Đang tải... (xem toàn văn)
Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến với mục tiêu nhằm trang bị cho học viên những kiến thức về nguyên lý, cấu tạo, các mạch ứng dụng trong thực tế của một số loại cảm biến... Hy vọng tài liệu là nguồn thông tin hữu ích cho quá trình học tập và nghiên cứu của các bạn.
Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến LỜI NĨI ĐẦU Trong cơng nghiệp sản xuất đại ngày nay, nhiều nhà máy xí nghiệp đã trang bị cho mình những dây chuyền sản xuất tự động hoặc bán tự động. Các loại cảm biến đã có mặt trong hầu hết các lĩnh vực điều khiển tự động, nó đóng một vai trò rất quan trọng, khơng một thiết bị nào có thể thay thế được. Việc trang bị cho mình một kiến thức về các loại cảm biến là nhu cầu bức thiết của các kỹ thuật viên, kỹ sư ngành điện cũng như các ngành khác Mơn học kỹ thuật cảm biến là một mơn học chun mơn của học viên ngành điện cơng nghiệp. Mơ đun này nhằm trang bị cho học viên những kiến thức về ngun lý, cấu tạo, các mạch ứng dụng trong thực tế của một số loại cảm biến Với các kiến thức này học viên có thể áp dụng trực tiếp vào lĩnh vực sản xuất cũng như đời sống Ngồi ra các kiến thức này dùng làm phương tiện để học tiếp các mơ đun chun ngành điện như trang bị điện, PLC cơ bản, PLC nâng cao Mơ đun này cũng có thể là tài liệu tham khảo cho các học viên, cán bộ kỹ thuật của các ngành khác quan tâm đến lĩnh vực này Biên soạn: GV Nguyễn Đức Q Page 1 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến BÀI MỞ ĐẦU: CẢM BIẾN VÀ ỨNG DỤNG 1. Khái niệm cơ bản về các bộ cảm biến Trong q trình sản xuất có nhiều đại lượng vật lý như: Nhiệt độ, áp suất, tốc độ, khoảng cách, lưu lượng cần được xử lý cho đo lường và điều khiển. Các bộ cảm biến thực hiện chức năng này. Bộ cảm biến còn có tên gọi khác là đầu dò, bộ nhận biết Cảm biến là một bộ chuyển đổi kỹ thuật để chuyển đổi các đại lượng vật lý khơng mang bản chất điện như nhiệt độ, áp suất, khoảng cách sang một đại lượng khác để đo, đếm được. Các đại lượng này phần lớn là tín hiệu điện như điện áp, dòng điện, điện trở, tần số Các bộ cảm biến được định nghĩa theo nghĩa rộng là thiết bị cảm nhận và đáp ứng các tín hiệu Cảm biến là một thiết bị chịu tác động của đại lượng cần kiểm tra m khơng có tính chất điện và cho ta một đặc trưng mang bản chất điện (như điện tích, điện áp, dòng điện hoặc trở kháng) ký hiệu là s. Đặc trưng điện s là hàm của đại lượng cần đo m. Cơng thức tính : s = f(m) Trong đó s là đại lượng đầu ra hoặc phản ứng của cảm biến và m là đại lượng đầu vào hay kích thích (có nguồn gốc là đại lượng cần đo). Việc đo đạc s cho phép nhận biết giá trị của m Biên soạn: GV Nguyễn Đức Q Page 2 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến Hình 1.1: Sự biến đổi của đại lượng cần kiểm tra m và phản ứng s theo thời gian 2 Các đặc tính tĩnh và động của cảm biến 2.1 Độ nhạy a) Định nghĩa Độ nhạy S xung quanh một giá trị khơng đổi mi của đại lượng cần kiểm tra được xác định bởi tỷ số biến thiên Δs của đại lượng ở đầu ra và biến thiên Δm tương ứng của đại lượng kiểm tra ở đầu vào: S s m m mi Thơng thường cảm biến được sản xuất có những độ nhạy S tương ứng với những điều kiện làm việc nhất định của cảm biến. Điều này cho phép lựa chọn được cảm biến