Giáo trình Kỹ thuật cảm biến (Ngành: Điện công nghiệp) - CĐ Công Nghệ Hà Tĩnh

Giáo trình được thiết kế theo từng bài trong hệ thống mô đun của chương trình, có mục tiêu bài học rõ ràng. Giáo trình được biên soạn song ngữ tiếng việt và tiếng anh chuyên ngành. Điều đó không những giúp sinh viên học tập kiến thức chuyên môn mà còn luyện tập tiếng anh chuyên ngành và sẽ giúp ích rất nhiều cho sinh viên sau khi ra trường vào làm việc tại các doanh nghiệp.

KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÁC BỘ CẢM BIẾN

Để nghiên cứu các loại cảm biến, sinh viên cần hiểu rõ khái niệm và ứng dụng thực tiễn của chúng Bài học này sẽ cung cấp cho sinh viên kiến thức về định nghĩa cảm biến, ứng dụng của cảm biến trong cuộc sống và cách phân loại các loại cảm biến khác nhau.

- Trình bày được khái niệm cảm biến

- Phân loại được cảm biến

- Chủ động, sáng tạo, nghiêm túc

1 Khái niệm cảm biến/Sensor concept

Là thiết bị biến đổi các đại lượng cần đo không điện thành tín hiệu mang điện

GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN 10

- Theo nguyên lý chuyển đổi giữa kích thích và đáp ứng

Hi ện tượng chuyển đổi giữa kích thích và đáp ứng

Quang điện Quang tử Điện từ

Biến đổi hoá học Biến đổi điện hoá Phân tích phổ

Biến đổi sinh hoá Biến đổi vật lý Hiệu ứng trên cơ thể sống

Kích thích Các đặc tính của kích thích Âm thanh

Biên pha, phân cực Phổ

Tốc độ truyền sóng Điện Điện tích, dòng điện Điện thế, điện áp Điện trường Điện dẫn, hằng số điện môi

Từ thông, cường độ từ trường Độ từ thẩm

Vị trí Lực, áp suất Gia tốc, vận tốc, ứng suất, độ cứng Mômen

Khối lượng, tỉ trọng Độ nhớt

Hệ số phát xạ, khúc xạ

Nhiệt độ Thông lượng Tỷ nhiệt

- Theo phạm vi sử dụng

- Theo thông số của mô hình mạch điện thay thế

+ Cảm biến tích cực (có nguồn) : Đầu ra là nguồn áp hoặc nguồn dòng

Cảm biến thụ động là loại cảm biến không có nguồn năng lượng riêng và cần nguồn năng lượng phụ để thực hiện nhiệm vụ đo kiểm Chúng được đặc trưng bởi các thông số như điện trở (R), điện cảm (L), và điện dung (C), có thể là tuyến tính hoặc phi tuyến.

2 Trình bày một số ứng dụng cụ thể của cảm biến?

KHÁI QUÁT VỀ CẢM BIẾN QUANG ĐIỆN

Để hiểu rõ về các loại cảm biến quang phổ biến, cần nghiên cứu nguyên lý hoạt động và ứng dụng của chúng Bài học này sẽ giúp sinh viên nắm bắt được cách thức hoạt động của cảm biến quang và những ứng dụng thực tiễn của chúng.

- Trình bày được nguyên lý hoạt động và ứng dụng của cảm biến quang

- Chủ động, sáng tạo và nghiêm túc

1 Khái quát về cảm biến quang

1.1 Cấu trúc cảm biến quang/ Structure of photoelectric sensor

1.2 Nguyên lý hoạt động cảm biến quang/ Principle of photoelectric sensor

Bộ phận phát quang Emitter

Bộ phậ thu quang Receiver

Tín hiệu đầu ra Output signal

1.3 Ứng dụng của cảm biến quang/ Application of photoelectric

- Phát hiện vật thể trong suốt và không trong suốt

- Ứng dụng trong tất cả các lĩnh vực của đời sống xã hội

1 Trình bày nguyên lý hoạt động của cảm biến quang

2 Trình bày một số ứng dụng cụ thể của cảm biến quang trong thực tế.

CẢM BIẾN QUANG PHẢN XẠ THU PHÁT KHÁC PHÍA

(Through – beam sensor) Giới thiệu:

Cảm biến quang phản xạ thu phát khác phía có ưu điểm là khoảng cách phát hiện vật lớn, do đó được ứng dụng phổ biến trong các hệ thống điều khiển tự động và an toàn của máy công cụ Bài học này sẽ giúp sinh viên nắm vững kiến thức về loại cảm biến này.

