Đo lường cảm biến

Ngoài ra, để đáp ứng nhu cầu của nhà trường trong thời thời kỳ mới, đồng thời nhằm giúp cho sinh viên có tài liệu học tập tốt về kỹ thuật cảm biến để phục vụ trong các lĩnh vực điện, điệ

MẠCH KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN VÀ PHẦN MỀM PROTUES

Công tác chuẩn bị

- Thiết bị: BSUB, BS-1, máy tính cài đặt phần mềm hỗ trợ đo lường

- Vật tư: dây nối, test-board, IC LM358N, điện trở, biến trở, Transistor, Relay.

Lý thuyết liên quan

1.2.1 Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch dùng protues

Mục tiêu : Mở đúng giao diện và Vẽ đúng sơ đồ nguyên lý trên phần mềm

1.2.1.1 Khởi động chương trình Để có giao diện của ISIS thì trước tiên bạn phải khởi động ISIS Cũng giống như các chương trình khác, để khởi động ISIS ta vào: Start / Programs / Proteus

Professional / ISIS Sau khi khởi động thì ta có giao diện của ISIS như sau:

Hình 1.1: Giao diện chương trình dùng để mô phỏng mạch điện:

Hình 1.2 : Giao diện chương trình dung để vẽ sơ đồ nguyên lý mạch

1.2.1.2 Giao diện và chức năng của chương trình a Giao diện vẽ và mô phỏng mạch điện

Hình 1.3 : Giao diện các thanh công cụ dung vẽ mạch nguyên lý b Các nút lệnh trong protues

ISIS cung cấp cho chúng nhiều nút lệnh hữu ích, tiện lợi khi vẽ mạch, sau đây mình trình bày một số nút thường dùng trong khi vẽ mạch

: Create a new design – Mở bản thiết kế mới

: Load a new design – Mở bản thiết đã có

: Enable/disable grid dot display - Cho phép hiện hay ẩn lưới điểm : Copy tagged objects - Copy đối tượng đã chọn

: Move tagged objects - Di chuyển đối tượng đã chọn

: Delete all tagged objects - Xóa tất cả các đối tượng đã chọn

: Pick or update device / symbol – Tìm linh kiện

: Remove current sheet – Xóa trang vẽ hiện hành

: Create a new root sheet – Tạo trang vẽ mới

: Goto specfic root or hierarchical sheet – Nhảy tới trang vẽ bạn chọn : Junction dot - Điểm nối

: Wire label / ate – Đặt tên dây

: Text script - Kiểm tra bản vẽ

: Sub-circuit – Tạo mạch phụ

: Instant edid mode – Chọn linh kiện để thay đổi thuộc tính

: Inter-sheet terminal - Lấy nguồn , nối đất , vào , ra

: Simulation graph - Đồ thị mô phỏng

: Generator - Các dạng tạo sóng

: Voltage probe - Dụng cụ đo điện áp

: Current probe - Dụng cụ đo dòng điện

: Virtual instruments - Các dạng đồng hồ đo

: Markers for component origin , etc – Nối dây

: Pick devices – Mở thư viện linh kiện

: Manage libraries – Quản lý thư viện

: Horizontal reflection – Đảo theo chiều ngang

: Vertical reflection – Đảo theo chiều đứng

1.2.1.3 Các thao tac cơ bản trong protues

Mục tiêu : Sử dụng đúng các thao tác cơ bản trong phần mềm Protues a Giao diện chọn linh kiện

Hình 1.4 : Giao diện lấy linh kiện ra từ phần mềm b Giao diện mở thư viện

Hình 1.5 : Giao diện chọn thư viện linh kiện c Giao diện chọn linh kiện

Hình 1.6: Giao diện chọn linh kiện d Giao diện thay đổi tri sô linh kiện

Hình 1.7 : Giao diện thay đổi trị số linh kiện

Mạch khuếch đại thuật toán

Mục tiêu : Nhận biết đúng ký hiệu và sơ đồ chân của khuếch đại thuật toán a Khái niệm: Khuếch đại thuật toán trước đây dùng để chỉ một loại mạch điện tử được sử dụng trong các máy tính tương tự, nhiệm vụ của mạch này nhằm thực hiện các phép tính như: cộng, trừ, tích phân, vi phân, Khuếch đại thuất toán đươc viết tắt là OPS hoặc OP-AMP

Hiện nay, các khuếch đại thuật toán được sản xuất dựa trên kỹ thuật mạch đơn tinh thể, mang lại hiệu quả cao trong việc xử lý tín hiệu Chúng được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật tương tự để tạo ra các tín hiệu hình sine và xung, góp phần nâng cao hiệu suất của các bộ ổn áp và bộ lọc tích cực Các công nghệ này giúp cải thiện độ ổn định và chính xác của các thiết bị điện tử trong nhiều ứng dụng khác nhau.

Op-Amps lý tưởng có cấu tạo như hình vẽ

Hình 1.8: Sơ đồ khối cấu tạo của Opamp

Khối 1 là tầng khuếch đại vi sai (Differential Amplifier), có nhiệm vụ khuếch đại độ sai lệch tín hiệu giữa hai ngõ vào v+ và v- Mạch này nổi bật với các ưu điểm như khả năng chống nhiễu cao, khuếch đại hiệu quả các tín hiệu biến thiên chậm và có tổng trở ngõ vào lớn, đảm bảo độ ổn định và chính xác trong quá trình hoạt động.

- Khối 2: Tầng khuếch đại trung gian, bao gồm nhiều tầng khuếch đại vi sai mắc nối tiếp nhau tạo nên một mạch khuếch đại có hệ số khuếch đại rất lớn, nhằm tăng độ nhay cho Op-Amps Trong tẩng này còn có tầng dịch mức DC để đặt mức phân cực DC ở ngõ ra

- Khối 3: Đây là tầng khuếch đại đệm, tần này nhằm tăng dòng cung cấp ra tải, giảm tổng trở ngõ ra giúp Op-Amps phối hợp dễ dàng với nhiều dạng tải khác nhau

Op-Amps thực tế vẫn có một số khác biệt so với Op-Amps lý tưởng

Hình 1.9 : Ký hiệu của Opamp Gồm hai ngõ vào:

In+ (còn gọi là ngõ không đảo)

In- (còn gọi là ngõ vào đảo) và một ngõ ra b Đặc điểm:

❖ Loại phân cực bởi nguồn đôi:

Hình 1.10 : Ký hiệu của Opamp dạng nguồn đôi Khi V+ > V- → Vout > 0

Với loại Op-Amp (Operator Amplifier) thiết kế phân cực bởi 2 nguồn V+ và V- thì ngõ ra Out sẽ có các tính chất:

- Điện áp ra dương, nếu điện điện áp đặt vào In+ lớn hơn điện áp đặt vào In-

- Điện áp ra âm, nếu điện áp đặt ở ngõ vào In+ nhỏ hơn điện áp đặt vào In-

- Điện áp ra = 0V, nếu điện áp đặt vào In+ bằng với điện áp đặt vào In-

❖ Loại phân cực bởi nguồn đơn:

Hình 1.11 : Ký hiệu của Opamp dạng nguồn đơn

Khi V+ > V- → Vout Báo mức cao Khi V+ < V- → Vout Báo mức thấp Khi V+ = V- → Vout Báo mức 0 Với loại Op-Amp được phân cực bởi nguồn đơn (V+) thì ngõ vào (Input) và ngõ ra (Ouput) có tính chất sau:

- Ngõ ra mức Volt cao (Hight) nếu điện áp ngõ vào In+ lớn hơn điện áp ngõ vào In-

- Ngõ ra mức 0V nếu điện áp ngõ vào In+ bằng điện áp ngõ vào In-

Ngõ ra mức Volt thấp (Low) xảy ra khi điện áp ngõ vào In+ nhỏ hơn điện áp ngõ vào In-, gây ảnh hưởng đến hoạt động của bộ khuếch đại thuật toán Để đảm bảo hoạt động chính xác, cần khảo sát sơ đồ chân của các IC khuếch đại thuật toán thông dụng nhằm hiểu rõ cách thiết lập và tối ưu hóa tín hiệu đầu ra Việc kiểm tra sơ đồ chân giúp xác định các chân quan trọng và cách chúng tương tác để duy trì mức điện áp phù hợp, từ đó nâng cao hiệu suất và độ ổn định của mạch.

Hình 1.12 : Cấu trúc và sơ đồ chân của HA741 Chân 1: NC

Chân 3: Ngõ vào không đảo

Chân 5: NC Chân 6: Ngõ ra Chân 7: Nguồn (+Vcc) Chân 8: NC

❖ Vi mạch UA4558 giống LM358:

Hình 1.13 : Cấu trúc và sơ đồ chân của UA4558 Chân 1: Ngõ ra 1

Chân 3: Ngõ vào không đảo 1

Chân 5: Ngõ vào không đảo 2 Chân 6: Ngõ vào đảo 2

Chân 7: Ngõ ra 2 Chân 8: +VCC

Hình 1.14 : Cấu trúc và sơ đồ chân của LM324

Các sơ đồ mạch dùng để mô phỏng

Mục tiêu : Vẽ và mô phỏng đúng hoạt động của các sơ đồ mạch ứng dụng a Mạch dao động dùng transistor

Mạch dao động dung 2 transistor

Hình 1.15: Mạch dao động dung 2 transistor

Hình 1.16 : Mạch dao động dung 3 transistor b Mạch dao động dung transistor có điều khiển nhiều led

Hình 1.17 : Mạch dao động dung 3 transistor có điều khiển c.Mạch so sánh dùng opamp

Hình 1.18 : Mạch so sánh dung opamp

Hình 1.19 : Mạch cảm biến dùng khuếch đại thuật toán d Mạch dao động dùng khuếch đại thuật toán

Hình 1.20 : Mạch dao động dung khuếch đại thuật toán

CẢM BIẾN QUANG VÀ MẠCH ỨNG DỤNG

- Vật tư: dây nối, test-board, IC LM358N, điện trở, biến trở, Transistor, Relay, cảm biến quang, quang trở, LED.

Mục tiêu: Sử dụng đúng cảm biến quang dạng thu và dạng phát a Khái niệm (Cảm biến quang)

Cảm biến quang điện (Photoelectric Sensor) nói một cách nôm na, thực chất chúng là do các linh kiện quang điện tạo thành Khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt của cảm biến quang, chúng sẽ thay đổi tính chất Tín hiệu quang được biến đổi thành tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ điện tử ở cực catot (Cathode) khi có một lượng ánh sáng chiếu vào Từ đó cảm biến sẽ đưa ra đầu ra để tác động theo yêu cầu công nghệ

Thông thường, cảm biến quang được chia làm 3 loại:

-Cảm biến quang thu phát (Through-beam sensor)

-Cảm biến quang phản xạ gương (Retro – reflection sensor)

Cảm biến quang khuếch tán (Diffuse reflection sensor) chủ yếu được sử dụng để phát hiện nhiều dạng vật thể khác nhau, đo lường khoảng cách và tốc độ của đối tượng Ví dụ, cảm biến này có thể phát hiện một chai nhựa trên băng chuyền hoặc kiểm tra xem tay robot đã gắp linh kiện ô tô để lắp đặt hay chưa Các ứng dụng của cảm biến quang rất đa dạng và đóng vai trò quan trọng trong hệ thống tự động hóa và sản xuất.

Cảm biến quang đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong ngành công nghiệp tự động hóa, giúp nâng cao hiệu quả và chính xác trong quá trình sản xuất Without cảm biến quang, việc tự động hóa trở nên khó khăn, tương tự như làm việc mà không thể quan sát hay nhìn nhận Hình ảnh cảm biến quang thể hiện rõ các thiết bị này có khả năng phát hiện và cảm biến các yếu tố xung quanh, góp phần tối ưu hóa quy trình công nghiệp.

Hình 2.1 : Hình ảnh của cảm biến quang

Hình 2.2 : Hình ảnh một số module cảm biến quang d Các ưu điểm của cảm biến quang:

- Phát hiện vật thể nhưng không cần tiếp xúc với vật thể đó (Phát hiện từ xa)

- Phát hiện được từ khoảng cách xa

- Ít bị hao mòn, có tuổi thọ và độ chính xác, tính ổn định cao

- Phát hiện nhiều vật thể khác nhau

- Thời gian đáp ứng nhanh, có thể điều chỉnh độ nhạy theo ứng dụng e Các thành phần tương ứng trên thiết bị thí nghiệm:

Hình 2.3 : Hình ảnh Các thành phần tương ứng trên thiết bị thí nghiệm

Nguồn DC Mạch trừ vi sai Mạch khuếch đại 100 lần

Vôn kế DC Biến trở điều chỉnh

Mạch so sánh và điều khiển

Sơ đồ mạch cảm biến quang

Mục tiêu: Giải thích được nguyên lý hoạt động của mạch cảm biến quang a Mạch cảm biến hồng ngoại dùng led thu – phát hồng ngoại

Hình 2.4 : mạch cảm biến quang dùng led thu – phát hồng ngoại b Nguyên lý hoạt động của mạch

Khi cấp nguồn cho mạch điện, điện áp sẽ truyền qua R1 đến LED phát hồng ngoại, khiến LED phát tín hiệu hồng ngoại Tín hiệu này được thu nhận bởi Q1, làm Q1 dẫn điện nhờ ánh sáng hồng ngoại phát ra Khi Q1 dẫn, điện áp tại chân 2 của IC 741 sẽ thấp hơn so với chân 3, dẫn đến chân 6 của IC có tín hiệu ở mức cao Tín hiệu này được cấp qua R3 để phân cực cho cực của các linh kiện liên quan, đảm bảo hoạt động chính xác của mạch.