thích hợp để sao cho mạch kiểm tra thoả mãn các điều kiện đặt ra. Đơn vị đo của độ nhạy phụ thuộc vào nguyên lý làm việc của cảm biến và các đại lượng liên quan, ví dụ: Ω/OC đối với nhiệt điện trở Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 3 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến V/ OC đối với cặp nhiệt Đối với các cảm biến khác nhau cùng dựa trên một ngun lý vật lý, trị số của độ nhạy S có thể phụ thuộc vào vật liệu, kích thước hay kiểu lắp ráp Vấn đề quan trọng là khi thiết kế và chế tạo cảm biến làm sao để khi sử dụng cảm biến độ nhạy S của chúng khơng đổi, nghĩa là S ít phụ thuộc nhất và các yếu tố sau: Giá trị của đại lượng cần đo m (độ tuyến tính) và tần số thay đổi của nó (dải thơng) Thời gian sử dụng (độ già hố) Ảnh hưởng của các đại lượng vật lý khác (khơng phải đại lượng cần đo) của mơi trường xung quanh Đây chính là những căn cứ để so sánh và lựa chọn cảm biến b) Độ nhạy trong chế độ tĩnh Chuẩn cảm biến chế độ tĩnh là dựng lại các giá trị si của đại lượng điện ở đầu ra tương ứng với các giá trị không đổi m i của đại lượng đo khi đại lượng này đạt giá trị làm việc danh định (ứng với giá trị cực đại tức thời). Đặc trưng tĩnh của cảm biến chính là dạng chuyển đổi đồ thị của việc chuẩn đó và điểm làm việc Q i của cảm biến chính là đặc trưng tĩnh tương ứng với các giá trị si, mi Độ nhạy trong chế độ tĩnh chính là độ dốc của đặc tuyến tĩnh ở điểm làm việc Nếu đặc tuyến tĩnh khơng phải là tuyến tính thì độ nhạy trong chế độ tĩnh phụ thuộc vào điểm làm việc. Với đặc tuyến tĩnh (đường cong chuẩn) của cảm biến thể hiện mối quan hệ giữa đối tượng tác động m và đại lượng đầu ra là tuyến tính thì độ nhạy của cảm biến phụ thuộc vào độ dốc của đặc trưng tĩnh đó. Nếu độ dốc của nó càng lớn thì độ nhạy càng tăng, tức là với một sự biến thiên m rất nhỏ cũng cho ta một đại lượng đầu ra stngiln.cmụttrờnhỡnhvsau Biờnson:GVNguyncQuý Page4 cngbiging:Kthutcmbin s Đặ c trung tĩnh2 s2 §Ỉ c trung tÜnh1 s1 m m Hình 1.2: Sự phụ thuộc của độ nhạy S vào độ dốc của đặc trưng tĩnh Rõ ràng chúng ta thấy s1 nhỏ hơn s2 như vậy độ nhạy của cảm biến có đặc truyến với độ dốc lớn tức là biến thiên đầu vào nhỏ và cho ta 1 sự thay đổi lớn ở đầu ra. c) Độ nhạy trong chế độ động Độ nhạy trong chế độ động được xác định khi đại lượng kiểm tra là hàm tuần hồn của thời gian. Trong điều kiện như vậy, đại lượng đầu ra s ở chế độ làm việc danh định cũng là hàm tuần hồn theo thời gian giống như đại lượng kiểm tra Giả sử đại lượng kiểm tra có dạng: m(t) = m0 + m1cosωt Trong đó: m0 là giá trị khơng đổi m1 là biên độ f = ω/2π là tần số biến thiên của đại lượng kiểm tra Vậy ở đầu ra của cảm biến ta thu được đại lượng s có dạng: s(t) = s0 + s1cos(ωt + φ) Trong đó: Biên soạn: GV Nguyễn Đức Q Page 5 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến s0 là đại lượng khơng đổi tương ứng với m0 xác định điểm Q0 trên đường cong chuẩn ở chế độ tĩnh. s1 là biên độ biến thiên ở đầu ra do thành phần biến thiên của đại lượng kiểm tra m1 gây nên φ là độ lệch pha giữa đầu vào và đầu ra của cảm biến Độ nhạy trong trường hợp này được xác định như sau: S s1 m1 Q0 Ngồi ra trong chế độ động độ nhạy của cảm biến còn phụ thuộc vào tần số của đại lượng đo m và ta có S(f) xác định