Ôn tập PLC các loại cảm biến cơ bản trong plc

Ôn tập PLC 1 Cấu tạo,nguyên lý,ứng dụng,phân loại và cách nối với PLC A Cảm biến quang Là tổ hợp của các linh kiện quang điện Thiết bị này khi tiếp xúc với ánh sáng chúng sẽ thay đổi trạng thái, cảm biến quang sử dụng ánh sáng phát ra từ bộ phận phát để phát hiện sự hiện diện của vật thể Khi có sự thay đổi ở bộ phận thu thì mạch điều khiển của cảm biến quang sẽ cho ra tín hiệu ở ngõ OUT Cảm biến quang là thiết bị đóng vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp tự động hóa Nếu không có cảm.

Ôn tập PLC 1.Cấu tạo,nguyên lý,ứng dụng,phân loại và cách nối với PLC

A:Cảm biến quang

Là tổ hợp của các linh kiện quang điện.Thiết bị này khi tiếp xúc với ánh sáng chúng sẽ thay đổi trạng thái, cảm biến quang sử dụng ánh sáng phát ra từ bộ phận phát để phát hiện sự hiện diện của vật thể.Khi có sự thay đổi ở bộ phận thu thì mạch điều khiển của cảm biến quang sẽ cho ra tín hiệu ở ngõ OUT.Cảm biến quang là thiết bị đóng vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp tự động hóa.Nếu không có cảm biến quang thì khó mà có được tự động hóa, giống như làm việc mà không nhìn được vậy

Cấu tạo: 3 bộ phận chính bao gồm bộ phận phát sáng, bộ phận thu sáng vàmạch xử lý tín hiệu đầu ra

Bộ phận thu sáng:

Thông thường đối với một cảm biến quang thì bộ thu sáng là một phototransistorhay còn gọi là tranzito quang Bộ phận này cảm nhận ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ Hiện nay nhiều loại cảm biến quang sử dụng mạch ứng dụng tích hợp chuyên dụng ASIC (Application Specific Integrated Circuit) Mạch này tích hợp tất cả bộ phận quang, khuếch đại, mạch xử lý và chức năng vào một vi mạch (IC) Bộ phận thu có thể nhận ánh sáng trực tiếp từ bộ phát (như trường hợp của loại thu-phát), hoặc ánh sáng phản xạ lại từ vật bị phát hiện(trường hợp phản xạ khuếch tán)

Bộ phận phát sáng:

Hầu hết thì các loại cảm biến quang thường sử dụng đèn bán dẫn LED và ánh sáng được phát ra thường sẽ theo dạng xung Nhịp điệu xung đặc biệt giúp cảm biến phân biệt được ánh sáng của cảm biến và ánh sáng từ các nguồn khác (như ánh nắng mặt trời hoặc ánh sáng trong phòng) Các loại LED thông dụng nhất là LED đỏ, LED hồng ngoại hoặc LED lazer Một số dòng cảm biến đặc biệt dùng LED trắng hoặc xanh lá Ngoài ra thì trong một số trường hợp chúng ta cũng có thể thấy loại LED vàng

Mạch xử lý tín hiệu đầu ra:

Mạch đầu ra chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito quang thành tín hiệu ON/OFF được khuếch đại Khi lượng ánh sáng thu được vượt quá mức ngưỡng được xác định, tín hiệu ra của cảm biến được kích hoạt Mặc dù một số loại cảm biến thế hệ trước tích hợp mạch nguồn và dùng tín hiệu ra là tiếp điểm rơ-le (relay) vẫn khá phổ biến, ngày nay các loại cảm biến chủ yếu dùng tín hiệu ra bán dẫn (PNP/NPN) Một số cảm biến quang còn có cả tín hiệu tỉ lệ ra phục vụ cho các ứng dụng đo đếm

Nguyên lý hoạt động : Khi cảm biến hoạt động bộ phát ánh sáng sẽ phát ánh

sáng đến gương Khi không có vật cản thì gương sẽ phản xạ lại bộ thu ánh sáng Khi có vật cản đi qua thì sẽ làm thay đổi tần số của ánh sáng phản xạ hoặc bị mất ánh sáng thu => Cảm biến sẽ xuất tín hiệu điện PNP, NPN,…

 Ứng dụng của cảm biến quang

 Phát hiện người và vật đi qua cửa

 Phát hiện xe trong bãi giữ xe

 Phát hiện các nhãn bị thiếu trên chai

 Kiểm tra sản phẩm đi qua trong quá trình rửa, sơ chế, đóng gói, thành phẩm,…

 Kiểm tra đường đi của xe ô tô, thực phẩm đóng hộp, nước đóng chai,… trên băng tải

 Xác định được mức độ cao của mực cà phê, nước ngọt, chất lỏng, trong lon, hộp,…

 Đếm chai di chuyển trên băng tải tốc độ cao

 Đếm số lượng hoa quả để cho vào một thùng chứa

 Đảm bảo kiểm soát an toàn khi mở và đóng cửa nhà xe

 Bật vòi nước rửa bằng sóng của bàn tay

 Và còn rất nhiều ứng dụng khác nữa,…

Phân loại:

Cảm biến quang khuếch tán (diffuse reflection sensor):

Cảm biến quang thu phát chung (through – beam sensor):

Cảm biến quang phản xạ gương (retro – reflection sensor):

Ưu điểm:

 Phát hiện vật thể từ khoảng cách xa lên tới 100m mà không cần tiếp xúc với vật thể đó

