Tài liệu cảm biến và thiết bị chấp hành , chương 1 docx

Thiết bị lập trình 1 Cảm biến (Sensor) 1. Khái niệm chung 2. Một số tiêu chí đánh giá cảm biến 3. Nguyên lý làm việc của một số cảm biến Thiết bị lập trình 2 1. Khái niệm chung )Là những thiết bị có khả năng cảm nhận những đại lợng điện và không điện, chuyển đổi chúng trở thành những tín hiệu điện phù hợp với thiết bị thu nhận tín hiệu. )Là những thiết bị không thể thiếu trong các hệ thống tự động hoá và sản xuất công nghiệp. 2.1 Phạm vi cảm nhận hoặc khoảng cách cảm nhận. 2.2 Sai số. ) Sai số do mắt trễ ) Saisốvềđộphângiải ) Sai số do tuyến tính hoá 2. Một số tiêu chí đánh giá cảm biến Thiết bị lập trình 3 2.1. Phạm vi cảm nhận ) Là giới hạn cảm nhận của cảm biến đối với đại lợng vật lý cần đo. ) Ví dụ: )Cảm biến nhiệt có tín hiệu ra bằng điện tỉ lệ với nhiệt độ cần đo. Do đó trong khoảng giới hạn nhiệt độ trên v dới, mối quan hệ nycònđợc coi l tuyến tính. Vùng tuyến tính đó đợc gọi l phạm vi cảm nhận. )Đốivớicảmbiếntiệmcậnl khoảng giới hạn trên v dới m cảm biến có thể phát hiện ra đối tợng, lm cho đầu ra chuyển tín hiệu một cách chắc chắn. t U Cao Thấp Đặc tính ra của một điện trở nhiệt (RTD) Đối tợng Cảm biến S n : Khoảng cách cảm nhận của cảm biến tiệm cận Thiết bị lập trình 4 ? Sai số do mắt trễ tín hiệu ) Sự khác biệt lớn nhất giữa giá trị đầu ra đo đợc với giá trị đầu ra lý thuyết khi tín hiệu đầu votănghoặcgiảm. 2.2. Sai số t V Mắt trễ của điện trở nhiệt (RTD) Dải nhiệt độ ứng với điện áp V 1 Dải điện áp ứng với t 1 t 1 ? Sai số do độ phân giải ) Độ phân giải: L sự thay đổi lớn nhất của đại lợng vật lý cần đo m không gây ra sự thay đổi về tín hiệu đầu ra của cảm biến. Độ phân giải của điện trở nhiệt (RTD) với đầu ra số t Độ phân giải +/- 0.25 o C Thiết bị lập trình 5 ? Sai số do tuyến tính hoá ) Với một sensor lí tởngthìtínhiệuđầuvoluôntỉlệtuyến tính với tín hiệu đầu ra. Nhng trên thực tế để có tín hiệu đo tuyến tính, ngời ta luôn phải tiến hnhtuyếntínhhoá. Điều nysẽtạo rasaisốcủatínhiệu p V Tuyến tính hoá trong cảm biến áp suất caothấp thấp cao dải đo đờng cong thực tế đờng cong lí tởng sai số lớn nhất 3. Nguyên lý lm việc của một số cảm biến 3.1 Các loại cảm biến đóng cắt (dạng ON-OFF). ) Công tắc giới hạn hnh trình. ) Cảmbiếntiệmcận. 3.2 Các cảm biến sử dụng bộ chuyển đổi (transducer) 3.3 Một số cảm biến ví trí Thiết bị lập trình 6 ? Công tắc giới hạn hành trình. ) Các kí hiệu điện ) Nguyênlýlmviệc ) Kiểu tác động tức thời ) Kiểu tác động có trễ ) Bố trí tiếp điểm ) Các kí hiệu điện Tiếp điểm thờng hở (NO) Khi mở Khi đóng Tiếp điểm thờng kín (NC) Khi đóng Khi mở 3.1. Các cảm biến đóng cắt dạng ON - off ĐT ) Nguyên lí làm việc Hnh trình nhả Độ sai lệch giữa hai vị trí Vị trí nhả Quãng đờng chuyển động Vị trí đóng Quãng đờng dự trữ phần chấp hnh phần đầu phần thân Thiết bị lập trình 7 ) Kiểu tác động tức thời Tiếp điểm thờng đóng Tiếp điểm thờng hở Trục động Tiếp điểm tĩnh Tiếp điểm động Lò xo phản hồi Lò xo chốt Đặc điểm ) Khi phần chấp hnh bị tác động, lò xo chốt sẽ trữ năng lợng, đến vị trí đóng lò xo chốt giải phóng năng lợng ) Kiểu tác động có trễ Đặc điểm ) Tiếp điểm NO