Bài giảng Thực hành đo lường cảm biến

Cảm biến tiệm cận điện cảm Cảm biến tiệm cận điện cảm là cảm biến phát hiện không tiếp xúc, được sử dụng trong các máy công cụ, các hệ thống lắp ráp, trong công nghiệp ô tô, trong các hệ

Trang 1

MỤC LỤC

BÀI 1: KHẢO SÁT MỘT SỐ CẢM BIẾN 5

I MỤC TIÊU BÀI HỌC 5

II LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 5

1 Các cảm biến cơ bản 5

2 Bộ thiết bị dùng trong bài thực hành 8

3 Các thiết bị ảo dùng cho các bài thực hành 9

III DỰ TRÙ THIẾT BỊ, VẬT TƯ THỰC HÀNH 12

IV THỰC HÀNH 13

1 Khảo sát cảm biến tiệm cận điện cảm 16 2 Khảo sát cảm biến từ trường 18

3 Khảo sát cảm biến sợi quang và quang điện tử 19

4 Khảo sát cảm biến điện dung 21

5 Khảo sát cảm biến điện cảm tương tự 22

6 Khảo sát cảm biến siêu âm 25

7 Xác định đầu ra của cảm biến 3 dây 26

PHIẾU LUYỆN TẬP 28

PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 1.1 28

V KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ 35

PHIẾU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HÀNH 35

BÀI 2: ĐO NHIỆT ĐỘ 37

1 Card đo nhiệt độ 37

2 Nguyên lý đo nhiệt độ 38

3 Nhiệt độ của tấm kim loại 39

4 Hướng dẫn sử dụng “bảng tham chiếu” 40

5 Hướng dẫn tính nội suy tuyến tính 41

IV THỰC HÀNH 42

1 Khởi động phần mềm 42

2 Thực hành đo nhiệt độ với cảm biến NTC 43

3 Thực hành đo nhiệt độ với cảm biến PTC (Pt-100) 50

4 Thực hành đo nhiệt độ với cảm biến KTY 57

5 Thực hành đo nhiệt độ với cảm biến cặp nhiệt điện 60

Trang 2

CÂU HỎI ÔN TẬP 77

BÀI 3: ĐO VỊ TRÍ, KHOẢNG CÁCH VÀ DỊCH CHUYỂN 78

1 Card đo vị trí, dịch chuyển sử dụng cảm biến điện cảm SO4203-5U 78

2 Card đo vị trí, dịch chuyển sử dụng cảm biến điện dung SO4203-5W 80

IV THỰC HÀNH 81

1 Lựa chọn bài thực hành 81

2 Đo độ dịch chuyển bằng cảm biến điện cảm 82

3 Đo độ dịch chuyển sử dụng cảm biến điện dung 87

4 Đo dịch chuyển sử dụng cảm biến siêu âm 90

BÀI 4: ĐO VẬN TỐC, GIA TỐC VÀ ĐỘ RUNG 99

1 Card đo góc và tốc độ sử dụng cảm biến quang, cảm biến từ trường và bộ giải mã góc (Resolver) SO4203-5V 99

2 Card thực hành Bộ khuếch đại đo của cảm biến giải mã góc Resolver 101

IV THỰC HÀNH 102

Trang 3

2 Đo góc, tốc độ sử dụng cảm biến quang, đĩa mã hóa gia tăng tuyến tính 103

3 Đo góc, tốc độ sử dụng cảm biến quang, đĩa mã hóa tuyệt đối theo mã nhị phân 105

