Xây dựng mô hình 1.Linh kiện sử dụng trong mạch 2.Thiết kế mạch Nội dung thuyết trình 403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN... Các đặc trưng:•Khoảng chạy có ích của con chạy •
Trang 1ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
Trang 2Danh sách thành viên
210/09/2022
403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN
Trang 3I Cảm biến điện trở:
Cảm biến điện trở dùng con chạy cơ học
II Cảm biến điện dung:
Trang 4III Cảm biến đo dịch chuyển bằng sóng đàn hồi
IV Cảm biến điện cảm:
1.Cảm biến tự cảm
2.Cảm biến hỗ cảm
VI Xây dựng mô hình
1.Linh kiện sử dụng trong mạch
2.Thiết kế mạch
Nội dung thuyết trình
403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN
Trang 5Cấu tạo và nguyên lý làm việc:
•Cảm biến gồm một điện trở cố
địng Rn, trên đó có một tiếp xúc
điện có thể di chuyển được gọi là
con chạy.
•Con chạy được liên kết cơ học
với vật chuyển động cần khảo sát.
I Cảm Biến Điện Trở
Trang 6Các đặc trưng:
•Khoảng chạy có ích của con chạy
•Năng suất phân giải
•Thời gian sống
403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN
Trang 7Ưu điểm:
•Rẻ tiền
•Cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng
•Đo được khoảng dịch chuyển lớn
Nhược điểm:
•Bị ảnh hưởng của bụi và ẩm
•Tuổi thọ kém , mau bị hao mòn
Trang 8Định nghĩa: Cảm biến điện dung
(hoặc cảm biến điện môi) là sử
dụng điện dung để đo hằng số
điện môi của môi trường xung
quanh Cấu trúc giống như đầu
dò neutron nơi ống tiếp cận được
làm bằng nhựa PVC được lắp đặt
trong đất; các đầu dò cũng có thể
là mô-đun (giống như lược) và
được kết nối với bộ ghi.
II Cảm biến điện dung
403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN
Module cảm biến điện dung
Trang 9Ứng dụng cảm biến điện dung
II Cảm biến điện dung
Trang 10• Các cảm biến tụ điện đơn là một tụ điện phẳng hoặc hình trụ có một bản cực gắn cố định (bản cực tĩnh) và một bản cực di chuyển (bản cực động) liên kết với vật cần đo Khi bản cực động di chuyển sẽ kéo theo sự thay đổi điện dung của tụ điện.
II.1 Cảm biến tụ đơn
403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN
Trang 11• Tụ kép vi sai có khoảng cách giữa các bản cực biến thiên dịch chuyển thẳng hoặc có diện tích bản cực biến thiên dịch chuyển quay và dịch chuyển thẳng gồm ba bản cực
• Độ nhạy và độ tuyến tính của tụ kép vi sai cao hơn tụ đơn và lực tương hỗ giữa các bản cực triệt tiêu lẫn nhau do ngược chiều nhau.
II.2 Cảm biến tụ kép vi sai
Trang 12Thông thường mạch đo dùng với cảm biến điện dung là các mạch cầu không cân bằng cung cấp bằng dòng xoay chiều
•Tổng trở đầu vào tức là tổng trở của đường chéo cầu phải thật lớn.
•Các dây dẫn phải được bọc kim loại để tránh ảnh hưởng của điện trường ngoài.
•Không được mắc các điện trở song song với cảm biến.
•Chống ẩm tốt.
II.3 Cảm biến mạch đo
403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN
Trang 13Ứng dụng:
Đo hàm lượng nước trong đất, dùng cho
các hệ thống tưới cây trong nông nghiệp
như tiêu, cà phê,…
Giám sát vật liệu composite
Đo lường giải phóng mặt bằng trong thử
nghiệm máy nghiền.
Đo mức độ của một số vật liệu chất rắn
trong các phễu, silo, bể chứa nhiên liệu.
