Thông tin tài liệu
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh bị nghiêm cấm Mọi trích dẫn, sử dụng giáo trình với mục đích khác hay nơi khác phải đồng ý văn trường Cao đẳng Công nghệ Hà Tĩnh GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN LỜI GIỚI THIỆU Trên sở chương trình khung đào tạo Bộ LĐTB & XH ban hành, Trường Cao đẳng Công nghệ Hà Tĩnh tổ chức biên soạn giáo trình giảng dạy sinh viên – học sinh nghề điện công nghiệp thời kỳ cơng nghiệp hố - đại hố đất nước Trong giáo trình Kỹ thuật cảm biến đóng vai trị quan trọng việc đào tạo kỹ thuật viên, nhân viên lành nghề theo học nghề Điện cơng nghiệp Giáo trình thiết kế theo hệ thống mô đun chương trình, có mục tiêu học rõ ràng Giáo trình biên soạn song ngữ tiếng việt tiếng anh chun ngành Điều khơng giúp sinh viên học tập kiến thức chun mơn mà cịn luyện tập tiếng anh chuyên ngành giúp ích nhiều cho sinh viên sau trường vào làm việc doanh nghiệp Đây tài liệu cô giáo, thầy giáo tổ môn Điện nhà trường chắt lọc trình giảng dạy, tham khảo tài liệu catalogue nhà sản xuất với kinh nghiệm làm việc thực tế doanh nghiệp Giáo trình làm tài liệu giảng dạy tham khảo nội cho giáo viên học sinh Trường, không phát hành lưu thơng bên ngồi./ Mặc dù cố gắng chắn khơng tránh khỏi thiếu sót mong nhận đóng góp ý kiến từ đồng nghiệp em sinh viên Chúc em thành công học tập công tác! Hà Tĩnh, ngày … tháng … năm 2020 Tham gia biên soạn Chủ biên: Ngô Minh Toản Phản biện: Tổ Điện Cơng Nghiệp GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU MÔ ĐUN: KỸ THUẬT CẢM BIẾN BÀI 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÁC BỘ CẢM BIẾN BÀI 2: KHÁI QUÁT VỀ CẢM BIẾN QUANG ĐIỆN .13 BÀI 3: CẢM BIẾN QUANG PHẢN XẠ THU PHÁT KHÁC PHÍA 14 BÀI 4: CẢM BIẾN QUANG PHẢN XẠ THU PHÁT CÙNG PHÍA 17 BÀI 5: CẢM BIẾN QUANG PHẢN XẠ GƯƠNG 21 BÀI 6: CẢM BIẾN SỢI QUANG 25 BÀI 7: CẢM BIẾN LAZE 29 BÀI 8: CẢM BIẾN ÁNH SÁNG 32 BÀI 9: CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN CẢM 33 BÀI 10: CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN DUNG Error! Bookmark not defined BÀI 11: CẢM BIẾN TIỆM CẬN SIÊU ÂM Error! Bookmark not defined BÀI 12: CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ .Error! Bookmark not defined BÀI 13: CẢM BIẾN TỐC ĐỘ Error! Bookmark not defined BÀI 14: CẢM BIẾN ĐO LƯU LƯỢNG 35 BÀI 15: CẢM BIẾN ÁP SUẤT 36 BÀI 16: CẢM BIẾN TRỌNG LƯỢNG 38 BÀI 17: CẢM BIẾN MỨC 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN MƠ ĐUN: KỸ THUẬT CẢM BIẾN Vị trí, tính chất, Ý nghĩa, vai trị mơ đun - Vị trí: Mơ đun Kỹ thuật cảm biến thực sau người học học xong môn học mô đun sở; chuyên môn nghề liên quan như: Điện tử - Tính chất: Là mơ đun chun mơn nghề - Ý nghĩa, vai trị Trong công nghiệp sản xuất đại ngày nay, nhiều nhà máy xí nghiệp trang bị cho dây chuyền sản xuất hoàn toàn tự động bán tự động Các loại cảm biến có mặt hầu hết lĩnh vực điều khiển tự động, đóng vai trị quan trọng, khơng thiết bị thay Việc trang bị cho kiến thức loại cảm biến nhu cầu thiết kỹ thuật viên, kỹ sư ngành điện Mô đun kỹ thuật cảm biến mô đun chuyên ngành học viên ngành điện công nghiệp Môđun nhằm trang bị cho học viên trường cao đẳng nghề, trung cấp nghề trung tâm dạy nghề kiến thức nguyên lý, cấu tạo, mạch ứng dụng