Kỹ thuật cảm biến Khoa Cơ khí - Động lực Trờng Cao Đẳng Nghề Công Nghệ Nông Lâm Đông Bắc BI CM BIN TIM CN V CÁC LOẠI CẢM BIẾN XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ, KHOẢNG CÁCH GIỚI THIỆU Cảm biến tiệm cận sử dụng nhiều lĩnh vực tự động hố q trình sản xuất, dây truyền tự động hoá sản xuất, nơi làm việc khó khăn, độc hại, cảm biến tiệm cận dùng để nhận biết có không vật thể MỤC TIÊU BÀI HỌC Sau học xong học viên có đủ khả năng: - Đánh giá/xác định vị trí, nhiệm vụ ứng dụng cảm biến tiệm cận - Mô tả chức năng, nhiệm vụ điều kiện làm việc cảm biến tiệm cận - Biết phạm vi ứng dụng, cách lắp đặt cảm biến tiệm cận NỘI DUNG * Cảm biến tiệm cận (Proximity Sensor) * Một số loại cảm biến xác định vị trí, khoảng cách khác * Các thực hành ứng dụng loại cảm biến tiệm cận HOẠT ĐỘNG I : HỌC LÝ THUYẾT TRÊN LỚP Cảm biến tiệm cận (Proximity Sensor) 1.1 Đại cương * Đặc điểm: - Phát vật không cần tiếp xúc - Tốc độ đáp ứng nhanh - Đầu sensor nhỏ, lắp nhiều nơi - Có thể sử dụng mơi trường khắc nghiệt Cảm biến tiệm cận mọt kỹ thuật để nhận biết có mặt hay khơng có mặt vật thể với cảm biến điện tử không công tắc (không đụng chạm), cảm biến tiệm cận có vị trí quan trọng thực tế, ví dụ phát vật dây chuyền để rôbốt bắt giữ lấy, phát chai, lon nhôm dây chuyền, băng chuyền vv Tín hiệu ngõ cảm biến tiệm cận thường dạng logic có khơng * Một số định nghĩa: - Khoảng cách phát hiện: Là khoảng cách xa từ đầu cảm biến đến vị trí vật chuẩn mà cảm biến phát - Khoảng cách cài đặt: Là khoảng cách để cảm biến nhận biết vật cách ổn định (thường 70% đến 80% khoảng cách phát hiện) - Thời gian đáp ứng: t2 thời gian từ lúc đối tượng vào vùng cảm biến phát cảm biến đến lúc cảm biến báo hiệu t2 thời gian từ lúc đối tượng khỏi vùng phát cảm biến hết báo tín hiệu http://www.ebook.edu.vn 34 Kü thuật cảm biến Khoa Cơ khí - Động lực Trờng Cao Đẳng Nghề Công Nghệ Nông Lâm Đông Bắc OFF ON Cảm biến tiệm cận Khoảng cách phát Hình 2.1 Khoảng cách Reset Khoảng cách trớc lợng cài đặt Khoảng cách cài đặt Cảm biến tiệm cËn Sensing object H×nh 2.2 1.2 Cảm biến tiệm cận điện cảm (Inductive Proximity Sensor) Cảm biến tiệm cận điện cảm có nhiều kích thước hình dạng khác tương ứng với ứng dụng khác Cảm biến tiệm cận điện cảm dùng để phát đối tượng kim loại (loại cảm biến không phát đối tượng có cấu tạo khơng phải kim loại) * Cấu trúc cảm biến tiệm cận điện cảm: Gồm phần - Cuộn dây lõi ferit - Mạch dao động - Mạch phát - Mạch đầu * Nguyên lý hoạt động cảm biến tiệm cận điện cảm Cảm biến tiệm cận điện cảm thiết kế để tạo vùng điện trường, vật kim loại tiến vào khu vực này, xuất dịng điện xốy (dịng điện cảm ứng) vật thể kim loại Dòng điện xoáy gây nên tiêu hao lượng (do điện trở kim loại) làm ảnh hưởng đến biên độ sóng dao động, đến trị số tín hiệu ghi nhận Mạch phát phát http://www.ebook.edu.vn 35 Kü thuËt c¶m biÕn – Khoa Cơ khí - Động lực Trờng Cao Đẳng Nghề Công Nghệ Nông Lâm