 Ít bị hao mòn, tuổi thọ và độ chính xác cao, tính ổn định khá cao

 Có thể phát hiện nhiều vật thể khác nhau

 Thời gian đáp ứng nhanh, có thể điều chỉnh độ nhạy theo ứng dụng

 Khái niệm:Nút nhấn (nút ấn) là một loại khí cụ dùng để đóng ngắt từ

xa các thiết bị điện, máy móc hoặc một số loại quá trình trong điều khiển,thường đặt trên bảng điều khiển, ở tủ điện, trên hộp nút nhấn… Khi thao tác với nút nhấn cần dứt khoát để mở hoặc đóng mạch điện được thiết kế và sản xuất theo tiêu chuẩn cao, có kiểu dáng đẹp, kết cấuchất lượng, chắc chắn, dễ dàng lắp đặt và thay thế

 Cấu tạo:Nút nhấn gồm hệ thống lò xo, hệ thống các tiếp điểm thường

hở – thường đóng và vỏ bảo vệ

Khi tác động vào nút nhấn, các tiếp điểm chuyển trạng thái, khi không còn tác động, các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu

 Nguyên lý:Bộ truyền động, các tiếp điểm cố định và các rãnh Bộ

truyền động sẽ đi qua toàn bộ công tắc và vào một xy lanh mỏng ở phíadưới Bên trong là một tiếp điểm động và lò xo Khi nhấn nút, nó chạm vào các tiếp điểm tĩnh làm thay đổi trạng thái của tiếp điểm Trong một

số trường hợp, người dùng cần giữ nút hoặc nhấn liên tục để thiết bị hoạt động Với các nút nhấn khác, chốt sẽ giữ nút bật cho đến khi người dùng nhấn nút lần nữa

 Công dụng:Là loại nút nhấn duy trì trạng thái và đảo trạng thái sau

mỗi lần bị tác động, loại nút này rất tiện lợi trong đóng mở các thiết bị

mà không cần phải qua các hệ thống mạch tự giữ, giúp tiết kiệm dây dẫn trong các mạch điều khiển, đóng cắt nhanh các thiết bị, tiết kiệm diện tích mặt tủ điện vì chỉ cần một nút nhấn hai công dụng

Ứng dụng: sử dụng nhiều trong các ứng dụng khác nhau như máy tính, điện

thoại nút nhấn và nhiều thiết bị gia dụng Bạn có thể nhìn thấy chúng trong nhà,

văn phòng và trong các ứng dụng công nghiệp ngày nay Chúng có thể bật, tắtmáy hoặc làm cho thiết bị thực hiện các hoạt động cụ thể, như trường hợp vớimáy tính Trong một số trường hợp, các nút nhấn có thể kết nối thông qua liênkết cơ học, điều khiển một nút nhấn khác hoạt động

Đa số, các nút sẽ có màu sắc cụ thể để biểu thị mục đích của chúng Ví dụ nhưnút nhất màu xanh thường được sử dụng để bật thiết bị hay nút nhấn màu đỏ đểtắt thiết bị Điều này tránh gây nên một sô nhầm lẫn Nút dừng khẩn cấp thường

là các nút ấn lớn, thường có màu đỏ và có đầu lớn hơn để sử dụng dễ dàng hơn

Phân loại: Nút ấn giữ,nút ấn nhả,nút ấn cảm ứng

Công tắc hành trình

dùng để đóng, ngắt, chuyển đổi mạch điện điều khiển trong truyền độngđiện tự động theo tín hiệu “hành trình” ở các cơ cấu chuyển động cơ khínhằm tự động điều khiển hành trình làm việc hay tự động ngắt mạch điện

ở cuối hành trình để đảm bảo an toàn Một loại công tắc hoạt động theokiểu nhấn đè hay gạt cần để điều khiển thiết bị điện đóng ngắt được dùngtrong cửa cuốn, băng chuyền, Palang, máy CNC, cẩu trục…

Công tắc hành trình cũng như công tắc thường nhưng được trang bị thêm 1 cần

gạt để giới hạn hành trình đi hoặc hoặc dùng để điều khiển một loại thiết bị điện

nào khác Ví dụ như tác động vào công tắc hành trình thì thiết bị sẽ dừng ngay

tại vị trí đó hoặc cấp điện cho một thiết bị khác

Cấu tạo công tắc hành trình

Bao gồm 1 cò đá (hay cần gạt) ở bên ngoài, bên trong có 3 chân và 1 Reley đóngngắt

Chân trái: cấp nguồn

Chân giữa: thường đóng, sẽ mở khi nhấn nút

Chân phải: thường mở, sẽ đóng khi nhấn nút

Nguyên lý hoạt động công tắc hành trình

Công tắc hành trình dùng để đóng mở mạch điện trong lưới điện, thay vì ta ấn

nút bằng tay như công tắc thường thì nó sẽ được tương tác với 1 bộ điều khiển

và Reley Reley này chuyển thông tin về bộ điều khiển, sau đó tín hiệu đóng

ngắt mạch điện sẽ tự động phản hồi Có 3 chân trong công tắc hành trình, khi

đóng mở mạch điện sẽ làm hở các tiếp điểm, có thể nối công tắc này với 2 thiết

bị điện, đóng thiết bị này là mở thiết bị kia hoặc nếu chỉ dùng với 1 thiết bị thì chỉ có đóng/ngắt Mục đích của nó là làm thay đổi hướng dòng điện đi vào các thiết bị điện

