạo dao động điện từ tần số radio • Mạch phát mức dùng để so sánh biên độ tín hiệu mạch dao động • Mạch ngõ dùng để tạo mức logic cho tín hiệu ngõ cảm biến 81 Nguyên lý hoạt động cảm biến lân cận điện cảm • Khi có mục tiêu cần phát (đối tượng) kim loại tới gần cảm biến (vào vùng từ trường biến thiên cảm biến), • Từ trường biến thiên mạch dao động gây tập trung lõi sắt gây nên dòng điện xốy bề mặt đối tượng • Dòng điện xoáy sinh bề mặt đối tượng tạo nên tải làm giảm biên độ tín hiệu mạch dao động • Khi biên độ tín hiệu dao động nhỏ ngưỡng định trước, mạch phát mức tác động mạch ngõ để đặt trạng thái ngõ lên ON 82 41 • Khi đối tượng rời khỏi vùng từ trường cảm biến, biên độ tín hiệu mạch dao động tăng lên, tín hiệu mạch dao động có biên độ lớn ngưỡng, mạch phát mức tác động mạch ngõ tạo trạng thái ngõ OFF 83 • Chia theo khoảng cách: 84 42 • Nhận xét: 85 Một số dạng cảm biến lân cận điện cảm cơng nghiệp • Hãng Omron Cảm biến lân cận điện cảm dạng tròn 86 43 Cảm biến lân cận điện cảm dạng vuông 87 Mạch dạng NPN cực thu để hở 88 44 Mạch dạng PNP cực thu để hở 89 Cảm Biến Lân Cận Dạng Điện Dung – Là cảm biến sử dụng trường tĩnh điện để phát đối tượng kim loại phi kim loại – Điện áp làm việc DC, AC AC/DC • Phân loại: – Theo chức chia làm loại: PNP NPN – Tất cảm biến tiệm cận điện dung Siemen có bảo vệ 90 45 Cảm Biến Lân Cận Dạng Điện Dung • Cấu tạo: Đầu phát cảm biến lân cận điện dung cực tụ điện 91 Nguyên lý hoạt động cảm biến lân cận điện dung • Khi mục tiêu cần phát di chuyển đến gần đầu phát cảm biến làm điện dung tụ điện (được tạo cực bề mặt đầu thu cực lại đối tượng) C bị thay đổi • Khi điện dung tụ điện bị thay đổi mạch dao động tạo tín hiệu dao động • Khi tín hiệu dao động có biên độ lớn ngưỡng đặt trước mạch phát mức điều khiển mạch trạng thái ON • Khi đối tượng xa cảm biến, biên độ tín hiệu mạch dao động nhỏ, mạch phát mức điều khiển mạch trạng thái OFF 92 46 93 • Nhận xét: – Khoảng cách cảm nhận từ – 20mm – Có khả phát mức chất lỏng xuyên qua thùng suốt (chất lỏng phải có số điện mơi cao vỏ thùng) – Môi trường làm việc phải khô (khi chất lỏng bề mặt cảm biến, cảm biến tác động nhầm) 94 47 • Một số dạng cảm biến lân cận điện dung hãng OMRON 95 Cấu Trúc Mạch Ra Của Cảm Biến Lân Cận Mạch dạng NPN cực thu để hở 96 48 Mạch dạng PNP cực thu để hở 97 Ứng Dụng Của Cảm Biến Lân Cận điện cảm • Cảm biến lân cận điện cảm dùng để phát xuất vật thể kim loại vị trí xác định trước (vị trí đặt cảm biến) như: – Phát Cabin thang máy tầng, – Phát chai nước có nắp hay khơng (Nắp chai nước làm kim loai) – Xác định vị trí hai đầu mút mũi khoan, – Phát trạng thái đóng hay mở van, – Đo tốc độ quay động cơ, phát trạng thái đóng- mở xi lanh … 98 49 • Cảm biến lân cận điện dung dùng để phát xuất vật thể kim loại phi kim loại vị trí xác định trước (vị trí đặt cảm biến) như: Phát thủy tinh, nhựa, chất lỏng 99 Dùng cảm biến lân cận điện cảm đo tốc độ động 100 50 Dùng cảm biến điện dung để phát hộp sữa không đầy dây chuyền sản xuất sửa hộp 101 Dùng cảm biến điện dung để xác định mức chất lỏng 102 51 ... TIỂU LUẬN Cảm biến nhiệt độ ứng dụng Cảm biến lực Thiết bị đo áp suất Thiết bị đo lưu lượng Thiết bị đo vị trí dịch chuyển Đo khối lượng trọng lượng Cảm biến sinh học Cảm biến độ ẩm Cảm biến tiệm... định hoạt động Bảo trì thiết bị đo Do người vận hành thiết bị đo không Do giới hạn thiết kế 18 Một số khái niệm cảm biến Khái niệm • Cảm biến phận dùng để cảm nhận biến đổi đại lượng vật lý đại lượng... thuật ngữ đo lường? Cảm biến? Phân loại cảm biến? Cấu trúc dụng cụ đo không điện Mạch đo Một số ứng dụng cảm biến thường gặp? Cảm biến đóng cắt dạng ON-OFF? Cảm biến tiệm cận 54 27 Hệ SI – – – – –