Đông Bắc thay i tín hiệu tác động để mạch lên mức ON Khi đối tượng rời khỏi khu vực từ trường, dao động tái lập, cảm biến trở lại trạng thái bình thường * Phân loại cảm biến tiệm cận điện cảm Cảm biến tiệm cận điện cảm chia làm loại: Loại bảo vệ (Shielded) loại không bảo vệ (Unshielded), loại không bảo vệ cthường có tầm phát lớn loại bảo vệ * Những yếu tố ảnh hưởng đến tầm phát cảm biến tiệm cận điện cảm: - Kích thước, hình dáng, vật liệu lõi cuộn dây - Vật liệu kích thước đối tượng - Nhiệt độ môi trường Đặc điểm đối tượng tiêu chuẩn (mục tiêu): Hình vng, độ dài cạnh d (đường kính bề mặt cảm biến), dày 1mm làm thép mềm (mild steel) Nếu đối tượng cần phát có kích thước nhỏ tiêu chuẩn, tầm phát cảm biến giảm (do dòng điện xốy yếu) Nhưng kích thước lớn kích thước tiêu chuẩn khơng có nghĩa tầm phát tăng lên Để hiệu chỉnh khoảng cách tầm cảm biến phụ thuộc vào vật liệu người ta sử dụng vật liệu hệ số bảng Bảng Vật liệu Thép mềm (mild steel) Thép không gỉ (300) Đồng thau Nhôm Đồng Hệ số Shielded 1.00 0,70 0,40 0,35 0,30 Unshielded 1.00 0,80 0,50 0,45 0,40 Bảng Kích thước đối tượng so với kích thước tiêu chuẩn 25% 50% 75% 100% Hệ số Shielded Unshielded 0,56 0,83 0,92 1,00 0,50 0,73 0,90 1,00 + Snew = Sn* hệ số + Snew: Tầm phát cảm biến tương ứng với kích thước vật liệu cảm biến + Sn: Tầm phát cảm biến với đối tượng tiêu chuẩn Độ dày đối tượng yếu tố ảnh hưởng đến tầm phát cảm biến, vật liệu khơng mang từ tính (khơng chứa chất sắt) http://www.ebook.edu.vn 36 Kü thuËt c¶m biÕn Khoa Cơ khí - Động lực Trờng Cao Đẳng Nghề Công Nghệ Nông Lâm Đông Bắc ng, nhôm, đồng thau chịu ảnh hưởng hiệu ứng bề mặt Tầm phát cảm biến tăng lên đọ dày đối tượng giảm * Ưu nhược điểm cảm biến tiệm cận điện cảm - Ưu điểm: + Khơng chịu ảnh hưởng độ ẩm + Khơng có phận chuyển động + Không chịu ảnh hưởng bụi bặm + Không phụ thuộc vào màu sắc + phụ thuộc vào bề mặt đối tượng ơn so với kỹ thuật khác + Khơng có khu vực mù (blind zone: cảm biến không phát đối tượng đối tượng gần cảm biến) - Nhược điểm: + Chỉ phát đối tượng kim loại + Có thể chịu ảnh hưởng vùng điện từ mạnh + Phạm vi hoạt động ngắn so với kỹ thuật khác * Một số ứng dụng cảm biến tiệm cận điện cảm: 1.3 Cảm biến tiệm cận điện dung (Capacitive Proximity Sensor) Cảm biến tiệm cận điện dung giống kích thước, hình dáng, sở hoạt động so với cảm biến tiệm cận điện cảm Điểm khác biệt chúng cảm biến tiệm cận điện dung tạo vùng điện trường cảm biến tiệm cận điện cảm tạo vùng điện từ trường Cảm biến tiệm cận điện dung phát đối tượng có chất liệu kim loại kim loại * Cấu trúc cảm biến tiệm cận điện dung Giống cấu trúc cảm biến tịêm cận điện cảm, cảm biến tiệm cận điện dung có phần: - Bộ phận cảm biến (các cực hay điện cực cách điện) - Mạch dao động - Mạch ghi nhận tín hiệu - Mạch điện ngõ * Nguyên lý hoạt động cảm biến tiệm cận điện dung Tụ điện gồm cực chất điện môi giữa, khoảng cách điện cực ẩnh hưởng đến khả tích trữ điện tích tụ điện (điện dung đại lượng đặc trưng cho khả tích trữ điện tích tụ điện) - Nguyên tắc hoạt động cảm biến tiệm cận điện dung dựa thay đổi điện dung vật thể xuất vùng điện trường, từ thay đổi trạng thái On hay Off tín hiệu ngõ xác định - Một cực thành phần cảm biến, đối tượng cần phát cực lại - Mối quan hệ biên độ sóng dao động vị trí đối tượng cảm biến tiệm cận điện dung trái ngược so với cảm biến tiệm cận điện cảm - Cảm biến tiệm cận điện dung phát loại đối tượng có số điện mơi lớn khơng khí, vật liệu có số điện mơi cao dễ cảm biến phát hiện, ví dụ nước khơng khí, cảm biến tiệm cận điện dung dễ phát nước (vì số điện mơi nước = 80, cịn khơng khí = 1) http://www.ebook.edu.vn 37 Kü tht c¶m biến Khoa Cơ khí - Động lực Trờng Cao Đẳng Nghề Công Nghệ Nông Lâm Đông Bắc - Đối với chất kim loại khác nhau, khả phát cảm biến khơng đổi, cịn chất khác phạm vi phát cảm biến khác tuỳ theo chất Vì cảm biến tiệm cận điện dung dùng để phát vật liệu có số điện mơi cao chất lỏng dù chứa hộp kín làm vật liệu có số điện mơi thấp thuỷ tinh, plastic, cần chắn đối tượng cảm biến phát chất lỏng hộp * Phân loại cảm biến tiệm cận điện dung: Có hể chia làm loại loại bảo vệ (Shielded) loại không bảo vệ (Unshielded) Loại bảo vệ (Shielded) có vịng kim loại bao quanh giúp hướng vùng điện trường phía trước đặt ngang với bề mặt làm việc Loại khơng bảo vệ (Unshielded) khơng có vịng kim loại bao quanh khơng thể đặt ngang với bề mặt làm việc Xung quanh cảm biến phải có vùng trống (giống cảm biến tiệm cận điện cảm loại khơng có bảo vệ Unshielded), kích thước vùng trống tuỳ thuộc vào loại cảm biến * Các yếu tố ảnh hưởng đến tầm phát cảm biến tiệm cận điện dung - Kích thước điện cực cảm biến - Vật liệu kích thước đối tượng - Nhiệt độ môi trường - Đối tượng tiêu chuẩn số điện môi: Đối tượng tiêu chuẩn định riện với loại cảm biến tiệm cận điện dung, thông thường chất liệu đối tượng tiêu chuẩn định nghĩa kim loại nước * Ưu nhược điểm cảm biến tiệm cận điện dung: - Ưu điểm: + Có thể cảm nhận vật dẫn điện khơng dẫn điện + Tính chất tuyến tính độ nhạy khơng tuỳ thuộc vào vật liệu kim loại + Nó cảm nhận vật thể nhỏ, gọn, nhẹ + Vận tốc hoạt động nhanh + Tuổi thọ cao độ ổn định cao nhiệt độ - Nhược điểm: + Bị ảnh hưởng độ ẩm + Dây nối với sensor phải ngắn để điện dung dây không ảnh hưởng đến độ cộng hưởng dao động * Một số ứng dụng cảm biến tiệm cận điện dung: - Dùng công nghiệp thực phẩm - Dùng đo mực chất lỏng - Dùng sản xuất chế biến gỗ 1.4 Cảm biến tiệm cận siêu âm (Ultrasonic proximity sensor) Cảm biến tiệm cận siêu âm phát hầu hết đối tượng kim loại kim loại, chất lỏng hay vật rắn, vật hay mờ đục (những vật có hệ số phản xạ sóng âm đủ lớn) * Cấu trúc cảm biến tiệm cận siêu âm Gồm có phần chính: http://www.ebook.edu.vn 38 Kü tht c¶m biÕn – Khoa Cơ khí - Động lực Trờng Cao Đẳng Nghề Công Nghệ Nông Lâm Đông Bắc - B phn phát nhận sóng siêu âm (Transducer/Receiver) - Bộ phận so sánh (Comparator) - Mạch phát (Detector Circuit), cảm biến nhận sóng phản hồi, phận so sánh tính tốn khoảng cách cách so sánh thời gian phát, nhận vận tốc âm - Mạch điện ngõ (Output), tín hiệu ngõ digital analog, tín hiệu từ cảm biến digital báo có hay khơng xuất đối tượng vùng cảm nhận cảm biến, tín hiệu từ cảm biến analog chứa đựng thông tin khoảng cách đối tượng đến cảm biến * Nguyên lý hoạt động cảm biến tiệm cận siêu âm - Kỹ thuật cảm biến siêu âm dựa đặc điểm vận tốc âm số, thời gian sóng âm từ cảm biến đến đối tượng quay trở lại liên hệ trực tiếp đến độ dài quãng đường, cảm biến siêu âm thường dùng ứng dụng đo khoảng cách - Tần số hoạt động: Nhìn chung cảm biến cơng nghiệp hoạt động với tần số 25 khz đến 500 khz, cảm biến lĩnh vực y khoa hoạt động với khoảng tần số từ Mkhz trở lên Tần số hoạt động cảm biến tỉ lệ nghịch với khoảng cách phát cảm biến Với tần số 50 khz, phạm vi hoạt động cảm biến tới 10m lớn hơn, với tần số 200 khz phạm vi hoạt động cảm biến bị giới hạn mức 1m - Vùng hoạt động: Là khu vực giới hạn khoảng cách phát lớn nhỏ Cảm biến tiệm cận siêu âm có vùng nhỏ sử dụng gần bề mặt cảm biến gọi khu vực mù (blind zone) Kích thước vật liệu đối tượng cần phát định khoảng cách phát lớn * Cảm biến tiệm cận siêu âm loại điều chỉnh khoảng cách phát (Background Suppression) Một số dạng cảm biến ngõ analog cho phép điều chỉnh khoảng cách phát hiện, chúng từ chối việc phát đối tượng sau khoảng cách xác định, khoảng cách phát điều chỉnh người sử dụng Ngồi để cảm biến khơng phát đối tượng dù chúng di chuyển vào vùng hoạt động cảm biến, người ta tạo lớp vỏ chất liệu có khả khơng phản xạ lại sóng âm * Ưu nhược điểm cảm biến tiệm cận siêu âm - Ưu điểm: + Khoảng cách mà cảm biến phát vật thể lên tới 15m + Sóng phản hồi cảm biến khơng phụ thuộc vào màu sắc bề mặt đối tượng hay tính chất phản xạ ánh sáng đối tượng ví dụ bề mặt kính suốt, bề mặt gốm màu nâu, bề mặt plastic màu trắng, hay bề mặt chất liệu nhơm sáng, trắng + Tín hiệu đáp ứng cảm biến tiệm cận siêu âm analog tỉ lệ tuyến tínhvới khoảng cách, điều đặc biệt lý tưởng cho ứng dụng theo dõi mức vật chất, mức độ chuyển động đối tượng - Nhược điểm: http://www.ebook.edu.vn 39 Kü thuËt c¶m biến Khoa Cơ khí - Động lực Trờng Cao Đẳng Nghề Công Nghệ Nông Lâm Đông Bắc + Cảm biến tiệm cận siêu âm yêu cầu đối tượng có điệntích bề mặt tối thiểu (giá trị tuỳ thuộc vào loại cảm biến) + Sóng phản hồi cảm biến nhận chịu ảnh hưởng sóng âm tạp âm + Cảm biến tiệm cận siêu âm yêu cầu khoảng thời gian sau lần sóng phát để sẵn sàng nhận sóng phản hồi, kết thời gian đáp ứng cảm biến tiệm cận siêu âm nhìn chung chậm cảm biến khác + Với đối tượng có mật độ vật chất thấp bọt hay vải (quần áo) khó phát với khoảng cách lớn + Cảm biến tiệm cận siêu âm bị giới hạn khoảng cách phát nhỏ + Sự thay đổi môi trường nhiệt độ (vận tốc âm phụ thuộc vào nhiệt địi), áp suất, chuyển động khơng đồng