Điều khiển quá trình chủ đề thuyết trình các LOẠI cảm BIẾN vị TRÍ và DỊCH CHUYỂN

Cảm Biến Điện Trở Dùng Con ChạyƯu 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... C

Nội dung thuyết trình

I Cảm biến điện trở:

Cảm biến điện trở dùng con chạy cơ học

1 Cảm biến tụ đơn

2 Cảm biến tụ kép vi sai

3 Cảm biến mạch đo

Nội dung thuyết trình

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

•Con chạy được liên kết cơ học

với vật chuyển động cần khảo sát.

Ứng dụng: Đo mực chất lỏng,

I Cảm Biến Điện Trở Dùng Con Chạy

Các đặc trưng:

•Khoảng chạy có ích của con

chạy •Năng suất phân giải •Thời

gian sống

I Cảm Biến Điện Trở Dùng Con Chạy

Ưu 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

II Cảm biến điện dung

Định 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 Module cảm biến

điện dung

II Cảm biến điện dung

Ứng dụng cảm biến điện dung

II.1 Cảm biến tụ đơn

• 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.2 Cảm biến tụ kép vi sai

• 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.3 Cảm biến mạch đo

Thông 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

Ứng 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 Cảm biến điện dung

Đặc 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.3 Cảm biến mạch đo

Ví 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

IV Cảm biến đo dịch chuyển

bằng sóng đàn hồi

Cảm 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

• 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

IV Cảm biến đo dịch chuyển

bằng sóng đàn hồi

Ưu 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

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

IV Cảm biến đo dịch chuyển

bằng sóng đàn hồi

Một số loại cảm biến thông dụng:

Thông sô ki thuât:

- Điên ap hoat đông: 5VDC

- Khoang cach phat hiên: 2cm – 450cm

- Đô chinh xac: ± 0.2cm

- Tin hiêu kich hoat đâu vao: 10us xung TTL

- Kich thươc: 43mm x 20mm x 17m

Hình 1 Module cảm biến siêu âm SRF05

IV Cảm biến đo dịch chuyển

– 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

Thông số kích thước cảm biến siêu âm

IV Cảm biến đo dịch chuyển

bằng sóng đàn hồi

Thông 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

Một số ứng dụng trong thực tế

V Cảm biến điện cảm

Hình ảnh minh họa các cảm biến điện cảm

Cảm biến điện cảm là nhóm các cảm biến làm việc

dựa trên nguyên lí cảm ứng điện từ

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).

V.2 Cảm biến hỗ cảm

Cấu tạo của cảm biến hỗ cảm tương tự cảm biến tự

cảm nhưng chỉ khác ở chỗ có thêm một cuộn dây đo

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

V 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.

V Cảm biến quang

Cấu tạo: Cảm biến quang được cấu thành từ 3 bộ

phận là

•Bộ phát ánh sáng: Bộ phận này đảm nhận vị trí

cảm 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.

V.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.

V.1 Cảm biến quang thu phát độc lập

V.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 mờ ở cự ly nằm trong 15m.

• Chúng hoạt động theo hai trạng thái có vật cản và không có vật cản Bộ phận phát sáng sẽ phát ra ánh sáng đến gương Trong trường hợp không có vật cản thì gương sẽ phản xạ lại bộ thu ánh sáng, còn nếu có vật cản thì tần số ánh sáng phản xạ sẽ bị thay đổi hoặc có thể làm mất đi ánh sáng.

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.

•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,…

VI Xây dựng mô hình

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

VI Xây dựng mô hình

1 Linh kiện sử dụng trong mạch

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).

VI Xây dựng mô hình

1 Linh kiện sử dụng trong mạch

VI Xây dựng mô hình

2 Thiết kế mạch

Mô phỏng Proteus

VI Xây dựng mô hình

Mô hình thực tế

VI Xây dựng mô hình

const int LED1 = 13;

const int LED2 = 12;

const int trig = 8;

const int echo = 7;

unsigned long thoigian;

Video thực nghiệm

VI Xây dựng mô hình

Kết quả mô phỏng

25/08/2015 401064 - Chapter 5: Current and Resistance 44