đặc tính tần số của cảm biến 2.2 Điều kiện có tuyến tính Một cảm biến được gọi là tuyến tính trong một dải đo xác định nếu trong dải đó độ nhạy khơng phụ thuộc vào giá trị của đại lượng đo. Nếu như cảm biến khơng phải là tuyến tính, người ta có thể đưa vào mạch đo các thiết bị hiệu chỉnh, gọi là tuyến tính hố, có tác dụng làm cho tín hiệu điện tỷ lệ với sự thay đổi của đại lượng đo Trong chế độ tĩnh, độ tuyến tính thể hiện bằng các đoạn thẳng trên đặc tuyến tĩnh và hoạt động của cảm biến là tuyến tính chừng nào các thay đổi của đại lượng kiểm tra còn ở trong vùng này Trong chế độ động, độ tuyến tính bao gồm sự khơng phụ thuộc của độ nhạy ở chế độ tĩnh S(0) vào đại lượng đo m, đồng thời các thông số quyết định (như tần số riêng f0 của dao động không tắt, hệ số tắt dần ξ) cũng không phụ thuộc vào đại lượng đo 2.3 Độ nhanh và thời gian hồi đáp Độ nhanh là đặc trưng của cảm biến cho phép đánh giá xem đại lượng đầu ra có theo kịp về thời gian với biến thiên của đại lượng đo khơng Biên soạn: GV Nguyễn Đức Q Page 6 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến Độ nhanh là khoảng thời gian mà từ khi đại lượng đo thay đổi đột ngột đến khi biến thiên của đại lượng đầu ra s của cảm biến chỉ còn khác giá trị cuối cùng của nó một lượng được quy định bằng ε%. Thời gian hồi đáp là đại lượng được sử dụng để xác định giá trị của độ nhanh Cảm biến càng nhanh thì thời gian hồi đáp càng nhỏ. Thời gian hồi đáp đặc trưng cho tốc độ thay đổi của q trình q độ và là hàm của các thơng số xác định chế độ này. m m0 t s s0 ,9 0,1 to t+ s t1 t -s t Hình 1.3: Các khoảng thời gian khác nhau đặc trưng cho quá trình quá độ Kết luận: Khi đánh giá lựa chọn một cảm biến hay phải so sánh chúng với nhau ta cần phải chú ý những đặc tính cơ bản sau đây: Biên soạn: GV Nguyễn Đức Q Page 7 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến Phải xét đến khả năng có thể thay thế các cảm biến. Tức là khi chế tạo một loại cảm biến ta phải tính đến khả năng chế tạo nhiều cảm biến với các đặc tính như nhau đã cho trước. Như thế mới có thể thay thế khi bị hư hỏng mà khơng mắc phải sai số Cảm biến phải có đặc tính đơn trị, nghĩa là với đường cong hồi phục của cảm biến ứng với giá trị m ta chỉ nhận được một giá trị s mà thơi Đặc tuyến của cảm biến phải ổn định, nghĩa là khơng được thay đổi theo thời gian Tín hiệu ra của cảm biến u cầu phải tiện cho việc ghép nối vào dụng cụ đo, hệ thống đo và hệ thống điều khiển Đặc tính quan trọng của cảm biến là sai số: + Sai số cơ bản của cảm biếnlà sai số gây ra do ngun tắc của cảm biến, sự khơng hồn thiện của cấu trúc, sự yếu kém của cơng nghệ chế tạo + Sai số phụ: là sai số gây ra do sự biến động của điều kiện bên ngồi khác với điều kiện tiêu chuẩn Độ nhạy của cảm biến cũng là một tiêu chuẩn quan trọng. Nó có tác dụng quyết định cấu trúc của mạch đo để đảm bảo cho phép đ có thể bắt nhạy với những biến động nhỏ của đại lượng đo Đặc tính động của cảm biến: Khi cho tín hiệu đo vào cảm biến thường xuất hiện q trình q độ. Q trình này có thể nhanh hay chậm tuỳ thuộc vào dạng cảm biến. Đặc tính này được gọi là độ tác động nhanh. Nếu độ tác động nhanh chậm tức là phả ứng của tín hiệu ra của cảm biến trễ so với sự thay đổi của tín hiệu vào Sự tác động