thực tế số 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 chuyên môn ngành điện trang bị điện, PLC Mục tiêu mô đun - Kiến thức: Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng số loại cảm biến thông dụng; - Kỹ năng: Lắp đặt, cài đặt số loại cảm biến thông dụng; - Năng lực tự chủ trách nhiệm: + Làm việc độc lập làm việc theo nhóm, giải cơng việc, vấn đề phức tạp điều kiện làm việc thay đổi; + Hướng dẫn, giám sát người khác thực nhiệm vụ xác định; chịu trách nhiệm cá nhân trách nhiệm nhóm; + Đánh giá chất lượng cơng việc sau hoàn thành kết thực thành viên nhóm Nội dung mơ đun Thời gian(giờ) Số TT Tên mô đun Thực hành, thí Tổng Lý Kiểm nghiệm, số thuyết tra thảo luận, tập Bài 1: Khái niệm cảm biến 1 Khái niệm GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN Ứng dụng Phân loại Bài 2: Các loại cảm biến quang 15 Khái quát cảm biến quang 1.1 Cấu trúc cảm biến quang 1.2 Nguyên lý hoạt động cảm biến quang 1.3 Ứng dụng cảm biến quang Cảm biến quang thu phát khác phía 2.1 Cấu trúc 2.2 Nguyên lý hoạt động 2.3 Đặc điểm 2.4 Ứng dụng 2.5 Lắp đặt 2.6 Lựa chọn Cảm biến quang thu phát phía 3.1 Cấu trúc 3.2 Nguyên lý hoạt động 3.3 Đặc điểm 3.4 Ứng dụng 3.5 Lắp đặt 3.6 Lựa chọn Cảm biến quang phản xạ gương 4.1 Cấu trúc 4.2 Nguyên lý hoạt động 4.3 Đặc điểm 4.4 Ứng dụng 4.5 Lắp đặt 4.6 Lựa chọn Cảm biến sợi quang 5.1 Cấu trúc 5.2 Nguyên lý hoạt động 5.3 Đặc điểm 5.4 Ứng dụng 5.5 Lắp đặt GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN 5.6 Lựa chọn Bài 3: Cảm biến laze 2 2 4 2 1.1 Cấu trúc Nguyên lý hoạt động Đặc điểm Ứng dụng Lắp đặt Lựa chọn Bài 4: Cảm biến ánh sáng Cấu trúc Nguyên lý hoạt động Đặc điểm 4.Ứng dụng Lắp đặt Lựa chọn Bài 5: Cảm biến tiệm cận Cảm biến tiệm cận điện cảm 1.1 Cấu trúc 1.2 Nguyên lý hoạt động 1.3 Đặc điểm 1.4 Ứng dụng 1.5 Lắp đặt 2.6 Lựa chọn Cảm biến tiệm cận điện dung 2.1 Cấu trúc 2.2 Nguyên lý hoạt động 2.3 Đặc điểm 2.4 Ứng dụng 2.5 Lắp đặt 2.6 Lựa chọn Bài 6: Cảm biến siêu âm Cấu trúc Nguyên lý hoạt động Đặc điểm Ứng dụng GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN Lắp đặt Lựa chọn Bài 7: Cảm biến nhiệt độ 2 2 4 4 Cặp nhiệt 1.1 Cấu trúc 1.2 Nguyên lý hoạt động 1.3 Đặc điểm 1.4 Ứng dụng 1.5 Lắp đặt 1.6 Lựa chọn Nhiệt điện trở Cấu trúc Nguyên lý hoạt động Đặc điểm Ứng dụng Lắp đặt Lựa chọn Bộ điều khiển nhiệt độ Phím chức Lắp đặt Cài đặt Bài 8: Cảm biến tốc độ Cấu trúc Nguyên lý hoạt động Đặc điểm Ứng dụng Lắp đặt Lựa chọn Bài 9: Cảm biến lưu lượng 1.Vận tốc dòng cháy lưu lượng Cảm biến lưu lượng kiểu áp suất so lệch Cảm biến so lệch kiểu từ trường Cảm biến lưu lượng kiểu chỗ 10 Bài 10: Cảm biến áp suất GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN Công tắc áp suất 1.1 Cấu trúc 1.2 Nguyên lý hoạt động 1.3 Đặc điểm 1.4 Ứng dụng Cảm biến áp suất 2.1 Cấu trúc 2.2 Nguyên lý hoạt động 2.3 Đặc điểm 2.4 Ứng dụng 11 Bài 11 : Cảm biến trọng lượng 4 60 36 Cấu trúc Nguyên lý hoạt động Đặc điểm Ứng dụng Lắp đặt Lựa chọn 12 Bài 12: Cảm biến mức 1 Đo mức theo nguyên lý khí Cảm biến mức kiểu phao từ Cảm biến mức kiểu biến trở Cảm biến mức kiểu điện dẫn Cộng GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN 22 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN BÀI 