Tài liệu thiết bị lập trình , chương 8 pdf

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. [...].. .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 6 - 80 cm Nếu đối tợng... trở ), vật liệu phổ biến nhất l platium, nickel, đồng, nickel-sắt Chúng đợc đặt trong ống bảo vệ Đối với RTD thì trở kháng tăng tuyến tính với nhiệt độ cần đo, do vậy RTD có hệ số nhiệt dơng Phần tử điện trở Tấm cách điện Vỏ bảo vệ Để đo nhiệt đ , RTD đợc mắc theo kĩ thuật cầu điện trở 32 Thiết bị lập trình Cách mắc gây sai số Cách mắc bù sai số Với điều kiện RL1 = RL2 Đối với module RTD của PLC, thì... nhiệt dơng 33 Thiết bị lập trình Từ đờng đặc tính trên, thì thermistor cho ta độ phân giải cao hơn so với RTD Rất thích hợp với những ứng dụng có dải nhiệt độ hẹp So sánh 2 loại trên: RTD: u điểm: Tuyến tính trong dải nhiệt độ rộng Đo đợc nhiệt độ cao, dải đo lớn ổn định tốt hơn ở nhiệt độ cao nhợc điểm: Độ nhậy kém Giá thnh cao Bị ảnh hởng do rung động, do điện trở tiếp xúc 34 Thiết bị lập trình Thermistor:... nhiệt độ cần đo T1 (nhiệt độ đúng) Do nhiệt độ T2 không phải nhiệt độ mẫu, nên ta tiến hnh b , để bù đợc ta cần dựa vo đặc tính ra của cặp nhiệt ngẫu (xem hình) Constantan Ta đợc X = 0,4 58 mV, e do đó nếu ở 0oC hay Lạnh Nóng oF thì điện áp 32 Crôm đầu ra sẽ l: 1 6,4 2 + 0,4 58 = = 1 6 ,8 78 mV Từ giá trị tìm đợc ta lại nội suy v đợc 47 4,7 1oF 36 ... cầu Trên hình bên thì D l thiết bị thu thập RD l nội trở của nó Với cầu này thì trị số RD phải rất lớn Ví dụ nh trở kháng đầu vào của module PLC Xét ví dụ hình bên, khi R4 thay đổi làm cầu mất cân bằng Tỉ lệ của trở kháng trong mạch nh sau: R1 R 3 = R2 R4 28 Thiết bị lập trình Cầu dòng điện: Nhằm tạo ra sự thay đổi về dòng điện ở đầu ra của cầu cân bằng, giữa 2 điểm A v B Thiết bị thu thập D có nội trở... A Đến PLC Nóng Kim loại B Lạnh 35 Thiết bị lập trình Nhiệt độ mẫu chuẩn (lạnh) l 0oC, do vậy trong datasheet của cặp nhiệt ngẫu, điện áp đầu ra dựa trên nhiệt độ mẫu 0oC Tuy nhiên trong công nghiệp việc tạo ra 0oC l rất bất tiện, cho nên cần phải tiến hnh bù nhiệt độ mẫu Xét ví dụ: Dùng cặp nhiệt ngẫu loại E, có tín hiệu điện áp đầu ra l 1 6,4 2 mV, nhiệt độ T2 l 46oF, tìm nhiệt độ cần đo T1 (nhiệt độ... 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 quang gồm một bộ phát, một bộ thu và một cáp quang để... 400 1200 2500 4000 13 Thiết bị lập trình Góc nghiêng: Góc nghiêng giữa đối tợng với phơng truyền sóng phải đợc cân nhắc khi lắp đặt Nếu góc nghiêng quá lớn sóng phản xạ có thể không đến đợc cảm biến Đối với chất lỏng v vật liệu dới dạng hạt: Đối với chất lỏng (ví dụ nớc) giới hạn góc nghiêng ở 3o Đối với vật liệu dới dạng hạt thì góc nghiêng có thể lớn tới 45o 14 Thiết bị lập trình Loại bỏ đối tợng... 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 thì tốc độ âm tăng Tốc độ gió: < 50km/h, cảm biến không bị ảnh hởng; 50100km/h, cảm biến lm việc không chắc chắn; > 100km/h, cảm biến không lm việc đợc 17 Thiết bị lập trình Thời tiết:... không nhìn đợc Tiêu biểu là nguồn sáng từ LED 19 Thiết bị lập trình Hệ số khuyếch đại ánh sáng: Hệ số khuyếch đại ánh sáng là lợng ánh sáng phát ra vợt quá lợng yêu cầu của thiết bị thu Trong môi trờng sạch thì hệ số này bằng hoặc lớn hơn 1 là đủ lợng yêu cầu của thiết bị thu Môi trờng càng ô nhiễm thì hệ số này càng cao, do một phần ánh sáng phát ra sẽ bị môi trờng này hấp thụ Tuy nhiên hệ số càng cao . gió: < 50km/h, cảm biến không bị ảnh hởng; 50- 100km/h, cảm biến lm việc không chắc chắn; > 100km/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 trình 2 1. Khái