ngược lại của cảm biến lên đại lượng đo làm thay đổi nó và tiếp đến là gây ra sự thay đổi của tín hiệu ở đầu ra của cảm biến Về kích thước của cảm biến mong muốn là phải nhỏ có như vậy mới đưa được vào những nơi hẹp, nâng cao độ chính xác của phép đo 3. Phạm vi ứng dụng: Biên soạn: GV Nguyễn Đức Q Page 8 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến Các bộ cảm biến được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực: Cơng nghiệp, nghiên cứu khoa học, mơi trường, khí tượng, thơng tin viễn thơng, nơng nghiệp, dân dụng, giao thơng vận tải Theo khảo sát ta có các số liệu về tình hình sử dụng cảm biến như sau: Các lĩnh vực ứng dụng: Xe hơi 38% Sản xuất cơng 20% nghiệp Điện gia dụng 11% Văn phòng 9% Y tế 8% An tồn 6% Nơng nghiệp 4% Mơi trường 4% Các loại cảm biến hay được sử dụng trong cơng nghiệp và dân dụng: Cảm biến đo nhiệt độ 37,29% Cảm biến đo vị trí 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 4. Phân loại các bộ cảm biến 27,12% 16,27% 12,88% 1,36% 1,2% 1,2% 0,81% Theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng về kích thích Hiện tượng Hiện tượng vật lý Chuyển đổi đáp ứng về kích thích Nhiệt điện Quang điện Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 9 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến Quang từ Điện từ Quang đμn hồi Từ điện Nhiệt từ Hố học Biến đổi hố học Biến đổi điện hố Phân tích phổ Sinh học Biến đổi sinh hố Biến đổi vật lý Hiệu ứng trên cơ thể sống Biên soạn: GV Nguyễn Đức Q Page 10 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến Hình 5.10 5.1.10 u cầu khi lắp đặt cảm biến Vị trí của nguồn sáng, bộ phận nhận, bộ phận phản xạ hay đối tượng phải sao cho lượng năng lượng của ánh sáng khi đến được bộ phận đạt mức cao nhất 5.1.11 Cấu hình ngõ ra của cảm biến quang điện Xem phần 2.1.3 cấu hình cảm biến tiệm cận (Bài 2) 5.2 Cảm biến quang loại thu phát độc lập (ThruBeam) 5.2.1 Ngun tắc hoạt động Cảm biến quang loại ThuBeam là loại cảm biến có phần phát và phần thu ở trong hai bộ phận độc lập nhau và đặt đối diện nhau. Các tia ánh sáng đi trực tiếp từ phần phát đến phần thu. Khi có đối tượng (mục tiêu) xuất hiện ở vị trí trên đường đi của các tia sáng, trạng thái ngõ ra ở bộ phận nhận sẽ thay đổi. Đến khi đối tượng khơng còn cản trở các tia sáng nữa, thì trạng thái ngõ ra trở lại bình thường Biên soạn: GV Nguyễn Đức Q Page 104 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến Hình 5.11: Cảm biến loại ThruBeam Phần lớn ánh sáng được sử dụng là tia hồng ngoại, vì sử dụng loại tia hồng ngoại thì ảnh hưởng của vùng ánh sáng nhìn thấy được, của bụi, của bẩn giảm ở mức nhỏ 5.2.2 Vùng hiệu dụng Vùng hiệu dụng khu vực mà cảm biến có thể phát hiện ra đối tượng. Đường kính của vùng hiệu dụng bằng với đường kính của thấu kính bộ phận nhận và bộ phận phát. Kích thước nhỏ đối tượng nên bằng với đường kính thấu kính bộ phận nhận và bộ phận thu Hình 5.12: Vùng hiệu dụng của các tia ánh sáng Chú ý: Phần trăm diện tích vùng hiệu dụng bị đối tượng chắn dẫn đến ngõ ra cảm biến thay đổi trang thái còn phụ thuộc vào từng cảm biến cụ thể (độ nhạy và tính trễ của từng cảm biến 5.2.3 Đặc điểm cảm biến quang loại thu phát độc lập (ThruBeam) Độ tin cậy cao Biên soạn: GV Nguyễn Đức Q Page 105 