4 Đo góc, tốc độ sử dụng cảm biến quang, đĩa mã hóa mã Gray 107

5 Đo góc, chuyển động sử dụng cảm biến từ trường Hall 110

6 Thực hành với bộ giải mã góc Resolver 112

BÀI 5: ĐO LỰC, ÁP SUẤT, TRỌNG LƯỢNG 126

1 Hiệu ứng Piezo 126

2 Card thực hành đo áp suất 127

IV THỰC HÀNH 129

Trong bài kỹ thuật đo lường 2, click chọn bài “đo áp suất” 129

2 Thực hành cảm biến áp suất tuyệt đối 129

3 Thực hành cảm biến áp suất vi sai 131

4 Thực hành đo khối lượng, lực sử dụng cảm biến đo biến dạng (biến điện trở) 133

5 Thực hành đo mômen với mạch cầu 1/2 138

BÀI 6: ĐO MỨC, ĐO LƯU LƯỢNG 147

1 Giới thiệu mô hình thực hành đo mức, lưu lượng 147

2 Nguyên tắc đo mức 148

IV THỰC HÀNH 149

2 Hiệu chỉnh cảm biến mức 150

3 Khảo sát đặc tính của cảm biến báo mức 152

3 Điều khiển mức 2 vị trí không trễ 153

4 Điều khiển mức 2 vị trí có trễ 155

Trang 4

5 Điều khiển mức tự động sử dụng luật PI 157

Làm quen với bộ phần mềm thí nghiệm 164

Trang 5

BÀI 1: KHẢO SÁT MỘT SỐ CẢM BIẾN

I MỤC TIÊU BÀI HỌC

Sau khi học xong sinh viên có khả năng:

1 Kiến thức

- Trình bày được nguyên lý làm việc của một số loại cảm biến thông dụng

- Trình bày được đặc tính cơ bản của các cản biến thông dụng

2 Kỹ năng

- Cài đặt được phần mềm

- Nhận biết, chọn, tra cứu được các cảm biến thông dụng

- Khảo sát được các đặc tính cơ bản của các cảm biến

- Khảo sát các tín hiệu vào ra của cảm biến

- Bảo quản được dụng cụ đo, các cảm biến theo đúng quy trình kỹ thuật

3 Thái độ

- Nghiêm túc học tập, tích cực luyện tập

- Tổ chức nơi thực hành gọn gàng, ngăn nắp

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

II LÝ THUYẾT LIÊN QUAN

1 Các cảm biến cơ bản

1.1 Cảm biến tiệm cận điện cảm

Cảm biến tiệm cận điện cảm là cảm biến phát hiện không tiếp xúc, được sử dụng trong các máy công cụ, các hệ thống lắp ráp, trong công nghiệp ô tô, trong các hệ thống đếm và phát hiện sản phẩm,…

Một bộ cảm biến tiệm cận điện cảm gồm có bốn khối chính: cuộn dây và lõi ferit, mạch dao động, mạch phát hiện mức, mạch đầu ra

Mạch dao động phát dao động điện từ tần số radio Từ trường biến thiên tập trung

từ lõi sắt sẽ móc vòng với đối tượng kim loại đặt đối diện với nó Khi đối tượng lại gần sẽ

có dòng điện Foucaul cảm ứng trên mặt đối tượng tạo nên một tải làm giảm biên độ tín hiệu dao động Bộ phát hiện sẽ phát hiện sự thay đổi trạng thái biên độ mạch dao động Mạch bị phát hiện sẽ ở vị trí ON phát tín hiệu làm mạch ra ở vị trí ON

Trang 6

Hình 1.1 Một số dạng cảm biến tiệm cận điện cảm

1.2 Cảm biến từ trường (cảm biến Hall)

Cấu tạo của cảm biến Hall được minh hoạ như hình 1.2, thực chất là một thanh bán dẫn trong đó AB là đầu dòng điện, CD là đầu áp Khi cảm biến được đặt trong từ trường, cảm ứng từ B xuyên qua cảm biến tạo nên lực kéo các điện tử về một phía của thanh bán dẫn tạo nên điện thế âm hơn về phía phải và hiệu điện thế Hall UH được thiết lập

Hình 1.2 Minh họa cảm biến Hall

1.3 Cảm biến tiệm cận điện dung

Trong cảm biến tiệm cận điện dung có mặt của đối tượng làm thay đổi điện dung C của các bản cực Cảm biến tiệm cận điện dung cũng gồm 4 bộ phận chính: Cảm biến (các bản cực cách điện), mạch dao động, bộ phát hiện, mạch đầu ra

Tuy nhiên cảm biến điện dung không đòi hỏi đối tượng là kim loại Đối tượng phát hiện

có thể là chất lỏng, vật liệu phi kim loại: thuỷ tinh, nhựa Tốc độ chuyển mạch tương đối nhanh, có thể phát hiện đối tượng có kích thước nhỏ, phạm vi cảm nhận lớn