- Trình bày được nguyên lý hoạt động, đặc điểm, ứng dụng của cảm biến quang thu phát khác phía

- Lắp đặt và lựa chọn được cảm biến quang thu phát khác phía

2 Nguyên lý hoạt động/ Principle

- Khoảng cách phát hiện lớn

- Không phát hiện được vật thể trong suốt

- Phát hiện vật thể không trong suốt

5.1 Đầu ra dạng tiếp điểm rơ le/ Relay output

- Đấu nối vào mạch điều khiển rơ le – contactor

- Đấu nối vào mạch rơle – contactor

- Đọc tài liệu kỹ thuật/ Catalogue

1 Trình bày nguyên lý hoạt động của cảm biến quang thu phát khác phía?

2 Trình bày ứng dụng của cảm biến quang thu phát khác phía?

3 Lắp đặt cảm biến quang thu phát khác phía

4 Trình bày phương án thay thế cảm biến quang thu phát khác phía khi cảm biến bị hỏng

5 Lựa chọn cảm biến theo yêu cầu cho trước.

CẢM BIẾN QUANG PHẢN XẠ THU PHÁT CÙNG PHÍA

(Diffuse reflective sensor) Giới thiệu:

Cảm biến quang phản xạ thu phát cùng phía có khả năng phát hiện vật thể trong suốt, mang lại nhiều lợi ích cho các hệ thống điều khiển tự động Bài học này sẽ cung cấp cho sinh viên kiến thức cần thiết về loại cảm biến này.

- Trình bày được nguyên lý hoạt động, đặc điểm, ứng dụng của cảm biến quang thu phát cùng phía

- Lắp đặt và lựa chọn được cảm biến quang thu phát cùng phía

- Khoảng cách phát hiện nhỏ

- Có khả năng phát hiện được vật thể trong suốt

- Sử dụng vật thể làm mặt phản xả

- Khả năng phát hiện phụ thuộc vào màu sắc và bề mặt của vật thể

5.2 Đầu ra Transistor/ Transistor output

1 Trình bày nguyên lý hoạt động của cảm biến quang thu phát cùng phía?

2 Trình bày ứng dụng của cảm biến quang thu phát cùng phía?

3 Lắp đặt cảm biến quang thu phát cùng phía

4 Trình bày phương án thay thế cảm biến quang thu phát cùng phía khi cảm biến bị hỏng

CẢM BIẾN QUANG PHẢN XẠ GƯƠNG

Cảm biến quang phản xạ gương nổi bật với khả năng phát hiện vật thể trong suốt và khoảng cách phát hiện lớn, làm cho nó trở thành lựa chọn phổ biến trong các hệ thống điều khiển tự động Bài học này sẽ cung cấp cho sinh viên kiến thức sâu sắc về loại cảm biến này.

- Trình bày được nguyên lý hoạt động, đặc điểm, ứng dụng của cảm biến quang phản xạ gương

- Lắp đặt và lựa chọn được cảm biến phản xạ gương

- Khoảng cách phát hiện lớn

- Có khả năng phát hiện được vật thể trong suốt

- Không phụ thuộc vào màu sắc và bề mặt của vật thể

1 Trình bày nguyên lý hoạt động của cảm biến quang phản xạ gương?

2 Trình bày ứng dụng của cảm biến quang phản xạ gương?

3 Lắp đặt cảm biến quang phản xạ gương

4 Trình bày phương án thay thế cảm biến quang phản xạ gương khi cảm biến bị hỏng

5 Lựa chọn cảm biến theo yêu cầu cho trước

CẢM BIẾN SỢI QUANG

(Fiber optic sensor) Giới thiệu:

Cảm biến sợi quang nổi bật với khả năng phát hiện vật thể trong suốt và phân biệt màu sắc, tích hợp nhiều ưu điểm của các loại cảm biến quang khác Thiết kế đầu thu phát nhỏ gọn giúp chúng phù hợp với không gian lắp đặt hạn chế, do đó, cảm biến này được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển tự động Bài học này sẽ cung cấp cho sinh viên cái nhìn sâu sắc về loại cảm biến này.