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến Thích hợp với việc dùng để phát hiện các đối tượng mờ đục, khơng trong suốt (chắn sáng) hay các đối tượng có tính phản chiếu Khơng thích hợp để phát hiện các đối tượng trong suốt Tầm hoạt động xa nhất so với 2 loại còn lại. Một số cảm biến đặc biệt có khả năng hoạt động lên đến cự ly 274 m. Với các cảm biến Siemens tầm hoạt động lớn nhất là 300 feet (khoảng 91 m) Khoảng cách phát hiện xa. Khơng bị ảnh hưởng bởi bề mặt, màu sắc vật 5.3 Cảm biến quang loại phản xạ (Retroreflective hoặc Reflex) 5.3.1 Ngun tắc hoạt động Cảm biến có bộ thu phát chung là loại cảm biến có bộ thu và phát tích hợp vào chung một bộ phận. Vị trí của 2 bộ phận này song song nhau Một thành phần khác của loại cảm biến này là bộ phận phản xạ (Reflector) Hình 5.13 Ánh sáng được chiếu đến bộ phận phản xạ và quay trở lại bộ tiếp nhận. Khi có đối tượng chặn ánh sáng, ngõ ra của cảm biến thay đổi trạng thái. Các vật được nhận biết khi ánh sáng bị ngắt khơng phản xạ lại Khoảng các phát hiện lớn nhất của các cảm biến Siemens loại thu phát chung là 35 feet (khoảng 10 m) Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 106 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến Hình 5.14 5.3.2 Vùng hiệu dụng Vùng hiệu dụng khu vực từ thấu kính cảm biến đến bộ phận phản xạ Kích thước nhỏ nhất của đối tượng nên kích thước của bộ phận phản xạ Hình 5.15: Vùng hiệu dụng của cảm biến loại phản xạ 5.3.3 Đặc điểm cảm biến quang loại phản xạ (Retroreflective hoặc Reflex) Độ tin cậy cao. Giảm bớt dây dẫn Có thể phân biệt được vật trong suốt, mờ, bóng lống 5.3.4 Bộ phận phản xạ Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 107 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến Bộ phận phản xạ có kích thước và hình dạng khác nhau, có thể tròn hình chủ nhật Tầm hoạt động được chỉ định với từng dạng bộ phận phản xạ Những chất liệu đặc biệt được dùng để chế tạo các bộ phận phản xạ Không như gương hay các mặt phẳng phản xạ thông thường khác, những bộ phận phản xạ này khơng đòi hỏi khắt khe, sự hồn hảo trong việc lắp đặt (bộ Hình 5.16 phận phản xạ phải lắp đặt trực giao với cảm biến, vng góc với đường thẳng từ cảm biến đến bộ phận phản xa). Với loại Reflectives tape phạm vi cho phép lên tới 150 5.3.5 Cảm biến loại Retroreflective với đối tượng có tính chất phản xạ ánh sáng tốt Cảm biến loại phản xạ khơng thể phát hiện các đối tượng có tính phản xạ ánh sáng tốt. Bởi vì loại đối tượng này cũng gây sự phản xạ ánh sáng ngược trở lại cảm biến. Cảm biến lại khơng thể phân biệt được sự khác nhau giữa ánh sáng phản xạ đối tượng và ánh sáng phản xạ từ bộ phận phản xạ Biên soạn: GV Nguyễn Đức Q Page 108 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến Hình 5.17 5.3.6 Cảm biến loại Polarized Retroreflector Cảm biến Polarized Retroreflector 1 dạng khác loại cảm biến phản xạ (Retroreflective) Cấu trúc Cảm biến có thêm bộ lọc Polarizing đặt trước bộ phận nhận và bộ phận phát, có thể trước hoặc sau thấu kính. Bộ lọc này làm cho ánh sáng chỉ còn dao động theo một hướng nhất định (lúc này sóng dao động có thể biểu chỉ trên một mặt phẳng) Hình 5.18 Ngun lý hoạt động Biên soạn: GV Nguyễn Đức Q Page 109 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến Sau khi qua bộ lọc Polarizing, nếu ánh sáng gặp đối tượng và phản xạ lại thì ánh sáng vẫn còn dao động theo một hướng. Nếu ánh sáng đi tới bộ phận phản xạ, thì ánh sáng phản xạ lại sẽ trở về trạng thái bình thường Chú ý: Các bộ phận phản xạ này có tính chất làm cho ánh sáng trở lại trạng thái bình thường. Hầu hết các bộ phận phản xạ dạng băng dẫn (Reflective tape) khơng thích hợp với cảm biến loại Polarized Retroreflector trừ 1 số loại đặc biệt Bộ phận nhận chỉ có thể phát hiện ánh sáng trạng thái bình thường. Vì vậy bộ phận nhận khơng thể “nhận” được ánh sáng phản xạ khi gặp đối tượng (kể cả đối tượng có tính chất phản xạ ánh sáng tốt) So sánh Polarized Retroreflector và dạng Retroreflector ngun bản thì loại cảm biến Polarized làm việc tốt hơn khi cần phải phát hiện các đối tượng có khả năng 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 một khối Ánh sáng đi từ bộ phận phát đến đối tượng Ánh sáng phản xạ từ bề mặt đối tượng khuếch tán với các góc độ khác nhau Nếu bộ phận nhận được đủ Hình 5.19: Cảm biến quang điện loại khuếch tán ánh sáng phản xạ, ngõ của cảm biến sẽ thay đổi trạng thái. Khi khơng có ánh sáng phản xạ trở lại, trạng thái ngõ ra sẽ trở Biên soạn: GV Nguyễn Đức Q Page 110 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến lại bình thường Với cảm biến quang loại khuếch tán, bộ phận phát cần được đặt ở vị trí trực giao với đối tượng cần phát hiện 5.4.2 Vùng hiệu dụng Kích thước vùng hiệu dụng phụ thuộc vào kích thước của đối tượng khi nó di chuyển vào vùng sóng ánh Hình 5.20 sáng 5.4.3 Đặc điểm cảm biến quang loại khuếch tán (Diffuse) Hệ số phản xạ ánh sáng của đối tượng và nền (mơi trường xung quanh) có các giá trị rất khác nhau. Các yếu tố này rất quan trọng khi sử dụng cảm biến loại khuếch tán Nếu mơi trường xung quanh có bề mặt sáng, bóng, phản xạ ánh sáng tốt có thể phản xạ hầu hết các ánh sáng dù ở khoảng cách xa so với bộ phận nhận. điều này sẽ gây khó khăn cho việc phát hiện đối tượng Nếu đối tượng (mục tiêu) làm từ những vật liệu có tính chất “hút” ánh sáng. lượng ánh sáng phản xạ lại là rất nhỏ. Những đối tượng này hầu như khơng thể phát hiện được trừ khi đối tượng ở phạm vi rất gần Tầm hoạt động lớn nhất của cảm biến loại khuếch tán phụ thuộc vào kích thước của đối tượng. Nhiều nhà sản xuất sử dụng đối tượng có kích thước 216mm (8.5 in) x 292mm (11 in), chất liệu bằng “giấy trắng” được chế tạo với cơng thức đặc biệt. Với chất liệu này cho phép đối tượng phản xạ 90% năng lượng nhận được từ nguồn sáng 5.4.4 Cảm biến quang loại khuếch tán tiêu điểm (Fixed Focus Diffuse) Các chùm tia sáng của nguồn sáng và vùng phát hiện của bộ phận nhận hội tụ ở 1 điểm rất hẹp (tiêu điểm). Cảm biến rất nhạy tại tiêu điểm Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 111 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến Hình 5.21 Loại cảm biến Fixed Focus Diffuse có các ứng dụng cơ bản sau: Rất đáng tin cậy để dùng phát hiện các đối tượng có khích thước nhỏ: Do tạI vị trí tiêu điểm, cảm biến rất nhạy nên các vật nhỏ được dễ dàng phát hiện Phát hiện đối tượng cự li nhất định: bởi vì cảm biến hầu như chỉ phát hiện đối tượng tại tiễu điểm. Khi đối tượng ở trước và sau tiêu điểm đối tượng sẽ không phát hiện