Trang 7

Hình 1.3 Hình ảnh cảm biến tiệm cận điện dung

1.4 Cảm biến quang

Các cảm biến quang thông thường gồm bộ phận phát quang: đèn sợi đốt, LED, hồng ngoại, laser,… Bộ phận nhận quang: CDs, photodiode, photoTransistor, tế bào quang điện,…

Bộ phát và bộ thu có thể đặt trong cùng một vỏ hoặc là 2 phần tách biệt đặt 2 bên vật đo

Hình 1.4 Nguyên tắc cảm biến quang

1.5 Cảm biến siêu âm

Cảm biến siêu âm sử dụng các sóng siêu âm để phát hiện một vật mà không cần tiếp xúc Cảm biến truyền các sóng siêu âm và được phản hồi bởi vật đo Khoảng cách tới vật có thể được xác định từ khoảng thời gian giữa quá trình truyền và nhận

Các cảm biến siêu âm có nhiều dạng thiết kế, các vật có thể được phát hiện và nhận định tính chất: trong hay đục, kim loại hay phi kim, chất rắn hay chất lỏng,… Đầu ra cảm biến là đầu ra số hoặc tương tự 4-20mA

Trang 8

Hình 1.5 Quá trình phát sóng siêu âm và nhận sóng phản hồi

2 Bộ thiết bị dùng trong bài thực hành

2.1 Bảng mạch thực hành các cảm biến cơ bản

Bảng mạch gồm một giá đỡ, trên đó được gá cố định một số cảm biến và ngoài ra còn có thêm các vị trí cho việc lắp thêm các cảm biến tùy chọn khác Mỗi một panel thực hành đều có ký hiệu mã riêng cho nó, bảng mạch các cảm biến cơ bản có ký hiệu là: SO4204-8U

Hình 1.6 Giá gá lắp cảm biến cơ bản

Vị trí các cảm biến được bố trí cụ thể như sau:

Hình 1.7 Bố trí vị trí các cảm biến

Thông số kỹ thuật cơ bản của các cảm biến:

 Cảm biến điện dung (Sn 8 mm, Ue 12-48 V)

Trang 9

Cảm cảm biến tùy chọn:

 Cảm biến điện cảm , tương tự (Sn 70 mm, Ue 12-48 V)

 Cảm biến siêu âm, tương tự (Sn 50-300 mm, Ue 20-30 V)

2.2 Kết nối bảng mạch cảm biến

- Kết nối giao diện Unitrain-I (SO4203-2A) với bảng mạch cảm biến thông qua

bảng đầu nối ra 96 chân

- Kết nối nguồn cung cấp cơ bản (SO4203-2A) tới giao diện và nguồn cung cấp mở rộng (SO4203-2D) tới bảng mạch cảm biến như được thể hiện trong hoạt ảnh bên dưới

- Kết nối giao diện tới máy tính sử dụng cáp USB

Hình 1.8 Kết nối mạch thực hành cảm biến cơ bản

3 Các thiết bị ảo dùng cho các bài thực hành

Trên Menu chức năng (tool) chọn mục “thiết bị” (Instruments) -> “ thiết bị đo” (measuring divices), ta sẽ quan sát được tất cả các thiết bị đo ảo có thể dùng trong phần mềm Labsoft:

Hình 1.9 Các thiết bị đo ảo

Trang 10

Các thiết bị đo cơ bản gồm có:

3.1 Máy hiện sóng (Oscilloscope)

Hình 1.10 Máy hiện sóng

Máy hiện sóng ảo với đầy đủ tính năng như một máy hiện sóng thực đã được học

và làm quen trong môn học Đo lường điện như điều chỉnh và hiển thị Time/div, điều chỉnh và hiển thị Vols/div, lựa chọn nguồn tín hiệu AC/DC/GND, lựa chọn nguồn tín hiệu đồng bộ Trigger,…