- Trình bày được nguyên lý hoạt động, đặc điểm, ứng dụng của cảm biến sợi quang

- Lắp đặt và lựa chọn được cảm biến sợi quang

- Có độ chính xác cao

- Có khả năng phát hiện được vật thể trong suốt, phân biệt được màu sắc của vật thể

- Lắp đặt được ở những vị trí có không gian hẹp

- Có loại thu phát khác phía và cùng phía, phản xạ gương

- Là cảm biến thông minh có chức năng teaching

5 Lắp đặt/ Install Đầu ra Transistor/ Transistor output

1 Trình bày nguyên lý hoạt động của cảm biến sợi quang?

2 Trình bày ứng dụng của cảm biến sợi quang?

3 Lắp đặt cảm biến sợi quang

4 Trình bày phương án thay thế cảm biến sợi quang khi cảm biến bị hỏng

CẢM BIẾN LAZE

Cảm biến Laze là thiết bị quan trọng trong các hệ thống điều khiển tự động, giúp xác định vị trí và khoảng cách, cũng như trong các thiết bị đọc mã vạch Bài học này nhằm cung cấp cho sinh viên kiến thức sâu sắc về cảm biến Laze và ứng dụng của nó.

- Trình bày được cấu trúc, nguyên lý hoạt động, đặc điểm và ứng dụng của cảm biến laze;

- Lắp đặt và lựa chọn được các loại cảm biến laze;

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, tuân thủ đúng quy trình trong quá trình thực hành

Thực chất, laser là tên gọi tắt của cụm từ “Light Amplificcation by Stimulatedd

Emission of Radiation” – Được hiểu là sự khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ kích hoạt

Cảm biến laser có hai loại chính: cảm biến thu phát chung và cảm biến quang laser thu phát riêng Cảm biến thu phát riêng nổi bật với tia laser hội tụ cao, cho phép phát hiện đối tượng ở khoảng cách xa lên đến 50m, giúp dễ dàng định vị hai đầu thu phát Ngược lại, cảm biến quang laser thu phát chung được thiết kế với thấu kính đặc biệt, mang lại khả năng phát hiện chính xác các vật nhỏ hơn so với các loại cảm biến laser khác sử dụng thấu kính màu đỏ.

- Có độ chính xác cao

- Có khả năng phát hiện được vật thể trong suốt, phân biệt được màu sắc của vật thể

- Có loại thu phát khác phía và cùng phía

- Là cảm biến thông minh có chức năng teaching

1 Trình bày nguyên lý hoạt động của cảm biến laze?

2 Trình bày ứng dụng của cảm biến laze?

3 Lắp đặt cảm biến laze

CẢM BIẾN ÁNH SÁNG

Cảm biến ánh sáng là thiết bị quan trọng trong việc điều khiển hệ thống đèn cao áp cho chiếu sáng đường phố Bài học này sẽ giúp sinh viên nắm vững kiến thức về chức năng và ứng dụng của cảm biến ánh sáng.

- Trình bày được nguyên lý hoạt động, đặc điểm, ứng dụng của cảm biến ánh sáng

- Lắp đặt và lựa chọn được cảm biến ánh sáng

- Hoạt động tin cậy cao

- Đóng cắt hệ thống đèn đường, Nhà máy, Nông trại, Sân bay, Bãi đậu xe

- Lựa chọn theo dòng điện của phụ tải

1 Trình bày nguyên lý hoạt động của cảm ánh sáng?

2 Trình bày ứng dụng của cảm biến ánh sáng?

3 Lắp đặt cảm biến ánh sáng

4 Trình bày phương án thay thế cảm biến ánh sáng khi cảm biến bị hỏng

CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN CẢM

(Inductive Proximity Sensor) Giới thiệu:

Cảm biến quang chỉ có khả năng phát hiện vật thể mà không phân biệt được tính chất của chúng Trong các hệ thống sản xuất tự động, cần có cảm biến chỉ hoạt động khi vật thể là kim loại Cảm biến tiệm cận kiểu điện cảm là giải pháp lý tưởng cho yêu cầu này Bài học này sẽ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về loại cảm biến này.