 Công tắc hành trình kiểu nút nhấn, kiểu tế vi và kiểu đòn

Ứng dụng của công tắc hành trình

Cửa cuốn

Cửa cuốn được sử dụng để chống trộm thường được lắp đặt trong nhà hoặc xí nghiệp Cửa cuốn tự động gồm 1 tấm nhôm cuốn được cuốn vào 1 trục Trục này

gắn với ổ trục và nối với 1 motor Servo, chân của công tắc hành trình được nối

với motor Cửa kéo lên thì motor quay cùng chiều, kéo xuống thì quay ngược

chiều nhờ 2 công tắc hành trình được gắn và 1 Reley Còn gọi là mạch thuận –

nghịch như mình đã giới thiệu ở trên Ngày nay, cửa cuốn được sử dụng rộng rãi

vì tính tiện nghi của nó, chỉ với 2 nút bấm hoặc cần gạt, không cần người đi đóng mở Vừa an toàn vừa đở tốn công

Băng tải

Công tắc hành trình được gắn vào băng tải trong chế độ điều khiển băng tải

bằng tay, khi xếp hàng lên băng, ta cần băng tải dừng đúng chổ thực ra việc này

có thể dùng bộ điều khiển servo nhưng thường ta dùng song song 2 loại này

vì công tắc hành trình giúp đảo chiều quay của motor bên trong làm đảo chiều

chạy của băng tải Khi có sự cố cần cho băng chạy ngược lại cũng dể dàng bảo

hành và sửa chữa chỉ với 1 công tắc hành trình có giá vài chục đến vài trăm

bị các công tắc hành trình theo mạch thuận – nghịch như mình đã giới thiệu ở

trên để đồ vật có thể dừng đúng lúc, đưa móc sắt lên cao hoặc hạ xuống 1 cách

dễ dàng Đối với các loại này nên dùng thêm 1 Reley đóng ngắt tự động khi kết thúc hành trình( thường dùng trong tự động hóa ) hoặc 1 cần gạt tự động ngắt công tắc khi kết thúc hành trình

Cảm biến hồng ngoạiVai trò của thiết bị cảm biến chuyển động trong đời sống

Công tắc cảm biến chuyển động ngày nay đã có mặt ở nhiều nơi Sân bay, kháchsạn, resort hoặc những dinh thự Chúng ngày càng rẻ hơn và phổ biến hơn Ngàycàng có nhiều nhà phố lắp đặt thiết bị này bởi vì:

-Tiện lợi (có những chỗ ta không thuận tay tắt mở đèn hoặc không biết vị trí công tắc đèn)

-Hiện đại (đây là linh kiện cơ bản của nhà thông minh)

-Thân thiện môi trường (cảm ứng hồng ngoại thụ động)

-Tiết kiệm điện năng

-Tăng tuổi thọ bóng đèn.

-An ninh (kẻ trộm rất dị ứng với loại thiết bị này)

Công tắc cảm biến hồng ngoại là thiết bị phát hiện một thân nhiệt chuyển động qua vùng cảm biến và đóng ngắt nguồn 220 V AC do đó bật tắt đèn tự động hoàn toàn

Nguyên lý hoạt động:

Các cảm biến PIR luôn có sensor (mắt cảm biến) với 2 đơn vị (element) Chắn trước mắt sensor là một lăng kính (thường làm bằng plastic), chế tạo theo kiểu lăng kính fresnel Lăng kính fresnel này có tác dụng chặn lại và phân thành nhiều vùng (zone) cho phép tia hồng ngoại đi vào mắt sensor Chúng ta có thể hiểu đơn giản rằng, nếu không có lăng kính fresnel, toàn bộ bức xạ của môi trường sẽ chỉ coi như có 1 Zone dội hết vào mắt sensor, như vậy thì nó sẽ không

có tác dụng phân biệt chuyển động, và sẽ cực kỳ nhạy với bất kỳ sự thay đổi nhiệt độ nào của môi trường

2 đơn vị của mắt sensor có tác dụng phân thành 2 điện cực Một cái là điện cực dương (+) và cái kia là âm (-) Khi 2 đơn vị này được tuần tự kích hoạt (cái này xong rồi mới đến cái kia) thì sẽ sinh ra một xung điện, xung điện này kích hoạt sensor (alarm-báo động) Chính vì nguyên lý này, khi có người đi theo hướng vuông góc với khu vực kiểm soát của sensor (hướng mũi tên), thân nhiệt từ người này (bức xạ hồng ngoại) sẽ lần lượt kích hoạt từng đơn vị cảm biến và làm sensor báo động

Vậy thì cũng chính do nguyên lý này, nếu người chuyển động theo hướng song song, phát ra cùng lúc 2 luồng bức xạ qua lăng kính fresnel đập vào đồng thời 2 đơn vị cảm biến, xung điện không tạo ra ,và lúc này sensor không hề báo động

Khi có người hoặc vật di chuyển ngang qua vùng cảm biến, linh kiện PIR sẽ chonhững xung đảo chiều có thể nhận biết được bằng những mạch khuếch đại.Dựa vào những xung điện đảo chiều của linh kiện PIR ( những xung màu đỏ trong hình vẽ) người ta thiết kế mạch xử lý và quyết định đóng ngắt mạch công suất ( đóng mở nguồn AC) hợp lý

chỉ làm việc tốt ở dải sóng ánh sáng hồng ngoại nhiệt độ thấp Bằng thị giác ta cũng đánh giá được màu mờ đục, vốn không thích hợp cho ánh sáng trắng hay ánh sáng đa sắc

