Giới thiệu Module cảm biến áp suất: Thông số kỹ thuật
+ Kiểu hiển thị giá trị áp suất: Led 7 thanh + Các đơn vị chuyển đổi: kPa, kgf/cm2, Bar, psi + Có chức năng hiệu chỉnh điểm 0
+ Chế độ bảo vệ: Ngắn mạch, ngược nguồn
+ Thể tích bình tạo áp suất có thể điều chỉnh được từ 0~0.754 lít Các đầu vào ra
99
+ 3 đầu ra: Đầu ra điện áp tương tự, đầu ra số 1 và đầu ra số 2.
Hình 11.13: Module cảm biến áp suất
Nguyên lý hoạt động
Sau khi cấp nguồn và cài đặt cho cảm biến áp suất. Ta đặt vật lên bề mặt, áp suất thay đổi và được hiển thị trên 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 6 kiểu của 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 một cách tự động ở một mức thích hợp
+ Chế độ 2 đầu ra độc lập (F-3, F-4, F-5): Khi cần xác định 2 mức áp suất của một môi trường.
+ Chế độ đầu ra so sánh dạng cửa sổ (F-6): Khi cần xác định áp suất trong một khoảng nào đó.
- Thay đổi thời gian tác động (loại trừ nhi u): Để loại trừ nhi u tác động đến đầu ra ta
có thể điều chỉnh thời gian tác động, có tất cả 4 mức thời gian khác nhau (2.5ms, 5ms, 100ms, 500ms), và nếu cần thời gian tác động lâu hơn, ta có thể thay đổi cứng bằng cách tăng số lượng của các bộ lọc số.
- Thay đổi tỉ lệ đầu ra tương tự: Không thể đặt tỉ lệ đầu ra tương tự (1-5V) tương ứng
với áp suất nhưng có một chức năng cho phép thay đổi thích hợp cho người sử dụng trong những ứng dụng cụ thể. Nếu đặt vị trí A1 cho 1VDC đầu ra và A5 cho 5VDC đầu ra thì dải áp suất từ A1 đến A5 tương ứng với mức điện áp đầu ra từ 1-5VDC, tức là với áp suất từ A1 đến A5 sẽ cho ra điện áp từ 1 đến 5VDC.
100
+ Loc: Tất cả các phím đều được khoá, bởi vậy không thể thay đổi bất kì một tham số nào.
+ PA.L: Đây là chế độ khoá từng phần, cho nên chỉ không thể thay đổi được các tham số cài đặt mà thôi, một số chức năng khác vẫn có thể thay đổi.
+ UnL: Mọi chức năng có thể thay đổi, không phím nào bị khoá.
- Chức năng điều chỉnh điểm 0: Chức năng này dùng để đặt giá trị hiển thị về không
trong trường hợp đầu đo chịu áp lực của áp suất khí quyển.
- Chức năng giữ đỉnh và đáy: Chức năng này dùng để chẩn đoán sự cố của hệ thống
gây ra bởi áp suất dư hoặc dùng để kiểm tra toàn dải áp suất xảy ra trong hệ thống. - Chế độ hoạt động đầu ra: Có 6 chế độ
+ Chế độ tr (F1): Có thể được dùng để đặt giá trị xác định của mức áp suất (St1) và độ tr (St2).
Hình 11.14 : Biểu đồ thời gian chế độ F1
+ Chế độ cài đặt cảm biến tự động (F2): Chức năng này đặt mức báo áp suất ở mức thích hợp một cách tự động
Hình 11.15: Biểu đồ thời gian chế độ F2
+ Chế độ hai đầu ra độc lập (F3, F4 và F5): Dùng để đặt mức đo áp suất từ hai vị trí (St1, St2). Trong chế độ này, một vị trí dùng cho điều khiển, vị trí còn lại dùng cho cảnh báo hoặc cho điều khiển thêm. Cũng trong chế độ này, độ tr được cố định bằng 1 số (nhưng là 2 số khi sử dụng đơn vị đo áp suất hỗn hợp hoặc PSI). Lược đồ thời gian của chế độ:
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 nhất của đầu đo áp suất. Cũng trong chế độ này, độ tr được cố định bằng 1 số (nhưng là 2 số khi sử dụng đơn vị đo áp suất hỗn hợp hoặc PSI).
Hình 11. 17: Biểu đồ thời gian chế độ F3, F4, F5
- Kiểu đầu ra số
Cảm biến PSA-1 có hai đầu ra số kiểu NPN (Colector hở)
Mạch bảo vệ quá dòng B ản g m ạc h ch ín h 1kΏ Mạch bảo vệ quá dòng +V (Xám) Tải Đầu ra điện áp tương tự (Cam) Đầu ra số 1 (Đen) Đầu ra số 2 (Trắng) Tải 12-24VDC 0V (Lam)
102 - Mặt trƣớc của mặt hiển thị và chức năng
Hình 11. 19: Định dạng mặt trước cảm biến PSA-1
1: Led 7 thanh 31 2số: Hiển thị đầu đo áp suất, các giá trị cài đặt và hiển thị lỗi.