- Trình bày được cấu trúc, nguyên lý hoạt động, đặc điểm, ứng dụng của cảm biến tiệm cận điện cảm

- Lắp đặt và lựa chọn được cảm biến tiệm cận điện cảm

1 Trình bày nguyên lý hoạt động của cảm biến tốc độ?

2 Trình bày ứng dụng của cảm biến tiệm tốc độ?

3 Lắp đặt cảm biến tốc độ

4 Trình bày phương án thay thế cảm biến khi cảm biến bị hỏng

BÀI 14: CẢM BIẾN ĐO LƯU LƯỢNG

Trong sản xuất, kiểm soát lưu lượng chất lỏng là rất quan trọng và cần thiết Để thực hiện điều này, cảm biến đo lưu lượng được sử dụng Bài học này cung cấp cho sinh viên kiến thức về nguyên lý và ứng dụng của cảm biến đo lưu lượng.

- Trình bày được cấu trúc, nguyên lý hoạt động, ứng dụng của cảm đo lưu lượng

1 Vận tốc dòng chảy và lưu lượng

Hình 1: ảnh hưởng của đường ống đến lưu lượng

2 Các yếu tố ảnh hưởng

3 Cảm biến đo kiểu áp suất so lệch

4 Cảm biến lưu lượng kiểu từ trường

5 Cảm biến lưu lượng kiểu thế chỗ

6 Hình ảnh cảm biến lưu lượng thực tế

1 Trình bày nguyên lý hoạt động của cảm biến đo lưu lượng kiểu áp suất so lệch?

2 Trình bày nguyên lý hoạt động của cảm biến đo lưu lượng kiểu từ trường?

3 Trình bày nguyên lý hoạt động của cảm biến đo lưu lượng kiểu thế chỗ?

4 Trình bày ứng dụng của cảm biến đo lưu lượng kiểu áp suất so lệch?

5 Trình bày ứng dụng của cảm biến đo lưu lượng kiểu từ trường?

6 Trình bày ứng dụng của cảm biến đo lưu lượng kiểu thế chỗ?

BÀI 15: CẢM BIẾN ÁP SUẤT

Trong sản xuất công nghiệp, việc kiểm soát và giám sát áp suất của lưu chất là rất quan trọng, và để thực hiện điều này, cảm biến áp suất là thiết bị không thể thiếu Bài học này cung cấp cho sinh viên những kiến thức cần thiết về loại cảm biến này.

- Trình bày được cấu trúc, nguyên lý hoạt động, đặc điểm, ứng dụng của cảm áp suất

- Lắp đặt và lựa chọn được cảm biến tốc độ

- Sức căng của lò xo quyết định áp giá trị áp suất tác động của công tắc

Khi áp lực của lưu chất vượt quá lực đẩy của lò xo, công tắc hành trình sẽ được kích hoạt, dẫn đến việc các tiếp điểm của công tắc chuyển trạng thái.

Khi áp lực lưu chất tác động lên piston giảm xuống dưới mức áp suất mà người dùng đã điều chỉnh, các tiếp điểm sẽ quay trở lại trạng thái ban đầu.

- Đề điều chỉnh áp suất tác động của công tắc chúng ta sử dụng vít điều chỉnh để điều chỉnh sức căng của lò xo

- Sử dụng trong điều khiển đóng cắt tự động hệ thống bơm nước, máy nén khí piston

II Cảm biến áp suất

2 Nguyên lý hoạt động/ Principle Áp suất: ngồn áp suất cần kiểm tra có thể là áp suất khí, hơi, chất lỏng …

Cảm biến: là bộ phận nhận tín hiệu từ áp suất và truyền tín hiệu về khối xử lý

Tùy thuộc vào loại cảm biến, tín hiệu cơ của áp suất sẽ được chuyển đổi thành các dạng tín hiệu điện khác nhau như điện trở, điện dung, điện cảm hoặc dòng điện trước khi được gửi đến khối xử lý.