đóng trớc, tiếp điểm NC bị ngắt sau Đóng trớc khi ngắt Ngắt trớc khi đóng Đặc điểm ) Tiếp điểm NC bị ngắt trớc, tiếp điểm NO đóng sau Đặc điểm chung ) Tạo ra một khoảng thời gian trễ đủ nhỏ giữa hai loại tiếp điểm Thiết bị lập trình 8 Trục động Tiếp điểm động Lò xo phản hồi Tiếp điểm tĩnh ) Bố trí tiếp điểm (SPDT) (DPDT) ? Cảmbiếntiệmcận. )Tiệm cận điện cảm (Inductive proximity) )Tiệm cận điện dung (Capacitive proximity) )Tiệm cận siêu âm (Ultrasonic proximity) )Tiệm cận quang học (Photoelectric proximity) ) Tiệm cận điện cảm (Inductive proximity) & L loại cảm biến sử dụng trờng điện-từ để phát hiện đối tợng bằng kim loại. & Điện áp lm việc DC, AC hoặc AC/DC Phân loại: & Theo chức năng đợc chia ra lm hai loại: PNP (sourcing) v NPN (sinking) Thiết bị lập trình 9 &Nối dây cho loại PNP (sourcing): T ải PNP transistor &Nối dây cho loại NPN (sinking): NPN transistor T ải & Theo khoảng cách đợc chia ra lm hai loại: có bảo vệ (shielded) v không bảo vệ (unshielded) Bề mặt sensor Có bảo vệ Không bảo vệ Nhận xét: ) Khoảng cách cảm nhận từ 0.6 - 20 (mm) ) Tiệm cận điện cảm phụ thuộc vomộtsốyếutố sau của đối tợng: & Hình dáng đối tợng & Độ dầy của đối tợng & Vật liệu của đối tợng Thiết bị lập trình 10 ) Tiệm cận điện dung (Capacitive proximity) & L loại cảm biến sử dụng trờng tĩnh điện để phát hiện đối tợng bằng kim loại v phi kim loại. & Điện áp lm việc DC, AC hoặc AC/DC Phân loại: & Theo chức năng đợc chia ra lm hai loại: PNP (sourcing) v NPN (sinking) & Tất cả cảm biến điện dung của siemens đều có bảo vệ (shielded) Bề mặt sensor Đối tợng Nhận xét: ) Khoảng cách cảm nhận từ 5 - 20 (mm) ) Có khả năng phát hiện mức chất lỏng xuyên qua thùng trong suốt (Chất lỏng phải có hằng số điện môi cao hơn vỏ thùng) ) Môi trờng lm việc phải khô, bởi vì khi có chất lỏng trên bề mặt của cảm biến, cảm biến có thể tác động nhầm. [...]... Các cảm biến đặt song song: Giả thiết 2 cảm biến có cùng khoảng cách cảm nhận đợc đặt song song với nhau Đối tợng đặt vuông góc với nguồn âm Vậy khoảng cách giữa các cảm biến đợc xác định thông qua khoảng cách cảm nhận Ví dụ nếu khoảng cách cảm nhận là 6 cm, thì khoảng cách giữa các cảm biến là 15 cm Khoảng cách cảm nhận (cm) 6-30 20 -13 0 40-300 60-600 80 -10 00 X (cm) > > > > > 15 60 15 0 250 350 12 Thiết. .. tăng thì tốc độ âm tăng Tốc độ gió: < 50km/h, cảm biến không bị ảnh hởng; 5 010 0km/h, cảm biến lm việc không chắc chắn; > 10 0km/h, cảm biến không lm việc đợc 17 Thiết bị lập trình Thời tiết: Ma nhỏ v tuyết nhỏ không ảnh hởng tới hoạt động của cảm biến Tuy nhiên bề mặt của bộ chuyển đổi nên đợc giữ khô ráo Lớp sơng mù: Nói chung l không có ảnh hởng gì tới cảm biến, tuy nhiên không nên để chúng đọng trên... Thiết bị lập trình Nhiễu giao nhau giữa các cảm biến Nhiễu xảy ra khi các cảm biến đợc đặt gần nhau, chùm phản xạ của cảm biến này lại tác động đến cảm biến khác Trong trờng hợp này khoảng cách X cần đợc xác định thông qua thử nghiệm Khoảng cách tối thiểu cho hai cảm biến đặt đối nhau Giả thiết 2 cảm biến có cùng khoảng cách cảm nhận đợc đặt đối diện nhau Khoảng cách X đợc xác định sao cho 2 cảm biến. .. trờng bụi lm giảm phạm vi cảm nhận của cảm biến xuống 25-33% Tiệm cận quang học (Photoelectric proximity) L loại cảm biến sử dụng chùm tia sáng đợc điều biến Cấu tạo cảm biến gồm một thiết bị phát v một thiết bị thu Đặc điểm: 1/ 2/ 3/ Chùm tia sáng đợc điều biến Hệ số khuếch đại ánh sáng Kí hiệu Công nghệ tiệm cận quang học 1/ 2/ 3/ Xuyên suốt Xuyến suốt tích cực Phản xạ 18 Thiết bị lập trình 4/ 5/ 6/... làm việc phổ biến của cảm biến siêu âm Khi đối tợng bị phát hiện trong phạm vi cảm nhận thì cảm biến sẽ chuyển trạng thái đầu ra, chế độ này hoạt động nh một cảm biến tiệm cận Phạm vi cảm nhận 15 Thiết bị lập trình Phản xạ: Trong chế độ này có dùng thêm một bộ phản xạ đợc đặt trong vùng làm việc Bộ phản xạ đợc điều chỉnh sao cho các sóng âm sau khi đập vào bộ phản xạ sẽ quay trở về cảm biến Khi đối... Detector 24 Thiết bị lập trình Chế độ lm việc tối: Khi cảm biến quang làm việc ở chế độ này, thì đầu ra sẽ chuyển trạng thái khi ánh sáng không tới đợc thiết bị thu Thu Đối tợng Thu Phát Phát Chế độ lm việc sáng Khi cảm biến quang làm việc ở chế độ này, thì đầu ra sẽ chuyển trạng thái khi ánh sáng tới đợc thiết bị thu Thu Phát Đối tợng Thu Phát 25 Thiết bị lập trình Công nghệ sợi quang: Các cảm biến sợi... phát hiện những vật thể cực nhỏ ở một khoảng cách nào đó Cảm biến L18 có thể phát hiện vật có kích thớc 0,0 3mm ở khoảng cách 80 cm 3.2 một số cảm biến sử dụng bộ chuyển đổi Các phơng pháp chuyển đổi Chuyển đổi nhiệt (cảm biến nhiệt độ) Chuyển đổi lực (cảm biến lực) Chuyển đổi lu lợng (cảm biến lu lợng) Chuyển đổi vị trí (Cảm biến vị trí) 27 Thiết bị lập trình Các phơng pháp chuyển đổi Kĩ thuật mạch cầu.. .Thiết bị lập trình Hằng số điện môi của một số vật liệu Tiệm cận siêu âm (Ultrasonic proximity) L loại cảm biến sử dụng bộ thu phát tín hiệu siêu âm, tần số cao a/ Đặc điểm b/ Các chế độ hoạt động c/ ảnh hởng của môi trờng 11 Thiết bị lập trình Đặc điểm Vùng mù: Vùng này tồn tại ngay phía trớc cảm biến, tuỳ theo loại cảm biến mà vùng mù này có khoảng cách chừng... cảm biến sợi quang gồm một bộ phát, một bộ thu và một cáp quang để truyền tín hiệu Tuỳ thuộc vào loại cảm biến có thể có 1 cáp hoặc nhiều cáp Với loại một cáp, ngời ta dùng một số phơng pháp để phân bố sợi quang trong cáp Đồng trục Ngẫu nhiên 50/50 Cáp Sợi quang Sợi thu Sợi phát Với cảm biến xuyên suốt, tín hiệu phát và thu dùng 2 cáp riêng biệt Với cảm biến phản xạ và khuếch tán tín hiệu thu phát dùng... độ cao gây ảnh hởng tới chế độ lm việc của cảm biến, thông thờng đối với cảm biến siêu âm đều có bù nhiệt độ áp suất: Khi áp suất thay đổi 5% so với áp suất mặt nớc biển, thì tốc độ âm thay đổi khoảng 0,6 % Khi cảm biến đặt cao hơn mực nớc biển 3 km thì tốc độ âm giảm 3,6 % Cần điều chỉnh khoảng cách cảm biến cho hợp lí Chân không: Trong môi trờng ny thì cảm biến không hoạt động đợc Độ ẩm: Khi độ ẩm tăng . < 50km/h, cảm biến không bị ảnh hởng; 50- 10 0km/h, cảm biến lm việc không chắc chắn; > 10 0km/h, cảm biến không lmviệcđợc Thiết bị lập trình 18 Thời. Thiết bị lập trình 1 Cảm biến (Sensor) 1. Khái niệm chung 2. Một số tiêu chí đánh giá cảm biến 3. Nguyên lý làm việc của một số cảm biến Thiết bị lập