B của Q2 làm Q2 không dẫn điện, không có dòng qua cuộn dây Relay, làm Relay không chuyển trạng thái tiếp điểm, đèn không sáng

Khi cấp nguồn cho mạch điện thì điện áp sẽ cấp cho led phát hồng ngoại qua R1, đồng thời dùng bìa cứng ngăn led phát và led thu không cho nhìn thấy nhau, lúc này led thu hồng ngoại Q1 không nhận được ánh sáng hồng ngoại từ led phát, Q1 không dẫn điện, điện áp tại chân 2 của 741 sẽ lớn hơn điện áp chân 3 của 741, áp ra chân 6 sẽ ở mức thấp, áp này cấp qua R3 phân cực cho cực B của Q2 làm Q2 dẫn điện, có dòng qua cuộn dây Relay, làm Relay chuyển trạng thái tiếp điểm, đèn sáng.

Qui trình lắp ráp và cân chỉnh mạch

Mục tiêu: Lắp ráp được mạch cảm biến quan hoạt động tốt

TT Bước công việc thực hiện Dụng cụ, thiết bị Tiêu chí đạt được

1 Vẽ và mô phỏng mạch Sơ đồ mạch, máy tính Đúng sơ đồ, mô phỏng mạch hoạt động tốt

Sơ đồ mạch, BS-1, BSUB, dây nối, VOM, máy tính Đúng sơ đồ, cảm biến phải hoạt động tốt

3 Lắp ráp mạch tạo áp chuẩn

Sơ đồ mạch, BS-1, BSUB, dây nối, VOM, máy tính Đúng sơ đồ, mạch hoạt động tốt

4 Lắp ráp mạch khuếch đại công suất

2.6 Các sai phạm thường gặp và biện pháp khắc phục

Mục tiêu: Khắc phục được một số sai hỏng thường gặp khi lắp mạch

* Sai phạm 1: Không có sự chênh lệch điện áp ở ngõ ra của cảm biến

- Nguyên nhân: Kết nối sai chân của cảm biến

- Khắc phục: Kiểm tra lại kết nối lại cho đúng chân

* Sai phạm 2: Relay hoạt động nhưng không đúng yêu cầu

- Nguyên nhân: Sai điện áp chuẩn ở mạch so sánh

- Khắc phục: Kiểm tra và điều chỉnh lại điện áp chuẩn

* Sai phạm 3: Relay không hoạt động

- Nguyên nhân: lắp sai các chân của opamp, Transistor

- Khắc phục: Kiểm tra và lắp ráp lại đúng cực opamp và Transistor.

Các sai phạm thường gặp và biện pháp khắc phục

Sau khi học xong bài này, sinh viên có khả năng:

+ Nhận biết và trình bày được nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt dương và âm

+ Giải thích được hoạt động của mạch cảm biến nhiệt dương và âm

+ Sử dụng phần mềm Proteus mô phỏng mạch cảm biến nhiệt dương và âm + Lắp ráp và cân chỉnh được mạch cảm biến nhiệt hoạt động tốt

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm:

+ Rèn luyện được tính tỉ mỉ, nghiêm túc trong quá trình thực hiện công việc + Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình thực tập

- Dụng cụ: VOM, vít - Vật tư: dây nối, test-board, IC LM358N, điện trở, biến trở, Transistor, Relay, cảm biến chuyển động, LED

Cảm biến nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực kinh tế và kỹ thuật, ảnh hưởng đến tính chất của vật chất như áp suất và thể tích khí Mục tiêu của bài viết là hướng dẫn sử dụng cảm biến nhiệt dương và nhiệt âm hoạt động tốt Cảm biến nhiệt độ giúp đo lường chính xác các biến đổi nhiệt độ để đảm bảo hiệu quả trong các ứng dụng công nghiệp và nghiên cứu.

Cảm biến nhiệt độ rất nhạy cảm, được sử dụng rộng rãi trong các thí nghiệm và lĩnh vực nghiên cứu khoa học để đo đạc chính xác nhiệt độ Trong lĩnh vực tự động hóa, người ta sử dụng cả cảm biến nhiệt độ thông thường và cảm biến đặc biệt để đảm bảo hoạt động hiệu quả của các hệ thống tự động Nhiệt điện trở NTC là loại cảm biến nhiệt độ phổ biến, hoạt động dựa trên nguyên lý giảm điện trở khi nhiệt độ tăng, giúp đo nhiệt độ chính xác và tin cậy trong nhiều ứng dụng công nghiệp và khoa học.

NTC (Negative Temperature Coefficient) là loại nhiệt điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm, nghĩa là giá trị điện trở giảm khi nhiệt độ tăng Trong đó, điện trở của NTC giảm khoảng 3% đến 5% cho mỗi độ tăng nhiệt độ, giúp thiết bị ổn định và chính xác trong các ứng dụng đo nhiệt độ và điều chỉnh nhiệt độ tự động Việc hiểu rõ đặc điểm của NTC sẽ giúp lựa chọn cảm biến phù hợp cho các hệ thống điều khiển nhiệt độ hiệu quả.

NTC là hỗn hợp đa tinh thể của nhiều ôxit gốm đã qua nung chảy ở nhiệt độ cao từ 1000°C đến 1400°C, như Fe2O3, Zn2TiO4, MgCr2O4, TiO2 hoặc NiO, cùng với CO và Li2O Để đảm bảo các đặc tính kỹ thuật ổn định lâu dài, NTC còn được xử lý bằng các phương pháp đặc biệt sau quá trình chế tạo.

+ NTC có rất nhiều ứng dụng, được chia ra làm 2 loại đó là loại dùng làm đo lường và loại làm bộ trễ

+ Loại dùng làm đo lường: trong đo lường và tác động bù, cần tránh hiện tượng tự sinh nhiệt do dòng NTC lớn, như vậy NTC hoạt động chủ yếu trong vùng tuyến tính, như đã mô tả trước đây, trong vùng này điện trở của NTC được xác định bằng nhiệt độ môi trường, phạm vi chủ yếu của NTC trong lĩnh vực này

CẢM BIẾN NHIỆT DƯƠNG, ÂM VÀ MẠCH ỨNG DỤNG

- Dụng cụ: VOM, vít - Vật tư: dây nối, test-board, IC LM358N, điện trở, biến trở, Transistor, Relay, cảm biến chuyển động, LED.

Cảm biến nhiệt độ là thiết bị quan trọng trong các lĩnh vực kinh tế và kỹ thuật, đóng vai trò quyết định đến tính chất của vật chất Nhiệt độ ảnh hưởng đến các đại lượng vật lý như áp suất và thể tích của chất khí, từ đó giúp kiểm soát và tối ưu hóa quá trình sản xuất và vận hành Mục tiêu chính của chúng tôi là sử dụng hiệu quả cảm biến nhiệt dương và nhiệt âm hoạt động tốt để nâng cao độ chính xác và độ tin cậy trong các ứng dụng đo nhiệt độ.