Khối xử lý nhận tín hiệu từ cảm biến và thực hiện chuyển đổi thành tín hiệu tiêu chuẩn trong đo áp suất, bao gồm các tín hiệu ngõ ra như 4 ~ 20 mA (tín hiệu phổ biến nhất), 0 ~ 5 VDC, và 0 ~.

Có nhiều loại cảm biến với cách thức hoạt động khác nhau, bao gồm cảm biến biến dạng vật liệu, cảm biến điện dung, và cảm biến áp điện Trong số đó, cảm biến áp điện trở và cảm biến điện dung là hai dạng phổ biến nhất.

Cảm biến áp suất kiểu áp điện trở

Cảm biến áp suất hoạt động dựa trên sự biến dạng của màng khi chịu tác động của áp suất Sự biến dạng này được chuyển đổi thành tín hiệu điện nhờ vào các phần tử áp điện trở được cấy trên màng Khi màng bị uốn cong, giá trị của các áp điện trở sẽ thay đổi, từ đó cung cấp thông tin chính xác về áp suất.

Giáo trình kỹ thuật cảm biến 38 nhấn mạnh rằng độ nhạy và tầm đo của cảm biến phụ thuộc vào màng, kích thước, cấu trúc và vị trí của các áp điện trở trên màng.

Cảm biến kiểu áp trở được cấu tạo từ một màng nhạy cảm với áp suất, với bốn điện trở được bố trí tại bốn trung điểm của các cạnh màng Hai cặp điện trở song song và hai cặp vuông góc với màng giúp đo lường sự biến đổi của màng, tạo ra chiều biến dạng trái ngược nhau Tất cả bốn điện trở này được kết hợp thành cầu Wheatstone.

Khi không có áp suất tác động, điện áp ngõ ra của các điện trở ở trạng thái cân bằng là 0 Khi áp suất tác động làm biến dạng màng mỏng, giá trị điện trở thay đổi: các điện trở song song với cạnh màng giảm, trong khi các điện trở vuông góc với cạnh màng tăng, dẫn đến điện áp ngõ ra khác 0 Sự thay đổi giá trị điện trở phụ thuộc vào độ biến dạng của màng, do đó, việc kiểm tra điện áp ngõ ra cho phép tính toán áp suất cần đo.

Cảm biến áp suất kiểu tụ

Loại cảm biến áp suất này hoạt động dựa trên nguyên lý đơn giản, sử dụng giá trị điện dung để xác định áp suất Điện dung của tụ điện sẽ thay đổi khi khoảng cách giữa các cực của tụ được điều chỉnh.

Nguyên lý hoạt động của áp kế điện dung dựa trên sự biến dạng của lớp màng khi có áp suất tác động Khi áp suất tác động, lớp màng bị biến dạng, dẫn đến việc các bản cực của tụ điện di chuyển gần nhau hoặc xa nhau, từ đó làm thay đổi giá trị điện dung Sự thay đổi này được xử lý qua hệ thống, cho phép xác định chính xác áp suất cần đo.

- Tín hiệu đầu ra liên tục từ 0-10VDC hoặc 4-20mA

- Giám sát liên tục áp suất hệ thống cần đo và điều khiển

- Đo liên tục áp suất của lưu chất như khí, nước, thủy lực…

- Sử dụng trong các dây chuyền sản xuất tự động

- Dải áp suất cần đo

- Dạng tín hiệu đầu ra

1 Trình bày nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất?

2 Trình bày ứng dụng của cảm biến áp suất?

BÀI 16: CẢM BIẾN TRỌNG LƯỢNG

Trong sản xuất tại các nhà máy, việc cân các đối tượng tĩnh và động cần được thực hiện tự động thông qua việc sử dụng cảm biến trọng lượng Bài học này giúp sinh viên hiểu rõ về loại cảm biến này và tầm quan trọng của nó trong quy trình sản xuất.