3.2 Vôn kế

Vôn kế có 2 thiết bị là Vôn kế A

và Vôn kế B, với khả năng lựa chọn dạng

hiển thị dạng số hay tương tự thông qua

nút chọn A/D,

Thay đổi thang đo với chọn “Lên –

Xuống”, lựa chọn đại lượng hiển thị giá

trị biên độ AV, giá trị đỉnh – đỉnh PP, giá

trị tuyệt đối [AV] hay giá trị RMS thông

qua việc chọn công tắc chuyển mạch

Chọn nguồn tín hiệu dạng AC hay

DC Đèn báo giá trị âm và Over cũng

được tích hợp trên mặt đồng hồ Vôn kế

a) Hiển thị số b) Hiển thị kim

Hình 1.11 Vôn kế A

3.3 Ampe kế

Trang 11

Với các tính năng tương tự như Vôn kế, ta có Ampe kế ảo với khả năng thay đổi, lựa chọn thang đo cũng như đại lượng hiển thị, ngoài ra Ampe kế còn cho phép thay đổi giá trị điện trở Shunt của nó

a) Ampe kế b)Thay đổi điện trở Shunt

Trang 12

Hình 1.14 Các thiết bị sinh hàm, nguồn DC

- Máy sinh hàm (Function Generator)

- Máy phát xung (Pulse Generator)

- Máy phát tùy chọn (Arbitrary Generator)

a) Máy sinh hàm b)Máy phát xung c)Máy phát tùy chọn

Hình 1.15 Hình ảnh các máy phát xung, sinh hàm

Và bộ nguồn DC:

Hình 1.16 Ngồn DC

III DỰ TRÙ THIẾT BỊ, VẬT TƯ THỰC HÀNH

Thiết bị, vật tư cho một nhóm thực tập (4 sinh viên)

lượng

Đv tính Ghi chú

Trang 13

TT Tên thiết bị Số

lượng

Đv tính Ghi chú

5 Cảm biến mở rộng điện cảm tương tự 01 Cái

TT Tên vật tư

5 Vật mẫu: Nam châm 01 Cái

6 Vật mẫu: Đồng thau 01 Cái

7 Vật mẫu: Nhôm 01 Cái

8 Vật mẫu: Nhựa trong 01 Cái

Hình 1.17 Khởi động phần mềm lựa chọn ngôn ngữ

Lựa chọn ngôn ngữ là English

Tiến hành đăng ký tài khoản mới với người dùng lần đầu:

Trang 14

Hình 1.18 Thiết lập tài khoản

Lựa chọn bài học đầu tiên: Automation Technology (Công nghệ tự động)

Hình 1.19 Lựa chọn bài học Lựa chọn bài thực hành:

Click chọn bài “Kỹ thuật cảm biến” ta sẽ vào bài thực hành đầu tiên Bên trong mục này ta có lần lượt các mục thực hành cho từng cảm biến trong bài

Trang 15

Hình 1.20 Lựa chọn bài thực hành

Các bước chuẩn bị chung cho các bài thực hành với các cảm biến khác nhau trong bài

Bước 1: Kết nối mạch đo

Ghép nối giao diện Interface SO4203-2A với bàn cảm biến SO4203-9D thông qua giắc cắm 96 chân, cắm dây nguồn chính, dây nguồn mở rộng và dây cáp tín hiệu USB và cắm vào cổng USB của máy tính đã được cài đặt bộ phần mềm Labsoft

Cắm dây nối mạch như hình vẽ:

Hình 1.21 Sơ đồ cắm dây

Bước 2: Gá vật mẫu lên giá và vặn vít giữ cố định vật mẫu

Trang 16

Bước 3: Mở bộ dịch chuyển vị trí

- Trên menu chức năng chọn “thiết bị” (Instrument)

- Chọn bộ dịch chuyển vị trí (Positioning) để lấy ra bộ điều khiển vị trí (slider control unit)

Hình 1.22 Bộ điều khiển vị trí

Lưu ý: Điều khiển vị trí của vật mẫu thông qua bộ điều khiển vị trí, có thể điều khiển dịch chuyển từng bước bằng cách click chuột lên nút “STEP” sang trái hay sang phải từng bước hoặc click chọn nút “RUN” cho chế độ dịch chuyển liên tục sang trái hoặc sang phải

Ở 2 đầu của thanh ray của bàn trượt giá đỡ vật mẫu có các công tắc hành trình giúp dừng động cơ kéo giá đỡ vật mẫu dừng lại ở cuối hành trình hoặc người dùng có thể sử dụng nút “STOP” để dừng hành trình dịch chuyển của vật mẫu

