KỸ THUẬT CẢM BIẾN CD - Nguồn: BCTECH

Bộ tạo dao động sẽ tạo ra tần số cao, thông qua cuộn dây điện từ sẽ tạo ra vùng từ trường biến thiên nằm ở đầu cảm biến, nếu có một vật bằng kim loại nằm trong vùng đường sức của từ tr[r]

(1)

BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 Ban hành lần: UBND TỈNH BÀ RỊA – VŨNG TÀU

TRƢỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ BÀ RỊA VŨNG TÀU

GIÁO TRÌNH

MƠ ĐUN: KỸ THUẬT CẢM BIẾN NGHỀ: ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP

TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

(Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐKTCN ngày…….tháng….năm Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ BR – VT)

(2)

1

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Nhằm đáp ứng nhu cầu học tập nghiên cứu cho giảng viên sinh viên nghề Điện tử công nghiệp trường Cao đẳng kỹ thuật Công nghệ Bà Rịa – Vũng Tàu, thực biên soạn tài liệu Kỹ thuật cảm biến

(3)

2

LỜI GIỚI THIỆU

Cùng với phát triển không ngừng lĩnh vực tự động hóa, ngày cảm biến ứng dụng nhiều trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp đời sống

Các cảm biến ngày hoàn thiện với nguyên lý mới, vật liệu kỹ thuật chế tạo gọn, nhỏ, mỏng Vì vậy, tìm hiểu cảm biến mơn học bắt buộc nhiều trường đào tạo khối kỹ thuật, đặc biệt đào tạo ngành thuộc ngành điện như: Điện cơng nghiệp, điện tử tự động hóa

Cuốn giáo trình “Kỹ thuật cảm biến” biên soạn cho sinh viên trình độ cao đẳng nghề Nên đưa loại cảm biến thông dụng Mỗi cảm biến đề cập đến nét khái quát chung, nguyên lý cấu tạo, nguyên lý làm việc đặt trưng

Mặc dù có nhiều cố gắng biên soạn, giáo trình chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong muốn độc giả góp ý trao đổi, để bổ sung cho giáo trình sau hồn thiện

Bà Ria – Vũng Tàu, ngày 28 tháng 07 năm 2020

Tham gia biên soạn

(4)

3

MỤC LỤC

Lời giới thiệu

BÀI 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ BỘ CẢM BIẾN

1 Khái niệm cảm biến

2 Phạm vi ứng dụng

3 Phân loại cảm biến

BÀI 2: CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ 11

1 Thang đo nhiệt độ 11

2 Nhiệt độ cần đo nhiệt độ đo 11

3 Các phương pháp đo điện trở 11

4 Cảm biến nhiệt điện trở 13

4.1 Điện trở kim loại thay đổi theo nhiệt độ (Nhiệt trở PTR NTR) 13

4.2 Nhiệt điện trở với platin nickel (Điện trở nhiệt kim loại RTD) 13

4.3 Cảm biến nhiệt điện trở oxit kim loại (NTC, PTC): 17

4.4 Cảm biến nhiệt bán dẫn với vật liệu Silic (Si) 17

5 Thực hành cảm biến nhiệt độ 20

BÀI 3: CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN CẢM 27

1 Đại cương cảm biến tiệm cận 27

1.1 Đặc điểm 27

1.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến tầm phát cảm biến 29

1.4 Cách đấu dây cảm biến tiệm cận 30

2 Cảm biến tiệm cận điện cảm (Proximity sensor) 32

2.1 Cấu trúc 32

2.2 Nguyên lý hoạt động 33

2.3 Ứng dụng cảm biến điện cảm 33

3 Thực hành với cảm biến tiệm cận điện cảm 34

BÀI 4: CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN DUNG 36

1 Cảm biến tiệm cận điện dung 36

1 Cấu trúc 36

1.2 Nguyên lý hoạt động 36

1.3 Ứng dụng cảm biến điện dung 37

2 Thực hành với cảm biến tiệm cận điện dung 37

BÀI 5: KHÁI QUÁT VỀ CẢM BIẾN QUANG ĐIỆN 39

1 Cấu trúc, nguyên tắc hoạt động cảm biến quang 39

1.1 Cấu trúc, nguyên tắc hoạt động cảm biến quang 39

1.2 Nguyên tắc hoạt động 40

2 Phân loại chế độ hoạt động cảm biến quang điện 41

2.1 Phân loại cảm biến quang 41

2.2 Các chế độ hoạt động cảm biến quang điện: 41

3 Yêu cầu lắp đặt cảm biến 43

(5)

4

BÀI 6: CẢM BIẾN QUANG THU PHÁT ĐỘC LẬP 45

1 Cấu trúc nguyên tắc hoạt động: 45

2 Đặc điểm ứng dụng cảm biến quang loại thu phát độc lập 45

2.2 Ứng dụng cảm biến quang thu phát độc lập 46

3 Thực hành với cảm biến quang loại phát thu độc lập 47

BÀI 7: CẢM BIẾN QUANG PHẢN XẠ GƢƠNG 49

2 Đặc điểm ứng dụng: 49

2.2 Ứng dụng cảm biến quang loại phản xạ gương 50

3 Thực hành với cảm biến quang loại phản xạ gương 52

BÀI 8: CẢM BIẾN QUANG LOẠI KHUẾCH TÁN 54

2 Đặc điểm ứng dụng 54

2.2 Ứng dụng 54

2.3 Một số loại cảm biến quang phản xạ khuyếch tán: 55

3 Thực hành với cảm biến quang loại phản xạ khuếch tán 59

BÀI 9: CẢM BIẾN MÀU 61

1 Cấu trúc nguyên lý hoạt động cảm biến màu 61

2 Đặc điểm ứng dụng cảm biến màu 61

2.2 Ứng dụng 62

3 Thực hành với cảm biến phân loại màu 63

BÀI 10: ĐO VẬN TỐC VÕNG QUAY VÀ GÓC QUAY 63

1 Đo vận tốc vòng quay phương pháp analog 63

1.1 Tốc độ kế chiều (Máy phát tốc DC) 63

1.2 Tốc độ kế xoay chiều (Máy phát tốc AC) 63

2 Đo vận tốc vòng quay phương pháp Digital 63

2.1 Đo vận tốc vòng quay phương pháp quang điện tử 63

2.2 Đo vận tốc vòng quay với nguyên tắc điện trở từ 70

3 Thực hành với cảm biến đo tốc độ (encoder) 75

BÀI 11: CẢM BIẾN LỰC, ÁP SUẤT 91

1 Cảm biến lực Load cell 91

1.1 Cấu trúc nguyên lý hoạt động 91

1.2 Phân loại 92

1.3 Loadcells tương tự Loadcells số 93

1.4 Ứng dụng 95

2 Cảm biến áp suất 96

(6)

5

2.2 Nguyên lý đo áp suất 96

2.3 Ứng dụng cảm biến đo áp suất 98

3 Thực hành cảm biến lực, áp suất 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO 107

(7)

6

GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: Kỹ thuật cảm biến

Mã mô đun: MĐ15

Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun:

- Vị trí: Mơ đun bố trí dạy sau mơn học linh kiện điện tử, đo lường điện tử, kỹ thuật xung - số, học song song với môn khác máy điện, điện tử công suất, vi mạch tương tự

- Tính chất: Là mơ đun dạy nghề bắt buộc

- Ý nghĩa vai trị mơ đun: Mô đun Kỹ thuật cảm biến trang bị cho học viên kiến thức nguyên lý, cấu tạo, mạch ứng dụng thực tế 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 môn học khác PLC, Điều khiển điện – khí nén …

Mục tiêu mơn học/mơ đun: Sau hồn tất mơ-đun này, người học có khả

sau: Sau hồn tất mơ-đun này, người học có khả sau: - Về kiến thức:

+ Phân tích khái niệm cảm biến

+ Phân tích ứng dụng phương pháp phân loại cảm biến

+ Phân tích thang độ nhiệt độ phương pháp đo nhiệt độ thường dùng + Phân tích cấu tạo, đặc tính loại cảm biến nhiệt độ

+ Phân tích đặc tính cảm biến tiệm cận điện cảm

+ Phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phạm vi ứng dụng cảm biến điện cảm

+ Phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phạm vi ứng dụng cảm biến điện dung

+ Phân tích cấu trúc, nguyên tắc hoạt động cảm biến quang

+ Phân tích chế độ hoạt động, cấu hình ngõ cảm biến quang + Phân tích cấu trúc cảm biến quang loại thu phát độc lập

+ Phân tích nguyên tắc hoạt động, đặc điểm cảm biến quang loại thu phát độc lập

+ Phân tích cấu trúc, nguyên tắc hoạt động đặc điểm cảm biến quang loại phản xạ gương

+ Phân tích cấu trúc, nguyên tắc hoạt động đặc điểm cảm biến quang loại khuếch tán

+ Phân tích cấu trúc, nguyên tắc hoạt động đặc điểm cảm biến màu + Phân tích phương pháp đo vịng quay góc quay

+ Giải thích khác loại thiết bị đo góc + Phân tích khái niệm cảm biến lực, áp suất

+ Phân tích cấu tạo nguyên lý hoạt động, phạm vi ứng dụng cảm biến lực, áp suất

(8)

7

+ Lắp đặt mạch điện ứng dụng cảm biến quang loại phản xạ gương + Lắp đặt mạch điện ứng dụng cảm biến quang loại khuếch tán + Lắp đặt mạch điện ứng dụng cảm biến quang loại thu phát độc lập

+ Lắp đặt mạch điện ứng dụng cảm biến màu

+ Thực mạch cảm biến điện cảm đạt yêu cầu kỹ thuật + Thực mạch cảm biến điện dung đạt yêu cầu kỹ thuật + Thực mạch cảm biến yêu cầu kỹ thuật

+ Thực phương pháp đo góc đạt yêu cầu kỹ thuật + Lắp đặt mạch điện ứng dụng cảm biến lực, áp suất - Về lực tự chủ trách nhiệm:

+ Người học có khả làm việc độc lập làm nhóm, có tinh thần hợp tác, giúp đỡ lẫn học tập rèn luyện, có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm công việc

(9)

8

BÀI 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ BỘ CẢM BIẾN Giới thiệu:

Các cảm biến sử dụng nhiều lĩnh vực kinh tế kỹ thuật, cảm biến đặc biệt nhạy cảm sử dụng thí nghiệm, lĩnh vực nghiên cứu khoa học Trong lĩnh vực tự động hoá người ta sử dụng sensor bình thường đặc biệt Cảm biến có nhiều loại, đa dạng phong phú, nhiều hãng sản xuất, giúp người nhận biết trình làm việc tự động máy móc tự động hố cơng nghiệp

Cảm biến làm nên cách mạng cho thông minh thiết bị máy móc

Mục tiêu:

- Phân tích khái niệm cảm biến

- Phân tích ứng dụng phương pháp phân loại cảm biến - Rèn luyện tính cẩn thận, kỹ làm việc nhóm

Nội dung chính:

1 Khái niệm cảm biến:

Cảm biến – sensor: xuất phát từ chữ “ sense” nghĩa giác quan – giác quan thể người Nhờ cảm biến mà mạch điện, hệ thống điện thu nhân thơng tin từ bên ngồi Từ đó, hệ thống máy móc, điện tử tự động tự động hiển thị thơng tin đại lượng cảm nhận hay điều khiển q trình định trước có khả thay đổi cách uyển chuyển theo môi trường hoạt động

Để d hiểu so sánh cảm nhận cảm biến qua giác quan người sau:

5 giác quan Thay đổi môi trường Thiết bị cảm biến

Thị giác Xúc giác Vị giác Thính giác Khứu giác

nh sáng, hình dạng, kích thước, vị trí xa gần, màu sắc p suất, nhiệt độ, đau, tiếp xúc, tiệm cận, ẩm, khô Ngọt, mặn, chua cay, béo m rầm bổng, sóng âm, âm lượng

Mùi chất khí, chất lỏng

Cảm biến thu hình, cảm biến quang

Nhiệt trở, cảm biến tiệm cận, cảm biến độ rung động Đo lượng đường máu Cảm biến sóng siêu âm, mi-cro

Đo độ cồn, thiết bị cảm nhận khí ga

Bảng 1.1: So sánh cảm nhận cảm biến qua giác quan

Cảm biến thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi đại lượng vật lý đại lượng khơng có tính chất điện cần đo thành đại lượng điện đo xử lý

Các đại lượng cần đo (m) thường khơng có tính chất điện (như nhiệt độ, áp suất ) tác động lên cảm biến cho ta đặc trưng (s) mang tính chất điện (như điện tích, điện áp, dịng điện trở kháng) chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị đại lượng đo Đặc trưng (s) hàm đại lượng cần đo (m):

s = F(m) Phạm vi ứng dụng:

(10)

9 - Nghiên cứu khoa học

- Môi trường, khí tượng - Thơng tin vi n thơng - Nơng nghiệp

- Dân dụng - Giao thông - Vũ trụ - Quân

3 Phân loại cảm biến:

Các cảm biến phân loại theo đặc trưng sau đây: - Theo nguyên lý chuyển đổi đáp ứng kích thích:

Hiện tượng Chuyển đổi đáp ứng kích thích

Vật lý - Nhiệt điện

- Quang điện - Quang từ - Điện từ

- Quang đàn hồi - Từ điện

- Nhiệt từ

Hoá học - Biến đổi hoá học

- Biến đổi điện hố - Phân tích phổ

Sinh học - Biến đổi sinh hoá

- Biến đổi vật lý

- Hiệu ứng thể sống

Bảng 1.2: Các nguyên lý chuyển đổi đáp ứng kích thích

- Phân loại theo dạng kích thích:

Dạng kích thích Phân loại

Âm - Biên pha, phân cực

- Phổ

- Tốc độ truyền sóng

Điện - Điện tích, dịng điện

- Điện thế, điện áp

- Điện trường (biên, pha, phân cực, phổ) - Điện dẫn, số điện môi

Từ - Từ trường (biên, pha, phân cực, phổ)

- Từ thông, cường độ từ trường - Độ từ thẩm

Quang - Biên, pha, phân cực, phổ

- Tốc độ truyền

(11)

10

- Hệ số hấp thụ, hệ số xạ

Cơ - Vị trí

- Lực, áp suất - Gia tốc, vận tốc - Ứng suất, độ cứng - Mô men

- Khối lượng, tỉ trọng

- Vận tốc chất lưu, độ nhớt

Nhiệt - Nhiệt độ

- Thông lượng

- Nhiệt dung, tỉ nhiệt

Bức xạ - Kiểu

- Năng lượng - Cường độ

Bảng 1.3: Phân loại theo dạng kích thích cảm biến

- Theo tính cảm biến: Các cảm biến phân theo độ xác, độ tuyến tính, độ nhạy, thời gian đáp ứng, độ tr …

- Phân loại theo phạm vi sử dụng: Theo phạm vi sử dụng, cảm biến phân chia thành: Cảm biến công nghiệp, Cảm biến dân dụng, Cảm biến quân sự, v.v… - Phân loại theo thông số mơ hình mạch thay thế: Các cảm biến phân chia theo thơng số: Cảm biến tích cực (có nguồn) đầu nguồn áp nguồn dịng, cảm biến thụ động (khơng nguồn) đặc trưng thông số R, L, C, M … tuyến tính phi tuyến

CÂU HỎI BÀI

1 Trình bày khái niệm cảm biến?

(12)

11

BÀI 2: CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ Giới thiệu:

Cảm biến nhiệt độ sử dụng nhiều lĩnh vực kinh tế kỹ thuật, cảm biến nhiệt độ đóng vai trị định đến tính chất vật chất, nhiệt độ làm ảnh hưởng đến đại lượng chịu tác dụng nó, ví dụ áp suất, thể tích chất khí

Cảm biến nhiệt độ nhạy cảm sử dụng thí nghiệm, lĩnh vực nghiên cứu khoa học.Trong lĩnh vực tự động hoá người ta sử dụng sensor bình thường đặc biệt

Mục tiêu:

- Phân tích thang nhiệt độ phương pháp đo nhiệt thông thường - Phân tích cấu tạo, đặc tính loại cảm biến nhiệt độ

- Thực mạch cảm biến yêu cầu kỹ thuật - Rèn luyện tính cẩn thận, kỹ làm việc nhóm

Nội dung chính: 1 Thang đo nhiệt độ:

Thang Kelvin : ( Thomson Kelvin – 1852) : Thang nhiệt độ động học tuyệt đối, đơn

vị nhiệt độ oK Trong thang đo này, người ta gán cho nhiệt độ điểm cân ba

trạng thái nước – nước đá – giá trị số 273,15 o

K

Thang Celsius ( Andreas Celsius 1742) : Thang nhiệt độ bách phân, đơn vị nhiệt độ

là oC độ Celsius độ Kelvin

Nhiệt độ Celsius xác định qua nhiệt độ Kelvin theo biểu thức:

T( C) = T( K) – 273,15

Thang Fahrenheit ( Fahrenheit – 1706) : Đơn vị nhiệt độ oF Trong thang đo này,

nhiệt độ điểm nước đá tan 32oF điểm nước sôi 212 oF

Quan hệ nhiệt độ Fahrenheit nhiệt Celssius:

T( C) =

9(T(

0

F) – 32)

T( F) =

5T(

0

C) + 32

2 Nhiệt độ cần đo nhiệt độ đƣợc đo:

Giả sử mơi trường đo có nhiệt độ thực Tx, đo ta nhận nhiệt độ Tc nhiệt độ phần tử cảm nhận cảm biến Nhiệt độ Tx gọi nhiệt độ cần đo, nhiệt độ Tc gọi nhiệt độ đo Điều kiện để đo nhiệt độ phải có cân nhiệt môi trường đo cảm biến Tuy nhiên, nhiều nguyên nhân, nhiệt độ cảm biến không đạt tới nhiệt độ môi trường Tx, tồn chênh lệch nhiệt độ Tx - Tc định Độ xác phép đo phụ thuộc vào hiệu số Tx - Tc, hiệu số bé, độ xác phép đo cao Muốn đo cần phải:

(13)

12

Chúng ta khảo sát trường hợp đo cảm biến tiếp xúc Lượng nhiệt truyền từ môi trường vào cảm biến xác định theo công thức:

dQ = αA(Tx − Tc )dt Với: α - hệ số dẫn nhiệt

A - diện tích bề mặt trao đổi nhiệt T - thời gian trao đổi nhiệt

Lượng nhiệt cảm biến hấp thụ:

dQ = mCdTc Với: m - khối lượng cảm biến

C - nhiệt dung cảm biến

Nếu bỏ qua tổn thất nhiệt cảm biến môi trường ngồi giá đỡ, ta có: αA Tx − Tc dt = mCdTc

Hình 2.1: Trao đổi nhiệt cảm biến

Để tăng cường trao đổi nhiệt mơi trường có nhiệt độ cần đo cảm biến ta phải dùng cảm biến có phần tử cảm nhận có tỉ nhiệt thấp, hệ số dẫn nhiệt cao, để hạn chế tổn thất nhiệt từ cảm biến ngồi tiếp điểm dẫn từ phần tử cảm nhận mạch đo bên ngồi phải có hệ số dẫn nhiệt thấp

3 Các phƣơng pháp đo nhiệt độ:

Nhiệt độ đại lượng đo gián tiếp sở tính chất vật phụ thuộc nhiệt độ Hiện có nhiều nguyên lý cảm biến khác để chế tạo cảm biến nhiệt độ như: nhiệt điện trở, cặp nhiệt ngẫu, phương pháp quang dựa phân bố phổ xạ nhiệt, phương pháp dựa dãn nở vật rắn, lỏng, khí dựa tốc độ âm…

Có phương pháp đo chính:

Ở dải nhiệt độ thấp trung bình phương pháp đo phương pháp tiếp xúc, nghĩa chuyển đổi đặt trực tiếp môi trường đo Thiết bị đo như: nhiệt điện trở, cặp nhiệt ngẫu …

(14)

13

4 Cảm biến nhiệt điện trở:

Ưu điểm nhiệt điện trở đơn giản, độ nhạy cao, ổn định dài hạn Các cảm biến nhiệt điện trở dùng kim loại, oxyt kim loại hay bán dẫn

4.1 Điện trở kim loại thay đổi theo nhiệt độ (Nhiệt trở PTR NTR):

Dựa vào hệ số nhiệt điện trở, phân điện trở nhiệt thành điện trở có hệ số nhiệt điện trở dương PTR (Positive Thermic Resistor) điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm (Negative Thermic Resistor)

- Nhiệt điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm NTR Giá trị điện trở giảm nhiệt độ tăng

- Nhiệt điện trở có hệ số nhiệt điện trở dương PTR Giá trị điện trở tăng nhiệt độ tăng

Đường đặc tuyến PTR chia làm vùng:

- Vùng nhiệt độ thấp <TA: giống NTC

- Vùng hệ số nhiệt tăng chậm ( TA, TN)

- Vùng làm việc >TN

Hình 2.2: Đường đặc tuyến làm việc PTR

4.2 Nhiệt điện trở với platin nickel (Điện trở nhiệt kim loại RTD): 4.2.1 Cấu tạo:

RTD sản xuất từ vật liệu có nhiệt điện trở dương, phổ biến đồng, nickel, hợp kim sắt-nickel, vonfram, bạch kim Tuy nhiên, bạch kim xem

chính xác nhất, ổn định đo nhiệt độ lên đến 1200oF Phạm vi nhiệt độ

(15)

14

Tên vật liệu Phạm vi nhiệt độ làm việc

Bạch kim -450Fđến 1200F

Nickel -150Fđến 600F

Đồng -100Fđến 300F

Hợp kim sắt/nickel 32Fđến 400F

Bảng 2.1: Vật liệu chế tạo RTD

Các vật liệu đồng, nickel, hợp kim sắt/nickel dùng để làm RTD, hầu hết chúng có giá thành thấp sử dụng ứng dụng khơng địi hỏi u cầu cao

Đặt tính platin nickel: - Platin:

+ Có thể chế tạo với độ tinh khiết cao (99,999%) tăng độ xác tính chất điện

+ Có tính trơ mặt hố học tính ổn định cấu trúc tinh thể cao đảm bảo tính ổn định cao đặc tính dẫn điện trình sử dụng

+ Hệ số nhiệt điện trở 0C 3,9x10-3/oC

+ Điện trở 100oC lớn gấp 1,385 lần so với 0o

C

+ Dải nhiệt độ làm việc rộng từ -200 o

C ÷ 1000oC

- Nickel:

+ Có độ nhạy nhiệt cao 4,7x10-3/oC

+ Điện trở 100oC lớn gấp 1,617 lần so với 0oC

+ D bị oxy hoá nhiệt độ cao làm giảm tính ổn định

+ Dải nhiệt độ làm việc thấp 250

C

4.2.2 Phân loại RTD

Có loại bản:

4.2.2.1.Loại dây nối (Wire wound Element):

Đây loại thiết kế đơn giản Sợi dây cảm biến ( làm bạch kim) quấn xung quanh lõi trục Lõi trịn phẳng, quan trọng phải cách điện Người ta cách điện cách đặt lõi dây quấn ống sứ kiếng Dây cảm biến nối sợi dây lớn

Hình 2.3: RTD loại dây nối 4.2.2.2 Loại màng mỏng (Thin Film Element):

Người ta phủ lớp bạch kim mỏng (dày khoảng 10-7

mm đến 10-6mm) lên đế

(16)

15

Hình 2.4: RTD loại màng mỏng 4.2.3 Cấu hình dây:

Cấu hình dây có ba loại:

4.2.3.1 Loại dây:

Đây loại cấu hình dây đơn giản độ xác thấp Điện trở dây mắc nối tiếp với phần tử cảm biến làm ảnh hưởng đến độ xác Dây nối dài ảnh hưởng lớn Sơ đồ mạch cầu dây minh họa sơ đồ sau:

Hình 2.5: RTD cấu hình dây

Trong sơ đồ mạch loại dây, dòng điện qua phần tử cảm biến Khi nhiệt độ cảm biến tăng, điện trở gia tăng Kết điện áp tăng (U=I.R) Trở kháng thực làm cho điện áp tăng tổng trở phần tử cảm biến trở kháng dây nối Vì để sử dụng loại dây nối cần phải ngắn

4.2.3.2 Loại dây:

Có sợi dây nối từ RTD thay dây L1 L3 dẫn dịng, L2 có vai trị dây chiết áp Lý tưởng điện trở dây L1 L3 khơng có Trở kháng R3 với trở kháng phần tử cảm biến Rt

(17)

16

Loại khắc phục lỗi trở kháng điểm nối gây Dòng điện từ nguồn dòng đến L1 đến dây L4, dây L2 L3 đo áp rơi RTD Với nguồn dịng cố định phép đo xác Loại cấu hình có giá thành cao so với cấu hình hay dây, nhiên địi hỏi xác cao nên lựa chọn loại cấu hình này ( phịng thí nghiệm, dùng cơng nghiệp)

Hình 2.7: RTD Cấu hình dây 4.2.4 Ứng dụng

Sử dụng phổ biến RTD cấu hình dây RTD có nhiều ứng dụng: đo nhiệt độ chất lỏng, bề mặt vật, dịng khí RTD loại thiết bị thụ động, sử dụng cần có nguồn cung cấp

Hình 2.8: Hình ảnh RTD thực tế

(18)

17

hoặc nối trực tiếp vào module AI (của Siemens chẳng hạn) Nếu sử dụng hiển thị hay module khơng cần có nguồn cung cấp riêng thiết bị cung cấp nguồn cho RTD

Hình 2.9: Bộ điều khiển nhiệt độ (Controller) Honeywell 4.3 Cảm biến nhiệt điện trở oxit kim loại (NTC, PTC):

Cảm biến nhiệt điện trở oxit kim loại có đặt điểm khác với nhiệt điện trở kim loại: - Hệ số nhiệt điện trở âm

- Độ nhạy lớn khoảng 10 lần so với độ nhạy nhiệt điện trở kim loại

Các oxit thường sử dụng: MgO, Mn2O3, Fe3O4, NiO, Co2O3…

Cấu tạo: ép từ bột oxit dạng hình đĩa, hình trụ hay hình xuyến, chúng có kích thước nhỏ bọc lớp vỏ bảo vệ

Thường sử dụng đo nhiệt độ vùng kích thước nhỏ nhờ kích thước cảm biến nhỏ cỡ 1mm phát biến thiên nhiệt độ nhỏ (tới phần nghìn độ) nhờ cảm biến có độ nhạy cao Dải nhiệt độ rộng, song cần tránh biến đổi nhiệt độ đột ngột làm rạn nứt cảm biến

4.4 Cảm biến nhiệt bán dẫn với vật liệu Silic (Si):

- Cấu tạo: Làm từ loại chất bán dẫn thường Silic tinh khiết đơn tinh - Nguyên lý: Sự phân cực chất bán dẫn bị ảnh hưởng nhiệt độ

Silic tinh khiết đơn tinh thể silic có hệ số nhiệt điện trở âm Sự thay đổi điện trở suất theo nhiệt độ Si phụ thuộc vào nồng độ pha tạp (dẫn tới số diện tích tự do)

và vào nhiệt độ Do vậy, phân miền nhiệt độ Dưới 1200C, hệ số nhiệt độ

của điện trở suất dương nghĩa điện trở suất tăng theo nhiệt độ Do độ tuyến tính hạn

chế mà dải nhiệt độ ứng dụng điện trở Si là: - 50 đến 1200 C Trên khoảng 1200 C,

hệ số nhiệt điện trở Si âm độ tuyến tính Trong vùng nhiệt độ 1200C

thì hệ số nhiệt điện trở khơng phụ thuộc vào mức độ pha tạp

(19)

18

- Ứng dụng: Đo nhiệt độ khơng khí, dùng thiết bị đo, bảo vệ mạch điện tử

Hình 2.10: Cấu trúc cảm biến nhiệt bán dẫn Silic

- Cảm biến nhiệt bán dẫn loại cảm biến chế tạo từ chất bán dẫn Có loại Diode, Transistor, IC Nguyên lý chúng dựa mức độ phân cực lớp P-N tuyến tính với nhiệt độ môi trường Ngày với phát triển ngành công nghệ bán dẫn cho đời nhiều loại cảm biến nhiệt với tích hợp nhiều ưu điểm: Độ xác cao, chống nhi u tốt, hoạt động ổn định, mạch điện xử lý đơn giản, rẻ tiền …

Ta d dàng bắt gặp cảm biến loại dạng diode (hình dáng tương tự Pt100), loại IC như: LM35, LM335, LM45 Nguyên lý chúng nhiệt độ thay đổi cho điện áp thay đổi Điện áp phân áp từ điện áp chuẩn có mạch

Cảm biến nhiệt LM 35:

Cảm biến nhiệt độ LM35 có điện áp Analog đầu tuyến tính theo nhiệt độ, thường sử dụng để đo nhiệt độ môi trường theo dõi nhiệt độ thiết bị, …

LM35 có dải đo từ °C đến 100 °C, cảm biến tiêu hao điện thấp sử dụng điện

áp 5V Cảm biến gồm có chân, chân nguồn, chân tín hiệu dạng Analog

Hình 2.11: Cảm biến nhiệt LM35

Chân liệu IC cảm biến LM35 chân ngõ điện áp dạng tuyến tính Chân số cảm biến xuất 1mV = 0.1°C (10mV = 1°C) Để lấy liệu dạng °C cần lấy điện áp chân OUT đem chia cho 10

Chân cấp điện áp 5V, chân cấp GND, chân chân OUTPUT liệu dạng điện áp

Thông số IC cảm biến nhiệt độ LM35:

- Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V - Điện áp ra: -1V đến 6V

(20)

19

- Dải đo nhiệt độ : -55 đến 150°C

- Độ phân giải điện áp đầu 10mV/oC

- Độ xác thực tế: 1/4°C nhiệt độ phịng 3/4°C ngồi khoảng -55°C tới 150°C

Gần có cho đời IC cảm biến nhiệt cao cấp, chúng hỗ trợ chuẩn truyền thông I2C (DS18B20) mở xu hướng “ giới cảm biến”

DS18B20 cảm biến (loại digital) đo nhiệt độ hãng MAXIM với độ phân giải cao (12 bit) IC sử dụng giao tiếp dây gọn gàng, d lập trình IC cịn có chức cảnh báo nhiệt độ vượt ngưỡng đặc biệt cấp nguồn từ chân data

Hình 2.12: IC cảm biến nhiệt DS18B20

Thông số kỹ thuật IC DS18B20: - Nguồn: 3-5V

- Dải đo nhiệt độ : -55 đến 125°C

- Sai số: 0.5°C đo dải -10 đến 85°C

- Độ phân giải: từ 9-12 bit

Lƣu ý sử dụng:

- Vì chế tạo từ thành phần bán dẫn nên cảm biến nhiệt bán dẫn bền, không chịu nhiệt độ cao Nếu sử dụng vượt ngưỡng bảo vệ làm hỏng cảm biến

- Cảm biến bán dẫn loại tuyến tính giới hạn đó, ngồi dải cảm biến tác dụng Hết sức quan tâm đến tầm đo loại cảm biến để đạt xác

- Loại cảm biến chịu đựng mơi trường khắc nghiệt: Ẩm cao, hóa chất có tính ăn mịn, rung lắc va chạm mạnh

2.5 Nhiệt kế xạ (còn gọi hỏa kế- pyrometer):

- Cấu tạo: Làm từ mạch điện tử, quang học

- Nguyên lý: Đo tính chất xạ lượng môi trường mang nhiệt

- Ưu điểm: Dùng môi trường khắc nghiệt, không cần tiếp xúc với môi trường đo - Khuyết điểm: Độ xác khơng cao, đắt tiền

- Ứng dụng: Làm thiết bị đo cho lò nung

(21)

20

Hình 2.13: Nhiệt kế xạ

- Nhiệt kế xạ (hỏa kế) loại thiết bị chuyên dụng dùng để đo nhiệt độ môi trường mà cảm biến thông thường khơng thể tiếp xúc ( lị nung thép, hóa chất ăn mịn mạnh, khó đặt cảm biến)

- Gồm có loại: Hỏa kế xạ, hỏa kế cường độ sáng, hỏa kế màu sắc Chúng hoạt động dựa nguyên tắc vật mang nhiệt có tượng xạ lượng Và lượng xạ có bước sóng định Hỏa kế thu nhận bước sóng phân tích nhiệt độ vật cần đo

Lƣu ý sử dụng:

Tùy theo thông số nhà sản xuất mà hỏa kế có tầm đo khác nhau, nhiên đa số hỏa kế đo khoảng nhiệt độ cao Và đặc điểm không tiếp xúc trực tiếp với vật cần đo nên mức độ xác hỏa kế khơng cao, chịu nhiều ảnh hưởng mơi trường xung quanh (góc độ đo, rung tay, ánh sáng môi trường)

5 Thực hành cảm biến nhiệt độ:

5.1 Giới thiệu Module cảm biến nhiệt độ:

E5CZ

HEATER TEMPERATURE BATH

Control output

Alarm output M2Mixer

M1 Fan

POWER SUPPLY

Binh gia nhiet

Bo dieu khien - hien thi nhiet

(22)

21

1.1.1 Thông số kỹ thuật:

Module bình gia nhiệt: - Thể tích bình: 2.6l

- Đường kính bình: Ø150 mm

- Kiểu gia nhiệt: chiều lạnh nóng, cho phép điều chỉnh ΔT = 65 °C, cho phép điều chỉnh nhiệt độ xuống thấp nhiệt độ môi trường