Cảm biến nhiệt độ rất nhạy cảm và được sử dụng rộng rãi trong các thí nghiệm, lĩnh vực nghiên cứu khoa học cũng như tự động hóa Trong tự động hóa, người ta sử dụng các loại cảm biến nhiệt thông thường lẫn cảm biến nhiệt đặc biệt để đo chính xác nhiệt độ Một trong những loại cảm biến phổ biến là nhiệt điện trở NTC, được đánh giá cao về độ nhạy và độ chính xác trong các ứng dụng đo nhiệt.

- NTC (Negative Temperature Conficient) là nhiệt điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm nghĩa là giá trị điện trở giảm khi nhiệt độ tăng, giảm từ 3% đến 5% trên 1 độ

Cấu tạo của NTC là hỗn hợp đa tinh thể của nhiều ôxit gốm đã được nung chảy ở nhiệt độ cao từ 1000°C đến 1400°C, bao gồm các thành phần như Fe₂O₃, Zn₂TiO₄, MgCr₂O₄, TiO₂, NiO và CO kết hợp với Li₂O Để đảm bảo các đặc tính kỹ thuật ổn định trong thời gian dài, NTC còn được xử lý bằng các phương pháp đặc biệt sau quá trình chế tạo.

+ NTC có rất nhiều ứng dụng, được chia ra làm 2 loại đó là loại dùng làm đo lường và loại làm bộ trễ

+ Loại dùng làm đo lường: trong đo lường và tác động bù, cần tránh hiện tượng tự sinh nhiệt do dòng NTC lớn, như vậy NTC hoạt động chủ yếu trong vùng tuyến tính, như đã mô tả trước đây, trong vùng này điện trở của NTC được xác định bằng nhiệt độ môi trường, phạm vi chủ yếu của NTC trong lĩnh vực này

+Loại dùng làm bộ trễ: NTC có tính chất trễ, khi dòng điện qua nó lớn đến nỗi điện trở giảm nhiều do quá trình tự toả nhiệt, tải càng lớn thì điện trở NTC càng giảm mạnh Nhiệt điện trở NTC tạo tác dụng trễ nhằm triệt dòng đỉnh trong mạch đèn chiếu sáng loại có tim, mạch động cơ công suất nhỏ, mạch đốt tim các bóng điện tử, mạch có tính dung kháng (tụ) c Giới thiệu về nhiệt điện trở PTC

Nhiệt điện trở PTC (Positive Temperature Coefficient) là loại điện trở có hệ số nhiệt điện trở dương, nghĩa là giá trị điện trở tăng khi nhiệt độ tăng Trong một khoảng nhiệt độ nhất định, PTC có hệ số nhiệt độ αR rất cao, giúp nó hoạt động hiệu quả trong các ứng dụng điều chỉnh nhiệt độ tự động Đặc điểm này làm cho nhiệt điện trở PTC phù hợp để sử dụng trong các thiết bị cần kiểm soát nhiệt độ chính xác và bảo vệ quá nhiệt.

Vật liệu chế tạo PTC chủ yếu gồm hỗn hợp barium carbonate và một số ôxit kim loại khác, được ép và nung để hình thành các mối nối bên trong thermistor Nhiều tính chất điện khác nhau của PTC có thể đạt được bằng cách điều chỉnh thành phần hợp chất và gia nhiệt theo nhiều phương pháp khác nhau Trong quá trình sản xuất, các dây nối dẫn ra ngoài được thêm vào để kết nối điện, và nhiệt điện trở PTC thường được phủ ngoài bởi lớp vỏ dạng vecni nhằm bảo vệ khỏi tác động của môi trường không khí.

- Ứng dụng : Ứng dụng tính chất giá trị điện trở tăng (khi nhiệt độ tăng): Khởi động bóng đèn huỳnh quang, mạch bảo vệ quá tải vv

+ Nhiệt điện trở PTC được mắc trong một cầu đo của mạch so sánh, tại nhiệt độ bình thường RP < RS, điện áp ngõ ra ở mức thấp, khi sự tăng nhiệt độ vượt quá ngưỡng xuất hiện, PTC bị nung nóng nên RP > RS nên điện áp ngõ ra V0 lên mức cao

PTC được sử dụng để phát hiện sự tăng nhiệt bất thường trong động cơ thông qua đo nhiệt độ trực tiếp bằng cảm biến nhiệt gắn chìm trong cuộn stato Tín hiệu từ cảm biến được xử lý bởi thiết bị điều khiển, tự động tác động để cảnh báo hoặc ngắt hệ thống khi nhiệt độ vượt mức Khi nhiệt độ trong cuộn dây động cơ ở mức bình thường, điện trở của cảm biến PTC giảm xuống mức thấp nhất cần thiết để reset tự động, giúp hệ thống hoạt động ổn định mà không cần reset thủ công Các thành phần liên quan trên thiết bị thí nghiệm bao gồm cảm biến PTC và hệ thống xử lý tín hiệu kiểm soát quá nhiệt của động cơ.

Hình 3.1 : Hình ảnh các thành phần tương ứng trên thiết bị thí nghiệm

Sơ đồ mạch cảm biến nhiệt dương

Mục tiêu : Giải thích được nguyên lý hoạt động của mạch cảm biến nhiệt dương a Sơ đồ nguyên lý mạch dùng nhiệt điện trở dương

Hình 3.2 : MẠch cảm biến nhiệt dùng nhiệt trở dương b Nguyên lý hoạt động của mạch

Khi cấp nguồn cho mạch, điện áp tại chân 3 của LM358 thấp hơn điện áp tại chân 2 của LM741, điều này khiến chân 6 của LM741 xuất ra mức thấp Mức điện áp thấp này cấp cho cực B của Q1, khiến Q1 không dẫn điện và không có dòng điện chạy qua cuộn dây Relay Do đó, Relay không hoạt động và motor không quay.

Khi cấp nguồn cho mạch và cấp nhiệt vào PTC, giá trị điện trở của PTC tăng lên khiến điện áp tại chân 3 của LM358 lớn hơn so với điện áp tại chân 2 của LM741 Điều này khiến đầu ra tại chân 6 của LM741 ở mức cao, cấp tín hiệu cho cực B của transistor Q1 Q1 dẫn điện, làm dòng chảy qua cuộn dây Relay và kích hoạt Relay, từ đó motor hoạt động và quay.