- Trình bày được cấu trúc, nguyên lý hoạt động, đặc điểm, ứng dụng của cảm biến trọng lượng

- Lắp đặt và lựa chọn được cảm biến trọng lượng

CẢM BIẾN ÁP SUẤT

Trong sản xuất tại các nhà máy, việc giám sát và điều khiển áp suất của lưu chất là rất quan trọng, và để thực hiện điều này, cảm biến áp suất là thiết bị không thể thiếu Bài học này sẽ giúp sinh viên hiểu rõ về loại cảm biến này và vai trò của nó trong quy trình sản xuất.

- Trình bày được cấu trúc, nguyên lý hoạt động, đặc điểm, ứng dụng của cảm áp suất

- Lắp đặt và lựa chọn được cảm biến tốc độ

- Sức căng của lò xo quyết định áp giá trị áp suất tác động của công tắc

Khi áp lực lưu chất tác động lên piston vượt quá lực đẩy của lò xo, công tắc hành trình sẽ được kích hoạt, dẫn đến việc các tiếp điểm của công tắc chuyển trạng thái.

Khi áp lực của lưu chất tác động vào piston giảm xuống dưới áp suất đã được người dùng điều chỉnh, các tiếp điểm sẽ trở về trạng thái ban đầu.

- Đề điều chỉnh áp suất tác động của công tắc chúng ta sử dụng vít điều chỉnh để điều chỉnh sức căng của lò xo

- Sử dụng trong điều khiển đóng cắt tự động hệ thống bơm nước, máy nén khí piston

II Cảm biến áp suất

2 Nguyên lý hoạt động/ Principle Áp suất: ngồn áp suất cần kiểm tra có thể là áp suất khí, hơi, chất lỏng …

Cảm biến: là bộ phận nhận tín hiệu từ áp suất và truyền tín hiệu về khối xử lý

Tùy thuộc vào loại cảm biến, tín hiệu cơ của áp suất sẽ được chuyển đổi thành các dạng tín hiệu như điện trở, điện dung, điện cảm hoặc dòng điện trước khi được gửi đến khối xử lý.

Khối xử lý nhận tín hiệu từ cảm biến và chuyển đổi chúng sang dạng tín hiệu tiêu chuẩn trong đo áp suất, bao gồm các tín hiệu ngõ ra như 4 ~ 20 mA, 0 ~ 5 VDC.

Có nhiều loại cảm biến với cách thức hoạt động khác nhau, bao gồm cảm biến biến dạng vật liệu, cảm biến thay đổi điện trở, cảm biến điện dung và cảm biến áp điện Trong số đó, cảm biến áp điện trở và cảm biến điện dung là hai dạng phổ biến nhất.

Cảm biến áp suất kiểu áp điện trở

Cảm biến áp suất hoạt động dựa trên sự biến dạng của màng khi chịu tác động của áp suất, chuyển đổi biến đổi này thành tín hiệu điện thông qua các phần tử áp điện trở được cấy trên màng Khi lớp màng bị uốn cong, giá trị của các áp điện trở sẽ thay đổi, cho phép đo lường chính xác áp suất.

Giáo trình kỹ thuật cảm biến 38 trình bày rằng độ nhạy và tầm đo của cảm biến phụ thuộc lớn vào màng, kích thước, cấu trúc và vị trí của các áp điện trở trên màng.

Cảm biến kiểu áp trở được cấu tạo từ một màng nhạy cảm với áp suất, với bốn điện trở được bố trí tại bốn trung điểm của các cạnh màng Hai cặp điện trở song song và hai cặp điện trở vuông góc với màng sẽ phản ứng trái ngược khi màng bị biến dạng Tất cả bốn điện trở này được kết hợp để tạo thành cầu Wheatstone.

Khi không có áp suất tác động, điện áp ngõ ra của điện trở ở trạng thái cân bằng là 0 Khi áp suất tác động làm biến dạng màng mỏng, giá trị điện trở thay đổi: điện trở song song với cạnh màng giảm, trong khi điện trở vuông góc với cạnh màng tăng, dẫn đến điện áp ngõ ra khác 0 Sự thay đổi này phụ thuộc vào độ biến dạng của màng, do đó, bằng cách kiểm tra điện áp ngõ ra, chúng ta có thể tính toán được áp suất cần đo.