II.3 Cảm biến mạch đo
Trang 14Đặc trưng của cảm biến:
Dải đo của cảm biến điện dung: Cảm biến điện dung thông thường có dải đo từ 2mm đến dưới 50mm Cảm biến điện dung 2mm, Cảm biến điện dung 4mm, Cảm biến điện dung 8mm, Cảm biến điện dung 12mm, Cảm biến điện dung 16mm, Cảm biến điện dung 25mm, Cảm biến điện dung ON-OFF,… Ngõ ra của cảm biến điện dung thường có dạng PNP/NPN/NO/NC
II Cảm biến điện dung
403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN
Trang 15Ví dụ về thông số thực tế của cảm biến điện dung CLS-23:
•Nguồn cấp: 6…30VDC
•Nguồn dòng: OFF/ON dạng PNP
•Nhiệt độ làm việc từ : -30…150oC
•Áp suất làm việc từ : 30-80 bar
•Thời gian trễ ngõ ra: 0.1s
•Cấp bảo vệ: IP68
•Cấp an toàn: SIL 1
•Ren kết nối: M18, M20, G3/8, G1/2, NPT
•Vật liệu: PP, FEP, AISI 303
•Cáp tín hiệu loại: PVC 2x 0,34mm2 (3x 0,34 mm2 – output P) silicone 2x 0,5mm2
•Trọng lượng: 45…190g
II.3 Cảm biến mạch đo
Trang 16Cảm biến siêu âm sử dụng nguyên lý phản xạ sóng siêu âm:
Là loại cảm biến sử dụng sóng siêu âm phát ra từ đầu cảm biến tác động lên một mặt phẳng như mặt nước, tấm kính, vách tường, mặt phẳng từ đó sẽ xác định được khoảng cách từ đầu cảm biến đến mặt phẳng, khoảng cách thay đổi tín hiệu ngõ ra của cảm biến xuất ra cũng thay đổi theo
IV Cảm biến đo dịch chuyển
bằng sóng đàn hồi
403047 - CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN
Trang 17• Cảm biến gồm 2 phần : phần phát sóng siêu âm và phần thu sóng siêu âm phản xạ về.
• Cảm biến sẽ phát ra 1 sóng siêu âm nếu có chướng ngại vật trên đường đi, sóng siêu âm sẽ phản xạ lại và tác động lên module nhận sóng.
IV Cảm biến đo dịch chuyển
bằng sóng đàn hồi
Trang 1825/08/2015 18
IV Cảm biến đo dịch chuyển
bằng sóng đàn hồi
403047 - CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN
Trang 19Ưu điểm
•Đo khoảng cách rời rạc của vật di chuyển
•Ít bị ảnh hưởng bởi vật liệu và bề mặt
•Không ảnh hưởng bởi màu sắc
•Tín hiệu đáp ứng tuyến tính với khoảng cách
•Có thể phát hiện vật nhỏ ở khỏang cách xa
IV Cảm biến đo dịch chuyển
bằng sóng đàn hồi
Nhược điểm
•Sóng đàn hồi bị ảnh hưởng của sóng âm (tạp âm)
•Cần 1 khoảng thời gian sau mỗi lần phát sóng đi để nhận xong phản hồi => Chậm hơn các cảm biến khác
•Khó phát hiện vật có mật độ vật thấp ở khoảng cách xa
Trang 20Một số loại cảm biến thông dụng:
Trang 21Thông số kỹ thuật cảm biến siêu âm đo khoảng cách, đo mức
– Tải định mức: 4-20mA (500 Ohm), 0-10VDC (3KOhm).
– Bán kính hoạt động: 450mm (tùy vào khoảng cách và tùy model
sẽ có bán kính hoạt động nhỏ hơn).
IV Cảm biến đo dịch chuyển
bằng sóng đàn hồi
Trang 22Thông số kích thước cảm biến siêu âm
IV Cảm biến đo dịch chuyển
bằng sóng đàn hồi
403047 - CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN
Trang 23Thông số phạm vi hoạt động của cảm biến siêu âm:
Nhược điểm lớn nhất của cảm biến siêu âm là có phạm vi hoạt động
lớn và không được có bất kỳ vật cản nào trên đường đi của sóng, dù
cái bể nó lớn đến mấy đi nữa, điển hình như bồn chứa có cách khuấy
IV Cảm biến đo dịch chuyển
bằng sóng đàn hồi
Trang 25V Cảm biến điện cảm
Cảm biến điện cảm là nhóm các cảm biến làm việc dựa trên nguyên lí cảm ứng điện từ
Trang 2625/08/2015 26
V.1 Cảm biến tự cảm
Cảm biến tự cảm gồm một cuộn dây quấn trên lõi thép cố định (phần tĩnh) và một lõi thép có thể di động dưới tác động của hai lượng đo (phần động)
403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN
Trang 27V.2 Cảm biến hỗ cảm
Trang 2825/08/2015 28
V Cảm biến điện cảm
Ứng dụng:
• Dùng để phát hiện kim loại.
• Dùng trong các dây chuyền sản xuất nước giải khát, thực phẩm đóng hộp; đếm sản phẩm
• Đo độ dày các tạp chất bám vào thành ống sắt từ.
• Sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và trong thiết bị tiêu dùng
• Sử dụng trên thang máy
• Đo thể tích chất lỏng trong bình kín
403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN
Trang 29V Cảm biến quang
Cảm biến quang: Đây là một thiết bị phát ra
chùm tia sáng chiếu vào vật thể ở dạng tần số
khiến chúng thay đổi tính chất khi cần phát điện
•Khi vật thể đi qua cũng sẽ ảnh hưởng đến tần số
của bộ thu sáng Tín hiệu quang sẽ được chuyển
đổi thành tín hiệu điện khi mà có một nguồn ánh
sáng chiếu vào.