2: Chỉ thị đầu ra 1 (Đỏ): Đầu ra 1 ON thì led ON
3: Chỉ thị đầu ra 2 (Đỏ): Đầu ra 2 ON thì led ON
4: Nút ấn chọn chế độ (MODE): Chế độ cài đặt tham số hoặc chế độ cài đặt lại, lưu
giá trị cài đặt
5: Nút ấn tăng (UP): Đặt giá trị cài đặt tăng lên từng bước theo giá trị đặt trước hoặc
đơn vị áp suất, chế độ đầu ra, thời gian phản ứng, tỉ lệ đầu ra tương tự, khoá phím, giá trị giữ đỉnh, giữ đáy trong các tham số hiển thị.
6: Nút ấn giảm (DOWN): Đặt giá trị cài đặt giảm từng bước theo giá trị đặt trước
hoặc đơn vị áp suất, chế độ đầu ra, thời gian phản ứng, tỉ lệ đầu ra tương tự, khoá phím, giá trị giữ đỉnh, giữ đáy trong các tham số hiển thị.
7: Ngưỡng tăng áp suất: Dùng để thay đổi áp suất của cảm biến. Hãy sử dụng những
đơn vị khác nhau trong các ứng dụng của bạn theo nhãn kèm theo. - Bảng lỗi
Mã lỗi Kiểu lỗi Cách khắc phục
Nếu có thêm áp suất ngoài, hoặc khi điều chỉnh điểm không
Khởi động lại sau khi loại bỏ áp suất thêm
Khi xảy ra quá tải đầu ra điều khiển
Loại bỏ quá tải Giá trị cài đặt không
thích hợp
Đặt lại thông số thích hợp sau khi kiểm tra kĩ các thông số tiêu chuẩn
p suất vào vượt quá dải hiển thị áp suất
Hãy để áp suất đo trong dải hiển thị của thiết bị
p suất vào dưới dải hiển thị áp suất
103 C h ế đ ộ h o ạ 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 ra Cài đặt thời gian tác động Cài đặt tỉ lệ đầu ra tương tự (1VDC) Cài đặt tỉ lệ đầu ra tương tự (5VDC) Cài đặt khoá 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 và giữ tối thiểu 3 giây Nhấn và giữ trong 3 giây Nhấn và giữ tối thiểu 3 giây Nhấn giữ đồng thời tối thiểu 1 giây Hình 11.20 : Các chế độ hoạt động Chỉnh định điểm ‘0’:
1. Hãy ấn và giữ đồng thời 2 phím UP và DOWN trong tối thiểu 1 giây.
2. Khi chỉnh định xong, thiết bị sẽ hiển thị và trở về 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) và hệ số tỉ lệ đầu ra tương tự và khoá phím.
Hãy chỉnh định các tham số sau khi bỏ chức năng khoá phím nếu có sử dụng chức năng này
- Khi nhấn giữ phím quá 3 giây, nó sẽ trở lại chế độ hoạt động bình thường với
các giá trị đặt được lưu trong EEPROM. Hơn nữa, nếu không có phím nào được nhấn trong 60 giây, nó sẽ hiển thị giá trị trước đó và bỏ qua giá trị cài đặt hiện thời.
- Giữ liệu cài đặt sẽ được lưu trong EEPROM nên không bị mất đi khi tắt điện.
Nhưng chú ý là chỉ thay đổi được tối đa 100.000 lần thôi.
Giữ đỉnh và đáy
1. Nhấn giữ nút UP tối thiểu trong 3 giây, ở chế độ hoạt động (RUN Mode).
2. và giá trị áp suất lớn nhất sẽ nhấp nháy trong khoảng 0.5 giây, sau đó sẽ hiển
thị giá trị đỉnh.
3. và giá trị áp suất nhỏ nhất sẽ nhấp nháy trong khoảng 0.5 giây, sau đó sẽ hiển
thị giá trị đáy.
4. Nếu bạn nhấn nhanh phím UP, giá trị đỉnh và đáy được lưu sẽ bị xoá sạch và thiết bị
quay trở lại chế độ hoạt động bình thường.
Khi giá trị đỉnh và đáy vượt quá giới hạn đo áp suất, màn hình sẽ hiển thị lỗi.
Cài đặt giá trị tiền định
104
2. Hãy đặt các giá trị này sau khi bỏ chức năng khóa phím nếu chức năng này được sử
dụng.