Sơ đồ mạch cảm biến nhiệt âm

Mục tiêu : Giải thích được nguyên lý hoạt động của mạch cảm biến nhiệt âm a Sơ đồ nguyên lý mạch dùng nhiệt điện trở âm

Hình 3.2 : Mạch cảm biến nhiệt dùng nhiệt trở âm b Nguyên lý hoạt động của mạch

Khi cấp nguồn cho mạch bình thường điện áp tại chân 3 của LM358 nhỏ hơn điện áp tại chân 2 của LM741, lúc này áp ra tại chân 6 của LM741 ở mức thấp cấp cho cực B của Q1, Q1 không dẫn điện, không có dòng qua cuộn dây Relay, Relay không hoạt động, Motor không quay

Khi cấp nguồn cho mạch, đồng thời cấp nhiệt vào NTC, lúc náy giá trị điện trở của NTC giảm làm cho áp tại chân 3 của LM358 lớn hơn điện áp tại chân 2 của LM741, lúc này áp ra tại chân 6 của LM741 ở mức cao cấp cho cực B của Q1, Q1 dẫn điện, có dòng qua cuộn dây Relay, Relay hoạt động, Motor quay.

Mục tiêu : Lắp ráp mạch cảm biến dung nhiệt trở âm và nhiệt trở dương hoạt động tốt

2 Lắp ráp mạch cảm biến

4 Lắp ráp mạch điều khiển tải

* Sai phạm 1: Không có sự chênh lệch điện áp ở ngõ ra của cảm biến

- Nguyên nhân: Kết nối sai vị trí cảm biến

+ Nhận biết và trình bày được nguyên lý hoạt động của cảm biến chuyển động

+ Giải thích được hoạt động của mạch cảm biến chuyển động

+ Sử dụng thành thạo phần mềm Proteus mô phỏng mạch cảm biến chuyển động

+ Lắp ráp và cân chỉnh được mạch cảm biến chuyển động hoạt động tốt

- Vật tư: dây nối, test-board, IC LM358N, điện trở, biến trở, Transistor, Relay, cảm biến chuyển động, LED

Mục tiêu : Sử dụng được module cảm biến chuyển động hoạt động tốt a Khái niệm PIR (Cảm biến chuyển động)

PIR là viết tắt của Passive InfraRed sensor (Cảm biến hồng ngoại thụ động), là loại cảm biến dùng nguồn kích thích là tia hồng ngoại từ các vật thể nóng Tia hồng ngoại (IR) chính là các tia nhiệt phát ra từ các vật thể có nhiệt độ cao, như con người hoặc động vật Trong cơ thể sống, thân nhiệt thường khoảng 37 độ C, luôn phát ra các tia hồng ngoại có thể được chuyển đổi thành tín hiệu điện nhờ tế bào cảm biến Nhờ đó, cảm biến PIR có thể phát hiện chuyển động của các vật thể nóng đang di chuyển trong phạm vi cảm biến Cảm biến này được gọi là thụ động vì nó không phát ra năng lượng mà chỉ dựa vào các nguồn nhiệt sẵn có từ thân nhiệt của các thực thể khác, như người và động vật.

CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG VÀ MẠCH ỨNG DỤNG

- Vật tư: dây nối, test-board, IC LM358N, điện trở, biến trở, Transistor, Relay, cảm biến chuyển động, LED.

Mục tiêu : Sử dụng được module cảm biến chuyển động hoạt động tốt a Khái niệm PIR (Cảm biến chuyển động)

PIR là viết tắt của Passive InfraRed sensor ( cảm biến hồng ngoại thụ động), là thiết bị cảm biến sử dụng tia hồng ngoại làm nguồn kích thích Tia hồng ngoại (IR) chính là các tia nhiệt phát ra từ các vật thể nóng, trong đó cơ thể con người luôn có thân nhiệt trung bình khoảng 37°C và phát ra tia hồng ngoại Cảm biến PIR chuyển đổi các tia nhiệt này thành tín hiệu điện để phát hiện các vật thể nóng đang chuyển động Do không phát ra nguồn nhiệt tự thúc đẩy, cảm biến PIR còn gọi là cảm biến thụ động, phụ thuộc vào nguồn nhiệt đến từ các thực thể khác như con người hoặc động vật.

: Hình 4.1 : Hình ảnh của module cảm biến chuyển động c Các tính năng của cảm biến chuyển động:

Cảm biến chuyển động HC-SR501 có khả năng nhận biết vật thể di chuyển trong phạm vi hoạt động, giúp tự động phát hiện sự có mặt của người hoặc vật Module cảm biến này được điều chỉnh dễ dàng nhờ hai biến trở, gồm Sx để chỉnh độ nhạy cảm biến và Tx để điều chỉnh thời gian đóng của cảm biến, từ đó phù hợp với từng yêu cầu sử dụng Nhờ tính năng tùy chỉnh linh hoạt, cảm biến HC-SR501 thường được ứng dụng trong các hệ thống tự động hóa, chiếu sáng và an ninh.

- Tự động cảm ứng: Khi có người vào phạm vi cảm ứng, OUT: 1.5-

Cảm biến chuyển động được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng an ninh như phát hiện người trong phạm vi cho phép, giúp nâng cao khả năng bảo vệ và giám sát Ngoài ra, cảm biến còn được ứng dụng để tự động điều khiển các thiết bị trong nhà như đèn điện, cửa, nhằm tiết kiệm năng lượng và nâng cao tiện ích sử dụng Thông số kỹ thuật và chức năng các chân của cảm biến chuyển động là yếu tố quan trọng giúp người dùng hiểu rõ cách cài đặt, sử dụng cũng như tối ưu hóa hiệu quả hoạt động của thiết bị trong các hệ thống tự động hóa thông minh.

- Công suất tiêu thụ: 65mA

- Phương thức kích hoạt: L - vô hiệu hóa kích hoạt lặp lại,

H - kích hoạt kích hoạt lặp lại,

- Phạm vi cảm biến: dưới 120 độ, trong phạm vi hoạt động dưới 7 mét

- Kích thước: 32 * 24 mm, khoảng cách giữa vít 28mm, M2, Kích thước ống kính có đường kính: 23mm

Hình 4.2 : Hình ảnh vị trí các thành phần chính của cảm biến chuyển động e Các thành phần tương ứng trên thiết bị thí nghiệm:

Sơ đồ mạch cảm biến chuyển động

Mục tiêu : Giải thích được nguyên lý hoạt động của mạch cảm biến chuyển động a Sơ đồ nguyên lý mạch

Hình 4.4 : Sơ đồ mạch cảm biến chuyển động b Nguyên lý hoạt động của mạch

Mạch hoạt động như sau:

Khi có người đến vị trí nhìn thấy của cảm biến, lúc náy cảm biến sẻ làm cho ngõ ra của module cảm biến có áp ra cao, dẫn đến điện áp chân 3 của opamp lớn hơn chân 2, chân 1 ra mức áp cao, áp này kích cho cực B của Q1 làm Q1 dẫn điện, dòng điện qua cuộn dây Relay, tiếp điểm sẽ được nối từ chân 3 qua chân 4 của Relay, Motor quay.( Mạch đã hoạt động)