- Làm mát: kiểu đối lưu cưỡng sử dụng quạt gió - Cơng suất quạt làm mát: 3.5W

- Công suất gia nhiệt: 300W - Các đầu vào / ra:

+ Tín hiệu cảm biến nhiệt độ + Tín hiệu điều khiển gia nhiệt + Tín hiệu điều khiển quạt làm mát - Thông số cảm biến nhiệt độ

+ Dải đo cảm biến: ~ 400°C + Kiểu cảm biến: Pt-100

Module hiển thị - điều khiển nhiệt độ: - Điện áp hoạt động: AC220V, 50Hz - Kiểu hiển thị: Led

- Các tham số hiển thị đươc: + Nhiệt độ thời

+ Nhiệt độ đặt xuống điều khiển (nhiệt độ mong muốn người sử dụng) - Các loại cảm biến tương thích được:

+ Can nhiệt: K, J, R, E, T, N, W + Điện trở nhiệt: Pt100, JIS Pt100 - Công suất đầu gia nhiệt: 400W

- Công suất đầu điều khiển quạt làm mát: 60W - Kiểu điều khiển: On/Off, P, PI, PD, PID

Các đầu vào ra:

- A, B, C: Đầu cảm biến nhiệt độ

- 3, 4, 5: Đầu vào điều khiển nhiệt độ TZN4S

- 1, 2, 6, 7, 8: Tiếp điểm điều khiển (đã đấu nối bên trong) - Cool/Heat: Đảo chiều gia nhiệt

- SV2: Điều khiển động khuấy - VR: Điều chỉnh tốc độ động khuấy - Heat, Stop, Cool: Led hiển thị trạng thái Nguyên lý hoạt động:

(23)

22

1.1.2 Giới thiệu điều khiển nhiệt độ TZN4S:

Hình 2.15: Bộ điều khiển nhiệt độ TZN4S 5.1.2.1 Giải thích model:

1- Mục:

TZN: Điều khiển nhiệt độ PID 2- Số chữ số: số

3- Kích thước:

S: W48× H48mm (Loại có đế kết nối) SP: W48× H48mm (Loại có chân cắm trịn) ST: W48× H48mm (Loại có đế kết nối) 4- Ngõ phụ:

1: Ngõ Event1

2: Ngõ Event1 + Event2

R: Ngõ Event1 + Transmission (PV4-20mADC) 5- Nguồn cấp:

2: 24VAC/24-48VDC 4: 100-240VAC 50/60Hz 6- Ngõ điều khiển:

R: Ngõ rơle S: Ngõ SSR

C: Ngõ dịng (4-20mADC)

5.1.2.2 Thơng số kỹ thuật:

Nguồn cung cấp 100-240VAC 50/60Hz

Công suất tiêu thụ 5VA

Cách thức hiển thị Hiển thị LED (Giá trị xử lý (PV): màu đỏ,

giá trị cài đặt (SV): màu xanh

Kích thước chữ PV: W7.8×H11mm

SV: W5.8×H8mm

(24)

23

W(TT) <sai số điện trở lớn đường dây 100Ω cho dây>

RTD Pt100Ω, JIS Pt100Ω, loại dây <sai số điện trở lớn

nhất đường dây 5Ω cho dây>

Analog 1-5VDC, 0-10VDC, 4-29mADC

Ngõ Relay 250VAC 3A 1c

SSR 12VDC ±3V 30mA max

Dòng 4-20mADC tải max 600 Ω

Phụ Event1: Rơle 250VAC 1A

Loại điều khiển Điều khiển ON/OFF, P, PI, PD, PIDF, PIDS

Hiển thị xác F.S ±0.3% 3oC

Thời gian lấy mẫu 0.5 giây

Thời gian cài đặt LBA 1~999 giây

Cài đặt cạnh xung Cạnh lên, cạnh xuống 1~99 phút

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật điều khiển nhiệt độ TZN4S 5.1.2.3 Định dạng mặt trƣớc phím chức năng:

Hình 2.16: Định dạng mặt trước điều khiển TZN4S

1: PV: Hiển thị giá trị xử lý (màu đỏ) 2: SV: Hiển thị giá trị cài đặt (màu xanh) 3: Chỉ thị hoạt động SV2

4: AT: thị hoạt động tự động 5: Phím AT: thị chế độ tự động 6: Phím cài đặt

7: EV1: Chỉ thị ngõ Event1 8: OUT: Chỉ thị ngõ 9: MD: phím Mode

5.1.2.4 Sơ đồ kết nối:

(25)

24

5.1.2.5 Cài đặt:

Ấn phím chữ số bên phải phần thị SV nhấp nháy Ấn phím để di

chuyển đến chữ số mong muốn Ấn phím để thay đổi giá trị SV sau

ấn phím để hồn tất việc cài đặt Ấn phím lần nữa, di chuyển đến thơng

số Sau hoàn tất việc cài đặt cho thơng số, ấn giây

trở lại chế độ RUN, không ấn tự động RUN sau 60s

(26)

25

Hình 2.19: Lưu đồ cài đặt nhóm thông số 5.1.2.6 Thay đổi giá trị cài đặt

Trong trường hợp thay đổi giá trị cài đặt trạng thái RUN, ấn phím số SV

nhấp nháy



(27)

26

Ấn phím hồn thành cài đặt Nó ngừng nhấp nháy sau trở lại chế độ

RUN

5.2 Trình tự thực hiện:

Bước 1: Cài đặt thông số cho hiển thị

Bước 2: Đấu nối lò nhiệt module cảm biến nhiệt độ

Bước 3: Cấp nguồn cho module lò nhiệt cảm biến nhiệt độ Chú ý: Tránh điện giật, chập điện…

Bước 4: Theo dõi thay đổi nhiệt độ hình, quan sát loại đèn báo, đèn báo nhiệt, đèn báo thấp nhiệt, đèn báo: Alm1, Out1, Out2 (chế độ làm nóng/ lạnh) theo dõi đèn báo Alm1, Alm2, Out1 (chế độ điều khiển tiêu chuẩn) mặt hiển thị module cảm biến nhiệt độ

CÂU HỎI BÀI 2:

1 Nêu thang đo nhiệt thường sử dụng khoa học- kỹ thuật đời sống? Công thức chuyển đổi thang nào?

2 Để có kết đo nhiệt độ xác, cần phải thực biện pháp gì?

3 Nêu ưu, khuyết điểm cảm biến nhiệt điện trở kim loại, oxit kim loại bán dẫn?

(28)

27

BÀI 3: CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN CẢM Giới thiệu:

Cảm biến tiệm cận sử dụng nhiều lĩnh vực tự động hóa quy trình sản xuất, dây chuyền tự động hoá sản xuất, nơi làm việc khó khăn, độc hại, cảm biến tiệm cận dùng để nhận biết có khơng có vật thể

Cảm biến tiệm cận điện cảm phát kim loại nên thường dùng cho phát vật thể kim loại khoảng cách phát ngắn

Mục tiêu:

- Phân tích đặc tính cảm biến tiệm cận điện cảm

- Phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phạm vi ứng dụng cảm biến tiệm cận điện cảm

- Lắp đặt mạch điện ứng dụng cảm biến tiệm cận điện cảm đạt yêu cầu kỹ thuật

- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, kỹ làm việc nhóm

1 Đại cƣơng cảm biến tiệm cận: 1.1 Đặc điểm:

- Phát vật không cần tiếp xúc - Tốc độ đáp ứng cao

- Đầu cảm biến nhỏ lắp đặt nhiều nơi - Có thể sử dụng môi trường khắc nghiệt

1.2 Một số định nghĩa (các thuật ngữ thƣờng dùng):

- Vật chuẩn (Standard Object): Một vật xem vật chuẩn hình dạng, vật liệu, kích cỡ, vật phải phù hợp để phát huy đặt tính kỹ thuật sensor

- Khoảng cách phát (Detecting Distance): Là khoảng cách từ bề mặt cảm biến

đầu sensor tới vị trí vật chuẩn xa mà sensor phát

- Khoảng cách cài đặt (Setting Distance): Là khoảng cách từ bề mặt cảm biến đầu sensor tới vị trí vật cảm biến để sensor phát vật ổn định (thường khoảng cách 70%  80% khoảng cách phát hiện)

Vật Cảm Biến Bề mặt cảm biến Cảm Biến Tiệm Cận

Khoảng Cách Phát Hiện

Khoảng Cách Reset

(29)

28

Hình 3.2 Định nghĩa khoảng cách cài đặt

- Thời gian đáp ứng (Response Time):

Hình 3.3 Định nghĩa thời gian đáp ứng

t1: Khoảng thời gian từ lúc đối tượng chuẩn chuyển động vào vùng phát

sensor tới đầu sensor bật ON

t2: Khoảng thời gian từ lúc đối tượng chuẩn chuyển động khỏi vùng phát

sensor tới đầu sensor tắt OFF

- Tần số đáp ứng (Response Frequency): Số lần tác động lặp lại vật cảm biến vào vùng hoạt động sensor

Hình 3.4 Định nghĩa tần số đáp ứng

Vật Cảm Biến

Bề mặt cảm biến

Cảm Biến Tiệm Cận Khoảng Cách Phát Hiện ước Lượng

(30)

29

1.3 Những yếu tố ảnh hƣởng đến tầm phát cảm biến

- Vật liệu đối tượng

Hình 3.5: Vật liệu đối tượng ảnh hưởng tới tầm phát cảm biến

- Kích thước đối tượng: Nếu vật cảm biến nhỏ vật thử chuẩn (test object), khoảng cách phát sensor giảm

Hình 3.6: Ảnh hưởng kích thước đối tượng tới tầm phát cảm biến

- Bề dày đối tượng (Size):

Với vật cảm biến thuộc nhóm kim loại có từ tính (sắt, niken, SUS), bề dày vật phải lớn 1mm

Với vật cảm biến khơng thuộc nhóm kim loại có từ tính, bề dày vật mỏng khoảng cách phát xa

Iron

SUS

Brass

Aluminum Copper

Độ dẫn vật

Kh oả ng c ác h cả m bi ến ( m m)

Khoảng cách phát sensor phụ thuộc nhiều vào vật liệu vật cảm biến

Các vật liệu có từ tính kim loại có chứa sắt có khoảng cách phát xa vật

liệu không từ tính khơng chứa sắt.

Khoảng cách phát

Kim loại không chứa sắt (nhôm, đồng, )

Vật

Đầu Sensor

Kim loại có từ tính (sắt, SUS, …)

Vật

Đầu Sensor Đầu Sensor

Khoảng cách phát

Kích thƣớc vật lớn

Vật

Đầu Sensor

Vật

Đầu Sensor

(31)

30

Hình 3.7: Độ dày mỏng đối tượng ảnh hưởng tới tầm phát cảm biến 1.4 Cách đấu dây cảm biến tiệm cận:

1.4.1 Cách đấu dây cảm biến với tải:

Trong số trường hợp cài đặt, người ta sử dụng cảm biến tiệm cận có kết nối (âm dương) Chúng gọi kiểu DC-2 dây

Hình 3.8: Cách đấu cảm biến dây với tải

Ngày nay, hầu hết cảm biến cảm ứng có đặc điểm đầu tranzito có logic NPN PNP Những loại cịn gọi kiểu DC-3 dây

Hình 3.9: Cách đấu cảm biến dây với tải

ĐầuSensor

Vật

Khoảng cách cảm biến

(32)

31

1.4.2 Cách đấu cảm biến với

Kết nối hai cảm biến dây mắc nối tiếp:

Hình 3.10: Cách đấu nối tiếp cảm biến dây

Kết nối hai cảm biến dây mắc song song:

Hình 3.11: Cách đấu song song cảm biến dây

Kết nối hai cảm biến hai dây mắc nối tiếp:

Hình 3.12: Cách đấu nối tiếp cảm biến dây

Kết nối hai cảm biến hai dây mắc song song:

(33)

32

1.4.3 Cách đấu dây cảm biến với PLC:

Loại dây:

Hình 3.14: Cách đấu cảm biến dây với PLC

Loại dây:

Hình 3.15: Cách đấu cảm biến 3dây với PLC 2 Cảm biến tiệm cận điện cảm (Proximity sensor):

2.1 Cấu trúc:

(34)

33

Một cảm biến tiệm cận điện cảm gồm có khối chính: - Cuộn dây lõi ferit

- Mạch dao động - Mạch phát - Mạch đầu

2.2 Nguyên lý hoạt động:

Hình 3.17: Nguyên lý hoạt động cảm biến điện cảm

Bộ tạo dao động tạo tần số cao, thông qua cuộn dây điện từ tạo vùng từ trường biến thiên nằm đầu cảm biến, có vật kim loại nằm vùng đường sức từ trường, kim loại hình thành dịng điện xốy, dịng điện xốy tạo từ trường ngược với từ trường ban đầu, làm cho biên độ dao động từ trường giảm Như lượng dao động giảm, dịng điện xốy tăng vật gần cuộn dây điện từ Mạch trigger có nhiệm vụ giám sát biên độ dao động từ trường, có thay đổi biên độ, mạch trigger tác động đến output, làm thay đổi trạng thái ngõ tải

Đối với cảm biến loại có bảo vệ (Shielded) từ trường tập trung trước mặt sensor nên bị nhi u kim loại xung quanh, nhiên khoảng cách đo ngắn

Loại khơng có bảo vệ (Un-Shielded): Khơng có bảo vệ từ trường xung quanh mặt sensor nên khoảng cách đo dài hơn, nhiên d bị nhi u kim loại xung quanh

Đặc điểm cảm biến điện cảm:

- Phát vật không cần phải tiếp xúc

- Không gây nhi u cho sóng điện từ, sóng siêu âm - Tốc độ đáp ứng nhanh

- Có thể sử dụng môi trường khắc nghiệt - Đầu cảm biến nhỏ, lắp đặt nhiều nơi - Khoảng phát vật nhỏ

- Chỉ phát vật kim loại

2.3 Ứng dụng cảm biến điện cảm

(35)

34

Hình 3.18: Cảm biến tiệm cận điện cảm hãng Omron

Một số ứng dụng cảm biến điện cảm: - Phát việc đóng nắp nhơm chai bia

- Phát kim loại giấy bọc socola sau đóng gói - Phát đầu mũi khoan bị gãy

- Kiểm tra diện lon nắp dây chuyền sản xuất,

Hình 3.19: Một số ứng dụng cảm biến điện cảm 3 Thực hành với cảm biến tiệm cận điện cảm

3.1 Thiết bị:

+ Cảm biến tiệm cận điện cảm

(36)

35 + Relay trung gian 24VDC

+ Nguồn 24VDC + Đèn tín hiệu 24VDC + Vật cảm biến

3.2 Ghi thông số kỹ thuật cảm biến

Nguồn gốc: Công ty sản xuất: Mã số sản xuất sản phẩm: Điện áp hoạt động: Dịng điện: Đặc tính hoạt động: Khoảng cách tác động: Tiêu chuẩn cách điện:

3.3 Vẽ sơ đồ kết nối cảm biến 3.3.1 Các bƣớc thực hành

Bước 1: Tiến hành đấu nối cảm biến theo sơ đồ

Chú ý: Tùy thuộc vào ngõ cảm biến mà đấu nối theo dạng NPN PNP

Bước 2: Lần lượt cho vật cảm biến khác qua phận phát phận

thu để xét xem tác động ngõ cảm biến

3.3.2 Những ghi thực hành nhận xét :

1 Nêu đặc điểm cảm biến tiệm cận?

(37)

36

BÀI 4: CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN DUNG Giới thiệu:

Cảm biến tiệm cận điện dung phát kim loại, phi kim, chất lỏng nên dùng để phát nhiều đối tượng khoảng cách phát ngắn

Mục tiêu:

- Phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động phạm vi ứng dụng cảm biến tiệm cận điện dung

- Lắp đặt mạch điện ứng dụng cảm biến tiệm cận điện dung đạt yêu cầu kỹ thuật

- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, kỹ làm việc nhóm

1 Cảm biến tiệm cận điện dung:

Cảm biến điện dung (Capacitive sensor) tương tự cảm biến điện cảm, điểm

khác cảm biến tiệm cận điện dung sinh vùng tĩnh điện thay vùng từ điện cảm biến tiện cận điện cảm

1 Cấu trúc:

Hình 4.1: Cấu tạo ký hiệu cảm biến tiệm cận điện dung

Cảm biến tiệm cận điện dung gồm bốn phận chính: - Cảm biến (các cực cách điện)

