- Lắp đặt cảm biến tùy theo hướng di chuyển của vật. Cảm biến nên đặt vuông góc với hướng di chuyển của vật.
Hình 5.11: Cảm biến nên đặt vuông góc với hướng di chuyển của vật
- Ánh sáng phản xạ từ vật nên về thẳng cảm biến, không nên cho phản xạ qua một vật khác.
Hình 5.12: Ánh sáng phản xạ về thẳng cảm biến
- Nếu vật cảm biến là vật đen, di chuyển sensor gần vật hơn và nên đặt sensor
nghiêng 1 góc khoảng 150.
Hình 5.13: Khoảng cách nhận biết của Sensor đối với các màu sắc
4. Cấu hình ngõ ra của cảm biến quang điện:
Cách đấu dây cảm biến quang loại 2-3 dây hoàn toàn giống cảm biến tiệm cận pnp hoặc npn.
Cảm biến quang với ngõ ra 4 dây, dây xanh kết nối nguồn âm, dây nâu kết nối nguồn dương, dây đen là ngõ ra output. Dây trắng là dây Mute có chức năng tạm ngừng hoạt động cho cảm biến khi test, bảo trì, bảo dưỡng, chỉ cần kích dây trắng vào chân âm.
44
Hình 5.14:Sơ đồ nối dây cảm biến quang 4 dây.
CÂU HỎI BÀI 5:
1. Cảm biến quang điện hoạt động dựa trên nguyên lý nào?
2. Trình bày cấu trúc và nguyên lý hoạt động của cảm biến quang điện?
3. Nêu cách phân loại cảm biến quang?
4. Trình bày chế độ Dark – ON, Light – ON của cảm biến quang ?
45
BÀI 6: CẢM BIẾN QUANG THU PHÁT ĐỘC LẬP Giới thiệu:
Cảm biến quang thu phát độc lập có khoảng cách phát hiện xa nhất trong các loại cảm biến quang, hoạt động tin cậy rất cần thiết cho việc sử dụng để phát hiện các vật có kích thước lớn.
Mục tiêu:
- Phân tích được cấu trúc của cảm biến quang loại thu phát độc lập.
- Phân tích được nguyên tắc hoạt động, đặc điểm của cảm biến quang loại thu phát độc lập.
- Lắp đặt được các mạch điện ứng dụng của cảm biến quang loại thu phát độc lập đạt các yêu cầu về kỹ thuật.
- Rèn luyện tinh thần tự giác học tập, thái độ học tập nghiêm túc.
Nội dung chính:
1. Cấu trúc và nguyên tắc hoạt động:
Cảm biến quang thu phát độc lập là cảm biến ánh sáng không phản xạ, để hoạt động được cần một con phát ánh sáng và một con thu ánh sáng lắp đối diện với nhau.
Hình 6.1: Nguyên tắc hoạt động của cảm biến quang thu phát độc lập
Cấp nguồn cho đầu phát và đầu thu, qua mạch phát sáng, diode đầu phát phát ra ánh sáng truyền đến đầu thu, nếu không có vật chắn giữa đầu phát và đầu thu thì đầu thu nhận được ánh sáng từ đầu phát tới.
Nếu Sensor đặt chế độ Dark-ON: Không có vật, đầu thu nhận ánh sáng từ đầu phát báo mức OFF. Có vật, đầu thu không nhận được ánh sáng từ đầu phát, sensor xuất tín hiệu ra lên mức ON.
Nếu Sensor đặt chế độ Light-ON: Không có vật, đầu thu Sensor nhận được ánh sáng từ đầu phát xuất tín hiệu ra lên mức ON. Có vật, đầu thu không nhận được ánh sáng từ đầu phát, Sensor chuyển mức OFF.
2. Đặc điểm và ứng dụng của cảm biến quang loại thu phát độc lập. 2.1. Đặc điểm 2.1. Đặc điểm 2.1. Đặc điểm
-Có thể phát hiện nhiều vật thể khác nhau
-Thời gian đáp ứng nhanh, có thể điều chỉnh độ nhạy theo ứng dụng.
46
-Khoảng cách phát hiện xa: tối đa 30m.
-Không bị ảnh hưởng bởi bề mặt, màu sắc vật, ...
2.2. Ứng dụng của cảm biến quang thu phát độc lập.