Khi không có người đến vị trí nhìn thấy của cảm biến, lúc náy cảm biến sẻ cho ngõ ra của module cảm biến có áp ra thấp, dẫn đến điện áp chân 3 của opamp nhỏ hơn chân 2, chân 1 ra mức áp thấp, áp này không kích được cho cực

B của Q1 làm Q1 không dẫn điện, dòng điện không qua cuộn dây Relay, tiếp điểm sẽ không được nối từ chân 3 qua chân 4 của Relay, Motor không quay.(

Mục tiêu : Lắp ráp mạch cảm biến chuyển động hoạt động tốt

4 Lắp ráp mạch khuếch đại opamp

5 Lắp ráp mạch điều khiển tải

* Sai phạm 1: Không có sự chênh lệch điện áp ở ngõ ra của cảm biến chuyển động

- Nguyên nhân: Kết nối sai chân cảm của module cảm biến

+ Nhận biết và trình bày được nguyên lý hoạt động của cảm biến độ ẩm + Giải thích được hoạt động của mạch cảm biến độ ẩm

+ Sử dụng thành thạo phần mềm Proteus mô phỏng mạch cảm biến độ ẩm + Lắp ráp và cân chỉnh được mạch cảm biến độ ẩm hoạt động tốt

- Vật tư: dây nối, test-board, IC LM358N, điện trở, biến trở, Transistor, Relay, cảm biến độ ẩm, LED

Mục tiêu : Sử dụng được module cảm biến độ ẩm hoạt động tốt a Khái niệm về độ ẩm

- Độ ẩm được hiểu là lượng hơi nước có trong không khí hoặc chất khí

Độ ẩm tương đối là tỷ số của áp suất hơi nước hiện tại trong một hỗn hợp khí so với áp suất hơi nước bão hòa, thể hiện bằng phần trăm (%) Đây là chỉ số quan trọng giúp đo lường mức độ ẩm trong không khí, ảnh hưởng đến cảm giác thời tiết và các quá trình kỹ thuật Độ ẩm tương đối cao cho thấy không khí nhiều hơi nước, trong khi độ ẩm thấp phản ánh khí khô Hiểu rõ về độ ẩm tương đối giúp kiểm soát môi trường sống và các hệ thống điều hòa không khí hiệu quả hơn.

- Độ ẩm tuyệt đối là hà lượng hơi nước trong một đơn vị thể tích không khí, tức là bao nhiêu miligam nước chứa trong một xentimet khối (cm3) b Hình ảnh cảm biến độ ẩm

: Hình 5.1 : Hình ảnh cảm biến độ ẩm c Các tính năng của cảm biến độ ẩm

Cảm biến độ ẩm là loại điện trở nhạy cảm với độ ẩm, được làm từ vật liệu đại phân tử hữu cơ, phù hợp cho các ứng dụng trong bệnh viện, kho, xưởng, ngành dệt, dược phẩm và khí tượng học Các thông số kỹ thuật của module cảm biến độ ẩm giúp người dùng hiểu rõ về khả năng và độ chính xác của thiết bị, đồng thời hướng dẫn cách sử dụng hiệu quả để đạt kết quả tốt nhất trong các lĩnh vực ứng dụng khác nhau.

- HR202 cảm biến độ ẩm chất lượng cao;

- Đầu ra của so sánh, có khả năng điều khiển dòng > 15mA.

CẢM BIẾN ĐỘ ẨM VÀ MẠCH ỨNG DỤNG

- Vật tư: dây nối, test-board, IC LM358N, điện trở, biến trở, Transistor, Relay, cảm biến độ ẩm, LED.

Mục tiêu : Sử dụng được module cảm biến độ ẩm hoạt động tốt a Khái niệm về độ ẩm

- Độ ẩm được hiểu là lượng hơi nước có trong không khí hoặc chất khí

Độ ẩm tương đối là tỷ số của áp suất hơi nước hiện tại trong một hỗn hợp khí so với áp suất hơi nước bão hòa, thể hiện dưới dạng phần trăm (%) Thông số này giúp đánh giá mức độ ẩm có trong không khí, góp phần quan trọng trong các lĩnh vực khí tượng, HVAC và nông nghiệp Hiểu rõ về độ ẩm tương đối giúp cải thiện điều kiện sống và sản xuất, đồng thời tối ưu hóa các hệ thống kiểm soát không khí.

- Độ ẩm tuyệt đối là hà lượng hơi nước trong một đơn vị thể tích không khí, tức là bao nhiêu miligam nước chứa trong một xentimet khối (cm3) b Hình ảnh cảm biến độ ẩm

: Hình 5.1 : Hình ảnh cảm biến độ ẩm c Các tính năng của cảm biến độ ẩm

Cảm biến độ ẩm là loại điện trở nhạy cảm với độ ẩm, được chế tạo từ vật liệu đại phân tử hữu cơ, giúp đo độ ẩm chính xác trong nhiều lĩnh vực như bệnh viện, kho, xưởng, ngành dệt, dược phẩm và khí tượng học Các thông số kỹ thuật của module cảm biến độ ẩm cung cấp dữ liệu quan trọng để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu, đồng thời hướng dẫn sử dụng chi tiết giúp người dùng dễ dàng lắp đặt và vận hành Ứng dụng của cảm biến độ ẩm rộng rãi, đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát môi trường và nâng cao chất lượng sản phẩm trong các ngành công nghiệp và lĩnh vực y tế.

- HR202 cảm biến độ ẩm chất lượng cao;

- Đầu ra của so sánh, có khả năng điều khiển dòng > 15mA

- Biến trở điều chỉnh ngưỡng độ ẩm

- Kích thước PCB: 3.2cm x 1.4cm

- Bằng cách sử dụng một loại điện áp qua opamp LM393 để so sánh

- Mô-đun cảm biến độ ẩm rất nhạy cảm với độ ẩm môi trường xung quanh thường được dùng để phát hiện độ ẩm môi trường xung quanh

- Điều chỉnh chiết áp, có thể được thay đổi phát hiện độ ẩm ngưỡng (tức là, kiểm soát giá trị độ ẩm)

- DO đầu ra thiết bị đầu cuối có thể trực tiếp kết nối với vi điều khiển, vi điều khiển để phát hiện cao và thấp, qua đó phát hiện độ ẩm của môi trường được thay đổi

- Giả sử bạn chỉnh ngưỡng độ ẩm 60%, khi độ ẩm đạt đến ngưỡng 60% thì đèn xanh sẽ sáng để báo và đầu ra DO lên mức cao

Hình 5.2 : Hình ảnh vị trí các ngõ vào ra của module cảm biến độ ẩm e Các thành phần tương ứng trên thiết bị thí nghiệm:

Sơ đồ mạch cảm biến độ ẩm

Mục tiêu : Giải thịch được nguyên lý hoạt động của mạch cảm biến độ ẩm a Sơ đồ nguyên lý mạch

Hình 5.4 : Sơ đồ mạch cảm biến độ ẩm b Nguyên lý hoạt động của mạch

Khi độ ẩm tăng cao, ngõ ra của module cảm biến giảm xuống, gây ra điện áp thấp tại chân 3 của opamp Điều này làm cho điện áp tại chân 1 của opamp thấp hơn chân 2, từ đó kích hoạt cực B của Q1 để dòng điện chạy qua cuộn dây relay Khi relay hoạt động, tiếp điểm sẽ đóng lại, kết nối từ chân 3 qua chân 4 của relay, hoàn tất quá trình điều khiển tự động dựa trên sự thay đổi của độ ẩm.