- Mạch dao động - Bộ phát - Mạch đầu

1.2 Nguyên lý hoạt động:

Trong cảm biến tiệm cận điện dung có phận làm thay đổi điện dung C cực

Nguyên lí hoạt động cảm biến điện dung dựa việc đánh giá thay đổi điện dung tụ điện Bất kì vật qua vùng nhạy cảm biến điện dung điện dung tụ điện tăng lên Sự thay đổi điện dung phụ thuộc vào khoảng cách, kích thước số điện môi vật liệu

Bên có mạch dùng nguồn DC tạo dao động cho cảm biến dòng, cảm biến dòng đưa dòng điện tỉ lệ với khoảng cách cực

(38)

37

- Đối tượng phát chất lỏng, vật liệu phi kim - Tốc độ chuyển mạch tương đối nhanh

- Có thể phát đối tượng có kích thước nhỏ - Phạm vi cảm nhận lớn

- Đầu cảm biến nhỏ, lắp đặt nhiều nơi - Chịu ảnh hưởng bụi độ ẩm

Giới thiệu đầu cảm biến tiệm cận điện dung thực tế

Hình 4.2: Cảm biến tiệm cận điện dung hãng Omron 1.3 Ứng dụng cảm biến điện dung:

Cảm biến tiệm cận loại điện dung dùng nhiều băng tải hàng hóa; chúng có tác dụng đếm sản phẩm qua; cách lắp cảm biến điện dung cách xa vật từ vài milimet đến vài chục milimet

- Báo mức chất lỏng – chất rắn dạng báo đầy – báo cạn; dùng cảm biến điện dung xác độ nhạy cao

- Dùng để phát sữa hộp giấy…

Hình 4.3: Ứng dụng cảm biến điện dung

2 Thực hành với cảm biến tiệm cận điện dung:

(39)

38

Hình 4.4: Module thực hành cảm biến điện dung

+ Relay trung gian 24VDC + Nguồn 24VDC

+ Đèn tín hiệu 24VDC + Vật cảm biến

2.3 Vẽ sơ đồ kết nối cảm biến 2.3.1 Các bƣớc thực hành

Bước 2: Lần lượt cho vật cảm biến khác qua phận phát phận

thu để xét xem tác động ngõ cảm biến

2.3.2 Những ghi thực hành nhận xét :

(40)

39

BÀI 5: KHÁI QUÁT VỀ CẢM BIẾN QUANG ĐIỆN Giới thiệu:

Cảm biến quang (Photoelectric Sensors) cảm biến sử dụng

phổ biến Hoạt động dựa nguyên lý chuyển đổi thơng tin ánh sáng thành tín hiệu điện

Mục tiêu:

- Phân tích cấu trúc, nguyên tắc hoạt động cảm biến quang

- Phân tích chế độ hoạt động, cấu hình ngõ cảm biến quang - Rèn luyện tinh thần tự giác học tập, thái độ học tập nghiêm túc

1 Cấu trúc, nguyên tắc hoạt động cảm biến quang: 1.1 Cấu trúc:

Hình 5.1: Cấu tạo cảm biến quang

Hình 5.2: Sơ đồ cấu trúc ký hiệu cảm biến quang

Gồm có khối chính:

- Khối phát (transmitter): phát tín hiệu

- Khối nhận (receiver): nhận tín hiệu phản xạ từ vật vào tín hiệu từ đầu phát sensor

- Khối chuyển đổi tín hiệu (signal converter): chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện dịng điện hay điện áp

- Khối khuyếch đại (Amplifier): khuyếch đại đại tín hiệu lên để xử lý tốt

(41)

40

1.2 Nguyên tắc hoạt động:

Hình 5.4: Nguyên tắc hoạt động cảm biến quang điện

Cấp nguồn cho sensor, đầu phát sensor phát tín hiệu tới đầu thu vật, ánh sáng phản xạ từ vật đến đầu thu chuyển tỉ lệ thành tín hiệu điện áp (hoặc dịng điện) sau khuếch đại Nếu mức điện áp (hoặc dòng điện) lớn mức ngưỡng Sensor xuất tín hiệu báo có vật

Vùng phát cảm biến quang:

- Vùng phát hiện: vùng ánh sáng phản xạ từ vật vào đầu thu Sensor phát vật

Hình 5.5: Vùng phát cảm biến quang điện

- Vùng chết (Dead zone) : vùng khơng hoạt động, nằm ngồi vùng phát, vùng thu nằm gần thấu kính Sensor khơng phát vật vùng

Hình 5.6: Vùng chết cảm biến quang điện

(42)

41

Hình 5.7: Biểu đồ thời gian tín hiệu ngõ sensor

2 Phân loại chế độ hoạt động cảm biến quang điện 2.1 Phân loại cảm biến quang

2.1.1 Phân loại theo tín hiệu thu phát: - Cảm biến quang thu phát độc lập

- Cảm biến quang thu phát chung phản xạ gương - Cảm biến quang phản xạ khuyếch tán

- Cảm biến quang loại phản xạ giới hạn - Cảm biến quang đặt khoảng cách

- Cảm biến quang loại phát Mark, cảm biến màu 2.2.2 Phân loại theo cấu tạo:

Hình 5.8: Phân loại theo cấu tạo cảm biến quang 2.2 Các chế độ hoạt động cảm biến quang điện:

Một tính liên quan đến cảm biến quang phản hồi cảm biến phát khơng phát thấy ánh sáng Tính có tên chế độ Dark-On hay Light-On

(43)

42

Hình 5.9: Chế độ làm việc cảm biến quang

Đối cới cảm biến quang loại khuếch tán ngược lại Nếu cảm biến đặt chế độ Dark-ON: Khơng có vật, đầu thu khơng nhận ánh sáng, cảm biến xuất tín hiệu lên mức ON Có vật đầu thu nhận ánh sáng báo mức OFF Nếu cảm biến đặt chế độ Ligh-ON: Có vật, đầu thu nhận ánh sáng xuất tín hiệu lên mức ON Khơng có vật, đầu thu không nhận ánh sáng, cảm biến chuyển mức OFF

Cách điều chỉnh độ nhạy cảm biến: Các loại cảm biến quang tiêu chuẩn thị trường thường có khả chỉnh độ nhạy:

- Điều chỉnh ngƣỡng: người sử dụng điều chỉnh mức ngưỡng hay gọi

mức ánh sáng đủ để kích hoạt đầu Khi ánh sáng thu lớn ngưỡng, có tín hiệu xuất Trong thực tế, thay đổi ngưỡng dẫn đến tăng giảm khoảng cách phát Việc chỉnh ngưỡng giúp cảm biến nhạy hơn, phát vật nhỏ vật mờ Một vài nhãn hiệu cảm biến quang có biến trở vặn vít để điều chỉnh ngưỡng

- Công tắc chuyển Light-On / Dark-On: công tắc L-On / D-On thay đổi tình trạng

đầu cảm biến

(44)

43

3 Yêu cầu lắp đặt cảm biến

- Lắp đặt cảm biến tùy theo hướng di chuyển vật Cảm biến nên đặt vng góc với hướng di chuyển vật

Hình 5.11: Cảm biến nên đặt vng góc với hướng di chuyển vật

- Ánh sáng phản xạ từ vật nên thẳng cảm biến, không nên cho phản xạ qua vật khác

Hình 5.12: Ánh sáng phản xạ thẳng cảm biến

- Nếu vật cảm biến vật đen, di chuyển sensor gần vật nên đặt sensor

nghiêng góc khoảng 150

Hình 5.13: Khoảng cách nhận biết Sensor màu sắc 4 Cấu hình ngõ cảm biến quang điện:

Cách đấu dây cảm biến quang loại 2-3 dây hoàn toàn giống cảm biến tiệm cận pnp npn

(45)

44

Hình 5.14:Sơ đồ nối dây cảm biến quang dây

1 Cảm biến quang điện hoạt động dựa nguyên lý nào?

2 Trình bày cấu trúc nguyên lý hoạt động cảm biến quang điện? Nêu cách phân loại cảm biến quang?

(46)

45

BÀI 6: CẢM BIẾN QUANG THU PHÁT ĐỘC LẬP Giới thiệu:

Cảm biến quang thu phát độc lập có khoảng cách phát xa loại cảm biến quang, hoạt động tin cậy cần thiết cho việc sử dụng để phát vật có kích thước lớn

Mục tiêu:

- Phân tích cấu trúc cảm biến quang loại thu phát độc lập

- Phân tích nguyên tắc hoạt động, đặc điểm cảm biến quang loại thu phát độc lập

- Lắp đặt mạch điện ứng dụng cảm biến quang loại thu phát độc lập đạt yêu cầu kỹ thuật

- Rèn luyện tinh thần tự giác học tập, thái độ học tập nghiêm túc

1 Cấu trúc nguyên tắc hoạt động:

Cảm biến quang thu phát độc lập cảm biến ánh sáng không phản xạ, để hoạt động cần phát ánh sáng thu ánh sáng lắp đối diện với

Hình 6.1: Nguyên tắc hoạt động cảm biến quang thu phát độc lập

Cấp nguồn cho đầu phát đầu thu, qua mạch phát sáng, diode đầu phát phát ánh sáng truyền đến đầu thu, khơng có vật chắn đầu phát đầu thu đầu thu nhận ánh sáng từ đầu phát tới

Nếu Sensor đặt chế độ Dark-ON: Khơng có vật, đầu thu nhận ánh sáng từ đầu phát báo mức OFF Có vật, đầu thu không nhận ánh sáng từ đầu phát, sensor xuất tín hiệu lên mức ON

Nếu Sensor đặt chế độ Light-ON: Khơng có vật, đầu thu Sensor nhận ánh sáng từ đầu phát xuất tín hiệu lên mức ON Có vật, đầu thu khơng nhận ánh sáng từ đầu phát, Sensor chuyển mức OFF

2 Đặc điểm ứng dụng cảm biến quang loại thu phát độc lập 2.1 Đặc điểm

- Có thể phát nhiều vật thể khác

(47)

46 - Khoảng cách phát xa: tối đa 30m

- Không bị ảnh hưởng bề mặt, màu sắc vật,

2.2 Ứng dụng cảm biến quang thu phát độc lập

- Xuất tín hiệu báo khoan bị gãy mũi: Vì mũi khoan nhỏ nên phải sử dụng sensor phát tia nhỏ để phát xác Nếu mũi khoan bị gãy ánh sáng từ đầu phát đến đầu thu

Hình 6.2a: Ứng dụng cảm biến quang

- Đếm số lượng sản phẩm băng chuyền: Đối với việc phát vật nhỏ, sử dụng sensor phát tia nhỏ để phát xác

Hình 6.2b: Ứng dụng cảm biến quang

- Để phát sữa / nước bên hộp màu trắng không suốt Dùng cảm biến E3Z-T61, với tia sáng mạnh xuyên qua vỏ bọc giấy bên ngồi phát sữa / nước trái thời điểm phát mức chất lỏng

- Đếm vật, sản phẩm kích thước lớn nhà máy: Trong ứng dụng dạng vậy, họ sensor E3JM/ E3JK Omron phát tốt

Hình 6.2c: Ứng dụng cảm biến quang điện

(48)

47

Hình 6.2d: Ứng dụng cảm biến quang 3 Thực hành với cảm biến quang loại phát thu độc lập: 3.1 Thiết bị:

+ Cảm biến quang loại phát thu độc lập

Hình 6.3: Module thực hành cảm biến quang loại thu phát độc lập

Nguồn gốc: Công ty sản xuất: Mã số sản xuất sản phẩm: Điện áp hoạt động: Dòng điện: Đặc tính hoạt động: Khoảng cách tác động: Tiêu chuẩn cách điện:

(49)

48

Bước 2: Lần lượt cho vật cảm biến khác qua phận phát

phận thu để xét xem tác động ngõ cảm biến

3.5 Những ghi thực hành nhận xét:

(50)

49

BÀI 7: CẢM BIẾN QUANG PHẢN XẠ GƢƠNG Giới thiệu:

Tương tự cảm biến quang thu phát độc lập, cảm biến quang phản xạ gương có khoảng cách phát xa tiết kiệm dây dẫn cảm biến có đầu thu đầu phát chung

Mục tiêu :

- Trình bày cấu trúc cảm biến quang loại phản xạ gương

- Trình bày nguyên tắc hoạt động, đặc điểm cảm biến quang loại phản xạ gương

- Lắp đặt mạch điện ứng dụng cảm biến quang loại phản xạ gương - Rèn luyện tinh thần tự giác học tập, thái độ học tập nghiêm túc

Nội dung:

Cảm biến quang phản xạ gương (retro reflective) gồm hai thành phần phận phát – thu thiết bị gương phản xạ Gương phản xạ loại gương mà ánh sáng chiếu đến ánh sáng phản xạ trở lại song song với ánh sáng chiếu tới

Hình 7.1: Cấu tạo nguyên lý hoạt động cảm biến quang phản xạ gương

Cấp nguồn cho sensor, qua mạch phát sáng, diode đầu phát phát ánh sáng truyền đến gương, ánh sáng phản xạ từ gương đầu thu, đầu thu nhận ánh sáng phản xạ cường độ ánh sáng nhận gần cường độ ánh sáng phát Sensor xuất tín hiệu báo

2 Đặc điểm ứng dụng: 2.1 Đặc điểm

- Ánh sáng đầu thu nhận phải gần ánh sáng phát

- Làm việc đáng tin cậy, ánh sáng chùm tia ln ln có suốt q trình hoạt động hay không hoạt động cảm biến

(51)

50

- Trong trường hợp dị tìm xác định vật thể, cảm biến có khoảng dị tìm vật lớn khoảng cách dò cảm biến khuyếch xạ

- Ta điều chỉnh độ nhạy cách điều chỉnh chiết áp nằm cảm biến

- Cảm biến d bị hư hỏng làm việc mơi trường có nhiệt độ

800 C

2.2 Ứng dụng cảm biến quang loại phản xạ gƣơng

- Phát vật nhà máy: Trong số ứng dụng không cần khoảng cách xa (như loại thu phát độc lập), việc sử dụng sensor loại thu phát chung, phản xạ gương, tốt

Hình 7.2a: Ứng dụng cảm biến quang phản xạ gương

- Phát người vào để đóng cửa thang máy: Trong ứng dụng phát người vào thang máy, họ E3JK-R Omron tốt chất lượng lẫn giá

Hình 7.2b: Ứng dụng cảm biến quang phản xạ gương

(52)

51

Hình 7.2c: Ứng dụng cảm biến quang phản xạ gương

- Đếm sản phẩm băng chuyền: Omron có nhiều loại sản phẩm, nhiều giải pháp cho ứng dụng

Hình 7.2d: Ứng dụng cảm biến quang phản xạ gương

- Phát đếm IC băng chuyền: Với ứng dụng phát vật nhỏ, việc sử dụng sensor phát tia nhỏ thích hợp nhất, họ sensor E3T-SR dùng để phát IC

(53)

52

- Phát loại màng/phim suốt: E3S-R12 đặc biệt thích hợp để phát màng suốt với độ tin cậy cao

Hình 7.2f: Ứng dụng cảm biến quang phản xạ gương

- Để nhận biết chai suốt: E3Z-B loại sensor Omron chuyên dùng để nhận biết chai PET chai suốt Bạn dùng model cũ E3S-CR67

Hình 7.2g: Ứng dụng cảm biến quang phản xạ gương

- Phát chat PET dây chuyền Chai PET dạng trịn vng Chai PET đựng nước chất lỏng suốt: Nếu sử dụng sensor thường để phát chai PET đơi lúc khơng ổn định Sensor E3Z-B có khả phát tốt với độ tin cậy cao

Hình 7.2h: Ứng dụng cảm biến quang phản xạ gương 3 Thực hành với cảm biến quang loại phản xạ gƣơng

3 1.Thiết bị:

(54)

53

Hình 7.3: Module thực hành cảm biến quang loại phản xạ gương

3.3 Vẽ sơ đồ kết nối cảm biến 3.4 Các bƣớc thực hành

Bước 1: Tiến hành đấu nối cảm biến theo sơ đồ vẽ

Chú ý: Tùy thuộc vào ngõ cảm biến mà đấu nối theo dạng NPN

PNP

Bước 2: Lần lượt cho vật cảm biến khác qua phận phát - thu

gương phản xạ để xét xem tác động ngõ cảm biến

Những ghi thực hành nhận xét:

CÂU HỎI BÀI

(55)

54

BÀI 8: CẢM BIẾN QUANG LOẠI KHUẾCH TÁN Giới thiệu:

Cảm biến quang phản xạ khuếch tán (Diffuse reflection sensor) có đầu thu đàu phát chung, đầu thu nhận ánh sáng đầu phát, phát ánh sáng đến vật, ánh sáng phản xạ đầu thu Cảm biến qung phản xạ khuếch tán có khoảng cách phát gần (tối đa 2m)

Mục tiêu:

- Phân tích cấu trúc cảm biến quang loại khuếch tán

- Phân tích nguyên tắc hoạt động, đặc điểm cảm biến quang loại khuếch tán - Lắp đặt mạch điện ứng dụng cảm biến quang loại khuếch tán

Nội dung:

Thiết bị cảm biến quang phản xạ khuếch tán loại cảm biến có thu phát chung, tia hồng ngoại phát có góc phát to dần ánh sáng xa

Hình 8.1: Cấu tạo nguyên lý hoạt động cảm biến quang loại khuếch tán

Tương tự loại phản xạ gương ánh sáng phản xạ đầu thu lấy từ vật từ gương Lượng ánh sáng phản xạ đầu thu chuyển tỉ lệ thành tín hiệu điện áp (hoặc dịng điện) sau khuếch đại Cảm biến xuất tín hiệu báo mức điện áp lớn mức ngưỡng

2 Đặc điểm ứng dụng 2.1 Đặc điểm

- D lắp đặt, phát tối đa 2m

- Bị ảnh hưởng bề mặt, màu sắc vật, ảnh hưởng nền, …

- Do ánh sáng phát tác động đến vật thể nên sử dụng loại cảm biến ta không cần thiết bị phản hồi

- Vật thể dị tìm tạo ánh sáng khuyếch tán phản hồi, gương chiếu, vật thể bán suốt

- Cảm biến khuyếch tán phản hồi cho phép dị tìm vật thể phía trước chùm tia phát

(56)

55

- Cảm biến không phát vật thể vật thể đến nhánh chùm tia làm sinh chùm tia khuyếch tán khơng đến nhận tín hiệu cảm biến

2.2 Ứng dụng:

- Phát chuyển động lên xuống: Trong trường hợp bình thường, sử dụng cảm biến tiệm cận loại cảm ứng từ để phát Tuy nhiên, để an toàn cho sensor, sử dụng cảm biến quang lại khuếch tán tốt

Hình 8.2a: Ứng dụng cảm biến quang phản xạ khuếc tán

- Đếm sản phẩm băng chuyền: Trong ứng dụng đếm vật thông thường nhà máy, họ cảm biến E3JK-D Omron giúp phát vật cách xác

Hình 8.2b: Ứng dụng cảm biến quang phản xạ khuếc tán 2.3 Một số loại cảm biến quang phản xạ khuyếch tán:

2.3.1 Cảm biến quang loại khuếch tán – giới hạn (Limited Reflective):

Nguyên tắc hoạt động:

Hình 8.3: Nguyên lý hoạt động cảm biến quang loại khuếch tán – giới hạn

(57)

56

Tương tự loại phản xạ - khuếch tán, cảm biến phản xạ khuếch tán – giới hạn vật nằm vùng phát (giới hạn) ánh sáng phản xạ đến đầu thu lúc sensor xuất tín hiệu báo có vật

Đặc điểm:

- Chỉ phát vật vùng phát giới hạn - Không bị ảnh hưởng màu sau vùng cảm biến - Lý tưởng cho nhiều ứng dụng cần triệu tiêu

Ứng dụng

- Phát vật băng chuyền: Với ứng dụng phát vật băng chuyền, triệt tiêu vấn đề cần quan tâm Các cảm biến loại phản xạ giới hạn làm điều

Hình 8.3a: Ứng dụng cảm biến quang loại khuếch tán – giới hạn

- Phát vật băng chuyền: Vì sensor triệt tiêu nên thay đổi màu sắc không bị ảnh hưởng đến hoạt động sensor

Hình 8.3b: Ứng dụng cảm biến quang loại khuếch tán – giới hạn 2.3.2 Cảm biến quang loại đặt khoảng cách (Distance Settable):

Nguyên tắc hoạt động:

(58)

57

Tương tự loại khuếch tán – giới hạn, cảm biến loại đặt khoảng cách nhận biết vật nằm dãi cài đặt, vật nằm dải cài đặt ánh sáng phản xạ đến đầu thu lúc sensor xuất tín hiệu báo có vật

Đặc điểm

- Chỉ phát vật theo vị trí đặt

- Bộ thu sử dụng thiết bị định vị vị trí (PSD), khơng sử dụng transistor quang nên khơng bị ảnh hưởng màu nền, độ bóng …

Ứng dụng

- Phát kẹo dây chuyền: Hình dạng viên kẹo khơng qui cách có phản xạ từ giấy bọc kẹo màu giấy bọc thay đổi E3G-L1 có chức đặt phát vật thể bóng gồ ghề màu sắc khác với độ tin cậy cao

Hình 8.5a: Ứng dụng cảm biến loại đặt khoảng cách

- Phát vật băng chuyền, triệt tiêu ảnh hưởng phía sau: Nếu sử dụng loại cảm biến đặt khoảng cách, triệt tiêu nhi u từ phía sau băng chuyền

Hình 8.5b: Ứng dụng cảm biến loại đặt khoảng cách

- Phát vỏ cao su băng chuyền: Trong trường hợp này, sử dụng cảm biến quang loại đặt khoảng cách tốt

(59)

58

- Xuất tín hiệu báo nồi áp xuất bị hở nắp: Sử dụng sensor loại đặt khoảng cách để phát nắp, sensor không nhận ánh sáng tức nắp nồi bị hở

Hình 8.5d: Ứng dụng cảm biến loại đặt khoảng cách

- Phát có khơng có ống mút kèm theo đồ uống đóng hộp: E3G-L1 sensor đặt khoảng cách hệ Nó nhận biết khác biệt nhỏ chiều cao Sensor hoạt động ổn định không bị ảnh hưởng màu sắc, chất liệu, độ nghiêng dốc, độ bóng kích thước vật thể

Hình 8.5e: Ứng dụng cảm biến loại đặt khoảng cách

- Phát thiếu niêm phong cao su nắp chai lọ: E3G-L1 sensor đặt khoảng cách hệ phát khác biệt chiều cao dù nhỏ cách xác

Hình 8.5f: Ứng dụng cảm biến loại đặt khoảng cách

(60)

59

Hình 8.5g: Ứng dụng cảm biến loại đặt khoảng cách

- Phát thực phẩm khay: E3S-CL sensor quang đặt khoảng cách Có thể d dàng chỉnh khoảng cách đo

Hình 8.5h: Ứng dụng cảm biến loại đặt khoảng cách

- Phát thiếu bánh: E3S-CL sensor quang đặt khoảng cách d dàng chỉnh khoảng cách đo phát Dùng thêm sensor để phát bánh

Hình 8.5i: Ứng dụng cảm biến loại đặt khoảng cách 3 Thực hành với cảm biến quang loại phản xạ khuếch tán

3.1 Thiết bị

+ Cảm biến quang loại phản xạ khuếch tán + Relay trung gian 24VDC

(61)

60

Hình 8.6: Module thực hành cảm biến quang loại khuếch tán 3.2 Ghi thông số kỹ thuật cảm biến

Bước 1: Tiến hành đấu nối cảm biến theo sơ đồ vẽ

Bước 2: Lần lượt cho vật cảm biến khác qua phận phát - thu với

những khoảng cách khác để xét xem tác động ngõ cảm biến

CÂU HỎI BÀI

(62)

61

BÀI 9: CẢM BIẾN MÀU Giới thiệu:

Tương tự cảm biến quang phản xạ khuếch tán, cảm biến màu (color sensor) có khả nhận biết màu, ta dạy cho cảm biến nhận biết màu theo mong muốn

Mục tiêu:

- Phân tích cấu trúc cảm biến màu

- Phân tích nguyên lý hoạt động, đặc điểm cảm biến màu - Lắp đặt mạch điện ứng dụng cảm biến màu

1 Cấu trúc nguyên lý hoạt động cảm biến màu

Hình 9.1: Cấu trúc hoạt động cảm biến màu

Cảm biến màu phát ánh sáng đỏ (R), xanh (G), xanh dương (B) tới vật cảm biến, sau nhận ánh sáng phản xạ về, phân tích tỉ lệ ánh sáng R, G, B để phân biệt màu vật

Biến đổi tín hiệu cảm biến màu thành số

Hình 9.2: Cấu trúc hoạt động cảm biến màu 2 Đặc điểm ứng dụng cảm biến màu

2.1 Đặc điểm

- Độ tin cậy cao - D sử dụng

(63)

62

2.2 Ứng dụng:

- Để phát bàn chải đánh màu khác nhau: E3MC loại sensor màu, d dàng nhận biết màu theo yêu cầu (phân biệt màu lúc)

Hình 9.3a: Ứng dụng cảm biến màu

- Phát loại sản phẩm khác màu: Với chức Teach, ta dạy sensor biết màu vật cần chọn Nếu vật khác màu lưu (tức không giống sản phẩm mong muốn), sensor xuất tín hiệu báo

Hình 9.3b: Ứng dụng cảm biến màu

- Phát màu chất lỏng: Sensor E3MC phân biệt màu cách phát khác biệt màu phát với màu chuẩn đăng ký, sử dụng panel trắng phía sau giúp độ phản xạ cao

Hình 9.3c: Ứng dụng cảm biến màu

(64)

63

Hình 9.3d: Ứng dụng cảm biến màu 3 Thực hành với cảm biến phân loại màu

+ Cảm biến phân loại màu F150 –

+ Relay trung gian, tiếp điểm thường mở relay trung gian + Nguồn 24VDC

Nguồn gốc:

Công ty sản xuất: Mã số sản xuất sản phẩm: Điện áp hoạt động: Dòng điện: Đặc tính hoạt động: Khoảng cách tác động: Tiêu chuẩn cách điện:

Bước 1: Tiến hành đấu nối cảm biến theo sơ đồ vẽ

Bước 2: Lần lượt cho vật cảm biến có màu sắc khác (đỏ, xanh lá, xanh

dương) qua cảm biến để xét xem với vật cảm biến khác tác động ngõ cảm biến nào?

(65)

64

BÀI 10: ĐO VẬN TỐC VÕNG QUAY VÀ GÓC QUAY

Giới thiệu:

Trong công nghiệp, việc đo vận tốc phần lớn trường hợp thường đo tốc độ quay máy Ở muốn nói đến việc theo dõi tốc độ ngun nhân an tồn để khống chế điều kiện đặt trước cho hoạt động máy móc, thiết bị Trong trường hợp chuyển động thẳng, việc đo vận tốc dài chuyển sang đo vận tốc quay Bởi vậy, cảm biến đo vận tốc góc chiếm vị trí ưu lĩnh vực đo tốc độ

Mục tiêu:

- Phân tích phương pháp đo vịng quay góc quay - Giải thích khác loại thiết bị đo góc

- Thực phương pháp đo góc đạt yêu cầu kỹ thuật

1 Đo vận tốc vịng quay phƣơng pháp analog: 1.1 Tốc độ kế chiều (Máy phát tốc DC):

Dùng máy phát tốc DC xác định tốc độ hướng chuyển động, khơng xác định được vị trí Điện áp ngõ thay đổi theo tốc độ

 Cấu tạo nguyên lý hoạt động:

Hình 10.1: Cấu tạo nguyên lý hoạt động tốc độ kế chiều

- Stato (phần cảm) nam châm điện nam châm vĩnh cửu

- Roto (phần ứng) trục sắt gồm nhiều lớp ghép lại, mặt ngồi có rãnh song song với trục quay cách Trong rãnh đặt dây dẫn đồng gọi dây chính, nối với đôi dây phụ

- Cổ góp hình trụ mặt có gắn đồng cách điện với nhau, nối với dây roto Hai chổi quét ép sát vào cổ góp bố trí cho thời điểm chúng tiếp xúc với đồng đối diện

- Khi Roto quay, xuất suất điện động dây dẫn:

0

2   

 N nN

E

 

Trong đó:  - Tốc độ góc trục quay

N- Tổng số dây roto

0

 - Từ thông xuất phát từ cực nam châm (nam châm, cuộn kích từ làm ảnh

hưởng giá trị từ thông, máy phát tốc giữ khơng đổi)

n - Số vịng quay giây

Đo suất điện động, ta tính tốc độ quay

(66)

65  Giới thiệu máy phát tốc DC thực tế

Hình 10.2: Một số máy phát tốc DC thực tế 1.2 Tốc độ kế xoay chiều (Máy phát tốc AC):

Máy phát tốc độ dịng xoay chiều khơng có hệ cổ góp – chổi than, nên không bị sụt áp hệ bền hơn, tuổn thọ cao Vì điện áp phát xoay chiều nên việc xác định biên độ cần phải chỉnh lưu lọc

Máy phát tốc độ dịng xoay chiều có loại: đồng không đồng Chủ yếu dùng máy phát đồng chế tạo đơn giản, điện áp ổn định

1.2.1 Máy phát tốc độ đồng bộ:

Đây máy phát xoay chiều nhỏ Roto máy phát đồng gắn với trục cần đo tốc độ quay Roto nam châm tập hợp nhiều nam châm nhỏ Stato dây làm phần cảm ứng, pha nhiều pha, nơi cung cấp suất điện động hình sin có biên độ tỉ lệ với tốc độc quay roto

Hình 10.3: Cấu tạo máy phát tốc độ đồng 1.2.2 Máy phát tốc tốc độ không đồng bộ:

Máy có kết cấu đơng khơng đồng pha:

Hình 10.4: Cấu tạo máy phát tốc độ không đồng

(67)

66

- Stator ghép từ thép từ tính, có cuộn dây lệnh 900, cuộn dây kích

thích cuộn dây đo

+ Cuộn kích thích cung cấp điện áp có tầ số kt ổn định

ukt = Uktcosktt

+ Cuộn đo sinh sức điện động cảm ứng mà biên độ tỷ lệ với tốc độ góc cần đo 

eđo = Eđocos(ktt +) = k Uktcos ( ktt +)

: Góc lệch pha

k: Hệ số phụ thuộc kết cấu máy

2 Đo vận tốc vòng quay phƣơng pháp Digital

2.1 Đo vận tốc vòng quay phƣơng pháp quang điện tử 2.1.1 Dùng cảm biến quang tốc độ với đĩa mã hóa:

Trước tiên hãy tìm hiểu đĩa mã hóa Đĩa mã hóa (Encoder) thiết bị phát chuyển động hay vị trí vật

 Cấu tạo:

Nguồn sáng phát ánh sáng (thông thường LED) Đĩa quay đặt nguồn sáng thu, có lỗ bố trí cách vịng, số lỗ định độ xác thiết bị Bộ thu thường photodiode phototransistor Đĩa quay gắn trục, trục quay gắn với trục quay đối tượng cần đo tốc độ  Nguyên lý hoạt động:

Khi đĩa quay, đầu thu chuyển mạch nguồn sáng, lỗ thẳng hàng Kết đĩa quay, đầu thu quang nhận lượng ánh sáng biến điện phát tín hiệu (1 chuỗi xung) có tần số tỉ lệ với tốc độ quay biên độ không phụ thuộc tốc độ quay Bằng cách đếm số xung, ta xác định tốc độ quay vật cần đo

Hình 10.5: Nguyên lý hoạt động đĩa mã hóa

Khuyết điểm: Cần nhiều lỗ để nâng cao độ xác nên d làm hư hỏng đĩa quay

2.1.2 Đĩa mã hóa tƣơng đối (Increment Encoder)

 Cấu tạo nguyên lý hoạt động :

Trên đĩa mã hóa tương đối có lỗ kht theo vịng tròn: Vòng tròn A vòng tròn B

Các lỗ khe A khe B khoan lệch vị trí với

(68)

67

Hình 10.6: Cấu tạo đĩa mã hóa tương đối

Hình 10.7: Ý nghĩa rãnh A rãnh B đĩa mã hóa tương đối

Gọi TN thời gian đếm xung, N0 số xung vòng (độ phân giải

cảm biến tốc độ, phụ thuộc vào số lỗ), N số xung thời gian TN:

N T

 N

N = ) (vòng/giây n

Ngồi đĩa người ta cịn khoan thêm lỗ (khe Z) để xác định đĩa quay quay hết vịng

Hình 10.8: Khe Z đĩa mã hóa tương đối

Giới thiệu đĩa mã hóa tương đối thực tế:

(69)

68 Ứng dụng:

 Dừng động xác:

Hình 10.10a: Ứng dụng đĩa mã hóa tương đối

 Kiểm tra vị trí góc quay cách tay Robot:

Hình 10.10b: Ứng dụng đĩa mã hóa tương đối

 Đo chiều dài lát vật liệu (sheet)

Hình 10.10c: Ứng dụng đĩa mã hóa tương đối

 Điều khiển vị trí trục chuyển động:

(70)

69

2.1.3 Đĩa mã hóa tuyệt đối

 Cấu tạo nguyên lý hoạt động:

Đĩa mã hóa tuyệt đối thiết kế để ln xác định vị trí vật cách xác Đĩa mã hóa tuyệt đối sử dụng nhiều vịng phân đoạn theo hình đồng tâm Vịng xác định đĩa quay nằm vòng tròn Kết hợp vòng với vòng xác định đĩa quay nằm 1/4 vòng tròn nào…