được 5.4.5 Cảm biến quang loại khuếch tán giới hạn (Background Suppression Diffuse) Cảm biến quang loại khuếch tángiới hạn được dùng để phát hiện đối tượng trong một vùng với khoảng cách lớn nhất đã được xác định. Nếu đối tượng ở xa hơn khoảng cách đã chỉ định thì cảm biến sẽ khơng phát hiện. Sự khác biệt của cảm biến Background Suppression là bộ phận nhận PSD (position sensor detector: phát hiện vị trí). Ánh sáng phản xạ từ đối tượng đến bộ phận nhận khác nhau về góc độ. Độ lớn của góc phản xạ phụ thuộc vào khoảng cách, khoảng cách càng lớn thì góc càng hẹp Với những ứng dụng khó khăn, cảm biến quang loại khuếch tán giới hạn là giải pháp tốt hơn so với cảm biến quang khuếch tán thơng thường (giá thành cũng cao hơn) Biên soạn: GV Nguyễn Đức Q Page 112 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến Hình 5.22: Cảm biến quang loại khuếch tán giới hạn (Background Suppression Diffuse) Biên soạn: GV Nguyễn Đức Q Page 113 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến 5.5 Một số ứng dụng của cảm biến quang điện Ứng dụng: Ứng dụng: Kiểm tra đối tượng Đếm số kiện hàng trong chai trong 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 114 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến Ứng dụng: Ứng dụng: Xác định vị trí tham chiếu Phát hiện người để thực hiện xén Ứng dụng: Ứng dụng: Điều khiển cổng Phát hiện vị trí cuối của cuộn giấy Ứng dụng: Ứng dụng: Đếm các thùng hàng Phát nắp đậy của chai Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 115 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến Ứng dụng: Ứng dụng: Xác định hướng các Phát hiện các thành phần IC trong hộp kim loại Ứng dụng: Ứng dụng: Phát hiện hướng của các Phát hiện và kiểm tra độ IC cao Ứng dụng: Ứng dụng: Phát tắc nghẽn Điều khiển độ cao của trên hệ thống dây chuyền kiện hàng Ứng dụng: Ứng dụng: Đếm số lượng Đếm số chân IC sản phẩm (ở bất kì vị trí Biên soạn: GV Nguyễn Đức Q Page 116 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến nào) hệ thống dây chuyền Ứng dụng: Ứng dụng: Phát xuất hiện Đếm làm đổi hướng đối tượng để dây sản phẩm khơng có chuyền hoạt động nhãn Ứng dụng: Ứng dụng: Kiểm tra chất lỏng trong Phát đối tượng lọ thủy tinh phản chiếu ánh sáng Ứng dụng: Ứng dụng: Kiểm tra diện Kiểm tra các vít đã ở đúng của bánh trong hộp đóng vị trí chưa gói trong suốt Biên soạn: GV Nguyễn Đức Q Page 117 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến Ứng dụng: Ứng dụng: Phát nhãn hiệu trên Kiểm tra độ cao son mơi nền trong suốt trước khi 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 tại phiếu luyện tập) Biên soạn: GV Nguyễn Đức Quý Page 118 ... Các loại cảm biến hay được sử dụng trong cơng nghiệp và dân dụng: Cảm biến đo nhiệt độ 37,29% Cảm biến đo vị trí 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 4. Phân loại các bộ cảm biến. . .Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến BÀI MỞ ĐẦU: CẢM BIẾN VÀ ỨNG DỤNG 1. Khái niệm cơ bản về các bộ cảm biến Trong q trình sản xuất có nhiều đại lượng vật lý như: Nhiệt độ, áp suất, tốc... Page 9 Đề cương bài giảng: Kỹ thuật cảm biến Quang từ Điện từ Quang đμn hồi Từ điện Nhiệt từ Hố học Biến đổi hố học Biến đổi điện hố Phân tích phổ Sinh học Biến đổi sinh hố Biến đổi vật lý