Khi độ ẩm thay đổi giảm sẻ làm cho ngõ ra của module cảm biến có áp ra cao, dẫn đến điện áp chân 3 của opamp lớn hơn áp chân 2, chân 1 ra mức áp cao, điện áp ra này được kích cho cực B của Q1 làm Q1 không dẫn điện dòng điện không qua cuộn dây Relay, tiếp điểm sẽ không được nối từ chân 3 qua chân 4 của Relay.( Mạch không hoạt động)

Mục tiêu : Lắp ráp mạch cảm biến độ ẩm hoạt động tốt

3 Lắp ráp mạch khuếch hiệu chuản

4 Lắp ráp mạch khuếch đại thuật toán

5 Lắp ráp mạch điều khiển cảnh báo

* Sai phạm 1: Không có sự chênh lệch điện áp ở ngõ ra của cảm biến độ ẩm

- Nguyên nhân: Kết nối sai chân cảm của module cảm biến

+ Nhận biết và trình bày được nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt + Giải thích được hoạt động của mạch cảm biến nhiệt

+ Sử dụng thành thạo phần mềm Proteus mô phỏng mạch cảm biến nhiệt + Lắp ráp và cân chỉnh được mạch cảm biến nhiệt hoạt động tốt

- Vật tư: dây nối, test-board, IC LM358N, điện trở, biến trở, Transistor, Relay, cảm biến LM35, LED

Mục tiêu : Sử dụng được cảm biến LM35 hoạt động tốt a Khái niệm về LM35

LM35 là một cái cảm biến nhiệt độ giá rẻ, thường được tiêu dùng sử dụng để đo nhiệt độ (theo ° C) Nó có thể đo nhiệt độ chính xác hơn so với một điện trở nhiệt (thermistor) cùng tầm giá Cảm biến này tạo ra điện áp có đầu ra cao hơn các cặp nhiệt điện và có thể ko cần điện áp đầu ra được khuếch đại LM35 có điện áp đầu ra tỷ lệ thuận có nhiệt độ Hệ số tỷ lệ là 01V / ° C b Hình ảnh cảm biến LM35

: Hình 6.1 : Sơ đồ chân và hình dạng cảm biến LM35 c Thông số kỹ thuật và hướng dẫn sử dụng module

- Chân 1 cấp điện áp 5V, chân 3 cấp GND, chân 2 là chân OUTPUT dữ liệu dạng điện áp Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V Điện áp ra: -1V đến 6V

Công suất tiêu thụ là 60uA

CẢM BIẾN NHIỆT VÀ MẠCH ỨNG DỤNG

- Vật tư: dây nối, test-board, IC LM358N, điện trở, biến trở, Transistor, Relay, cảm biến LM35, LED.

Mục tiêu : Sử dụng được cảm biến LM35 hoạt động tốt a Khái niệm về LM35

LM35 là cảm biến nhiệt độ giá rẻ, thường được sử dụng để đo chính xác nhiệt độ theo °C, vượt trội hơn so với các loại điện trở nhiệt cùng tầm giá Cảm biến này tạo ra điện áp đầu ra tỷ lệ thuận với nhiệt độ, với hệ số tỷ lệ là 0.01V/°C, không cần khuếch đại điện áp Hình ảnh cảm biến LM35 minh họa rõ cấu tạo và ứng dụng của thiết bị này trong các dự án đo nhiệt độ.

: Hình 6.1 : Sơ đồ chân và hình dạng cảm biến LM35 c Thông số kỹ thuật và hướng dẫn sử dụng module

- Chân 1 cấp điện áp 5V, chân 3 cấp GND, chân 2 là chân OUTPUT dữ liệu dạng điện áp Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V Điện áp ra: -1V đến 6V

Công suất tiêu thụ là 60uA Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/oC Độ chính xác cao ở 25 C là 0.5 C

Trở kháng đầu ra thấp chỉ 0,1 ohm khi tải 1mA giúp đảm bảo độ chính xác cao cho các phép đo Ước tính độ chính xác thực tế đạt đến 1/4°C ở nhiệt độ phòng và 3/4°C trong khoảng nhiệt độ từ -55°C đến 150°C, phù hợp cho các ứng dụng đo lường chính xác Các thành phần liên quan trên thiết bị thí nghiệm được thiết kế để đảm bảo hiệu suất ổn định và đáng tin cậy trong mọi điều kiện môi trường.

Sơ đồ mạch cảm biến độ ẩm

Mục tiêu : Giải thích được nguyên lý hoạt động của mạch cảm biến dùng LM35 a Sơ đồ nguyên lý mạch

Hình 6.3 : Sơ đồ mạch cảm biến nhiệt dùng LM35

Mạch so sánh và điều khiển b Nguyên lý hoạt động của mạch

Khi nhiệt độ cấp cho LM35 tăng sẻ làm cho ngõ ra của LM35 có áp ra cao, dẫn đến điện áp chân 3 của opamp lớn hơn chân 2, chân 1 ra mức áp cao, điện áp này được kích cho cực B của Q1 làm Q1 dẫn điện dòng điện qua cuộn dây Relay, tiếp điểm sẽ được nối từ chân 3 qua chân 4 của Relay.( Mạch đã hoạt động)

Khi nhiệt độ cấp cho LM35 giảm sẻ làm cho ngõ ra của LM35 có áp ra thấp, dẫn đến điện áp chân 3 của opamp nhỏ hơn chân 2, chân 1 ra mức áp thấp, điện áp này không được kích cho cực B của Q1 làm Q1 không dẫn điện Relay không hoạt động, tiếp điểm sẽ không được nối từ chân 3 qua chân 4 Relay.( Mạch không hoạt động)

Qui trình thực hiện

Mục tiêu : Lắp ráp mạch cảm biến dùng LM35 hoạt động tốt

3 Lắp ráp mạch hiệu chỉnh

5 Lắp ráp mạch điều khiển cảnh báo

* Sai phạm 1: Không có sự chênh lệch điện áp ở ngõ ra của cảm biến nhiệt

- Nguyên nhân: Kết nối sai chân của module cảm biến

+ Nhận biết và trình bày được nguyên lý hoạt động của cảm biến chạm + Giải thích được hoạt động của mạch cảm biến dùng chạm

