Chöông 2 : Caùc thieát bò cô baûn trong heä thoáng töï ñoäng
2.1 Caûm bieán
2.1.6 Caùc loaïi caûm bieán khaùc
Trong kỹ thuật điều khiển còn có các loại cảm biến được dùng nhiều là cảm biến màu, cảm biến siêu âm, hệ thống đọc mã vạch…
1- Cảm biến màu (Colour Sensor)
Cảm biến màu dựa vào hai nguyên tắc chính : nguyên tắc quang điện tử logic mờ và nguyên tắc kính lọc màu.
Bộ cảm biến dùng nguyên tắc logic mờ được thiết kế với nguồn sáng phổ rộng dùng một chùm điôt phát quang LED. Nguồn sáng LED được chế tạo với ba màu đại diện là đỏ (Red), xanh lá cây (Green), xanh da trời (Blue), viết tắt là RGB.
Aùnh sáng tới đích được phản xạ về với cường độ thay đổi phụ thuộc vào màu của mục tiêu cần phân tích. Bộ thu sẽ chuyển đổi sóng ánh sáng thành điện áp và sau đó được số hóa bằng bộ A/D .
Để phân biệt màu theo nguyên tắc logic mờ người ta sử dụng các thuật toán cảm nhận màu sau đây :
Hình 2.30 Biến đổi tín hiệu ra của bộ cảm biến màu thành số
Ban quy en © Tr u ong DH Su pham K y t huat TP. HCM
- Thuật toán tuyệt đối : so màu dựa trên cơ sở điện áp tuyệt đối
- Thuật toán tương đối : so màu dựa trên cơ sở phần trăm tương đối của mỗi thành phần điện áp RGB.
Aùnh sáng phát ra từ mỗi LED được truyền thành xungtuần tự đến đích và năng lượng phản xạ được chíp bộ thu quang silicon thu nhận trong chùm LED. Mạch bù ánh sáng môi trường liên tục được nạp lại giữa mỗi xung LED do vậy tín hiệu ghi lại không bị nhiễu môi trường. Sự phối hợp LED màu xanh da trời với đỏ và xanh lá cây xác định màu sắc.
Trên hình 2-31 là một loại cảm biến màu kỹ thuật số của hãng Festo, cảm biến này được ứng dụng trong các lĩnh vực sau đây :
- Kỹ thuật tự động : điều khiển đối tượng theo màu sắc , kiểm tra lớp phủ bảo vệ trên các chi tiết máy.
- Hóa học : nhận biết tính chất , đo thể tích cần phân tích , điều khiển độ đậm đặc.
- Điện tử học : Phát hiện lỗi của các bo mạch, kiểm tra màu cáp.
- Sản xuất thủy tinh : nhận biết độ trong, đục của sản phẩm
- Chế biến gỗ : nhận biết các loại gỗ.
- Sản xuất đồ gốm : phân biệt sản phẩm theo màu. - Sản xuất giấy : nhận biết các màu giấy và nhãn. - Công nghiệp dược : phân biệt dược liệu.
Hình 2.31 Cảm biến màu của Festo
Hình 2.32 Sơ đồ cảm biến siêu âm
Ban quy en © Tr u ong DH Su pham K y t huat TP. HCM
- Công nghiệp dệt : nhận biết màu vải, điều khiển quá trình in màu. - Công nghiệp đóng gói : nhận biết và định vị nhãn.
- v…v.
2- Cảm biến siêu âm (Ultrasonic Sensor)
Cảm biến siêu âm gồm hai bộ phận : phát siêu âm (ultrasonic emitter), thu siêu âm (ultrasonic receiver). Máy phát siêu âm có tần số nằm trong khoảng 65 kHz và 400kHz tùy theo chủng loại sensors ; sóng phản hồi có bước sóng trong khoảng 14 Hz đến 140 Hz tùy theo mức độ phản xạ của đối tượng (hình 2-32).