Cảm biến áp suất kiểu tụ

Loại cảm biến này hoạt động dựa trên nguyên lý xác định áp suất thông qua giá trị điện dung Điện dung của tụ điện sẽ thay đổi khi khoảng cách giữa các cực của tụ điện được điều chỉnh.

Nguyên lý hoạt động của áp kế điện dung dựa trên sự biến dạng của lớp màng khi có áp suất tác động Khi lớp màng bị biến dạng, nó sẽ làm cho các bản cực của tụ điện di chuyển gần lại hoặc xa nhau, dẫn đến sự thay đổi giá trị điện dung Qua hệ thống xử lý, sự thay đổi này cho phép xác định chính xác áp suất cần đo.

- Tín hiệu đầu ra liên tục từ 0-10VDC hoặc 4-20mA

- Giám sát liên tục áp suất hệ thống cần đo và điều khiển

- Đo liên tục áp suất của lưu chất như khí, nước, thủy lực…

- Sử dụng trong các dây chuyền sản xuất tự động

- Dải áp suất cần đo

- Dạng tín hiệu đầu ra

CẢM BIẾN TRỌNG LƯỢNG

Trong các nhà máy sản xuất, việc cân các đối tượng tĩnh và động cần được thực hiện tự động để đảm bảo hiệu quả Để đạt được điều này, cảm biến trọng lượng là thiết bị không thể thiếu Bài học này cung cấp cho sinh viên kiến thức cần thiết về loại cảm biến này.

- Trình bày được cấu trúc, nguyên lý hoạt động, đặc điểm, ứng dụng của cảm biến trọng lượng

- Lắp đặt và lựa chọn được cảm biến trọng lượng

Load Cell là một thiết bị cảm biến lực, thường được làm từ nhôm hoặc thép không gỉ đã qua xử lý đặc biệt Thiết bị này được trang bị bốn strain gage, hay còn gọi là tế bào cân, để tạo thành một cầu cân bằng Wheatsone.

- Khi vât chứng bị biến dạng dưới tác dụng của trọng lực tác động vào load cell dẫn tới 2 hoặc 4 strain gage bị biến dạng

Các strain gage bị biến dạng sẽ làm thay đổi điện trở, dẫn đến việc cầu Wheatstone mất cân bằng và tạo ra điện áp ở ngõ ra với cường độ khoảng mV.

- Điện áp này tỷ lệ với trọng lực đè lên cảm biến Từ tín hiệu điện áp này người ta suy ra được trọng lượng của vật

- Tùy vào từng ứng dụng cụ thể mà load cell có hình dạng khác nhau

- Tín hiệu đầu ra nhỏ nên phải sử dụng bộ đầu cân để khuyếch đại tín hiệu trước khi đưa vào các bộ điều khiển

- Sử dụng trong các hệ thống cân tự động trong công nghiệp Ví dụ trạm trộn bê tông, dây chuyền tự động đóng bao xi măng, đường…

- Ứng dụng chế tạo thiết bị cân trong dân dụng, quốc phòng, an ninh

Cảm biến có đầu ra 2mV/V cho thấy rằng khi nguồn cấp là 10VDC, tín hiệu đầu ra khi đầy tải đạt 20mV, còn khi không tải là 0mV Tương tự, nếu nguồn cấp là 5VDC, tín hiệu đầu ra khi đầy tải sẽ là 10mV và khi không tải vẫn là 0mV.

Load cell có khả năng đo trọng lượng tối đa 100kg với đầu ra 1mV/V Khi được cung cấp nguồn 10VDC, nếu một vật thể nặng 100kg tác động lên cảm biến, đầu ra của nó sẽ đạt 10mV.

Khi hệ thống cân sử dụng nhiều load cell, thường gặp ở các trạm cân với 4, 6 hoặc 8 load cell, việc kết nối các cảm biến vào đầu cân phải đảm bảo rằng khối lượng tác động lên các load cell là đồng nhất để đảm bảo độ chính xác trong hiển thị Để đạt được điều này, các load cell cần được kết nối với bộ cộng tín hiệu (junction box) trước khi truyền về đầu cân để xử lý, giúp tính tổng giá trị từ các cảm biến.