Sở dỉ người ta thiết kế đa tròng là để chia nhỏ không gian phía trước thành nhiềuđiểm Nhờ kết cấu đa tròng mà độ nhạy thiết bị tăng lên đáng kể Do vậy đây cũng chính là linh kiện quyết định đến chất lượng của thiết bị

Ứng dụng của công tắc cảm biến hồng ngoại

Tuy ứng dụng của linh kiện PIR trong phát hiện chuyển động thân nhiệt là rất nhiều nhưng đối với công tắc cảm biến hồng ngoại thì :

-Mở đèn hành lang, lối đi sân vườn

Công tắc tơ

Khái niệm :Công tắc tơ là một thiết bị sử dụng để đóng ngắt tạo nên dòng điện

kích hoạt điều khiển các động cơ; máy phát có công suất lớn hoặc nhỏ bằng các tiếp điểm tích hợp trên bản thân thiết bị Mà các tiếp điểm này hoạt động dựa trên nguyên lý co đẩy của chiếc lò xo tích hợp bên trong thiết bị

Các công tắc thường thấy như công tắc tơ 25A / 16A / 32A / 40A

Cấu tạo bên trong thiết bị Contactor bao gồm 1 cuộn dây Ở giữa đè lên cuộn

dây là một lò xo Gắn trên đỉnh lò xo là một lõi thép nhỏ hơn Lõi thép này linh

động di chuyển lên xuống ( Khi có nguồn điện vào sẽ truyền tới cuộc dây

Tiếp đó cuộn dây sinh ra từ trường hút thanh sắt này xuống) khi không có điện thì nó lại nhô lên để trở về bạn thái như ban đầu

Bên ngoài là lớp nhựa bọc bảo vệ các thiết bị cấu tạo bên trong Tích hợp 3 cặp tiếp điểm chính và nhiều tiếp điểm phụ tùy vào từng chức năng và yêu

cầu ông dụng của thiết bị

Nguyên lý hoạt động của công tắc tơ

Đầu tiên; chúng ta cấp 2 dây nguồn vào trực tiếp 2 đầu cuộn hút A1 và A2 Tất nhiên nguồn cấp là dòng AC hay DC bao nhiêu Vôn sẽ thể hiện trên bản thân thiết bị công tắc tơ Lúc này; nút màu cảm biến con tắc tơ tụt xuống giúp đóng

nguồn nhằm truyền điện từ 3 chân đầu vào truyền tới 3 chân đầu ra của tiếp điểm chính làm tiếp điểm động lực đóng lại Khi đó; các tiếp điểm phụ thường

mở sẽ trở về thường đóng và ngược lại

**Ta để ý có 2 dòng ngang phía trên và phía dưới

R/S/T là ký hiệu dòng điện đầu vào của công tắc tơ

L1/L2/L3 là ký hiệu của 3 pha nóng

1/3/5 là ký hiệu lần lượt của 3 cặp tiếp điểm

U/V/W là ký hiệu đầu ra của động cơ ( Dòng điện đầu ra)

2/4/6 là ký hiệu 3 cặp tiếp điểm > kết hợp 1-2 là một cặp tiếp điểm, 3-4 là một cặp tiếp điểm và tương tự cho 5-6

T1/T2/T3 là ký hiệu lần lượt của mạch động lực 3 pha lửa

Nhìn sang bên phải tay thấy các ký hiệu 43 NO / 31 NC; 32 NC / 44 NO Đây chính là các tiếp điểm phụ của con công tắc tơ Trong đó; các cặp tiếp điểm 31

và 32 là các cặp tiếp điểm thường đóng; còn tiếp điểm 43 và 44 là cặp tiếp điểm thường mở

Một điểm đáng lưu ý khi đấu dây: Nếu chúng ta đấu đấu luôn trực tiếp 3 dâyđộng cơ 3 pha vào 3 chân đầu ra U / V / W thì nếu xảy ra sự cố con công tắc tơ

sẽ không được bảo vệ Do vậy; trước khi đấu vào ta phải đấu thêm 3 con rơ lenhiệt lần lượt vào 3 chân đầu ra nhằm bảo vệ công tắc tơ trong những trườnghợp bị quá tải

Ứng dụng contacter

Contactor có công dụng quan trọng trong việc điều khiển dạng ON/OFF tạo nguồn cho các thiết bị có công suất nhỏ – trung bình – lớn Chúng ta thường thấy công tắc tơ 1 pha trong các sơ đồ điện gia đình Còn đối với nhà máy; tải điện cao thế… Đều sử dụng công tắc tơ 3 pha

Đặc biệt; tại các dây chuyền sản xuất trong nhà máy thì công tắc tơ là thiết bị

điều khiển dùng để vận hành các thiết bị điện hoặc các động cơ một cách tự động với mức độ ổn định rất cao Giúp ích rất nhiều trong công cuộc tự động

hóa hệ thống nhà máy sản xuất

Điểm chung của các loại công tắc tơ so với công tắc hành trình đó chính là những thiết bị làm thay đổi sơ đồ mạch điện và điều khiển các thiết bị động cơ khác

Rơle

Khái niệm:Rơle là một công tắc hoạt động bằng điện Nó bao gồm một tập

hợp các thiết bị đầu vào và đầu ra cho một hoặc nhiều tín hiệu điều khiển Rơ

le có nhiều hình thức kết nối, chẳng hạn như thực hiện kết nối, ngắt kết nốihoặc kết hợp các kiểu đó với nhau

Cấu tạo:

Khối tiếp thu: Có chức năng tiếp nhận những thông tín hiệu đầu vào và biến

đổi nó thành đại lượng cần thiết cung cấp tín hiệu phù hợp cho khối trung gian

Khối trung gian: Làm nhiệm vụ nhận tín hiệu đưa đến từ khối tiếp thu, và tại

đây biến đổi nod thành đại lượng cần thiết cho rơ le tác động

Khối chấp hành: Đảm nhiệm trọng trách phát tín hiệu cho mạch điều khiển . Cấu tạo, cách sử dụng rơ le

Rơ-le bình thường gồm có 6 chân Trong đó có 3 chân để kích, 3 chân còn lạinối với đồ dùng điện công suất cao

3 chân dùng để kích

 +: cấp hiệu điện thế kích tối ưu vào chân này

 - : nối với cực âm

 S: chân tín hiệu, tùy vào loại modul le mà nó sẽ làm nhiệm vụ kích le

rơ-Nếu bạn đang dùng module rơ-le kích ở mức cao và chân S bạn cấp điện thếdương vào thì module rơ-le của bạn sẽ được kích, ngược lại thì không

Tương tự với module rơ-le kích ở mức thấp

3 chân còn lại

 COM: chân nối với 1 chân bất kỳ của đồ dùng điện, nên mắc vào đâychân lửa (nóng) nếu dùng hiệu điện thế xoay chiều và cực dương nếu làhiệu điện một chiều

 ON hoặc NO: chân này nối với chân lửa (nóng) nếu dùng điện xoay chiều

và cực dương của nguồn nếu dòng điện một chiều

 OFF hoặc NC: chân này nối chân lạnh (trung hòa) nếu dùng điện xoaychiều và cực âm của nguồn nếu dùng điện một chiều

Phân loại rơ le

Nguyên lí làm việc theo nhóm:

 Rơ le điện cơ, rơ le điện từ, rơ le điện từ phân cực, rơ le cảm ứng,…

 Rơ le có tiếp điểm: Tác động lên mạch bằng cách đóng mở các tiếp điểm

 Rơ le không tiếp điểm, rơ le tĩnh: Tác động qua việc thay đổi đột ngột cáctham số của cơ cấu chấp hành mắc trong mạch điều khiển như điện trở,điện cảm, điện dung,…

Theo cách mắc cơ cấu:

 Rơ le sơ cấp: Mắc trực tiếp vào mạch điện cần bảo vệ

 Rơ le thứ cấp: Mắc vào mạch qua biến áp đo lường hay biến dòng điện

Theo đặc tính tham số: rơ le dòng điện, rơ le công suất, rơ le tổng trở,…

Cảm biến nhiệt độCảm biến nhiệt được hiểu là thiết bị được dùng để đo sự biến đổi về nhiệt độ

của các đại lượng cần đo Theo đó, khi nhiệt độ có sự thay đổi thì các cảm biến

sẽ đưa ra một tín hiệu và từ tín hiệu này các bộ đọc sẽ đọc và quy ra thành nhiệt

độ bằng một con số cụ thể

Cảm biến nhiệt được biết đến với khả năng thực hiện các phép đo nhiệt độ với

độ chính xác cao hơn nhiều so với khi thực hiện bằng các loại cặp nhiệt điện hoặc nhiệt kế

Cảm biến nhiệt còn có tên gọi khác là nhiệt kế điện trở metaI

Cấu tạo

Cảm biến nhiệt độ có cấu tạo chính là 2 dây kim loại khác nhau được gắn vào

đầu nóng và đầu lạnh.

Ngoài ra, nó còn được cấu tạo bởi nhiều bộ phận khác, cụ thể như sau:

 Bộ phận cảm biến: đây được xem là bộ phận quan trọng nhất, quyết

định đến độ chính xác của toàn bộ thiết bị cảm biến Bộ phận này được đặt bên trong vỏ bảo vệ sau khi đã kết nối với đầu nối

 Dây kết nối: các bộ phận cảm biến có thể được kết nổi bằng 2,3 hoặc 4

dây kết nổi Trong đó, vật liệu dây sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào điều kiện sử dụng đầu đo

 Chất cách điện gốm: bộ phận này với nhiệm vụ chủ yếu là làm chất

cách điện ngừa đoản mạch và thực hiện cách điện giữa các dây kế nối với vỏ bảo vệ

 Phụ chất làm đầy: gồm bột alumina mịn, được sấy khô và rung Phụ

chất này với chức năng chính là lắp đầy tất cả khoảng trống để bảo vệ cảm biến khỏi các rung động

 Vỏ bảo vệ: giống như tên gọi, bộ phận này được dùng đẻ bảo vệ bộ

phận cảm biến và dây kết nối Bộ phận này phải được làm bằng vật liệu

phù hợp với kích thước phù hợp và khi cần thiết có thể bọc thêm vỏ bọc bằng vỏ bổ sung.

 Đầu kết nối: Bộ phận này được làm bằng vật liệu cách điện (gốm),

chứa các bảng mạch, cho phép kết nối của điện trở Trong đó, bộ

chuyển đổi 4-20mA khi cần thiết có thể được cài đặt thay cho bảng đầucuối

NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG

Cảm biến nhiệt hoạt động dưa trên cơ sở là sự thay đổi điện trở của kim loại

so với sự thay đổi nhiệt độ vượt trội.