- Xuất tín hiệu báo khi khoan bị gãy mũi: Vì mũi khoan nhỏ nên phải sử dụng sensor phát ra tia nhỏ để phát hiện chính xác. Nếu mũi khoan bị gãy thì ánh sáng từ đầu phát sẽ đến được đầu thu.
Hình 6.2a: Ứng dụng của cảm biến quang
- Đếm số lượng sản phẩm trên băng chuyền: Đối với việc phát hiện các vật nhỏ, sử dụng các sensor phát ra tia nhỏ để phát hiện là chính xác nhất.
Hình 6.2b: Ứng dụng của cảm biến quang
- Để phát hiện sữa / nước quả bên trong hộp màu trắng không trong suốt. Dùng cảm
biến E3Z-T61, với tia sáng mạnh có thể xuyên qua vỏ bọc giấy bên ngoài và vì vậy có thể phát hiện được sữa / nước trái cây tại thời điểm hiện tại cũng như phát hiện được mức của chất lỏng này
- Đếm vật, sản phẩm kích thước lớn trong nhà máy: Trong các ứng dụng dạng như vậy, họ sensor E3JM/ E3JK của Omron phát hiện rất tốt.
Hình 6.2c: Ứng dụng của cảm biến quang điện
- Phát hiện vật di chuyển: Có thể sử dụng họ sensor E3Z-G của Omron trong các ứng dụng như thế này. Sensor có loại có 1 trục hoặc 2 trục quang
47
Hình 6.2d: Ứng dụng của cảm biến quang
3. Thực hành với cảm biến quang loại phát thu độc lập: 3.1. Thiết bị: 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
+ Relay trung gian 24VDC + Nguồn 24VDC
+ Đèn tín hiệu 24VDC + Vật cảm biến
3.2. Ghi các thông số kỹ thuật của cảm biến
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: ...
3.3. Vẽ sơ đồ kết nối cảm biến. 3.4. Các bƣớc thực hành
48
Bước 1: Tiến hành đấu nối cảm biến theo sơ đồ.
Chú ý: Tùy thuộc vào ngõ ra của cảm biến mà có thể đấu nối theo dạng NPN hoặc PNP.
Bước 2: Lần lượt cho các vật cảm biến khác nhau đi qua giữa bộ phận phát và bộ phận thu để xét xem tác động ở ngõ ra của cảm biến
3.5. Những ghi chú khi thực hành và nhận xét: ... ... ... ... ... ... ...
CÂU HỎI BÀI 6:
1. Trình bày nguyên lý hoạt động của cảm biến quang thu phát độc lập?
49
BÀI 7: CẢM BIẾN QUANG PHẢN XẠ GƢƠNG Giới thiệu:
Tương tự như cảm biến quang thu phát độc lập, cảm biến quang phản xạ gương cũng có khoảng cách phát hiện xa nhưng tiết kiệm được dây dẫn vì cảm biến có đầu thu và đầu phát chung.
Mục tiêu :
- Trình bày được cấu trúc của cảm biến quang loại phản xạ gương.
- Trình bày được nguyên tắc hoạt động, đặc điểm của cảm biến quang loại phản xạ gương.
- Lắp đặt được các mạch điện ứng dụng của cảm biến quang loại phản xạ gương. - Rèn luyện tinh thần tự giác học tập, thái độ học tập nghiêm túc.
Nội dung:
1. Cấu trúc và nguyên tắc hoạt động:
Cảm biến quang phản xạ gương (retro reflective) gồm hai thành phần chính đó là bộ phận phát – thu trên cùng một thiết bị và gương phản xạ. Gương phản xạ là loại gương mà khi ánh sáng chiếu đến thì ánh sáng phản xạ trở lại sẽ song song với ánh sáng chiếu tới.
Hình 7.1: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến quang phản xạ gương
Cấp nguồn cho sensor, qua mạch phát sáng, diode đầu phát phát ra ánh sáng truyền đến gương, ánh sáng phản xạ từ gương về đầu thu, đầu thu nhận được ánh sáng phản xạ. cường độ ánh sáng nhận về gần bằng cường độ ánh sáng phát ra thì Sensor xuất tín hiệu ra báo.
2. Đặc điểm và ứng dụng:2.1.Đặc điểm 2.1.Đặc điểm
- Ánh sáng đầu thu nhận được phải gần bằng ánh sáng phát ra.
- Làm việc rất đáng tin cậy, vì ánh sáng của chùm tia luôn luôn có trong suốt quá
trình hoạt động hay không hoạt động của cảm biến.