•Với tính năng đặc biệt có thể phát hiện các vât thể
từ xa, đo lường khoảng cách đến các vật thể và tốc
độ di chuyển của đối tượng đó.
Trang 30cảm biến quang nhiệt, phát ra ánh sáng dạng
xung, bổ trợ cho bộ phận thu ánh sáng phận biệt
nguồn sáng từ cảm biến và nhiều nguồn khác.
•Bộ phận thu sáng: Bộ phận này là bộ phận tiếp
nhận ánh sáng và sau đó truyền tín hiệu đến bộ
phận xử lý.
•Mạch xử lý tín hiệu điện: tiếp nhận tín hiệu từ
bộ phận thu sáng và chuyển tín hiệu theo tỉ lệ
tranzito thành chế độ ON/OFF, tín hiệu này có
độ khuếch đại rộng hơn.
403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN
Trang 31V.1 Cảm biến quang thu phát độc lập
• Đây là loại cảm biến không có tính phản xạ,
chỉ có thể hoạt động khi có một con phát
sáng và một con thu sáng được đặt đối diện
nhau Khoảng cách phát hiện ra vật thể lên
tới 60m.
• Chúng hoạt động theo hai trạng thái là có vật
cản và không có vật cản Ở trạng thái không
có vật cản hiện tượng phát và thu xảy ra liên
tục, dễ dàng tiếp nhận nhau Ở trạng thái có
vật cản thì bộ phận phát sáng vẫn hoạt động
bình thường nhưng bộ phận thu sáng thì
không tiếp nhận được ánh sáng do có vật cản.
Trang 3225/08/2015 32
V.1 Cảm biến quang thu phát độc lập
403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN
Trang 33V.2 Cảm biến quang phản xạ gương
• Loại cảm biến này có bộ phận phát và thu ánh sáng trên cùng một thiết bị kết hợp cùng gương phản xạ Gương phản xạ là một lăng kính có thiết kế đặc biệt Có thể phát hiện được các vật thể trong suốt hoặc
Trang 3425/08/2015 34
V 3 Cảm biến quang phản xạ khuếch tán
• Thiết bị cảm biến quang phản xạ khuếch tán có bộ thu và phát chung Thường được sử dụng cho các hệ thống máy tự động để phát hiện vật thể và giám sát các thiết bị Thiết bị này dễ bị ảnh hưởng bởi màu sắc và bề mặt.
• Thiết bị này cũng được hoạt động theo hai trạng thái có vật cản và không có vật cản Khi có vật cản thì cảm biến phát sáng liên tục đến bề mặt vật cản, ánh sáng sẽ đi ngược về vị trí thu sáng của thiết bị Khi không có vật cản thì ánh sáng không phản xạ lại vị trí thu sáng, bề mặt cũng sẽ không phản xạ ánh sáng về vị trí thu.
403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN
Trang 35•Đảm bảo an ninh và an toàn cho các hệ thống: hệ thống nhà xe, phát hiện xe trong bãi giữ, kiểm soát người và vật thể qua lại đối với các cổng an ninh,…
•Hệ thống nước tự động khi xuất hiện vật thể,…
Trang 3625/08/2015 36
VI Xây dựng mô hình
403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN
Đề tài: Hệ thống phát hiện vật cản sử dụng cảm
biến siêu âm UltraSonic HY-SRF05
Cảm Biến Siêu Âm Ứng dụng trên phương tiện
Trang 37VI Xây dựng mô hình
1 Linh kiện sử dụng trong mạch
Cảm Biến Siêu Âm UltraSonic HY-SRF05
Thông số kỹ thuật:
•Điện áp hoạt động: 5VDC
•Dòng tiêu thụ: 10~40mA
•Tín hiệu giao tiếp: TTL
•Chân tín hiệu: Echo, Trigger (thường dùng) và Out (ít dùng).
Trang 3825/08/2015 38
VI Xây dựng mô hình
403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN
1 Linh kiện sử dụng trong mạch
Trang 39VI Xây dựng mô hình
2 Thiết kế mạch
Mô phỏng Proteus
Trang 4025/08/2015 40
VI Xây dựng mô hình
403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN
Mô hình thực tế
Trang 41void loop() {
const int LED1 = 13;
const int LED2 = 12;
const int trig = 8;
const int echo = 7;
unsigned long thoigian;
Trang 4225/08/2015 403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN 42
Video thực nghiệm
Trang 43VI Xây dựng mô hình
Kết quả mô phỏng
Trang 4425/08/2015 401064 - Chapter 5: Current and Resistance 44