3. Chắc chắn rằng các phương thức cài đặt phải khác nhau tuỳ thuộc vào các chế độ
hoạt động đầu ra
Chế độ hoạt động (RUN Mode)
Cài đặt đơn vị hiển thị
* và đơn vị hiển thị trước sẽ nhấp nháy trong khoảng 0.5 giây * Chọn đơn vị bằng các phím UP và DOWN
Đơn vị áp suất hiển thị của loại áp suất cụ thẻ
Đơn vị hiển thi áp suất của loại áp suất âm và áp suất hỗn hợp
(Nhấn phím nhanh, đơn vị lựa chọn sẽ được lưu và tự động chuyển đến chế độ tiếp theo)
* Khi sử dụng đơn vị đo là mmH2O, hãy nhân đơn vị hiển thị với 100 Nhấn giữ tối thiểu 3 giây
Thời gian tác động
* và thời gian tác động trước sẽ nhấp nháy trong khoảng 0.5 giây * Chọn thời gian bằng các phím UP và DOWN
(Nhấn phím nhanh, thời gian lựa chọn sẽ được lưu và tự động chuyển đến chế độ tiếp theo)
Nhấn 1 lần
Cài đặt hệ số tỉ lệ đầu ra tương tự (1VDC)
* và giá trị áp suất trước sẽ nhấp nháy trong khoảng 0.5 giây * Chọn giá trị áp suất với 1VDC sẽ được xuất ra bằng các phím UP và DOWN
Khoảng giá trị cài đặt: Từ giá trị bé nhất của dải áp suất <= <= 90% dải áp suất đo
(Nhấn phím nhanh, giá trị áp suất lựa chọn sẽ được đặt như là 1VDC và tự động chuyển đến chế độ tiếp theo)
Nhấn 1 lần
Cài đặt hệ số tỉ lệ đầu ra tương tự (5VDC)
* và giá trị áp suất trước sẽ nhấp nháy trong khoảng 0.5 giây * Chọn giá trị áp suất với 1VDC sẽ được xuất ra bằng các phím UP và DOWN
Khoảng giá trị cài đặt: <= <= áp suất đo lớn nhất (Nhấn phím nhanh, giá trị áp suất lựa chọn sẽ được đặt như là 5VDC và tự động chuyển đến chế độ tiếp theo)
Nhấn 1 lần
Cài đặt khoá phím
* và kiểu cài đặt phím trước sẽ nhấp nháy trong khoảng 0,5 giây * Khoá phím bằng các phím UP và DOWN
Nhấn 1 lần
(Nhấn phím nhanh, kiểu khoá phím sẽ được lưu và tự động chuyển đến chế độ tiếp theo)
Trở lại chế độ hoạt động (RUN Mode)
Nhấn tối thiểu 3 giây (lưu vào EEPROM)
105
Ở chế độ trễ (F1), và chế độ 2 đầu ra độc lập (F3, F4, F5)
Chế độ hoạt động (RUN Mode)
Cài đặt đầu đo áp suất mức 1
* và giá trị đầu đo mức 1 trước sẽ nhấp nháy trong khoảng 0.5 giây
* Thay đổi mức đầu đo áp bằng các phím UP và DOWN
Cho phép khoảng cài đặt: Giá trị áp suất nhỏ nhất < St1 <= giá trị áp suất lớn nhất
(Nhấn phím nhanh 1 lần, giá trị đầu đo áp mức 1 sẽ được lưu và tự động chuyển đến chế độ tiếp theo)
Nhấn 1 lần
Nhấn 1 lần
Cài đặt đầu đo áp suất mức 2
* và giá trị đầu đo mức 1 trước sẽ nhấp nháy trong khoảng 0.5 giây
* Thay đổi mức đầu đo áp bằng các phím UP và DOWN Cho phép khoảng cài đặt: Chế độ trễ -> Giá trị áp suất nhỏ nhất <= St2 < St1
(Nhấn phím nhanh 1 lần, giá trị đầu đo áp mức 2 sẽ được lưu và tự động chuyển đến chế độ tiếp theo)
Trở lại chế độ hoạt động (RUN Mode)
Nhấn 1 lần (lưu vào EEPROM)
Hình 11.22: Lưu đồ cài đặ chế độ F1, F3, F4, F5
Chế độ cảm biến tự động (F2)
Chế độ hoạt động (RUN Mode)
Cài đặt đầu đo áp suất mức 1
* và giá trị đầu đo mức 1 trước sẽ nhấp nháy trong khoảng 0.5 giây
* Đặt giá trị áp suất cần thiết (St1) trong dải đo áp.