Cụ thể, khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh thì sẽ có một sức điện động V được phát sinh tại đầu lạnh Nhiệt độ ở đầu lạnh phải ổn định

và đo được và nó phụ thuộc vào chất liệu Chính vì vậy mà mới có sự xuất hiện của các loại cặp nhiệt độ và mỗi loại cho ra một sức điện động khác nhau: E, J,

K, R, S, T

Nguyên lí làm việc của cảm biến nhiệt chủ yếu dựa trên mối quan hệ giữa vật

liệu kim loại và nhiệt độ Cụ thể, khi nhiệt độ là 0 thì điện trở ở mức 100Ω

và điện trở của kim loại tăng lên khi nhiệt độ tăng và ngược lại.

Việc tích hợp bộ chuyển đổi tín hiệu giúp nâng cao hiệu suất làm việc của cảm biến nhiệt và giúp cho việc vận hành, lắp đặt được dễ dàng hơn

CÁC LOẠI DÂY CẢM BIẾN NHIỆT

Như đã đề cập ở trên thì các bộ phận cảm biến có thể được kết nổi bằng 2,3 hoặc

4 dây kết nổi Cụ thể như sau:

 Cảm biến nhiệt độ 2 dây

Ít chính xác nhất

Chỉ được sử dụng khi kết nối độ bền nhiệt học được thực hiện với dây điện trở ngắn và điện trở thấp

Ngoài ra, nó cũng được sử dụng để kiểm tra mạch điện tương đương và điện trở

đo được là tổng của các phần tử cảm biến, điện trở của dây dẫn được sử dụng cho kết nối

 Cảm biến nhiệt độ 3 dây

Loại này cho mức độ chính xác cao hơn loại 2 dây

Nó được sử dụng nhiều trong lĩnh vực công nghiệp

Ưu điểm của nó là sẽ loại bỏ được các lỗi gây ra bởi điện trở của các dây dẫn Ở phần đầu ra, điện áp sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào sự biến đổi điện trở của cảm biến nhiệt và sự điều chỉnh nhiệt độ diễn ra liên tục theo nhiệt độ.

 Cảm biến nhiệt 4 dây

Loại này được xem là cho độ chính xác lớn nhất

Nó được sử dụng trong các ứng dụng trong phòng thí nghiệm là chủ yếu

Trong phạm vi mạch điện tương đương,điện áp đo được chỉ phụ thuộc vào điện trở của nhiệt Độ ổn định của dòng đo và độ chính xác của số đọc điện áp trên nhiệt sẽ quyết định đến độ chính xác của phép đo

PHÂN LOẠI CẢM BIẾN NHIỆT

Hiện nay, cảm biến nhiệt độ được chia thành các loại như sau:

 Cảm biến nhiệt độ (Cặp nhiệt điện – Thermocouple) Cặp nhiệt điện loại K, R,S, có dải đo nhiệt độ cao

 Nhiệt điện trở (RTD – Resistance Temperature Detectors) Thông thường là cảm biến Pt100, Pt1000, Pt50, CU50,…

 Điện trở oxit kim loại

 Cảm biến nhiệt bán dẫn (Diode, IC…)

 Nhiệt kế bức xạ

ỨNG DỤNG CỦA CẢM BIẾN NHIỆT

Cảm biến nhiệt độ được sử dụng với nhiều chứng năng và nhiều ứng dụng khác nhau như: dùng đo nhiệt độ trong bồn đun nước, đun dầu, đo nhiệt độ lò nung, lòsấy,…

Một số cảm biến nhiệt được sử dụng cho các lĩnh vực cụ thể như:

 Nhiêt kế điện tử, bán dẫn, can nhiệt loại T được sử dụng trong nghiên cứu về nông nghiệp

 Nhiệt kế điện tử, PT100 được sử dung trong xe hơi

 Điện trở oxit kim loại được sử dụng trong nhiệt lạnh

 Cặp nhiệt điện loại K, T, R, S, B và PT100 được sử dụng trong gia công vật liệu, hoá chất

LƯU Ý KHI BẢO QUẢN VÀ SỬ DỤNG.

Cảm biến nhiệt cần được bảo quản nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ánh nắng trực tiếp và tránh xa tầm tay trẻ em

Cần lưu ý khi sử dụng cặp nhiệt điện là:

 Khi nối thì dây nối từ đầu đo đến bộ điều khiển nên càng ngắn càng tốt

 Bù lại tổn thất mất mát trên đường dây bằng cách thực hiện việc cài đặtgiá trị bù nhiệt Giá trị bù nhiệt lớn hay nhỏ phụ thuộc vào độ dài, chất liệu dây và môi trường lắp đặt

 Tuyệt đối không để các đầu dây nối của cặp nhiệt diện tiếp xúc với môitrường cần đo

 Đầu nối cần phải đúng theo chiều âm, dương

Aptomat

Aptomat đồng nghĩa với CB, MCB, cầu dao tự động

Cấu tạo aptomat bao gồm các linh kiện được nối ghép với nhau như : Cần gạt

ON/OFF, lò xo, buồng dập hồ quang, tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ,

Nguyên lý hoạt động Aptomat

Aptomat hoạt động ở 2 trạng thái ON và OFF Như các bạn đã biết thì Aptomat

ở trạng thái ON thì cho phép dòng điện đi qua Và ở vị trí OFF thì ngắt dòng điện qua Aptomat

Aptomat ở trạng thái OFF

Khi ta đóng cần gạt lên vị trí ON thì tiếp điểm hồ quang sẽ đóng trước, tiếp theo

là tiếp điểm phụ, sau đó đến tiếp điểm chính Mục đích chính đóng điện dán tiếpnhằm bảo vệ tiếp điểm chính trong quá trình đóng cắt điện

Phân loại theo ứng dụng có aptomat 1 pha và aptomat 3 pha.