khơng khí, bụi bẩn bay khơng khí gây ảnh hưởng dến kết đo cảm biến + Nhiệt độ bề mặt đối tượng ảnh hưởng đến phạm vi hoạt động cảm biến, nóng toả từ đối tượng có nhiệt độ cao làm méo dạng sóng, làm cho khoảng cách phát đối tượng ngắn lại giá trị khoảng cách khơng xác + Bề mặt phản hồi lượng sóng âm tốt bề mặt gồ ghề, nhiên bề mặt trơn phẳng lại có địi hỏi khắt khe vị trí góc tạo thành cảm biến mặt phẳng đối tượng * Một số ứng dụng cảm biến tiệm cận siêu âm - Phát diện, không diện đối tượng suốt thuỷ tinh - Dùng điều khiển mực chất lỏng - Dùng để đo khoảng cách, độ cao, hay vị trí phiến gỗ dây chuyền 1.5 Cấu hình ngõ cảm biến tiệm cận * Ngõ dạng Transittor NPN Transittor PNP.(hình 2.3 2.4) Với điện áp DC thấp, cảm biến có dạng cấu hình ngõ phổ biến kiểu NPN Transittor PNP Transittor T¶i Ngâ Ngâ Tải Hình 2.4: PNP transitor Hình 2.3: NPN transitor * Ngõ dạng Transittor FETS: http://www.ebook.edu.vn 40 Kü thuËt c¶m biến Khoa Cơ khí - Động lực Trờng Cao Đẳng Nghề Công Nghệ Nông Lâm Đông Bắc Ngõ dạng khác kiểu Transittor FETS cung cấp đáp ứng nhanh, dòng tiêu hao nhỏ, dòng điều khiển để thay đổi trạng thái cần cỡ 30(A, xong nhìn chung giá thành cao so với loại Có thể kết nối song song ngõ FET tiếp điểm khí rơle (cả điện áp AC hay DC) Dạng FET c ông suất tiếp điểm ngõ chịu dịng đến 500 mA H×nh 2.5: transitor FETS * Ngõ dạng Triac Cảm biến ngõ dạng triac thiết kế để sử dụng cơng tắc cho điện AC Cảm biến dạng cung cấp ngõ chịu dịng lớn, điện áp rơi thấp thích hợp với việc kết nối với cơng tắc tơ lớn Dịng tiêu hao lớn so với FETS, giá trị vượt 1mA khơng thích hợp để kết nối với thiết bị PLC I (mA) AC Ngâ D¹ng 20 AC Dạng Hình 2.6: Triac Khoảng cách (m) Hình 2.7: Analog * Ngõ dạng Analog Cảm biến cung cấp tín hiệu ngõ dạng dịng áp tương ứng (hay nghịch đảo tương ứng) với phát Trạng thái ngõ cảm biến thường đóng (NO) thường mở (NC) Ví dụ cảm biến loại PNP, trạng thái ngõ Off khơng có đối tượng xuất loại thiết bị thường mở, ngược lại trạng thái ngõ On khơng có đối tượng xuất loại thường đóng Ngồi loại dây, cảm biến cịn có loại dây loại dây, với loại dây cảm biến có loại ngõ thường đóng thường mở 1.6 Cách kết nối cảm biến tiệm cận với Trong số ứng dụng đòi hỏi phải sử dụng nhiều cảm biến, cảm biến nối song song mắc nối tiếp, mắc song song, ngõ lên http://www.ebook.edu.vn 41 Kü thuËt cảm biến Khoa Cơ khí - Động lực Trờng Cao Đẳng Nghề Công Nghệ Nông Lâm Đông B¾c On tất cảm biến lên On, mắc nối tiếp, cần số cảm biến lên On ngõ lên On Một số loại cảm biến xác định vị trí, khoảng cách khác 2.1 Xác định vị trí khoảng cách biến trở * Cấu trúc: Gồm điện trở cố định Rn tiếp xúc điện di chuyển gắn với chuyển động cần đo gọi chạy, vị trí chạy tỉ lệ với giá trị điện trở đầu tiếp xúc điểm Căn vào hình dạng Rn dạng chuyển động chạy người ta chia làm loại loại dịch chuyển thẳng dịch chuyển quay * Đặc tính: - Độ phân giải: Thơng thường đặt cỡ 10 μm - Tuổi thọ chạy: 106 lần với dạng xoay 107 đến 108 lần với dạng dịch chuyển - Độ tuyến tính: Giá trị tỉ số R(x)/Rn đầu điện trở khơng ổn định, đầu đường chạy cuối đường chạy độ tuyến tính * Các loại biến trở: Giá trị điện trở Rn từ 1kΩ đến 100 kΩ, lên tới hàng MΩ, tuỳ trường hợp cụ thể độ xác điện trở 20%, 10% đạt tới 5% Trên thực tế khơng cần địi hỏi độ xác cao tín hiệu đo phụ thuộc vào tỉ số R(x)/Rn, có nhiều loại biến trở, tuỳ theo ứng dụng mà người ta chọn loại biến trở thích hợp - Biến trở dây kim loại: Loại biến trở dùng với dịng điện cao, có hệ số nhiệt độ thấp, tiếng ồn cho mạch điện tử trị số điện trở không bị trôi theo thời gian ảnh hưởng khí hậu, nhược điểm độ phân giải thấp - Biến trở với lớp Polymer: Lớp điện trở cấu tạo loại sơn hữu trộn với muội than bột graphit, lớp điện tử loại trơn phẳng, khó bị mài mịn, nhiên có hệ số nhiệt độ lớn (300 đến 1.000ppm/K), độ ổn định so với biến trở dây kim loại nhiệt độ cao - Biến trở với ỗit kim loại – thuỷ tinh (cermet) Loại điện trở nhiệt độ cao khoảng 8000C đến 9000C, cứng, nhiên bề mặt nhám, khơng thích hợp cho dịch chuyển chạy nhiều lần, biến trở thích hợp cho việc điều chỉnh điện áp mạch điện - Biến trở với màng mỏng kim loại Với phương pháp phun phủ hay phun bụi catot, người ta tạo lớp kim loại thực phẳng thuỷ tinh, vật liệu hợp kim Ni/Cr hay ỗit kim loại Ta2o5 Màng mỏng kim loại có bề dày khoảng (m Trong loại biến trở có loại biến trở với lớp polyme thích hợp cho cơng việc định vị tính khoảng cách 2.2 Xác định vị trí khoảng cách tự cảm * Cấu trúc, nguyên lý hoạt động cảm biến tự cảm - Cấu trúc đơn giản cảm biến tự cảm dùng để đo khoảng cách, đo góc gồm cuộn dây lõi sắt dịch chuyển http://www.ebook.edu.vn 42 Kü thuËt c¶m biÕn – Khoa Cơ khí - Động lực Trờng Cao Đẳng Nghề Công Nghệ Nông Lâm Đông Bắc - Nguyờn lý hoạt động: Đại lượng vào làm thay đổi độ tự cảm tổng trở cảm biến thay đổi theo Đường sức qua vùng, sắt (lFe, AFe) khơng khí bên cuộn dây (l, A) vùng bên cuộn dây (Sa, la) L= N2 Rm Trong đó: N số vịng dây cuộn dây; Rm điện trở từ cuộn dây Điện trở từ cuộn dây với lõi sắt:Ġ Trong đó: ( sắt lớn (khoảng 103 đến 104) coi thay đổi phần điện trở từ sắt lõi sắt di chuyển coi khơng đáng kể Diện tích Aa khơng khí bên ngồi cuộn dây lớn bọc cuộn dây vỏ sắt mềm tất đường sức chạy vào với điện trở từ coi nhỏ Do đặtĠ bỏ qua R0 Rm = l μ0 A ; L= N N μ0 A k = = Rm l l Như độ tự cảm lớn lõi sắt nằm sâu bên cuộn dây Khi lõi sắt dịch chuyển từ vị trí I0 bên ngồi cuộn dây đoạn (l, độ tự cảm giảm từ L1 = k k thµnh L2 = l l + Δl Vậy L phi tuyến theo I, để tính ảnh hưởng thay đổi từ trở qua lõi sắt giảm bớt mức độ phi tuyến, người ta dùng cấu trúc cảm biến lõi chìm vi sai * Cảm biến tự cảm với lõi chìm vi sai - Cấu trúc: Gồm cuộn dây cách biệt, lõi sắt đặt bên cuộn dây, lõi sắt dịch chuyển, tự cảm cuộn dây giảm cuộn khác tăng lên Với cấu trúc đối xứng đồng trục, cảm biến dùng để đo khoảng cách, với cấu