* Nếu nhấn phím UP nhanh một lần, giá trị áp suất hiện thời sẽ được gán cho đầu đo áp mức 1 và đầu đo áp mức 1 sẽ nhấp nháy trong khoảng 0.5 giây
Nhấn 1 lần
Nhấn 1 lần
Cài đặt đầu đo áp suất mức 2
* và giá trị đầu đo mức 1 trước sẽ nhấp nháy trong khoảng 0.5 giây
* Đặt giá trị áp suất cần thiết (St2) trong dải đo áp.
* Nếu nhấn phím UP nhanh một lần, giá trị áp suất hiện thời sẽ được gán cho đầu đo áp mức 2 và đầu đo áp 2 một sẽ nhấp nháy trong khoảng 0.5 giây
Cho phép khoảng cài đặt: St1+1% của dải áp suất <= St2 <= giá trị áp suất cài đặt lớn nhất
* Nếu sự khác nhau giữa St1 và mức đo áp là không đủ, sẽ nhấp nháy 3 lần và trở về cài đặt St2, hãy cài đặt lại
* Có thể cài đặt lại bằng cách nhấn phím UP, nhưng là cài đặt đầu đo áp mức 2 lần cuối
Trở lại chế độ hoạt động (RUN Mode)
Nhấn 1 lần (lưu vào EEPROM)
Nhấn 1 lần
Cài đặt cảm biến tự động và tinh chỉnh
* và giá trị đầu đo mức (Set) sẽ nhấp nháy trong khoảng 0.5 giây
* Điều chỉnh đầu đo áp bằng các phím UP và DOWN, khi cần thiết tinh chỉnh các giá trị trên
(Cho phép khoảng điều chỉnh: giữa St1 và St2)
106
- Khi kiểm tra giá trị mức đo áp 1 và 2 (St1, St2) và tự động cài đặt cảm biến, hãy
nhấn phím một cách nhanh và tuần tự.
- Chế độ cài đặt cảm biến tự động (kiểm tra đúng thiết bị). Trạng thái của đích đã loại
bỏ là St1 và trạng thái đúng là St2. Cài đặt chúng bởi phím UP, mức đo áp sẽ tự động nằm trong khoảng giữa St1 và St2.
Chế độ cửa số (F-6)
Chế độ hoạt động (RUN Mode)
Cài đặt đầu đo áp suất mức 1
* và giá trị đầu đo mức 1 trước sẽ nhấp nháy trong khoảng 0.5 giây
* Đặt đầu đo áp mức 2 bằng cách nhấn phím UP và DOWN
Cho phép khoảng cài đặt: Giá trị đặt áp nhỏ nhất <= Lo <= Giá trị đặt áp lớn nhất
(Nhấn nhanh phím một lần, đầu đo mức 1 được lưu và sau đó chuyển đến chế độ tiếp)
Nhấn 1 lần
Trở lại chế độ hoạt động (RUN Mode)
Nhấn 1 lần (lưu vào EEPROM)
Cài đặt đầu đo áp suất mức 2
* và giá trị đầu đo mức 1 trước sẽ nhấp nháy trong khoảng 0.5 giây
* Đặt đầu đo áp mức 2 bằng cách nhấn phím UP và DOWN Cho phép khoảng cài đặt: Lo <= Hi <= Giá trị đặt áp lớn nhất
(Nhấn nhanh phím một lần, đầu đo mức 1 được lưu và sau đó chuyển đến chế độ tiếp)
Nhấn 1 lần
Hình 11.24: Lưu đồ cài đặt chế độ F6
- Hãy kiểm tra giá trị đặt lần nữa khi chế độ hoạt động đầu ra thay đổi.
- Khi đơn vị hiển thị thay đổi, giá trị đặt sẽ được tính dựa trên đơn vị hiển thị
- Nếu không có phím nào được nhấn trong khoảng 60 giây, thiết bị sẽ tự động chuyển
về chế độ hoạt động bình thường (ngoại trừ chế độ cài đặt cảm biến tự động (F-2)) Khi một trong hai phím UP, DOWN được nhấn 1 lần, 1 số (2 số khi sử dụng đơn vị đo PSI của loại hỗn hợp) sẽ tăng lên (giảm) nhưng nó sẽ tiếp tục tăng (giảm) khi giữ nguyên trạng thái tác động vào phím.
CÂU HỎI BÀI 11
1. Trình bày khái niệm của cảm biến lực, áp suất?
2. Trình bày nguyên lý hoạt động của Load Cell?
3. Cho những cách phân loại Load Cell?
4. Cho biết ưu và nhược điểm của load cell tương tự và load cell số?
5. Cho biết cách phân loại của cảm biến áp suất?
107
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]-Nguy n Trọng Thuần, Điều khiển logic và ứng dựng, NXB Khoa học kỹ thuật