Hình 10.11: Cấu tạo đĩa mã hóa tuyệt đối

Độ phân giải xác định số lượng bit ngõ Ngõ mã hóa dạng mã nhị phân hay mã gray

- Đặc điểm:

+ Mỗi vị trí xác định đĩa quay

+ Ngõ số lượng lớn bit, truyền song song nối tiếp

+ Thông tin vị trí khơng thay đổi tắt bật nguồn encoder trở lại

- Giới thiệu đĩa mã hóa tuyệt đối thực tế:

(71)

70

Ứng dụng:

 Điều khiển vị trí khoan máy NC

Hình 10.13a: Ứng dụng đĩa mã hóa tuyệt đối

 Định vị khoan máy NC

Hình 10.13b: Ứng dụng đĩa mã hóa tuyệt đối 2.2 Đo vận tốc vòng quay với nguyên tắc điện trở từ:

2.2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động điện trở từ:

(72)

71

Khi đĩa (bánh răng) quay, khe từ thay đổi khoảng cách làm từ trở mạch từ cuộn dây biến thiên tuần hoàn sức điện động xuất cuôn dây tỷ lệ với tốc độ quay đĩa, sức điện động có biên độ E phụ thuộc vào:

- Khoảng cách khe từ

- Tốc độ quay đĩa Biên độ E lớn  lớn

Gọi: p: số đĩa, N: (vòng/s) Khi tần số xung: f= p.N (Hz) Dải tốc độ đo phụ thuộc vào p:

- p lớn , tần số biến thiên nhanh, sđđ cảm ứng lớn nên mở rơng thang đo - p nhỏ ngược lại, mở rộng thang đo max

2.2.2 Đo góc quay, vận tốc vòng quay Encoder tuơng đối tuyệt đối

Cấu tạo nguyên lý hoạt động:

Tín hiệu số xuất ra

Các nhận quang (photo-transistor) nhiều phát quang

(LED)

Track Đĩa code

Trục encoder

Hình 10.15: Cấu tạo nguyên lý hoạt động Encoder

Bao gồm đĩa plastic thủy tinh quay một/nhiều nguồn phát sáng (LED) một/ nhiều photo-transistor nhận quang

Đĩa mã hóa với phần hình quạt sáng tối xen kẽ để xung tạo đĩa quay

Các loại Encoder

Loại 1: Incremental Encoder:

- Xung xuất đếm để cung cấp vị trí quay encoder Mỗi incremental step xuất xung tương ứng

(73)

72

- Dùng xung A B để nhận biết chiều quay encoder Nếu xung A lên “1” trước xung B, encoder quay chiều thuận ngược lại

- Xung Z lên “1” encoder quay giáp vịng

Hình 10.17: Ngun lý hoạt động Incremental Encoder Loại 2: Absolute Encoder

- Absolute encoder (đĩa mã hóa tuyệt đối) gồm nhiều nhận quang (có thể tối đa tới gần 20 track) Ứng với vị trí encoder có tín hiệu nhị phân vi sai để xác định xác vị trí trục encoder

- Với absolute encoder, thông tin vị trí khơng thay đổi tắt bật nguồn encoder trở lại

(74)

73

Một số lƣu ý chọn Encoder

- Loại Encoder cần sử dụng:

Hình 10.19: Một số loại encoder

- Encoder loại absolute hay incremental: Incremental encoder

- Đo vị trí tương đối encoder so với vị trí cuối

- Mất thơng tin vị trí cúp điện - Ứng dụng điển hình: Điều chỉnh tốc

độ, vị trí băng chuyền

Absolute encoder:

- Xuất số vị trí encoder quay

- Thơng tin vị trí khơng cúp điện

- Ứng dụng điển hình: Điều khiển cánh tay robot

- Độ phân giải – Resolution (P/R):

10, 20, 30, 40, 50, 60, 100, 200, 300, 360, 400, 500, 600, 720, 800, 1000, 1024, 1200, 1500, 1800, 2000, 2048, 2500, 3600, 5000, 6000

- Điện áp cấp cho encoder:

VDC,  12 VDC, 12 VDC,  24 VDC, 12  24 VDC

- Ngõ encoder:

+ Incremental Encoder: A, B, Z, A, B, Z

+ Absolute Encoder: Binary, BCD, hay Gray code

- Cấu trúc khí:

+ Chiều dài, đường kính trục:25, 40, 50, 55, 60

+ Khoảng cách lỗ để gá encoder lên

+ Đường kính chiều dài tổng thể encoder - Các yếu tố môi trường ảnh hưởng:

+ Bụi, độ ẩm … + Shock, độ rung … + Nhiệt độ hoạt động

Một số ứng dụng encoder:

- Đo chiều dài vải sản xuất ra:

(75)

74

Hình 10.20a: Ứng dụng encoder

- Kiểm tra tốc độ máy trộn, máy ly tâm

Hình 10.20b: Ứng dụng encoder

Sử dụng kết hợp encoder với K3MA-F Encoder gắn với phần quay khí, encoder quay xuất tín hiệu xung đưa K3MA-F hiển thị tốc độ quay máy trộn, máy ly tâm

- Định vị cho máy cắt

(76)

75

Encoder cho phép định vị bước cắt định cho dao cắt vật cách xác - Tính hiển thị thời gian bánh lị nướng

Hình 10.20d: Ứng dụng encoder

Encoder dùng để giám sát tốc độ dây chuyền, từ tính thời gian bánh lị Kết hợp K3 Omron để hiển thị thời gian bánh lò

3 Thực hành với cảm biến đo tốc độ (encoder) 3.1 Thiết bị:

Hình 10.21: Module thí nghiệm thực hành cảm biến đo lường tốc độ Thông số kỹ thuật

(77)

76

- Động cơ: Một chiều cơng tốc độ max 1800v/p dùng cho thí nghiệm tính đo tốc độ, đếm xung

- Bộ điều khiển tốc độ động chiều: Công suất 75W, thay đổi tốc độ chiết áp xoay

- Chế độ hiển thị: cho phép hiển thị đồng thời vận tốc dài vận tốc góc

- Số cổng vào: 01 cổng cho cảm biến tốc độ kiểu phát tốc, 01 đầu cho cảm biến tốc độ kiểu encoder

- Kiểu hiển thị: Led

- Đèn báo trạng thái quay thuận, quay ngịch

- Các đầu ra: Đầu xung tốc độ, xung chiều quay, xung vị trí - Thông số kĩ thuật cảm biến tốc độ kiểu Encoder

+ Số xung vòng quay ngõ 1: 360 xung + Kiểu đầu ra: A, B, Z

+ Số xung vòng quay ngõ 2: 18 xung + Kiểu đầu ra: A

+ Đầu điện áp: 01 đầu

+ Tần số đáp ứng tối đa: 100 kHz + Cấp bảo vệ: IP50

+ Tốc độ quay tối đa: 6000 vịng/phút

- Thơng số kĩ thuật cảm biến tốc độ kiểu phát tốc

+ Đầu điện áp: 01 đầu

+ Tốc độ quay tối đa: 6000 vòng/phút Các đầu vào

- L1, N: Nguồn cấp cho module - Photo Sensor:

+ V+, GND: Nguồn cấp cho cảm biến

+ A, B: Tín hiệu cảm biến - Encoder:

+ V+, GND: Nguồn cấp cho encoder

+ A, B: Tín hiệu emcoder - Đồng hồ MP5W:

+ 12V, GND: Điện áp + A, B: Tín hiệu vào đồng hồ - V.adj: điều chỉnh tốc độ động - SW: Chọn chiều quay động cơ:

(78)

77

Nguyên lý hoạt động:

Cấp nguồn cho module, cài đặt cho đồng hồ MP5W với thông số theo ý Cấp ngồn cho Photo Sensor (hoặc Encodder) từ +12V Điều chỉnh quan sát kết hiển thị MP5W

Sử dụng núm điều chỉnh công tắc để điều chỉnh tốc độ encoder chiều quay encoder theo ý muốn

Giới thiệu đồng hồ đo tốc độ phản hồi encoder MP5W

Hình 10.22: Đồng hồ đo tốc độ phản hồi encoder MP5W

Đồng hồ MP5W có 13 loại chế độ hoạt động: Vòng quay, tốc độ, tần số, tỷ lệ tuyệt đối, thời gian di chuyển, tỷ lệ lỗi, chu kỳ, tỷ trọng, tốc độ di chuyển, Lỗi, độ rộng thời gian, đo chiều dài, khoảng thời gian, q độ, tính nhân (MP5M Series có 11 chế độ hoạt động)

Nhiều chức ngõ ra: Ngõ Relay, ngõ NPN/PNP collector hở, ngõ nối tiếp tốc độ thấp, ngõ BCD, PV transmission, ngõ truyền thơng RS485

Có nhiều chức năng: chức cài đặt tỷ lệ, kiểm tra liệu, cài đặt độ tr , kiểm tra giá trị Max/Min, chức trì hỗn, chức cài đặt thời gian tự trở Zero, chức cài đặt khóa, trì hỗn chu kỳ hiển thị

Dải hiển thị Max: -19999~99999

Nhiều đơn vị hiển thị: rpm, rps, Hz, kHz, sec, min, m, mm, mm/s, m/s, m/min, m/h, l/s, l/min, l/h, %, counts …

Có thể lựa chọn ngõ vào điện áp (PNP) khơng có điện áp (NPN) Chức đáp ứng tốc độ cao 50 kHz

Đặc tính kỹ thuật

- Hiển thị Led

- Dải hiển thị lớn nhất: -1999~99999

(79)

78

- Năng lượng cảm biến bên : 12ADC ± 10%, 80mA - Tần số đầu vào:

+ Đầu vào mức cố định 50 KHz (độ rộng xung ON/OFF: 10µs) + Đầu vào tiếp điểm Max 45KHz (độ rộng xung ON/OFF: 11ms)

- Mức đầu vào:

+ p đầu vào mức cao từ 4,5 ~24VDC, Mức thấp từ ~1VDC; trở kháng vào 4,5KΩ + Khi khơng có áp đầu vào; trở kháng ngắn mạch lớn 200Ω, trở kháng hở mạch nhỏ 100Ω

- Phạm vi đo:

+ Chế độ F1, F4, F7, F8, F9, F10 0, 0005Hz~50 KHz + Chế độ F3 0, 02s~3,200s

+ Chế độ F2, F3, F6 0, 01s~3,200s

+ Chế độ F11, F12, F13 0~4x109giá trị

- Chế độ hoạt động: Số chế độ Vòng quay/Tốc độ/Tần số F1, Tốc độ di chuyển F2, Chu kỳ F3, Thời gian di chuyển F4, Độ rộng thời gian F5, Khoảng thời gian F6, Tỷ lệ tuyệt đối F7, Tỷ lệ lỗi F8, Tỷ trọng F9, Lỗi F10 Đo chiều dài F11, Khoảng cách F12, Tích nhân 13

Kết nối

- Đối với MP5W-4N ( Loại thị)

Hình 10.23: Cách kết nối đồng hồ MP5W-4N loại thị

Sử dụng cho RESET chế độ hoạt động 13 Sử dụng cho chức BANK

- Đối với MP5W-4N (5 rơle ra)

(80)

79 - Đối với MP5W-41(3 rơle ra)

Hình 10.25: Cách kết nối đồng hồ MP5W-4N loại rơle

Đặc điểm kỹ thuật đầu vào  Tín hiệu đầu vào

+ Đầu vào không tiếp xúc: Tần số lớn 50 KHz (độ rộng xung lớn 10µs) Mức điện áp đầu có xung (ON) từ 4,5 -24V, khơng có xung (OFF) tà 0-1,0V

+ Đầu vào tiếp xúc: Tần số lớn 45 KHz (độ rộng xung lớn 11ms)

 Loại đầu vào: MP5W có đầu vào NPN đầu vào PNP - Khi loại đầu vào NPN

Hình 10.26: Loại cảm biến đầu colector hở NPN

- Khi loại đầu vào PNP

(81)

80 Đặc điểm kỹ thuật đầu

 Đầu BCD

- Đầu ra: Hiển thị giá trị - Tín hiệu đầu ra:

+ Dữ liệu BCD: A, B, C, D, DOT Trong A bít thấp nhất, DOT bít cao

+ Dữ liệu số: D0, D1, D2, D3, D4 Trong D0 số thấp nhất, D4 số cao - Loại đầu ra: Đầu colector hở NPN (Open collector)

- Điện áp tải: 12~24VDC - Dòng tải lớn nhất: 20mA  Đầu tốc độ thấp

- Đầu ra: Hiển thị giá trị

- Tín hiệu ra: CLK, liệu, chốt (latch) - Vịng CLK: 50Hz

- Bít CLK đầu ra: 25 bit - Bít liệu đầu ra: 25 bit

- Dạng đầu ra: Đầu colector hở NPN - Điện áp tải: 12~24VDC

- Dòng tải lớn nhất: 20mA

Hình 10.28: Biểu đồ thời gian

Hình 10.29: Dữ liệu đầu

(82)

81

- Chức năng: Truyền tải 4-20mADC chuyển đổi từ giá trị đầu đo giới hạn cao (FS-H) giới hạn thấp (FS-L)

- Điện trở tải lớn 600Ω  Giao diện đầu RS485

- Địa chỉ: 0~99 (32 kênh)

- Tốc độ truyền: 2400/4800/9600 bps - Mã truyền tải: ASCII

- Bit liệu: bit - Bit dừng: bit

(83)

82

: Khi chọn chế độ hoạt động, thông số hiển thị

: Khi chọn chế độ hoạt động, thông số không hiển thị

: Chỉ cho cảm biến thực F11, F12,

F13 chế độ hoạt động Thơng số

 Thơng số nhóm

Hình 10.31: Biểu đồ nhóm thơng số

- Nếu ấn phím chế độ RUN thơng số nhập vào thơng số nhóm

- Đặt giá trị so sánh HH (High High), nhìn vào phạm vi cài đặt bảng phạm vi cài

đặt giá trị so sánh Ấn nút để di chuyển số cài đặt, ấn để thay đổi giá trị

cài đặt

- Đặt giá trị so sánh H Ấn nút để di chuyển số cài đặt, ấn để thay đổi giá

trị cài đặt

- Đặt giá trị so sánh L (Low) Ấn nút để di chuyển số cài đặt, ấn để thay

đổi giá trị cài đặt

- Đặt giá trị so sánh LL Ấn nút để di chuyển số cài đặt, ấn để thay đổi giá

trị cài đặt

- Hiển thị giá trị cao giá trị đo Ấn nút giá trị cao đặt lại

và dòng đo hiển thị

- Hiển thị giá trị thấp giá trị đo Ấn nút giá trị thấp đặt

(84)

83

Chú ý: Sau đặt giá trị liệu cho thông số, ấn nút để lưu liệu

tiếp tục trở lại chế độ RUN Nếu không lưu liệu bị sau 60s

Bảng10.1: Phạm vi cài đặt giá trị so sánh

Chế độ hoạt động Phạm vi cài đặt

F1, F2, F7, F9, F11, F12, F13 ~ 99999

F3, F4, F5, F6 ~ phạm vi cài đặt thời gian

F8, F10 -19999 ~ 99999

- Thơng số nhóm hiển thị di chuyển đến

- Chọn chế độ hoạt động: (Ấn nút để thay đổi chế

độ)

- Đặt loại cảm biến đầu vào A (Ấn nút

để thay đổi)

- Đặt loại cảm biến đầu vàoB (Ấn nút

để thay đổi loại cảm biến)

- Đặt chế độ đầu ra: (Ấn

nút để thay đổi chế độ)

(85)

84

- Chọn thời gian bắt đầu để kết nối chức đầu so sánh (L, LL)

chức giới hạn (Ấn nút để thay đổi giá trị

cài đặt)

- Thời gian trì đặt chức timer : 0,0 ~ 99,9 giây (Ấn nút

để di chuyển số cài đặt, ấn để thay đổi giá trị cài đặt)

- Đặt thời gian Auto – Zero đầu vào INB Phạm vi cài đặt: 0,1 ~ 9999,9 giây (Ấn

nút để di chuyển số cài đặt, ấn để thay đổi giá trị cài đặt)

- Đặt trì nhớ (On: trì nhớ, Off khơng trì nhớ), (ấn

để thay đổi giá trị cài đặt)  Thơng số nhóm

- Hiển thị di chuyển tới

- Đặt liệu (ấn để thay đổi giá trị cài đặt)

- Chọn liệu , hiển thị

trong chế độ họat động F3, F4, F5, F6 đặt đơn vị thời gian (ấn

(86)

85

F5, F6 đặt phạm vi thời gian (ấn để thay

đổi giá trị cài đặt)