Bộ thu sóng (ultrasonic receiver) sẽ có nhiệm vụ chuyển đổi sóng cơ thành tín hiệu điện và truyền đến bộ khuếch đại.
Ứng dụng của cảm biến siêu âm khá đa dạng : kiểm tra mức chất lỏng hoặc chất rắn trong các bồn, kiểm tra vết nứt các mối nối bằng hàn, kiểm tra các vết nứt tế vi, theo dõi và phát hiện lỗi trong quá trình sản xuất vải và giấy (đặc biệt là những chỗ nối). Cảm biến siêu âm còn sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác như y học, hóa học, chế tạo thiết bị công nghiệp…
Hình 2-33 là một loại cảm biến siêu âm đo mức của hãng Pepperl+Fuchs (Cộntg hòa Liên bang Đức).
3-Hệ thống mã vạch
Trong các hệ thống sản xuất tự động, người ta có thể nhận dạng các chi tiết động, cũng như trong các hệ thống phân loại và kiểm định hàng hóa, ngày nay thường sử dụng hệ thống mã vạch (Bar Code).
Có nhiều loại mã vạch khác nhau, mỗi loại có những ưu điểm riêng, nhưng phổ biến nhất là mã sản phẩm thông dụng UPC (Universal Product Code) và OCR (Optical Character Recognition – Nhận dạng ký tự bằng quang học).
a) Các thành phần chính của hệ thống mã vạch:
- Mã vạch được in trên sản phẩm.
- Máy quét mã vạch hay bút quang dùng để chuyển thông tin từ mã vạch sang tín hiệu ánh sáng.
- Bộ giải mã chuyển tín hiệu ánh sáng sang tín hiệu điện và biên dịch thành mã ASCII.
- Bộ giao diện chuyển mã ASCII về máy tính PC để xử lý tiếp.
b) Mã vạch
Hình 2.33 Cảm biến siêu âm đo mức
Ban quy en © Tr u ong DH Su pham K y t huat TP. HCM
Mã vạch là những vạch đậm hoặc mảnh được dùng để mã hóa số hay chữ cái . Mã vạch thường được in trực tiếp hoặc in riêng và dán lên sản phẩm.
Hai loại mã vạch thường gặp nhất là :
- Vạch đen là 1, vạch trắng là 0 (hình 2-34a).
- Vạch đen hoặc trắng rộng là 1, Vạch đen hoặc trắng hẹp là 0 (hình 2-34b).
Tập hợp các vạch đen trắng ta sẽ được một dãy số : 100101001, dãy số này rất dễ chuyển thành các đại lượng điện để máy tính nhận biết.
c) Bộ phận quét mã vạch
Bộ phận quét mã vạch thường có 3 loại : Máy quét mã vạch, bút quang, camera nhận dạng ảnh.
Máy quét mã vạch phát ra một nguồn sáng bằng tia laser công suất thấp hoặc tia hồng ngoại. Tia sáng sau khi gặp mã vạch được phản xạ lại một cảm biến quang. Cảm biến này chuyển tín hiệu quang mang thông tin mã vạch thành tín hiệu điện
từ đó chuyển vào máy tính để kiểm tra và nhận dạng.
Camera quét ảnh của mã vạch và số hoá đưa vào máy tính để so sánh với mã vạch đã lưu giữ trong máy. Kết quả so sánh đó cho biết sự khác biệt hay giống nhau giữa mã vạch trên sản phẩm và mã vạch mẫu lưu trong máy.
Mỗi quốc gia có chuẩn mã riêng. Trên hình 2-35 và hình 2-36 là các kiểu mã vạch hiện đang sử dụng trong hệ thống mã vạch hàng hóa Việt nam.
Khi cần sử dụng mã vạch phải đăng ký với cơ quan quản lý mã vạch Việt Nam.
Hình 2.34 Các loại mã vạch
Hình 2.36 Hình 2.35 Ban quy en © Tr u ong DH Su pham K y t huat TP. HCM