50
- Trong các trường hợp dò tìm và xác định vật thể, thì cảm biến này có khoảng dò tìm
vật thì lớn hơn khoảng cách dò của một cảm biến khuyếch xạ.
- Ta có thể điều chỉnh độ nhạy bằng cách điều chỉnh bộ chiết áp nằm trên cảm biến.
- Cảm biến này sẽ d bị hư hỏng khi làm việc trong một môi trường có nhiệt độ trên
800 C.
2.2. Ứng dụng của cảm biến quang loại phản xạ gƣơng.
- Phát hiện vật trong nhà máy: Trong một 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, là tốt nhất.
Hình 7.2a: Ứng dụng của cảm biến quang phản xạ gương
- Phát hiện người ra vào để đóng cửa thang máy: Trong các ứng dụng phát hiện người ra vào trong thang máy, họ E3JK-R của Omron là tốt nhất cả về chất lượng lẫn về giá.
Hình 7.2b: Ứng dụng của cảm biến quang phản xạ gương
- Phát hiện xe tải vào ra để đóng, mở barrier tự động: Đối với các ứng dụng loại
gương cần khoảng cách xa hơn, họ sensor E3G-R của Omron có thể đáp ứng được các yêu cầu về khoảng cách (xa 10m) và giảm bớt dây dẫn
51
Hình 7.2c: Ứng dụng của cảm biến quang phản xạ gương
-Đếm sản phẩm trên băng chuyền: Omron có rất nhiều loại sản phẩm, nhiều giải pháp
cho các ứng dụng như thế này.
Hình 7.2d: Ứng dụng của cảm biến quang phản xạ gương
-Phát hiện và đếm IC trên băng chuyền: Với các ứng dụng phát hiện vật nhỏ, việc sử
dụng sensor phát ra tia nhỏ là thích hợp nhất, ở đây họ sensor E3T-SR được dùng để phát hiện IC.
52
-Phát hiện các loại màng/phim trong suốt: E3S-R12 đặc biệt thích hợp để phát hiện
màng trong suốt với độ tin cậy cao.
Hình 7.2f: Ứng dụng của cảm biến quang phản xạ gương
-Để nhận biết các chai trong suốt: E3Z-B là loại sensor mới của Omron chuyên dùng
để nhận biết các chai PET và chai trong suốt. Bạn cũng có thể dùng model cũ là E3S- CR67.
Hình 7.2g: Ứng dụng của cảm biến quang phản xạ gương
-Phát hiện chat PET trên dây chuyền. Chai PET có thể dạng tròn hoặc vuông. Chai
PET đựng nước hoặc chất lỏng trong suốt: Nếu sử dụng các sensor thường để phát hiện chai PET trong thì đôi lúc không ổn định. Sensor E3Z-B có khả năng phát hiện tốt với độ tin cậy rất cao.
Hình 7.2h: Ứng dụng của cảm biến quang phản xạ gương
3. Thực hành với cảm biến quang loại phản xạ gƣơng. 3. 1.Thiết bị:
53
Hình 7.3: Module thực hành cảm biến quang loại phản xạ gương
+ Relay trung gian 24VDC + Nguồn 24VDC
+ Đèn tín hiệu 24VDC + Vật cảm biến.
3.2. Ghi các thông số kỹ thuật của cảm biến
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: ...
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 đã vẽ
Chú ý: Tùy thuộc vào ngõ ra của cảm biến mà có thể đấu nối theo dạng NPN hoặc PNP.
Bước 2: Lần lượt cho các vật cảm biến khác nhau đi qua giữa bộ phận phát - thu và gương phản xạ để xét xem tác động ở ngõ ra của cảm biến
Những ghi chú khi thực hành và nhận xét:
... ... ... ...
CÂU HỎI BÀI 7
1. Trình bày nguyên lý hoạt động của cảm biến quang phản xạ gương?
54
BÀI 8: CẢM BIẾN QUANG LOẠI KHUẾCH TÁN Giới thiệu:
Cảm biến quang phản xạ khuếch tán (Diffuse reflection sensor) có đầu thu và đàu phát chung, đầu thu nhận được ánh sáng khi đầu phát, phát ánh sáng đến vật, ánh sáng phản xạ về đầu thu. Cảm biến qung phản xạ khuếch tán có khoảng cách phát hiện gần (tối đa 2m).
Mục tiêu:
- Phân tích được cấu trúc của cảm biến quang loại khuếch tán.