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÁC BỘ CẢM BIẾN Giới thiệu: Để nghiên cứu loại cảm biến trước hết sinh viên cần biết khái niệm cảm biến ứng dụng cảm biến thực tế Bài học giúp sinh viên biết khái niệm cảm biến, ứng dụng cảm biến phân loại cảm biến Mục tiêu học: - Trình bày khái niệm cảm biến - Phân loại cảm biến - Chủ động, sáng tạo, nghiêm túc Nội dung học: Khái niệm cảm biến/Sensor concept Là thiết bị biến đổi đại lượng cần đo khơng điện thành tín hiệu mang điện Ứng dụng/ Application 2.1 Lĩnh vực ứng dụng - Xe - Sản xuất công nghiệp - Điện gia dụng - Văn phòng - Y tế - An tồn - Mơi trường - Nơng nghiệp - An ninh – quốc phòng 2.2 Ứng dụng cụ thể - Phát vật thể - Xác định vị trí - Đo tốc độ - Đo áp suất - Đo lưu lượng - Đo nhiệt độ - Đo nồng độ - Đo độ ẩm - Đo trọng lượng GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN Phân loại - Theo nguyên lý chuyển đổi kích thích đáp ứng Hi ện tượng V ật l ý chuyển đổi kích thích đáp ứng Nhiệt điện Quang điện Quang tử Điện từ Từ điện GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN 10 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN 3.2 Tối đóng/ Dark On Đặc điểm/ Characteristic - Có độ xác cao - Có khả phát vật thể suốt, phân biệt màu sắc vật thể - Đầu tương tự - Có loại thu phát khác phía phía - Là cảm biến thơng minh có chức teaching Ứng dụng/ Application - Phát vật thể suốt không suốt - Phân màu sắc - Đọc mã vạch - Đo khoảng cách Lắp đặt/ Install 6.1 Đầu Transistor/ Transistor output - Đầu PNP - Đấu nối vào mạch rơle – contactor - Đấu nối vào PLC GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN 30 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN - Đầu NPN - Đấu nối vào mạch rơle – contactor - Đấu nối vào PLC Lựa chọn/ Selection - Nguồn cấp - Chế độ hoạt động - Tín hiệu đầu - Khoảng cách phát Câu hỏi ơn tập: Trình bày ngun lý hoạt động cảm biến laze? Trình bày ứng dụng cảm biến laze? Lắp đặt cảm biến laze Lựa chọn cảm biến theo yêu cầu cho trước GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN 31 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN BÀI 8: CẢM BIẾN ÁNH SÁNG (Lighting sensor) Giới thiệu: Cảm biến ánh sáng sử dụng phổ biến việc điều khiển đóng cắt hệ thống đèn cao áp chiếu sáng đường phố Bài học giúp sinh viên hiểu rõ loại cảm biến Mục tiêu học: - Trình bày nguyên lý hoạt động, đặc điểm, ứng dụng cảm biến ánh sáng - Lắp đặt lựa chọn cảm biến ánh sáng - Chủ động, sáng tạo nghiêm túc Nội dung chính: Cấu trúc/ Structure Nguyên lý hoạt động/ Principle GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN 32 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN Đặc điểm/ Characteristic - Cấu tạo đơn giản - Lắp đặt dễ dàng - Hoạt động tin cậy cao - Giá thành rẽ Ứng dụng/ Application - Đóng cắt hệ thống đèn đường, Nhà máy, Nông trại, Sân bay, Bãi đậu xe Lắp đặt/ Install Lựa chọn/ Selection Lựa chọn theo dịng điện phụ tải Câu hỏi ơn tập: Trình bày nguyên lý hoạt động cảm ánh sáng? Trình bày ứng dụng cảm biến ánh sáng? Lắp đặt cảm biến ánh sáng Trình bày phương án thay cảm biến ánh sáng cảm biến bị hỏng Lựa chọn cảm biến theo yêu cầu cho trước BÀI 9: CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN CẢM (Inductive Proximity Sensor) Giới thiệu: Các loại cảm biến quang có khả phát vật thể khơng phân biệt tính chất vật thể Trong thực tế có hệ thống sản xuất tự động yêu cầu cảm biến tác động vật thể kim loại Để làm điều cảm biến tiệm cận tiệm cận kiểu điện cảm giải pháp lựa chọn Bài học giúp Sinh viên biết rõ loại cảm biến Mục tiêu học: - Trình bày cấu trúc, nguyên lý hoạt động, đặc điểm, ứng dụng cảm biến tiệm cận điện cảm - Lắp đặt lựa chọn cảm biến tiệm cận điện cảm - Chủ động, sáng tạo nghiêm túc Nội dung chính: Cấu trúc/ Structure GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN 33 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN Nguyên lý hoạt động/ Principle Lựa chọn/ Selection - Độ phân dải - Nguồn cấp - Loại đầu - Tốc độ động 2 Câu hỏi ơn tập: Trình bày ngun lý hoạt động cảm biến tốc độ? Trình bày ứng dụng cảm biến tiệm tốc độ? Lắp đặt cảm biến tốc độ Trình bày phương án thay cảm biến cảm biến bị hỏng Lựa chọn cảm biến theo yêu cầu cho trước GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN 34 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN BÀI 14: CẢM BIẾN ĐO LƯU LƯỢNG (Flow Sensor) Giới thiệu: Trong thực tế sản xuất việc kiểm soát lưu lượng lưu chất cần thiết Để thực việc người ta phải sử dụng cảm biến đo lưu lượng Bài học giúp Sinh viên biết rõ số nguyên lý ứng dụng cảm biến đo lưu lượng Mục tiêu học: - Trình bày cấu trúc, nguyên lý hoạt động, ứng dụng cảm đo lưu lượng - Chủ động, sáng tạo nghiêm túc Nội dung chính: Vận tốc dịng chảy lưu lượng Hình 1: ảnh hưởng đường ống đến lưu lượng Các yếu tố ảnh hưởng Cảm biến đo kiểu áp suất so lệch Cảm biến lưu lượng kiểu từ trường GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN 35 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN Cảm biến lưu lượng kiểu chỗ Hình ảnh cảm biến lưu lượng thực tế Câu hỏi ơn tập: Trình bày nguyên lý hoạt động cảm biến đo lưu lượng kiểu áp suất so lệch? Trình bày nguyên lý hoạt động cảm biến đo lưu lượng kiểu từ trường? Trình bày nguyên lý hoạt động cảm biến đo lưu lượng kiểu chỗ? Trình bày ứng dụng cảm biến đo lưu lượng kiểu áp suất so lệch? Trình bày ứng dụng cảm biến đo lưu lượng kiểu từ trường? Trình bày ứng dụng cảm biến đo lưu lượng kiểu chỗ? BÀI 15: CẢM BIẾN ÁP SUẤT (Pressure Sensor) Giới thiệu: Trong thực tế sản xuất nhà máy việc điều khiển giám sát áp suất lưu chất cần thiết Để thực việc người ta phải sử dụng cảm biến áp suất Bài học giúp Sinh viên biết rõ loại cảm biến Mục tiêu học: - Trình bày cấu trúc, nguyên lý hoạt động, đặc điểm, ứng dụng cảm áp suất - Lắp đặt lựa chọn cảm biến tốc độ - Chủ động, sáng tạo nghiêm túc GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN 36 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN Nội dung chính: I Cơng tắc áp suất Cấu trúc/ Structure Nguyên lý hoạt động/ Principle - Sức căng lò xo định áp giá trị áp suất tác động công tắc - Khi áp lực lưu chất tác động vào piston lớn lực đẩy lị xo cơng tắc hành trình bị tác động tiếp điểm công tắc chuyển trạng thái - Khi áp lực lưu chất tác động vào piston giảm nhỏ áp suất đặt người dùng điều chỉnh tiếp điểm trở trạng thái ban đầu - Đề điều chỉnh áp suất tác động công tắc sử dụng vít điều chỉnh để điều chỉnh sức căng lò xo Đặc điểm/ Characteristic - Cấu tạo đơn giản - Giá thành hạ - Dễ sử dụng Ứng dụng/ Application - Sử dụng điều khiển đóng cắt tự động hệ thống bơm nước, máy nén khí piston II Cảm biến áp suất Cấu trúc/ Structure Nguyên lý hoạt động/ Principle Áp suất: ngồn áp suất cần kiểm tra áp suất khí, hơi, chất lỏng … Cảm biến: phận nhận tín hiệu từ áp suất truyền tín hiệu khối xử lý Tùy thuộc vào loại cảm biến mà chuyển từ tín hiệu áp suất sang dạng tín hiệu điện trở, điện dung, điện cảm, dòng điện … khối xử lý Khối xử lý: có chức nhận tính hiệu từ khối cảm biến thực xử lý để chuyển đổi tín hiệu sang dạng tín hiệu tiêu chuẩn lĩnh vực đo áp suất tín hiệu ngõ điện áp ~ 20 mA( tín hiệu thường sử dụng nhất) , ~ VDC, ~ 10 VDC, ~ VDC … Tùy vào loại cảm biến cách thức hoạt động khác có đến hàng chục loại cảm biến, có loại hoạt động dựa biến dạng vật liệu để làm thay đổi điện trở, loại thay đổi điện dung, loại sử dụng vật liệu áp điện, … dạng phổ biến dạng áp điện trở kiểu điện dung Cảm biến áp suất kiểu áp điện trở Cảm biến áp suất Nguyên lý làm việc cảm biến loại dựa biến dạng cấu trúc màng ( có áp suất tác động đến) chuyển thành tín hiệu điện nhờ cấy phần tử áp điện trở Khi lớp màng bị biến dạng uốn cong, áp điện trở thay đổi giá GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN 37 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN trị Độ nhạy tầm đo cảm biến phụ thuộc nhiều vào màng kích thước, cấu trúc, vị trí áp điện trở màng Cấu tạo cảm biến kiểu áp trở Màng sử dụng cảm biến màng nhạy với tác động áp suất Bốn điện trở đặt trung diểm cạnh màng, cặp điện trở song song với màng cặp điện trở vng góc với màng ( để màng bị biến đổi cặp điện trở có chiều biến dạng trái ngược ) Bốn điện trở ghép lại tạo thành cầu Wheatsone Khi khơng có áp suất tác động điện trở trạng thái cân bằng, điện áp ngõ Khi có áp suất tác động màng mỏng bị biến dạng , giá trị điện trở thay đổi, cụ thể giá trị áp điện trở song song với cạnh màng giảm giá trị áp điện trở vng góc với cạnh màng tăng ngược lại tạo điện áp ngõ khác Sự thay đổi giá trị điện trở phụ thuộc độ biến dạng màng, cách kiểm tra điện áp ngõ ta tính tốn áp suất cần đo Cảm biến áp suất kiểu tụ Loại có nguyên lý hoạt động đơn giản dự vào giá trị điện dung để xác định áp suất Điện dung tụ thay đổi cách thay đổi khoảng cách cực tụ Nguyên lý áp kế điện dung Khi có áp suất tác động vào lớp màng làm lớp màng bị biến dạng đẩy cực lại gần với kéo cực xa làm giá trị tụ thay đổi, dựa vào thay đổi điện dung qua hệ thống xử lý người ta xác định áp suất cần đo Đặc điểm/ Characteristic - Tín hiệu đầu liên tục từ 0-10VDC 4-20mA - Giám sát liên tục áp suất hệ thống cần đo điều khiển Ứng dụng/ Application - Đo liên tục áp suất lưu chất khí, nước, thủy lực… - Sử dụng dây chuyền sản xuất tự động Lắp đặt Lựa chọn Dải áp suất cần đo Dạng tín hiệu đầu Nguồn cấp Câu hỏi ơn tập: Trình bày nguyên lý hoạt động cảm biến áp suất? Trình bày ứng dụng cảm biến áp suất? BÀI 16: CẢM BIẾN TRỌNG LƯỢNG (Load Cell) Giới thiệu: Trong thực tế sản xuất nhà máy việc cân đối tượng tĩnh động phải thực tự động Để thực việc người ta phải sử dụng cảm biến trọng lượng Bài học giúp Sinh viên biết rõ loại cảm biến Mục tiêu học: GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN 38 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN Trình bày cấu trúc, nguyên lý hoạt động, đặc điểm, ứng dụng cảm biến trọng lượng - Lắp đặt lựa chọn cảm biến trọng lượng - Chủ động, sáng tạo nghiêm túc Nội dung chính: Cấu trúc/ Structure - Load Cell gồm vật chứng đàn khối nhôm thép không gỉ xử lý đặc biệt, vật chứng có gắn strain gage (tế bào cân) Bốn strain gage tạo thành cầu cân wheatsone Nguyên lý hoạt động/ Principle - Khi vât chứng bị biến dạng tác dụng trọng lực tác động vào load cell dẫn tới strain gage bị biến dạng - Các strain gage bị biến dạng dẫn tới điện trở bị thay đổi làm cho cầu Wheatsone cân làm xuất điện áp ngõ cỡ mV - Điện áp tỷ lệ với trọng lực đè lên cảm biến Từ tín hiệu điện áp người ta suy trọng lượng vật Đặc điểm/ Characteristic - Tùy vào ứng dụng cụ thể mà load cell có hình dạng khác - Độ xác cao - Tín hiệu đầu nhỏ nên phải sử dụng đầu cân để khuyếch đại tín hiệu trước đưa vào điều khiển Ứng dụng/ Application - Sử dụng hệ thống cân tự động công nghiệp Ví dụ trạm trộn bê tơng, dây chuyền tự động đóng bao xi măng, đường… - Ứng dụng chế tạo thiết bị cân dân dụng, quốc phòng, an ninh Lắp đặt - Đầu cảm biến ghi 2mV/V có nghĩa nguồn cấp cho cảm biến 10VDC tín hiệu đầu cảm biến đầy tải 20mV, không tải 0mV Nếu nguồn cấp cho cảm biến 5VDC tín hiệu đầu cảm biến đầy tải 10mV, khơng tải 0mV - Ví dụ: load cell trọng lượng cân tối đa 100kg, đầu 1mV/V, nguồn cấp cho cảm biến 10VDC vật thể có trọng lượng 100kg tác động lên cảm biến đầu cảm biến 10mV - Khi hệ thống cân sử dụng nhiều load cell trạm cân thường có từ 4, 6, load cell Việc kết nối nhiều cảm biến vào cấu hiển thị cân (đầu cân) cần phải đảm bảo cho khối lượng tác động vào load cell việc hiển thị xác Để thực điều load cell phải nối vào cộng tín hiệu (juction box) trước đưa đầu cân để xử lý Bộ cộng tín hiệu tính tổng giá trị từ cảm biến đưa GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN 39 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN - Ví dụ: cảm biến cân vật có trọng lượng 100kg, cảm biến có thơng số trọng lượng cân tối đa 100kg, đầu 2mV/V, nguồn cấp 10VDC đấu vào cộng đầu cộng tính tổng cảm biến Giả sử cảm biến chịu 25Kg đầu cảm biến 2,5mV đầu cộng 10mV Lựa chọn Trọng lượng tối đa đối tượng cần đo Nguồn cấp cho cảm biến Để tránh sai số dải đo cảm biến lớn trọng lượng tối đa không lớn Khi lựa chọn nhiều cảm biến lắp song song dải đo cảm biến phải giống Câu hỏi ôn tập: Trình bày nguyên lý hoạt động cảm biến áp suất? Trình bày ứng dụng cảm biến áp suất? GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN 40 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN BÀI 17: CẢM BIẾN MỨC (Level Sensor) Giới thiệu: Trong thực tế sản xuất nhà máy việc giám sát điều khiển mức chất lỏng hệ thống bơm cấp nước sinh hoạt, sản xuất, nước thải cần thiết Để thực việc người ta phải sử dụng cảm biến mức Bài học giúp Sinh viên biết rõ loại cảm biến Mục tiêu học: - Trình bày cấu trúc, nguyên lý hoạt động, đặc điểm, ứng dụng cảm biến mức - Lắp đặt lựa chọn cảm biến mức kiểu điện cực - Chủ động, sáng tạo nghiêm túc Nội dung chính: I Đo mức theo nguyên lý khí Cấu trúc/ Structure Tiếp điểm Nguyên lý hoạt động/ Principle GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN 41 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN Đặc điểm/ Characteristic Cấu tạo đơn giản Dễ sử dụng Ứng dụng/ Application Sử dụng hệ thống bơm nước nhà cao tầng Lắp đặt II Cảm biến mức kiểu phao từ Cấu trúc nguyên lý Cấu tạo cảm biến mức kiểu phao từ bao gồm ống thủy tinh nhựa, tiếp điểm lưỡi gà gắn bên ống, bên ống đặt phao có gắn vành nam châm Khi phao theo mực nước vành nam châm theo nam châm hút đóng tiếp điểm lưỡi gà bên ống Ứng dụng Cảm biến mức kiểu phao từ chịu mơi trường hóa dâu mỡ cảm biến thường dùng cơng nghiệp hóa chất dầu mỏ III Cảm biến mức theo kiểu biến trở Cấu trúc nguyên lý VR Phao GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN 42 Chỉ thị Nguồn TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN Cấu tạo cảm biến mức kiểu biến trở gồm có phao khí chất lỏng, phao khí người ta có gắn chổi than, đầu chổi than quét biến trở VR Khi mực dung dịch thùng chứa thay đổi vị trí chổi than VR thay đổi Người ta dựa vào giá trị thay đổi biến trở để thị mức chất lỏng bình Ứng dụng Cảm biến kiểu biến trở dùng để đo lường thị mức chất lỏng thùng cách liên tục Trong thực tế người ta thường dùng để thị mức xăng, dầu bình nhiên liệu ô tô, xe máy… IV.Cảm biến mức kiểu điện dẫn Cấu trúc nguyên lý GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN 43 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN Các điện cực làm vật liệu kim loại không gỉ (Inox) Các điện cực cắm vào bể chứa Điện cực điện cực gốc đặt gần sát đáy bình, điện cực khác đặt vị trí mà ta cần xác định mức Nhờ chất lỏng dẫn điện làm điện cực khác thông mạch với điện cực gốc Nhờ điều khiển mức ta điều khiển mức chất lỏng bể chưa Ứng dụng Cảm biến kiểu điện dẫn sử dụng đo mức chất lỏng có khả dẫn điện Trong thực tế người ta sử dụng cảm biến điện dẫn đo mức hệ thống xử lý nước thải, nước sinh hoạt V Câu hỏi ơn tập: Trình bày phân loại cảm biến mức học? Trình bày nguyên lý hoạt động cảm biến mức theo nguyên lý khí? Trình bày ngun lý hoạt động cảm biến mức theo nguyên lý biến trở? Trình bày nguyên lý hoạt động cảm biến mức theo nguyên lý phao từ? Trình bày nguyên lý hoạt động cảm biến mức theo nguyên lý điện cực? TÀI LIỆU THAM KHẢO Vũ Quang Hồi, giáo trình kỹ thuật cảm biến – NXB Giáo dục, 2009 Lê Văn Doanh, Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Văn Hịa, Võ Thạch Sơn, Đồn Văn Tân, Các Bộ Cảm Biến Trong Kỹ Thuật Đo Lường Và Điều Khiển, NXB Khoa học kỹ thuật 2012 GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN 44 ... tập: Trình bày ngun lý hoạt động cảm biến laze? Trình bày ứng dụng cảm biến laze? Lắp đặt cảm biến laze Lựa chọn cảm biến theo yêu cầu cho trước GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN 31 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG... án thay cảm biến quang phản xạ gương cảm biến bị hỏng Lựa chọn cảm biến theo yêu cầu cho trước GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN 24 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN BÀI 6: CẢM BIẾN SỢI... quang cảm biến bị hỏng Lựa chọn cảm biến theo yêu cầu cho trước GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN 28 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN BÀI 7: CẢM BIẾN LAZE (Laser sensor) Giới thiệu: Cảm biến
Ngày đăng: 12/10/2021, 11:31
Xem thêm:
