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 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. Thiết bị lập trình 2 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 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 ny cần phải 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. Thiết bị lập trình 3 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 ? 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 Thiết bị lập trình 4 ? 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 ? 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 Thiết bị lập trình 5 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 ? 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 Thiết bị lập trình 6 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 ) 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 Thiết bị lập trình 7 ) 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 Trục động Tiếp điểm động Lò xo phản hồi Tiếp điểm tĩnh ) Bố trí tiếp điểm (SPDT) (DPDT) Thiết bị lập trình 8 ? 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) ) Nguyên lí hoạt động: Trờng điện từ Cuộn dây tạo từ trờng Bộ dao động Bộ điều chỉnh điện áp Đầu ra tải ThiÕt bÞ lËp tr×nh 9 &Nèi d©y cho lo¹i PNP (sourcing): T ¶i PNP transistor &Nèi d©y cho lo¹i NPN (sinking): NPN transistor T ¶i ThiÕt bÞ lËp tr×nh 10 T¶i T¶i T¶i Lo¹i 2 d©y PNP Lo¹i 3 d©y PNP Lo¹i 4 d©y PNP CÊu h×nh c¶m biÕn lo¹i transistor PNP 2 d©y song song 3 d©y 2 d©y nèi tiÕp 3 d©y [...]... kháng của điện trở nhiệt thay đổi 10% 30 Thiết bị lập trình Kĩ thuật LVDT (Linear Variable Differential Transformer) LVDT l một cơ cấu cơ - điện tạo ra điện áp tỉ lệ với vị trí của lõi biến áp (BA) trong lòng cuộn dây Vỏ thép không gỉ Hỗn hợp chống ẩm, ổn định nhiệt Vnh chống nhiễu điện- từ v tĩnh điện Cuộn dây Lớp epoxy Lõi Điện áp ra Lõi Thứ cấp Thứ cấp Sơ cấp Điện áp vo Nguyên lý lm việc: Điện áp AC... sơ cấp, tạo ra điện áp cảm ứng trên 2 đầu cuộn thứ cấp Khi lõi chuyển động làm cho điện áp đầu ra thứ cấp thay đổi Cuộn thứ cấp cuốn theo 2 chiều ngợc nhau, nên điện áp sẽ thay đổi cực tính khi lõi dịch chuyển 31 Thiết bị lập trình Điện áp ra Vị trí lõi (%) so với vị trí 0 Vùng phi tuyến Vị trí 100% Vùng tuyến tính Vị trí 0% Vùng phi tuyến Vị trí 100% Hớng chuyển động Thứ cấp Sơ cấp Điện áp ra Hiện... trên bề mặt bộ chuyển đổi Bụi: Môi trờng bụi lm giảm phạm vi cảm nhận của cảm biến xuống 25-33% 20 Thiết bị lập trình Tiệm cận quang học (Photoelectric proximity) L loại cảm biến sử dụng chùm tia sáng đợc điều biến Cấu tạo cảm biến gồm một thiết bị phát v một thiết bị thu Đặc điểm: 1/ 2/ 3/ Chùm tia sáng đợc điều biến Hệ số khuếch đại ánh sáng Kí hiệu Công nghệ tiệm cận quang học 1/ 2/ 3/ 4/ 5/ 6/ Xuyên... Position Senser Detector 26 Thiết bị lập trình Chế độ lm việc tối: Khi cảm 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 27 Thiết bị lập trình 3.2 một số cảm biến... tốc độ) 28 Thiết bị lập trình Các phơng pháp chuyển đổi Kĩ thuật mạch cầu cân bằng Kĩ thuật LVDT (Linear Variable Differential Transformer) Kĩ thuật mạch cầu cân bằng Mạch cầu dùng các phần tử điện trở, tuỳ theo cách cấu hình cho cầu cân bằng m ta có hai kiểu đo theo dòng hoặc theo áp ở điều kiện bình thờng (cầu cân bằng) thì điện áp Uoutput = 0, hoặc không có dòng điện qua cầu (Icầu = 0) Cầu điện áp:... mạch cầu có điện áp Uoutput tỉ lệ với sự thay đổi trở kháng trong mạch 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 29 Thiết bị lập trình Cầu dòng điện: Nhằm tạo ra sự thay đổi về dòng điện ở đầu... 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 thì khoảng cách cảm nhận thực tế càng giảm Hệ số khuyếch đại Khoảng cách cảm nhận 22 Thiết bị lập trình Kí hiệu: Khuếch tán Khuếch... bởi vì khi có chất lỏng trên bề mặt của cảm biến, cảm biến có thể tác động nhầm 12 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/ Nguyên lí lm việc b/ Đặc điểm c/ Các chế độ hoạt động d/ ảnh hởng của môi trờng 13 Thiết bị lập trình Nguyên lí lm việc Đặc điểm Vùng mù: Vùng này tồn tại ngay... Detector) (Nhiệt điện trở kim loại) RTD đợc chế tạo từ các dây dẫn nhậy cảm với nhiệt độ (phần tử điện 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 độ, RTD đợc mắc theo kĩ thuật cầu điện trở 33 Thiết bị lập trình... 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 35 Thiết bị lập trình Thermistor: u điểm: Đáp ứng nhanh Đo đợc nhiệt độ ở dải đo hẹp với độ chính xác cao Không bị ảnh hởng của điện trở dây nối Có khả năng chống rung Giá thnh thấp nhợc điểm: Khả năng tuyến tính thấp ở dải đo lớn Phạm vi đo . )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. bị thu nhận tín hiệu. )Là những thiết bị không thể thiếu trong các hệ thống tự động hoá và sản xuất công nghiệp. Thiết bị lập trình 2 2.1 Phạm vi cảm nhận