- Phân tích được nguyên tắc hoạt động, đặc điểm của cảm biến quang loại khuếch tán. - Lắp đặt được các mạch điện ứng dụng của cảm biến quang loại khuếch tán.
- Rèn luyện tinh thần tự giác học tập, thái độ học tập nghiêm túc.
Nội dung:
1. Cấu trúc và nguyên tắc hoạt động:
Thiết bị cảm biến quang phản xạ khuếch tán là loại cảm biến có bộ thu và phát chung, những tia hồng ngoại phát ra có góc phát to dần khi ánh sáng đi ra xa.
Hình 8.1: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến quang loại khuếch tán.
Tương tự loại phản xạ gương nhưng ở đây ánh sáng phản xạ về đầu thu được lấy từ vật chứ không phải từ gương. Lượng ánh sáng phản xạ về đầu thu sẽ được chuyển tỉ lệ thành tín hiệu điện áp (hoặc dòng điện) và sau đó được khuếch đại. Cảm biến xuất tín hiệu ra báo nếu mức điện áp lớn hơn mức ngưỡng.
2. Đặc điểm và ứng dụng 2.1.Đặc điểm 2.1.Đặc điểm
-D lắp đặt, phát hiện tối đa 2m
-Bị ảnh hưởng bởi bề mặt, màu sắc vật, ảnh hưởng nền, …
-Do ánh sáng của bộ phát tác động đến vật thể nên khi sử dụng loại cảm biến này ta
không cần thiết bị phản hồi.
-Vật thể được dò tìm sẽ tạo ánh sáng khuyếch tán phản hồi, gương chiếu, vật thể bán
trong suốt.
-Cảm biến khuyếch tán phản hồi thì cho phép dò tìm vật thể ở phía trước chùm tia
của bộ phát.
55
-Cảm biến cũng không phát hiện được vật thể khi vật thể đến một nhánh của chùm
tia và làm sinh ra một chùm tia khuyếch tán không đi đến bộ nhận tín hiệu của cảm biến
2.2. Ứng dụng:
-Phát hiện chuyển động lên xuống: Trong trường hợp bình thường, có thể sử dụng
cảm biến tiệm cận loại cảm ứng từ để phát hiện. Tuy nhiên, để an toàn hơn cho sensor, sử dụng cảm biến quang lại khuếch tán là tốt nhất.
Hình 8.2a: Ứng dụng của cảm biến quang phản xạ khuếc tán
-Đếm sản phẩm trên băng chuyền: Trong các ứng dụng đếm vật thông thường trong
nhà máy, họ cảm biến E3JK-D của Omron giúp phát hiện vật một cách chính xác
Hình 8.2b: Ứng dụng của 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 của cảm biến quang loại khuếch tán – giới hạn
56
Tương tự loại phản xạ - khuếch tán, cảm biến phản xạ khuếch tán – giới hạn chỉ nhưng ở đây vật nằm trong vùng phát hiện (giới hạn) thì ánh sáng phản xạ mới đến đầu thu được lúc này sensor xuất tín hiệu ra báo có vật.
Đặc điểm:
-Chỉ phát hiện vật trong vùng phát hiện giới hạn.
-Không bị ảnh hưởng bởi màu nền sau vùng cảm biến.
-Lý tưởng cho nhiều ứng dụng cần triệu tiêu nền.
Ứng dụng.
- Phát hiện vật trên băng chuyền: Với các ứng dụng phát hiện vật trên băng chuyền, triệt tiêu được nền là một vấn đề cần quan tâm nhất. Các cảm biến loại phản xạ giới hạn có thể làm được điều này.
Hình 8.3a: Ứng dụng của cảm biến quang loại khuếch tán – giới hạn
-Phát hiện vật trên băng chuyền: Vì sensor triệt tiêu được nền nên sự thay đổi màu
sắc của nền không bị ảnh hưởng đến hoạt động của sensor.
Hình 8.3b: Ứng dụng của cảm biến quang loại khuếch tán – giới hạn
2.3.2. Cảm biến quang loại đặt khoảng cách (Distance Settable): Nguyên tắc hoạt động:
57
Tương tự loại khuếch tán – giới hạn, cảm biến loại đặt khoảng cách chỉ nhận biết được vật nằm trong dãi cài đặt, khi vật nằm trong dải cài đặt thì ánh sáng phản xạ mới đến đầu thu được lúc này sensor xuất tín hiệu ra báo có vật.
Đặc điểm.