Khi sử dụng bốn cảm biến để cân một vật nặng 100kg, mỗi cảm biến có khả năng đo tối đa 100kg và đầu ra là 2mV/V với nguồn cấp 10VDC Khi kết nối vào bộ cộng, tổng đầu ra sẽ là tổng của bốn cảm biến Nếu mỗi cảm biến chịu 25kg, đầu ra của mỗi cảm biến là 2,5mV, do đó đầu ra tổng của bộ cộng sẽ đạt 10mV.

- Trọng lượng tối đa của đối tượng cần đo

- Nguồn cấp cho cảm biến

- Để tránh sai số thì dải đo của cảm biến lớn hơn trọng lượng tối đa không quá lớn

- Khi lựa chọn nhiều cảm biến lắp song song thì dải đo của các cảm biến phải giống nhau

CẢM BIẾN MỨC

Trong sản xuất tại các nhà máy, việc giám sát và điều khiển mức chất lỏng trong hệ thống bơm nước sinh hoạt, sản xuất và xử lý nước thải là rất quan trọng Để thực hiện điều này, cảm biến mức được sử dụng Bài học này cung cấp cho sinh viên kiến thức cần thiết về loại cảm biến này.

- Trình bày được cấu trúc, nguyên lý hoạt động, đặc điểm, ứng dụng của cảm biến mức

- Lắp đặt và lựa chọn được cảm biến mức kiểu điện cực

I Đo mức theo nguyên lý cơ khí

- Sử dụng trong các hệ thống bơm nước nhà cao tầng

II Cảm biến mức kiểu phao từ

1 Cấu trúc và nguyên lý

Cảm biến mức kiểu phao từ được cấu tạo từ một ống thủy tinh hoặc nhựa, với các tiếp điểm lưỡi gà gắn bên ngoài Bên trong ống, một chiếc phao có vành nam châm sẽ nổi lên theo mực nước Khi phao nổi, vành nam châm sẽ kéo theo và đóng các tiếp điểm lưỡi gà bên ngoài ống, giúp xác định mức nước chính xác.

Cảm biến mức kiểu phao từ được thiết kế để chịu đựng môi trường hóa chất và dầu mỡ, vì vậy chúng thường được ứng dụng trong ngành công nghiệp hóa chất và dầu mỏ.

III Cảm biến mức theo kiểu biến trở

Cảm biến mức kiểu biến trở bao gồm một phao cơ khí nổi trên chất lỏng, với một chổi than gắn trên phao Khi mực dung dịch trong thùng chứa thay đổi, vị trí của chổi than quét trên biến trở VR cũng thay đổi, giúp đo lường chính xác mức chất lỏng.

VR cũng thay đổi Người ta dựa vào giá trị thay đổi của biến trở để chỉ thị mức chất lỏng trong bình

Cảm biến biến trở là thiết bị được sử dụng để đo liên tục mức chất lỏng trong thùng, thường được áp dụng để chỉ thị mức xăng và dầu trong bình nhiên liệu của ô tô và xe máy.

IV Cảm biến mức kiểu điện dẫn

Các điện cực được chế tạo từ vật liệu kim loại không gỉ (Inox) và được cắm vào bể chứa Điện cực gốc được đặt gần đáy bình, trong khi các điện cực khác được bố trí tại các vị trí cần xác định mức chất lỏng Nhờ sự dẫn điện của chất lỏng, các điện cực này sẽ kết nối với điện cực gốc Bộ điều khiển mức cho phép chúng ta điều chỉnh mức chất lỏng trong bể chứa một cách hiệu quả.

Cảm biến điện dẫn được sử dụng để đo mức chất lỏng có khả năng dẫn điện, thường thấy trong các hệ thống xử lý nước thải và nước sinh hoạt.

1 Trình bày phân loại cảm biến mức đã học?

2 Trình bày nguyên lý hoạt động cảm biến mức theo nguyên lý cơ khí?

3 Trình bày nguyên lý hoạt động cảm biến mức theo nguyên lý biến trở?

4 Trình bày nguyên lý hoạt động cảm biến mức theo nguyên lý phao từ?

5 Trình bày nguyên lý hoạt động cảm biến mức theo nguyên lý điện cực?

Định dạng
Số trang	44
Dung lượng	0,99 MB