Cảm biến gia tốc

Một cảm biến gia tốc (gia tốc kế) là một thiết bị đo gia tốc và khả năng tăng tốc chính xác của vật thể, là khả năng tăng tốc (hoặc tốc độ thay đổi của vận tốc ) của một vật thể ngay lập tức, là không giống như phối hợp khả năng tăng tốc, là

sự tăng tốc trong một cố định hệ tọa độ

Ứng dụng

Gia tốc kế có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và khoa học Gia tốc kế có độ nhạy cao là thành phần của hệ thống dẫn đường quán tính cho máy bay và tên lửa Gia tốc kế được sử dụng để phát hiện và theo dõi độ rung trong máy móc quay.

Gia tốc kế được sử dụng trong máy tính bảng và máy ảnh kỹ thuật số để hình ảnh trên màn hình luôn được hiển thị thẳng đứng.

Gia tốc kế được sử dụng trong máy bay không người lái để ổn định chuyến

bay Gia tốc kế phối hợp có thể được sử dụng để đo sự khác biệt về gia tốc thích hợp, đặc biệt là trọng lực, qua sự phân tách của chúng trong không gian; tức là

từ 0, sau đó tăng)

Gia tốc kế của hệ thống vi cơ điện tử (MEMS) ngày càng hiện diện trong các thiết bị điện tử cầm tay và bộ điều khiển trò chơi video, để phát hiện vị trí của thiết bị hoặc cung cấp cho đầu vào trò chơi

Nguyên tắc hoạt động

Một gia tốc kế đo gia tốc thích hợp , đó là gia tốc mà nó trải qua so với rơi tự do

và là gia tốc được cảm nhận bởi người và vật

Đặt một cách khác, tại bất kỳ thời điểm nào trong không thời gian, nguyên tắc tương đương đảm bảo sự tồn tại của khung quán tính cục bộ và gia tốc kế đo gia

tốc so với khung đó Gia tốc như vậy được ký hiệu phổ biến là lực g ; tức là, so với trọng lực tiêu chuẩn

Một gia tốc kế ở phần còn lại so với bề mặt Trái đất sẽ chỉ ra khoảng 1 g trở lên ,bởi vì bề mặt Trái đất tạo ra một lực bình thường hướng lên so với khung quán tính cục bộ (khung của một vật rơi tự do gần bề mặt)

Cấu tạo của cảm biến gia tốc

Một gia tốc kế hoạt động như một khối ẩm ướt trên một lò xo Khi gia tốc kế trải qua gia tốc, khối lượng được dịch chuyển đến điểm mà lò xo có thể tăng tốc khối lượng ở cùng tốc độ với vỏ Sự dịch chuyển sau đó được đo để tăng tốc

Ứng dụng của cảm biến gia tốc

\Kỹ thuật

Gia tốc kế có thể được sử dụng để đo gia tốc xe Gia tốc kế có thể được sử dụng

để đo độ rung trên ô tô, máy móc, tòa nhà, hệ thống kiểm soát quá trình và lắp đặt an toàn.

Chúng cũng có thể được sử dụng để đo hoạt động địa chấn , độ nghiêng, độ rungcủa máy, khoảng cách động và tốc độ có hoặc không có ảnh hưởng của trọng lực Các ứng dụng cho gia tốc kế đo trọng lực, trong đó gia tốc kế được cấu hình

cụ thể để sử dụng trong phép đo trọng lực , được gọi là trọng lực

Các máy tính xách tay được trang bị gia tốc kế có thể đóng góp cho Mạng

Quake- Catch (QCN), một dự án BOINC nhằm nghiên cứu khoa học về động đất

Sinh học

Gia tốc kế cũng ngày càng được sử dụng nhiều trong khoa học sinh học Các bản ghi tần số cao của gia tốc hai trục hoặc gia tốc ba trục cho phép phân biệt các kiểu hành vi trong khi động vật khuất tầm nhìn

Hơn nữa, các bản ghi gia tốc cho phép các nhà nghiên cứu định lượng tốc độ động vật tiêu hao năng lượng trong tự nhiên, bằng cách xác định tần số đột quỵ chân tay hoặc các biện pháp như gia tốc cơ thể tổng thể Cách tiếp cận như vậy chủ yếu được áp dụng bởi các nhà khoa học biển do không thể nghiên cứu động vật trong tự nhiên bằng các quan sát trực quan, tuy nhiên ngày càng có nhiều nhà sinh học trên cạn đang áp dụng các phương pháp tương tự

giám sát các máy và phát hiện các lỗi này trước khi thiết bị quay bị hỏng hoàn toàn.

Giám sát xây dựng và kết cấu

Gia tốc kế được sử dụng để đo chuyển động và độ rung của cấu trúc tiếp xúc vớitải trọng động Tải trọng động bắt nguồn từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm:Hoạt động của con người – đi bộ, chạy, nhảy hoặc bỏ qua

Máy làm việc – bên trong tòa nhà hoặc trong khu vực xung quanh

Công việc xây dựng – đóng cọc, phá dỡ, khoan và đào

Di chuyển tải trên cầu

Va chạm xe

Tải trọng tác động – mảnh vỡ rơi

Tải trọng chấn động – vụ nổ bên trong và bên ngoài

Sự sụp đổ của các yếu tố cấu trúc

Tải trọng gió và gió giật

và khả năng tồn tại của cấu trúc

Loại giám sát này được gọi là Giám sát sức khỏe, thường liên quan đến các loại thiết bị khác, chẳng hạn như cảm biến dịch chuyển -Potentiometer, LVDT, v.v.- cảm biến biến dạng-Đồng hồ đo biến dạng, Mở rộng-, cảm biến tải – Cảm biến tải, Cảm biến điện-Pie khác

Ứng dụng y tế

AED Plus của Zoll sử dụng CPR-D • padz có chứa gia tốc kế để đo độ sâu của

ép ngực CPR.