trúc vành khăn xoay, dùng để đo góc Để đo khoảng cách, cuộn dây đặt nửa cầu đo 2.3 Xác định vị trí khoảng cách cảm biến điện dung * Nguyên lý hoạt động: Cảm biển điện dung dựa tác động tương hỗ điện cực tạo thành tụ điện, điện dung thay đổi tác động đại lượng vào Điện dung phụ thuộc vào tiết diện, khoảng cách cực điện môi cực C(x) = f(A,d,() Với trường hợp đơn giản tụ điện phẳng ta có:Ġ A diện tích cực; a khoảng cách cực; (0 số điện môi chân không ((0 = 8,85.10-12 F/m); (r số điện môi Cảm biến đặc trưng độ nhạy: + Độ nhạy điện dung: SC = (C/(x + Độ nhạy điện kháng: Sz = (z/(x * Sự thay đổi khoảng cách cực Điện dung tụ điện tỉ lệ nghịch với khoảng cách cực, khoảng cách bé điện dung lớn ngược lại Xét tụ điện phẳng: Độ nhạyĠ (Ġ http://www.ebook.edu.vn 43 Kü thuËt c¶m biÕn Khoa Cơ khí - Động lực Trờng Cao Đẳng Nghề Công Nghệ Nông Lâm Đông Bắc Nh thay đổi tương đối điện dung tỉ lệ với thay đổi tương đối khoảng cách Khi a tăng khoảngĠ, điện dung giảm từĠ đếnĠ Khi tụ điện nằm 1/4 cầu:Ġ; Ġ Điện cầu tỉ lệ tuyến tính gần với thay đổi khoảng cách cực: UC = U0 U Δa ≈ Δa 2a + Δa 4a Sự khơng tuyến tính trường hợp với tụ vi sai (2 tụ điện với cực chung nằm giữa) Các thực hành ứng dụng loại cảm biến tiệm cận 3.1 Thực hành với cảm biến tiệm cận điện cảm a/ Thực hành với cảm biến tiệm cận điện cảm * Mục đích - yêu cầu Khảo sát cảm biến tiệm cận điện cảm IW-2008-BRKG/IW5039 * Thiết bị: + cảm biến tiệm cận điện cảm IW-2008-BRKG/IW5039 + Tải: Relay sử dụng điện áp chiều * Thực * Ghi thông số kỹ thuật 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: * Sơ đồ nối cảm biến: * Những ghi thực hành: b/ Thực hành với cảm biến tiệm cận điện cảm * Mục đích - yêu cầu Khảo sát cảm biến tiệm cận điện cảm IW-5020-IVE3020-BPKG * Thiết bị: + cảm biến tiệm cận điện cảm IW-5020-IVE3020-BPKG + Tải: Relay sử dụng điện áp chiều http://www.ebook.edu.vn 44 Kü thuËt c¶m biÕn – Khoa Cơ khí - Động lực Trờng Cao Đẳng Nghề Công Nghệ Nông Lâm Đông Bắc * Thc hin * Ghi thông số kỹ thuật 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: * Sơ đồ nối cảm biến: * Những ghi thực hành: c/ Thực hành với cảm biến tiệm cận điện cảm * Mục đích - yêu cầu Khảo sát cảm biến tiệm cận điện cảm IYB3000-8BNOG/IY5015 * Thiết bị: + cảm biến tiệm cận điện cảm IYB3000-8BNOG/IY5015 + Tải: Relay sử dụng điện áp chiều * Thực * Ghi thông số kỹ thuật 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: * Sơ đồ nối cảm biến: * Những ghi thực hành: http://www.ebook.edu.vn 45 Kü thuËt c¶m biÕn – Khoa Cơ khí - Động lực Trờng Cao Đẳng Nghề Công Nghệ Nông Lâm Đông Bắc d/ Thực hành với cảm biến tiệm cận điện cảm * Mục đích - yêu cầu Khảo sát cảm biến tiệm cận điện cảm IF5639/IFK3002/MS * Thiết bị: + cảm biến tiệm cận điện cảm IF5639/IFK3002/MS + Tải: Relay sử dụng điện áp chiều * Thực * Ghi thông số kỹ thuật 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: * Sơ đồ nối cảm biến: * Những ghi thực hành: 3.2 Thực hành với cảm biến tiệm cận điện dung a/ Thực hành với cảm biến tiệm cận điện dung1 * Mục đích - yêu cầu Khảo sát cảm biến tiệm cận điện dung KIE3015-FPKG * Thiết bị: + cảm biến tiệm cận điện dung KIE3015-FPKG + Tải: Relay sử dụng điện áp chiều * Thực * Ghi thông số kỹ thuật Nguồn gốc: http://www.ebook.edu.vn 46 Kỹ thuật cảm biến Khoa Cơ khí - Động lực Trờng Cao Đẳng Nghề Công Nghệ Nông Lâm Đông Bắc Cụng ty sn xut: Mã số sản xuất sản phẩm: Điện áp hoạt động: Dòng điện: Đặc tính hoạt động: Khoảng cách tác động: Tiêu chuẩn cách điện: * Sơ đồ nối cảm biến: * Những ghi thực hành: b/ Thực hành với cảm biến tiệm cận điện dung2 * Mục đích - yêu cầu Khảo sát cảm biến tiệm cận điện dung KD-2050-BB0A * Thiết bị: + cảm biến tiệm cận điện dung KD-2050-BB0A + Tải: Relay sử dụng điện áp chiều * Thực * Ghi thông số kỹ thuật 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: * Sơ đồ nối cảm biến: * Những ghi thực hành: http://www.ebook.edu.vn 47 Kỹ thuật cảm biến Khoa Cơ khí - Động lực Trờng Cao Đẳng Nghề Công Nghệ Nông Lâm Đông Bắc HOẠT ĐỘNG II: HỌC VIÊN TỰ NGHIÊN CỨU TÀI LIỆU Học viên tham khảo tài liệu đây: Các cảm biến kỹ thuật đo lường điều khiển Lê Văn Doanh, Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Văn Hoà, Đào Văn Tân Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội Cảm biến ứng dụng – Dương Minh Trí - Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội Giáo trình cảm biến - Phạm Quốc Phô, Nguyễn Đức Chiến - Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội Giáo trình cảm biến – Trung tâm Việt - Đức phát hành HOẠT ĐỘNG III: HỌC TẬP, THỰC TẬP TẠI XƯỞNG TRƯỜNG * Nội dung: - Nghiên cứu ứng dụng loại cảm biến tiệm cận - Tìm hiểu cách phân loại, ứng dụng loại cảm biến tiệm cận 1/ Hình thức tổ chức: Chia thành nhóm nhỏ từ đến học sinh hướng dẫn giáo viên 2/ Dụng cụ, thiết bị: Các loại cảm biến tiệm cận, mơ hình lắp đặt, kiểm tra, 3/ Quy trình thực hiện: - Giáo viên tập trung lớp học viên, sơ lược cách nhận biết, ứng dụng cảm biến tiệm cận - Giáo viên hướng dẫn làm mẫu cách cách khảo sát, lắp đặt cảm biến tiệm cận cảm biến tiệm cận xác định vị trí, cảm biến tiệm cận xác định khoảng cách - Cuối bài, giáo viên kiểm tra, đánh giá nhận xét tới học viên trình thực hành thực tập http://www.ebook.edu.vn 48 ... với cảm biến tiệm cận điện cảm * Mục đích - yêu cầu Khảo sát cảm biến tiệm cận điện cảm IW-5 020 -IVE3 020 -BPKG * Thiết bị: + cảm biến tiệm cận điện cảm IW-5 020 -IVE3 020 -BPKG + Tải: Relay sử dụng... cảm a/ Thực hành với cảm biến tiệm cận điện cảm * Mục đích - yêu cầu Khảo sát cảm biến tiệm cận điện cảm IW -2 0 08-BRKG/IW5039 * Thiết bị: + cảm biến tiệm cận điện cảm IW -2 0 08-BRKG/IW5039 + Tải:... dung2 * Mục đích - yêu cầu Khảo sát cảm biến tiệm cận điện dung KD -2 0 50-BB0A * Thiết bị: + cảm biến tiệm cận điện dung KD -2 0 50-BB0A + Tải: Relay sử dụng điện áp chiều * Thực * Ghi thông số kỹ thuật