- Đặt giá trị so sánh HH (High High), nhìn vào phạm vi cài đặt bảng phạm vi cài

đặt giá trị so sánh Ấn nút để di chuyển số cài đặt, ấn để thay đổi giá trị

cài đặt

- Đặt giá trị so sánh H Ấn nút để di chuyển số cài đặt, ấn để thay đổi giá

trị cài đặt

- Đặt giá trị so sánh L (Low) Ấn nút để di chuyển số cài đặt, ấn để thay

đổi giá trị cài đặt

- Đặt giá trị so sánh LL Ấn nút để di chuyển số cài đặt, ấn để thay đổi giá

trị cài đặt

- Hiển thị di chuyển tự động tới thông số

- Đặt giá trị giới hạn cao đầu truyền dẫn PV Nhìn vào phạm vi cài đặt

bảng phạm vi cài đặt giá trị so sánh để cài đặt giới hạn.( Ấn nút để di chuyển

số cài đặt, ấn để thay đổi giá trị cài đặt)

- Đặt giá trị giới hạn thấp đầu truyền dẫn PV ( Ấn nút để di chuyển số cài

(87)

86

- Đặt địa giao tiếp Đặt giới hạn: 00 ~ 99 (32 kênh) ( Ấn nút để di chuyển số

cài đặt, ấn để thay đổi giá trị cài đặt)

- Đặt tốc độ giao tiếp ( Ấn nút để di chuyển số cài

đặt, ấn để thay đổi giá trị cài đặt)

- Chọn Remote Local (Off: sử dụng, On: không sử

dụng)

- Khóa phím cho nhóm thơng số ( Ấn nút để di

chuyển số cài đặt, ấn để thay đổi giá trị cài đặt)

Chế độ hoạt động

 Chế độ F1: Hiển thị tần số tính tốn, số vịng quay tốc độ tần số đầu vào A

Tần số (Hz) = f × α [α = 1s]

Số vịng quay (rpm) = f × α [α = 60s] Tốc độ (m/phút) = f × α [α = 60 x L(m)]

Trong đó: L - Chiều dài băng tải vòng xung

Hình 10.35: Biểu đồ thời gian chế độ F1

 Chế độ F2: Hiển thị tốc độ di chuyển ON đầu vào A ON đầu vào B Tốc độ di chuyển (V) = f × α [α = L (m)]

Trong đó: F - Số đối ứng thời gian On đầu vào A ON đầu vào B; L: Khoảng cách đầu vào A đầu vào B

 Chế độ F3: Hiển thị thời gian từ đầu vào A ON đến ON Chu kỳ (T) = t

(88)

87

 Chế độ F4: Hiển thị thời gian di chuyển khoảng cách định để đo thời gian ON ON đầu vào A

Thời gian di chuyển (s) = t × α

ky(m) chu xung vi pham ng chuyen tro di

cach Khoang

) (m L





Trong đó: t- thời gian đo (s)

L: khoảng cách định (m)

 Chế độ F5: Hiển thị thời gian ON đầu vào A Độ rộng thời gian (T) = t

Trong đó: t-thời gian ON đầu vào A (s)

 Chế độ F6: Hiển thị thời gian từ đầu vào A ON đến đầu vào B ON Khoảng thời gian (T) = t (Ta ~ Tb)

Trong đó: t (Ta ~ Tb) - thời gian đo từ đầu vào A ON đến đầu vào B ON

(89)

88

 Chế độ F7: Hiển thị tỉ lệ phần trăm nhanh hay chậm, tốc dộ, giá trị đầu vào B so với đầu vào A

Tỷ lệ tuyệt đối = Đầu vào B/Đầu vào A × 100%

Tỷ lệ tuyệt đối = (Tần số ngõ vào B [Hz] × Bα)/(Tần số ngõ vào A [Hz] × Aα) × 100% Trong đó: Aα - Giá trị đầu vào A; Bα: Giá trị đầu vào B

 Chế độ F8: Hiển thị tỉ lệ phần trăm nhanh hay chậm đầu vào B so với đầu vào A

Tỷ lệ lỗi =

Tỷ lệ lỗi = 100%

) A A x vao ngo so (Tan ) A A x vao ngo so (Tan -) B x B vao ngo so (Tan    

 Chế độ F9: Hiển thị tỷ lệ đầu vào B so với tổng cộng đầu vào A đầu vào B

Tỷ trọng = [Đầu vào B / (Đầu vào A + Đầu vào B)] x100%

Tỷ trọng = 100%

) B x B vao ngo so (Tan ) A A x vao ngo so (Tan ) B x B vao ngo so (Tan     

 Chế độ F10: Hiển thị lỗi đầu vào A chuẩn đầu vào B so sánh Lỗi = Đầu vào B – Đầu vào A

Lỗi = (Tần số đầu vào B [Hz] × Bα) - (Tần số đầu vào A [Hz] × Aα)

(90)

89

Trong đó: P - số xung đầu vào A; α -giá trị tỉ lệ

 Chế độ F12: Hiển thị số xung đầu vào A từ đầu vào B ON đến đầu vào B ON

Khoảng cách = P × α

 Chế độ F13: Hiển thị giá trị đếm xung đầu vào A Tính nhân = P × α

Hình 10.44: Biểu đồ thời gian chế độ F13 1.2 Trình tự thực

Bước 1: Cấp nguồn cho mudule

Bước 2: Cài đặt số xung/ vòng cho encoder: nhấn OK để chuyển sang chế độ cài đặt

Dùng phím để chỉnh 360- thị 360 xung/ vòng Nhấn ESC đến đèn

Run báo sáng chuyển sang chế độ hoạt động hiển thị tốc độ

Bước 3: Thay đổi tốc độ tốc độ biến trở để tìm tốc độ tối đa cho phép động

cơ đo số vòng /phút, số vòng/ giây sử dụng thước đo tuyến tính Quan sát tốc độ quay motor hiển thị số vòng quay module hiển thị tốc độ Chú ý Led Run phải nháy sáng

(91)

90

CÂU HỎI BÀI 10

1 Trình bày cấu tạo nguyên lý hoạt động Encoder tương đối?

2 Một encoder quang tương đối có 360 rãnh Từ vị trí ban đầu (0 ), encoder đếm 50

rãnh theo chiều kim đồng hồ, 15 rãnh theo chiều ngược lại, 30 rãnh theo chiều kim đồng hồ Tìm vị trí tại?

3 Độ phân giải ENCODER gì? Nó ảnh hưởng tới kết đo? Cho biết chọn độ phân giải trường hợp đo tốc độ thấp đo tốc độ cao?

(92)

91

BÀI 11: CẢM BIẾN LỰC, ÁP SUẤT Giới thiệu:

Cảm biến lực hay gọi load cell thiết bị có khả chuyển đổi lực thành tín hiệu điện nhờ d dàng ghi nhận tín hiệu lực nhờ thu tín hiệu Hầu hết ứng dụng đo lường lực thí nghiệm nghành công nghiệp sử dụng cảm biến lực loại nguyên lý biến dạng Các cảm biến loại cho phép đạt đến độ xác từ 0.03% đến 0.25% giá trị lớn (full scale) phù hợp cho hầu hết ứng dụng đo lường lực

Cảm biến áp suất thiết bị điện tử chuyển đổi tín hiệu áp suất sang tín hiệu điện, thường dùng để đo áp suất ứng dụng có liên quan đến áp suất

Mục tiêu:

- Phân tích khái niệm cảm biến lực, áp suất

- Phân tích cấu tạo nguyên lý hoạt động, phạm vi ứng dụng cảm biến lực, áp suất

- Lắp đặt mạch điện ứng dụng cảm biến lực, áp suất

Nội dung: 1 Cảm biến lực Load cell:

1.1 Cấu trúc nguyên lý hoạt động:

Cấu tạo củaLoad cellgồm điện trở strain gauges R1, R2, R3, R4 kết nối

thành cầu điện trở Wheatstone hình dán vào bề mặt thân loadcell

Hình 11.1: Cầu điện trở Wheatstone

Một điện áp kích thích cung cấp cho ngõ vào loadcell (2 góc (1) (4) cầu điện trở Wheatstone) điện áp tín hiệu đo hai góckhác

Thân Load cell khối kim loại đàn hồi tùy theo loại loadcell mục

đích sử dụng loadcell, thânLoad cell thiết kế có hình dạng đặc biệt khác

(93)

92

Hình 11.2: Tải trọng tác động lên Load cell

Khi có tải trọng lực tác động lên thân load cell làm cho thân loadcell bị biến dạng (giãn nén), điều dẫn tới thay đổi chiều dài tiết diện sợi kim loại điện trở strain gauges dán thân loadcell dẫn đến thay đổi giá trị điện trở strain gauges Sự thay đổi dẫn tới thay đổi điện áp đầu

Hình 11.3: Nguyên lý hoạt động Load cell

Sự thay đổi điện áp nhỏ, đo chuyển thành số sau qua khuếch đại thị cân điện tử (đầu cân)

1.2 Phân loại

(94)

93

- Phân loại Loadcell theo lực tác động: chịu kéo (shear loadcell), chịu nén (compression loadcell), dạng uốn (bending), chịu xoắn (TensionLoadcell)

- Phân loại theo hình dạng: dạng thanh, dạng trụ, dạng cầu, dạng chữ S, dạng mỏng - Phân loại theo kích thước khả chịu tải: loại bé, vừa, lớn

Hình 11.4: Phân loại Load cell 1.3 Loadcells tƣơng tự Loadcells số

1.3.1 Loadcells tƣơng tự (analog loadcell)

Với loại load cell việc chuyển đổi từ tín hiệu analog chuyển thành tín hiệu số (A/D) thực thị indicator Tín hiệu từ loadcell tương tự (analog loadcell) truyền thị dạng điện áp

Hình 11.5:.Load cell Analog hiển thị

Tín hiệu ngõ loadcell phụ thuộc vào điện áp nguồn cấp choload cell (chính

điện áp cung cấp thị)

(95)

94

loadcell đạt 20 mV (2 mV x 10V) điện áp cung cấp cho loadcell 8V tín hiệu ngõ loadcell đạt 16 mV (2 mV x 8V)

Kết nối Loadcel

+Excitation(Điện áp kích thích) đầu vào dương điện áp cung cấp –Excitationlà đầu vào âm điện áp cung cấp

+Outputlà tín hiệu dương củaLoadcell

–Output tín hiệu âm Loadcell

+sense và–sense dây dẫn nối trực tiếp với Excitation Có loại Loadcell có, có loại khơng Có thể nối mà không nối Nhưng nhà sản xuất khuyến cáo nên nối

Ưu điểm: Ưu điểm cơng nghệ xuất phát từ yêu cầu thực tế, với tham số xác định trước, có sản phẩm thiết kế phù hợp cho ứngdụng người dùng Ở phần tử cảm ứng có kích thước hình dạngkhác phù hợp với yêu cầu ứng dụng

Nhược điểm:

- Tín hiệu điện áp đầu Loadcell nhỏ (thường khơng q 30mV) Những tín

hiệu nhỏ d dàng bị ảnh hưởng nhiều loại nhi u công nghiệp

- Sự thay đổi điện trở dây cáp dẫn tín hiệu: thay đổi thất thường nhiệt độ môi trường tác động lên dây cáp truyền dẫn …

1.3.2 Loadcells số (digital loadcell)

Đối với load cell số, q trình chuyển đổi từ tín hiệu analog chuyển thành tín hiệu số (A/D) thực thân loadcell Sau q trình xử lý chuyển đổi cách xác, tín hiệu số (digital signal) đưa thị cân điện tử số (digital indicator)

Hình 11.6: Load cell Analog hiển thị

Với Loadcell số (digital loadcell), tín hiệu ngõ củaloadcelllà dạng số nên không

phụ thuộc vào điện áp nguồn cấp cho loadcell

Ví dụ với loadcell số (digital loadcell) có capacity 10t, đặt lên loadcell tải trọng 10t, tín hiệu ngõ 10.000 cho dù điện áp cung cấp cho loadcell có 10V hay 8V

Ưu điểm

- Tín hiệu số “khỏe”, bị ảnh hưởng nhi u điện từ thay đổi nhiệt độ thất thường đường dây cable dẫn

- Khoảng cách dây cáp dẫn kéo dài đến 1200m

(96)

95

- Loadcellcó thể thay mà khơng cần chỉnh định lại; …

Những ưu điểm hệLoadcellsố cho phép ứng dụng độ xác cao

và chống chịu nhi u tốt, đặc biệt ứng dụng yêu cầu điểm đo nằm phân tán phạm vi rộng

1.4 Ứng dụng

 Trong cơng nghiệp đời sống loadcell ứng dụng rộng từ cân điện tử dùng gia dụng đến cân dùng cân trọng lượng ô tô cân nguyên liệu đầu vào thành phẩm nhiều nhà máy

Hình 11.7: Sơ đồ hệ thống cân xe dùng Load cell

 Trong ngành công nghệ cao: Với khoa học kĩ thuật tiên tiến

loại Loadcell cỡ nhỏ cải tiến công nghệ tính ứng dụng cao

Loại Loadcell này gắn vào đầu ngón tay robot để xác định độ bền kéo lực

nén tác động vào vật chúng cầm nắm nhấc lên

 Ứng dụng cầu đường: Các Loadcell sử dụng việc cảnh báo độ an toàn cầu treo Loadcell lắp đặt dây cáp để đo sức căng cáp treo sức ép chân cầu điều kiện giao thông thời tiết khác Các liệu thu gửi đến hệ thống thu thập xử lí số liệu, sau số liệu xuất qua thiết bị truy xuất điện thoại, máy tính, LCD Từ có cảnh báo độ an tồn cầu Từ tìm biện pháp cần thiết để sửa chữa kịp thời

(97)

96

2 Cảm biến áp suất:

Cảm biến áp suất dạng thiết bị dùng để đo áp suất hay nói cách cụ thể chuyển đổi từ đại lượng áp suất sang đại lượng điện Nguyên lý hoạt động cảm biến áp suất gần giống loại cảm biến khác cần nguồn tác động lên cảm biến, cảm biến đưa giá trị vi xử lý, vi xử lý tín hiệu đưa tín hiệu

2.1 Khái niệm áp suất:

- p suất định nghĩa lực tác dụng đơn vị diện tích P = F/A [N]

- p suất tuyệt đối: áp suất chênh lệch điểm đo chân không tuyệt đối (áp suất 0)

- p suất dư/tương đối: áp suất chênh lệch điểm đo mơi trường xung quanh (khí quyển)

- p suất vi sai: áp suất chênh lệch hai điểm đo, điểm chọn làm điểm tham chiếu

- Đơn vị đo

+ Trong hệ SI: Pascal (Pa), Pa = N/m2 = 10-5 bar

+ Châu u: bar, Bắc Mỹ: psi, Châu : kg/cm2, Mpa

Bảng 11.1: Mối quan hệ đại lượng đo áp suất 2.2 Nguyên lý đo áp suất

Cảm biến áp suất thiết bị cảm nhận áp suất đường ống bồn chứa có áp suất… p suất chuyển đổi thành tín hiệu điện áp dịng điện Các tín hiệu truyền biến tần PLC để điều khiển động hoạt động

(98)

97

Cấu tạo bên cảm biến áp suất thường làm Inox 304 khơng gỉ Khả chống va đập cao

Hình 11.10: Cấu tạo cảm biến áp suất

+ Electric connection: Kết nối điện + Amplifier: Bộ khuếch đại tín hiệu + Sensor: Màng cảm biến xuất tín hiệu

+ Process Connection: Chuẩn kết ren (Ren kết nối vào hệ thống áp suất) Nguyên lý hoạt động cảm biến áp suất

Hình 11.11: Nguyên lý hoạt động cảm biến áp suất

Theo sơ đồ thấy khí áp suất Dương ( + ) đưa vào lớp màng căng lên từ trái sang phải , đưa vào áp suất âm ( – ) lớp màng căng lên từ phải sang trái Chính dịch chuyển đưa tín hiệu mạch xử lý đưa tín hiệu để biết áp suất đưa vào

+ Hình bên trái: Khi khơng có áp suất => Hight = Low = Ov output + Hình giữa: Khi có áp suất nén => Hight > Low = + V Output

(99)

98

Cảm biến áp suất dãy đo 0-10bar Tín hiệu ngõ ra: 0-10V Khi áp suất đạt 0-5bar tín hiệu điện áp xuất 0-5V Tương tự áp áp đạt giới hạn max 10bar tín hiệu điện áp 10V

Cảm biến áp suất chân khơng dãy đo -1…0bar Tín hiệu ngõ ra: 4-20mA Điều có nghĩa khơng có tác động lực hút áp suất 0bar tương ứng với tín hiệu dịng 4mA Khi lực hút đạt giới hạn max -1bar cảm biến xuất tín hiệu dòng 20mA

2.3 Ứng dụng cảm biến đo áp suất

Đối với trường hợp dùng cảm biến áp suất dùng cho máy nén khí, áp suất nước, dầu thủy lực chất lỏng khơng có tính ăn mịn khác dùng loại cảm biến áp suất thường Các dãy đo áp suất 0-0.1bar; 0-0.16bar; dùng để đo mức nước tĩnh bồn chứa áp suất Mức nước tính sau: 1bar = 10mH2O (hoặc 100mbar = 100mmH20)

Trường hợp ứng dụng cho môi trường thực phẩm như: sữa, nước khải khát…thì bắt buộc phải dùng cảm biến áp suất màng đảm bảo tiêu chuẩn thực phẩm

Cảm biến áp suất dùng cho xăng, dầu….ngành dầu khí phải đảm bảo tiêu chuẩn chống cháy nổ

Tùy vào nhu cầu sử dụng mà ta chọn loại cảm biến phù hợp

Hình 11.12 : Cảm biến áp suất xác cao – phòng nổ Atex 3 Thực hành cảm biến lực, áp suất

Giới thiệu Module cảm biến áp suất: Thông số kỹ thuật

+ Kiểu hiển thị giá trị áp suất: Led + Các đơn vị chuyển đổi: kPa, kgf/cm2, Bar, psi + Có chức hiệu chỉnh điểm

+ Chế độ bảo vệ: Ngắn mạch, ngược nguồn

+ Thể tích bình tạo áp suất điều chỉnh từ 0~0.754 lít Các đầu vào

(100)

99

+ đầu ra: Đầu điện áp tương tự, đầu số đầu số

Hình 11.13: Module cảm biến áp suất

Nguyên lý hoạt động

Sau cấp nguồn cài đặt cho cảm biến áp suất Ta đặt vật lên bề mặt, áp suất thay đổi hiển thị đồng hồ PSA

Giới thiệu cảm biến PSA-1

- Đơn vị hiển thị: kPa, kgf/cm2, bar, psi

- Thay đổi chế độ đầu ra: Có kiểu chế độ điều khiển đầu ra: + Chế độ tr (F-1): Khi cần thay đổi độ tr nhận biết

+ Chế độ cảm biến tự động (F-2): Khi cần đặt mức nhận biết cách tự động mức thích hợp

+ Chế độ đầu độc lập (F-3, F-4, F-5): Khi cần xác định mức áp suất môi trường

+ Chế độ đầu so sánh dạng cửa sổ (F-6): Khi cần xác định áp suất khoảng

- Thay đổi thời gian tác động (loại trừ nhi u): Để loại trừ nhi u tác động đến đầu ta điều chỉnh thời gian tác động, có tất mức thời gian khác (2.5ms, 5ms, 100ms, 500ms), cần thời gian tác động lâu hơn, ta thay đổi cứng cách tăng số lượng lọc số

- Thay đổi tỉ lệ đầu tương tự: Không thể đặt tỉ lệ đầu tương tự (1-5V) tương ứng với áp suất có chức cho phép thay đổi thích hợp cho người sử dụng ứng dụng cụ thể Nếu đặt vị trí A1 cho 1VDC đầu A5 cho 5VDC đầu dải áp suất từ A1 đến A5 tương ứng với mức điện áp đầu từ 1-5VDC, tức với áp suất từ A1 đến A5 cho điện áp từ đến 5VDC

(101)

100

+ Loc: Tất phím khố, khơng thể thay đổi tham số

+ PA.L: Đây chế độ khố phần, khơng thể thay đổi tham số cài đặt mà thơi, số chức khác thay đổi

+ UnL: Mọi chức thay đổi, khơng phím bị khố

- Chức điều chỉnh điểm 0: Chức dùng để đặt giá trị hiển thị không trường hợp đầu đo chịu áp lực áp suất khí

- Chức giữ đỉnh đáy: Chức dùng để chẩn đoán cố hệ thống gây áp suất dư dùng để kiểm tra toàn dải áp suất xảy hệ thống - Chế độ hoạt động đầu ra: Có chế độ

+ Chế độ tr (F1): Có thể dùng để đặt giá trị xác định mức áp suất (St1) độ tr (St2)

Hình 11.14 : Biểu đồ thời gian chế độ F1

+ Chế độ cài đặt cảm biến tự động (F2): Chức đặt mức báo áp suất mức thích hợp cách tự động

(102)

101

Hình 11 16: Biểu đồ thời gian chế độ F3, F4, F5

+ Chế độ cửa sổ (F6): Dùng để đặt giới hạn giá trị lớn nhất/nhỏ đầu đo áp suất Cũng chế độ này, độ tr cố định số (nhưng số sử dụng đơn vị đo áp suất hỗn hợp PSI)

Hình 11 17: Biểu đồ thời gian chế độ F3, F4, F5

- Kiểu đầu số

Cảm biến PSA-1 có hai đầu số kiểu NPN (Colector hở)

Mạch bảo vệ dòng

B

ản

g

m

ạc

h

ch

ín

h 1kΏ

Mạch bảo vệ dòng

+V (Xám)

Tải Đầu điện áp tương tự

(Cam) Đầu số

(Đen)

Đầu số (Trắng)

Tải

12-24VDC

0V (Lam)

(103)

102 - Mặt trƣớc mặt hiển thị chức

Hình 11 19: Định dạng mặt trước cảm biến PSA-1

1: Led 31 2số: Hiển thị đầu đo áp suất, giá trị cài đặt hiển thị lỗi 2: Chỉ thị đầu (Đỏ): Đầu ON led ON

3: Chỉ thị đầu (Đỏ): Đầu ON led ON

4: Nút ấn chọn chế độ (MODE): Chế độ cài đặt tham số chế độ cài đặt lại, lưu

giá trị cài đặt

5: Nút ấn tăng (UP): Đặt giá trị cài đặt tăng lên bước theo giá trị đặt trước

đơn vị áp suất, chế độ đầu ra, thời gian phản ứng, tỉ lệ đầu tương tự, khố phím, giá trị giữ đỉnh, giữ đáy tham số hiển thị

6: Nút ấn giảm (DOWN): Đặt giá trị cài đặt giảm bước theo giá trị đặt trước

hoặc đơn vị áp suất, chế độ đầu ra, thời gian phản ứng, tỉ lệ đầu tương tự, khố phím, giá trị giữ đỉnh, giữ đáy tham số hiển thị

7: Ngưỡng tăng áp suất: Dùng để thay đổi áp suất cảm biến Hãy sử dụng

đơn vị khác ứng dụng bạn theo nhãn kèm theo - Bảng lỗi

Mã lỗi Kiểu lỗi Cách khắc phục

Nếu có thêm áp suất ngồi, điều chỉnh điểm khơng

Khởi động lại sau loại bỏ áp suất thêm

Khi xảy tải đầu điều khiển

Loại bỏ q tải Giá trị cài đặt khơng

thích hợp

Đặt lại thơng số thích hợp sau kiểm tra kĩ thông số tiêu chuẩn

p suất vào vượt dải hiển thị áp suất

Hãy để áp suất đo dải hiển thị thiết bị

p suất vào dải hiển thị áp suất

(104)

103 C h ế đ ộ h o t đ ộ n g ( R U N m o d e ) Cài đặt tham số

Cài đặt đơn vị hiển thị

Cài đặt chế độ hoạt động

đẩu

Cài đặt thời gian tác động

Cài đặt tỉ lệ đầu tương

tự (1VDC)

Cài đặt tỉ lệ đầu tương

tự (5VDC)

Cài đặt khố phím

Cài đặt giá trị đặt

trước

Cài đặt đầu đo mức thấp (St1, Lo) Cài đặt đầu đo mức thấp (St1, Lo)

Giá trị

đỉnh Giá trị đỉnh Giá trị đáy

Chỉnh định điểm không Chỉnh

định điểm không Nhấn

giữ tối thiểu giây

Nhấn giữ

giây

Nhấn giữ tối thiểu giây

Nhấn giữ đồng thời tối thiểu

giây

Hình 11.20 : Các chế độ hoạt động

Chỉnh định điểm ‘0’:

1 Hãy ấn giữ đồng thời phím UP DOWN tối thiểu giây

2 Khi chỉnh định xong, thiết bị hiển thị trở chế độ hoạt động

Điều chỉnh tham số: Đơn vị hiển thị áp suất, chế độ điều khiển đầu ra, thời gian phản

ứng (chống nhi u) hệ số tỉ lệ đầu tương tự khố phím

Hãy chỉnh định tham số sau bỏ chức khoá phím có sử dụng chức - Khi nhấn giữ phím q giây, trở lại chế độ hoạt động bình thường với giá trị đặt lưu EEPROM Hơn nữa, phím nhấn 60 giây, hiển thị giá trị trước bỏ qua giá trị cài đặt thời

- Giữ liệu cài đặt lưu EEPROM nên không bị tắt điện Nhưng ý thay đổi tối đa 100.000 lần

Giữ đỉnh đáy

1 Nhấn giữ nút UP tối thiểu giây, chế độ hoạt động (RUN Mode)

2 giá trị áp suất lớn nhấp nháy khoảng 0.5 giây, sau hiển thị giá trị đỉnh

3 giá trị áp suất nhỏ nhấp nháy khoảng 0.5 giây, sau hiển thị giá trị đáy

4 Nếu bạn nhấn nhanh phím UP, giá trị đỉnh đáy lưu bị xoá thiết bị quay trở lại chế độ hoạt động bình thường

Khi giá trị đỉnh đáy vượt giới hạn đo áp suất, hình hiển thị lỗi

Cài đặt giá trị tiền định

(105)

104

2 Hãy đặt giá trị sau bỏ chức khóa phím chức sử dụng

3 Chắc chắn phương thức cài đặt phải khác tuỳ thuộc vào chế độ hoạt động đầu

Chế độ hoạt động (RUN Mode)

Cài đặt đơn vị hiển thị

* đơn vị hiển thị trước nhấp nháy khoảng 0.5 giây * Chọn đơn vị phím UP DOWN

Đơn vị áp suất hiển thị loại áp suất cụ thẻ

Đơn vị hiển thi áp suất loại áp suất âm áp suất hỗn hợp (Nhấn phím nhanh, đơn vị lựa chọn lưu tự động chuyển đến chế độ tiếp theo)

* Khi sử dụng đơn vị đo mmH2O, nhân đơn vị hiển thị với 100 Nhấn giữ tối thiểu giây

Thời gian tác động

* thời gian tác động trước nhấp nháy khoảng 0.5 giây * Chọn thời gian phím UP DOWN

(Nhấn phím nhanh, thời gian lựa chọn lưu tự động chuyển đến chế độ tiếp theo)

Nhấn lần

Cài đặt hệ số tỉ lệ đầu tương tự (1VDC) * giá trị áp suất trước nhấp nháy khoảng 0.5 giây * Chọn giá trị áp suất với 1VDC xuất phím UP DOWN

Khoảng giá trị cài đặt: Từ giá trị bé dải áp suất <= <= 90% dải áp suất đo

(Nhấn phím nhanh, giá trị áp suất lựa chọn đặt 1VDC tự động chuyển đến chế độ tiếp theo)

Nhấn lần

Cài đặt hệ số tỉ lệ đầu tương tự (5VDC) * giá trị áp suất trước nhấp nháy khoảng 0.5 giây * Chọn giá trị áp suất với 1VDC xuất phím UP DOWN

Khoảng giá trị cài đặt: <= <= áp suất đo lớn (Nhấn phím nhanh, giá trị áp suất lựa chọn đặt 5VDC tự động chuyển đến chế độ tiếp theo)

Nhấn lần

Cài đặt khố phím

* kiểu cài đặt phím trước nhấp nháy khoảng 0,5 giây * Khố phím phím UP DOWN

Nhấn lần

(Nhấn phím nhanh, kiểu khố phím lưu tự động chuyển đến chế độ tiếp theo)

Trở lại chế độ hoạt động (RUN Mode) Nhấn tối thiểu giây

(lưu vào EEPROM)

(106)

105

Ở chế độ trễ (F1), chế độ đầu độc lập (F3, F4, F5)

Cài đặt đầu đo áp suất mức

* giá trị đầu đo mức trước nhấp nháy khoảng 0.5 giây

* Thay đổi mức đầu đo áp phím UP DOWN

Cho phép khoảng cài đặt: Giá trị áp suất nhỏ < St1 <= giá trị áp suất lớn

(Nhấn phím nhanh lần, giá trị đầu đo áp mức lưu tự động chuyển đến chế độ tiếp theo)

Nhấn lần

* Thay đổi mức đầu đo áp phím UP DOWN Cho phép khoảng cài đặt: Chế độ trễ -> Giá trị áp suất nhỏ <= St2 < St1

(Nhấn phím nhanh lần, giá trị đầu đo áp mức lưu tự động chuyển đến chế độ tiếp theo)

Trở lại chế độ hoạt động (RUN Mode)

Nhấn lần (lưu vào EEPROM)

Hình 11.22: Lưu đồ cài đặ chế độ F1, F3, F4, F5

Chế độ cảm biến tự động (F2)

* Đặt giá trị áp suất cần thiết (St1) dải đo áp

* Nếu nhấn phím UP nhanh lần, giá trị áp suất thời gán cho đầu đo áp mức đầu đo áp mức nhấp nháy khoảng 0.5 giây

Nhấn lần

* Đặt giá trị áp suất cần thiết (St2) dải đo áp

* Nếu nhấn phím UP nhanh lần, giá trị áp suất thời gán cho đầu đo áp mức đầu đo áp nhấp nháy khoảng 0.5 giây

Cho phép khoảng cài đặt: St1+1% dải áp suất <= St2 <= giá trị áp suất cài đặt lớn

* Nếu khác St1 mức đo áp không đủ, nhấp nháy lần trở cài đặt St2, cài đặt lại

* Có thể cài đặt lại cách nhấn phím UP, cài đặt đầu đo áp mức lần cuối

Nhấn lần

Cài đặt cảm biến tự động tinh chỉnh

* giá trị đầu đo mức (Set) nhấp nháy khoảng 0.5 giây

* Điều chỉnh đầu đo áp phím UP DOWN, cần thiết tinh chỉnh giá trị

(Cho phép khoảng điều chỉnh: St1 St2)

(107)

106

- Khi kiểm tra giá trị mức đo áp (St1, St2) tự động cài đặt cảm biến, nhấn phím cách nhanh

- Chế độ cài đặt cảm biến tự động (kiểm tra thiết bị) Trạng thái đích loại bỏ St1 trạng thái St2 Cài đặt chúng phím UP, mức đo áp tự động nằm khoảng St1 St2

Chế độ cửa số (F-6)

* Đặt đầu đo áp mức cách nhấn phím UP DOWN

Cho phép khoảng cài đặt: Giá trị đặt áp nhỏ <= Lo <= Giá trị đặt áp lớn

(Nhấn nhanh phím lần, đầu đo mức lưu sau chuyển đến chế độ tiếp)

Nhấn lần

* Đặt đầu đo áp mức cách nhấn phím UP DOWN Cho phép khoảng cài đặt: Lo <= Hi <= Giá trị đặt áp lớn

(Nhấn nhanh phím lần, đầu đo mức lưu sau chuyển đến chế độ tiếp)

Nhấn lần

Hình 11.24: Lưu đồ cài đặt chế độ F6

- Hãy kiểm tra giá trị đặt lần chế độ hoạt động đầu thay đổi - Khi đơn vị hiển thị thay đổi, giá trị đặt tính dựa đơn vị hiển thị

- Nếu phím nhấn khoảng 60 giây, thiết bị tự động chuyển chế độ hoạt động bình thường (ngoại trừ chế độ cài đặt cảm biến tự động (F-2)) Khi hai phím UP, DOWN nhấn lần, số (2 số sử dụng đơn vị đo PSI loại hỗn hợp) tăng lên (giảm) tiếp tục tăng (giảm) giữ nguyên trạng thái tác động vào phím

CÂU HỎI BÀI 11

1 Trình bày khái niệm cảm biến lực, áp suất? Trình bày nguyên lý hoạt động Load Cell? Cho cách phân loại Load Cell?

4 Cho biết ưu nhược điểm load cell tương tự load cell số? Cho biết cách phân loại cảm biến áp suất?

(108)

107

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]-Nguy n Trọng Thuần, Điều khiển logic ứng dựng, NXB Khoa học kỹ thuật 2006

[2]-Nguy n Văn Hịa, Giáo trình đo lường cảm biến đo lường, NXB Giáo dục 2005

[3]-Lê Văn Doanh- Phạm Thượng Hàn, Các cảm biến kĩ thuật đo lường

điều khiển, NXB Khoa học kỹ thuật 2006

[4]-Lê Văn Doanh, Các cảm biến kĩ thuật đo lường điều khiển, NXB Khoa học kỹ thuật 2001

Định dạng
Số trang	108
Dung lượng	5,6 MB