Trong vài năm qua, một số công ty đã sản xuất và bán ra thị trường đồng hồ thể

thao dành cho người chạy bộ bao gồm footpods , có chứa gia tốc kế để giúp xác định tốc độ và khoảng cách cho người chạy đeo thiết bị.

Tại Bỉ, các quầy bước chân dựa trên gia tốc được chính phủ khuyến khích để khuyến khích người dân đi bộ vài nghìn bước mỗi ngày

Huấn luyện viên kỹ thuật số Herman sử dụng gia tốc kế để đo lực tấn công tronghuấn luyện thể chất.

Nó đã được đề xuất để xây dựng mũ bảo hiểm bóng đá với gia tốc kế để đo tác động của va chạm đầu

Gia tốc kế đã được sử dụng để tính toán các thông số dáng đi, chẳng hạn như tư thế và pha xoay Loại cảm biến này có thể được sử dụng để đo lường hoặc giám sát con người

Chỉ một gia tốc kế là không phù hợp để xác định những thay đổi về độ cao trongkhoảng cách mà trọng lực giảm theo chiều dọc là đáng kể, chẳng hạn như đối với máy bay và tên lửa Với sự hiện diện của gradient hấp dẫn, quá trình hiệu chuẩn và giảm dữ liệu không ổn định về mặt số lượng

Vận chuyển

Gia tốc kế được sử dụng để phát hiện apogee trong cả tên lửa chuyên nghiệp và nghiệp dư

Gia tốc kế cũng đang được sử dụng trong các con lăn nén thông minh Gia tốc

kế được sử dụng cùng với con quay hồi chuyển trong các hệ thống dẫn đường quán tính

Một trong những ứng dụng phổ biến nhất cho gia tốc kế MEMS là trong các hệ thống triển khai túi khí cho ô tô hiện đại

Trong trường hợp này, gia tốc kế được sử dụng để phát hiện gia tốc âm nhanh của xe để xác định thời điểm xảy ra va chạm và mức độ nghiêm trọng của vụ va chạm Một cách sử dụng ô tô phổ biến khác là trong các hệ thống kiểm soát ổn định điện tử , sử dụng gia tốc kế bên để đo lực vào cua

Việc sử dụng rộng rãi gia tốc kế trong ngành công nghiệp ô tô đã đẩy chi phí của

họ giảm đáng kể Một ứng dụng ô tô khác là giám sát tiếng ồn, độ rung và độ khắc nghiệt (NVH), các điều kiện gây khó chịu cho người lái xe và hành khách

và cũng có thể là dấu hiệu của lỗi cơ học

Các tàu nghiêng sử dụng gia tốc kế và con quay hồi chuyển để tính toán độ nghiêng cần thiết

Núi lửa

Gia tốc kế điện tử hiện đại được sử dụng trong các thiết bị viễn thám dành cho việc theo dõi các núi lửa đang hoạt động để phát hiện chuyển động của magma Điện tử tiêu dùng

Gia tốc kế ngày càng được tích hợp vào các thiết bị điện tử cá nhân để phát hiện hướng của thiết bị, ví dụ, màn hình hiển thị.

Một cảm biến rơi tự do (FFS) là một gia tốc sử dụng để phát hiện nếu một hệ thống đã được giảm xuống và đang giảm Sau đó, nó có thể áp dụng các biện pháp an toàn như đỗ đầu đĩa cứng để ngăn ngừa va chạm đầu và dẫn đến mất dữ liệu khi va chạm

Thiết bị này được bao gồm trong nhiều sản phẩm máy tính và điện tử tiêu dùng phổ biến được sản xuất bởi nhiều nhà sản xuất Nó cũng được sử dụng trong một

số logger dữ liệu để giám sát các hoạt động xử lý cho các container vận

chuyển Khoảng thời gian rơi tự do được sử dụng để tính chiều cao thả và để ước tính độ sốc cho gói hàng

Cảm biến trọng lượng

Loadcell là thiết bị cảm biến dùng để chuyển đổi lực hoặc trọng lượng thành tínhiệuđiện

Khái niệm“strain gage”: cấu trúc có thể biến dạng đàn hồi khi chịu tác động của

lực tạo ra một tín hiệu điện tỷ lệ với sự biến dạng này.Loadcell thường được sử dụng để cảm ứng các lực lớn, tĩnh hay các lực biếnthiên chậm.Một số trường hợp loadcell được thiết kế để đo lực tác động mạnh

phụ thuộc vào thiết kế của Loadcell.

Ctao&nlhd

Loadcell được cấu tạo bởi hai thành phần, thành phần thứ nhất là “Strain gage”

và thành phần còn lại là “Load“.

 Strain gage là một điện trở đặc biệt chỉ nhỏ bằng móng tay, có điện trở thay

đổi khi bị nén hay kéo dãn và được nuôi bằng một nguồn điện ổn định, đượcdán chết lên “Load”

 Load – một thanh kim loại chịu tải có tính đàn hồi.