+ Sử dụng thành thạo phần mềm Proteus mô phỏng mạch cảm biến

+ Lắp ráp và cân chỉnh được mạch cảm biến chạm hoạt động tốt

+ Rèn luyện được tính tỉ mỉ, nghiêm túc trong công việc

+ Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

- Vật tư: dây nối, test-board, IC LM358N, điện trở, biến trở, Transistor, LED, cảm biến chạm điện dung

Mục tiêu: Sử dụng đúng cảm biến chạm điện dung hoạt động tốt a Khái niệm

Cảm biến chạm điện dung là các công tắc cảm ứng đơn giản, có độ nhạy cao và khả năng xuyên qua các vật thể phi kim từ 3 đến 8mm Loạt cảm biến này thường được sử dụng để phát hiện sự tiếp xúc hoặc gần tiếp xúc, mang lại hiệu quả và độ chính xác cao trong các ứng dụng tự động hóa Hình ảnh cảm biến chạm điện dung minh họa rõ ràng cấu trúc và các đặc điểm kỹ thuật của thiết bị, giúp người dùng dễ dàng nhận biết và lựa chọn phù hợp cho các dự án của mình.

Hình 7.1 : Hình ảnh các loại module cảm biến chạm điện dung c Thông số kỹ thuật cơ bản của cảm biến chạm điện dung

- Khi chạm tay, module phát ra một tín hiệu mức thấp, chạm lại sẽ tạo ra mức cao

CẢM BIẾN CHẠM ĐIỆN DUNG VÀ MẠCH ỨNG DỤNG

- Vật tư: dây nối, test-board, IC LM358N, điện trở, biến trở, Transistor, LED, cảm biến chạm điện dung.

Mục tiêu: Sử dụng đúng cảm biến chạm điện dung hoạt động tốt a Khái niệm

Cảm biến chạm điện dung là các công tắc cảm ứng điện dung đơn giản, có độ nhạy cao và khả năng cảm ứng xuyên qua các vật thể phi kim từ 3 đến 8mm Hình ảnh cảm biến chạm điện dung minh họa rõ nét thiết kế nhỏ gọn, dễ lắp đặt và sử dụng trong nhiều ứng dụng tự động hóa công nghiệp và gia đình Với khả năng phát hiện chính xác, cảm biến này giúp tối ưu hóa quy trình vận hành, nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của các hệ thống tự động.

Hình 7.1 : Hình ảnh các loại module cảm biến chạm điện dung c Thông số kỹ thuật cơ bản của cảm biến chạm điện dung

- Khi chạm tay, module phát ra một tín hiệu mức thấp, chạm lại sẽ tạo ra mức cao

+ S (tín hiệu) d Cách sử dụng cảm ứng chạm điện dung:

- Giao diện điều khiển: Tổng cộng 3 chân (GND, VCC, SIG), GND là mặt đất, VCC là cung cấp điện, SIG là tín hiệu đầu ra;

- Chỉ báo nguồn: đèn LED xanh, điện chính xác sáng;

- Vị trí chạm: tương tự như biểu tượng dấu vân tay bên trong khu vực, nhẹ nhàn chạm vào ngón tay để kích hoạt

Định vị lỗ gồm các lỗ vít vị trí có diện tích 4 M2 và khẩu độ 2,2mm, giúp quá trình cài đặt dễ dàng và xác định chính xác vị trí Thiết kế này tối ưu hóa việc lắp ráp các mô-đun nhanh chóng, chính xác, từ đó đảm bảo sự kết hợp dễ dàng và độ bền của hệ thống.

Sơ đồ mạch cảm biến chạm điện dung

Mục tiêu : Giải thích được nguyên lý hoạt động của mạch cảm biến chạm điện dung a Sơ đồ nguyên lý

Hình 7.2 : Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến chạm điện dung b Nguyên lý hoạt động của mạch

Khi tay chạm vào cảm biến lần đầu tiên, tín hiệu tại chân 3 của cảm biến ra thấp, làm cho áp tại chân 3 của op-amp giảm xuống Điều này khiến áp ở chân 1 của op-amp thấp hơn so với chân 2, dẫn đến đầu ra tại chân 1 thấp Do đó, cực B của transistor Q1 cũng có điện áp thấp, làm cho Q1 không dẫn, và mạch không hoạt động.

- Khi ta dùng tay chạm lần 2 vào cảm biến thì tín hiệu chân 3 của cảm biến ra cao làm cho áp chân 3 của opamp lớn hơn áp chân 2 của opamp, vậy áp ra tại chân 1 cao dẫn đến áp tại cực B của Q1 cao, Q1 dẫn, mạch hoạt động

Qui trình thực hiện

Mục tiêu : Lắp ráp mạch cảm biến hoạt động tốt

2 Lắp ráp phân cực cảm biến

3 Lắp ráp mạch cộng vi sai

4 Lắp ráp mạch khuếch đại

5 Lắp ráp công suất và tải

* Sai phạm 1: Không có sự chênh lệch điện áp ở 2 ngõ vào của mạch khuếch đại thuật toán

- Nguyên nhân: Kết nối sai mạch ngõ vào hoặc dây kết nối bị đứt

- Khắc phục: Kiểm tra lại kết nối mạch và dây kết nối

- Nguyên nhân: đấu sai chân Relay

- Khắc phục: Kiểm tra và điều chỉnh chân Relay

- Nguyên nhân: Sai cực Relay, sai cực Transistor

- Khắc phục: Kiểm tra và lắp ráp lại đúng cực Relay và Transistor

Bài tập 1 : Giải thích hoạt động của mạch khi đổi chân 2, chân 3 của opamp trên sơ đồ mạch đã học?

Bài Tập 2: Giải thích hoạt động của mạch khi đổi tiếp đểm của Relay?

[1] Dương Minh Trí, Cảm biến và Ứng dụng, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, 2001

[2] TS Vũ Quang Hồi, Giáo trình kỹ thuật cảm biến, Nhà xuất bản giáo dục Hà Nội, 2009

[3] Lê Văn Doanh, Các bộ cảm biến trong đo lường và điều khiển, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2001

[4] ThS Nguyễn Văn Hiệp, Điện tử ứng dụng, Nhà xuất bản đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM, 2010

[5] Tài liệu do công ty Đỉnh Bạch Mã cung cấp kèm theo thiết bị và mô hình thí nghiệm Đo lường cảm biến

[7] Phụ lục: Sơ đồ chân các linh kiện

Tiêu đề	Đo lường cảm biến
Tác giả	Dương Hoàng Hiếu, Tăng Chí Tâm, Lâm Văn Linh
Trường học	Trường Cao đẳng Kiên Giang
Chuyên ngành	Điện tử
Thể loại	Giáo trình
Năm xuất bản	2019
Thành phố	Kiên Giang

Định dạng
Số trang	46
Dung lượng	1,53 MB