Reset vị trí của vật mẫu bằng nút “RESET”

2 Khảo sát cảm biến tiệm cận điện cảm

2.1 Thực hành phát hiện vật liệu

Bước 1: Chọn cảm biến

- Bật “Slider control unit”

- Click chọn vào vị trí cảm biến điện cảm - Inductive - đèn xanh tương ứng sáng lên

Trang 17

Hình 1.23 Chọn cảm biến điện cảm

Bước 2: Thay đổi vị trí vật mẫu

Sử dụng thiết bị định vị trí (Slider Control Unit) di chuyển xe trượt khoảng 3 mm ra

xa cảm biến

Bước 3: Kiểm tra đáp ứng của cảm biến với các loại mẫu vật liệu khác nhau

Bước 4: Ghi nhận kết quả

Ghi lại loại vật liệu được nhận ra và loại không được nhận vào phiếu luyện tập 1.1 2.2 Thực hành xác định độ trễ đóng cắt và hệ số giảm

Bước 1: Kẹp chặt mẫu vật liệu thứ nhất vào bộ kẹp vật liệu

ST

S R

S



Trang 18

Với Svatlieu là giá trị điểm bật ứng với từng vật liệu, SST37 là giá trị điểm bật ứng với thép ST37

Ghi lại giá trị tương ứng vào phiếu luyện tập 1.2

3 Khảo sát cảm biến từ trường

3.1 Thực hành phát hiện vật liệu

- Click chọn vào vị trí cảm biến từ trường - Magetic - đèn xanh tương ứng sáng lên

Hình 1.24 Chọn cảm biến từ trường

Sử dụng thiết bị định vị trí (Slider Control Unit) di chuyển xe trượt khoảng 3 mm

ra xa cảm biến

Ghi lại loại vật liệu được nhận ra và loại không được nhận vào phiếu luyện tập 1.3 3.2 Thực hành xác định độ trễ đóng cắt

Trang 19

- Ghi số chỉ khoảng cách giữa mẫu vật liệu và đầu cảm biến từ bộ điều khiển trượt (Slider Control Unit) vào phiếu luyện tập 1.4

Lặp lại các bước 1,2,3 với các vật liệu khác nhau

4 Khảo sát cảm biến sợi quang và quang điện tử

4.1 Thực hành phát hiện vật liệu với cảm biến quang điện tử

- Click chọn vào vị trí cảm biến quang điện tử - Optic - đèn xanh tương ứng sáng lên

Hình 1.25 Chọn cảm biến quang điện tử

Bước 2: Hiệu chỉnh

- Sử dụng nút "Teach", được đặt ở đỉnh phía sau của cảm biến Tiếp tục như sau:

o Ấn nút "Teach" và giữ nó ấn xuống

o Ở lúc ban đầu, diode xanh lá cây tắt

o Sau khoảng 3 giây, nó sáng trở lại

o Sau khoảng 3 giây nữa đi qua, đi-ốt vàng cũng sáng

o Sau khoảng 3 giây nữa, các diode vàng, đỏ và xanh lá cây sáng

o Bây giờ, nhả nút "Teach"

- Trình tự "Teach-in" này phải được thực hiện để thiết lập các điều kiện môi trường:

o Đầu tiên, di chuyển tất cả đối tượng từ dải phát hiện của cảm biến

o Bây giờ, ấn lại nút "Teach" là diode xanh lá cây tắt

o Sau 3 giây, nó sáng trở lại

o Bây giờ, nhả nút ấn là diode bắt đầu nhấp nháy

o Một khi trình tự "Teach-in" đă được kết thúc, nó vẫn duy trì độ sáng không đổi

Bước 3: Phát hiện vật

Trang 20

- Di chuyển xe trượt ra xa cảm biến khoảng 40 mm sử dụng thiết bị định vị (Slider Control Unit)

- Kiểm tra đáp ứng của cảm biến sử dụng vật liệu mẫu khác nhau

- Ghi lại loại vật liệu được và không được phát hiện bởi cảm biến vào phiếu luyện tập 1.5

Trước mỗi quá trình đo lường, hiển thị khoảng cách trên bộ điều khiển trượt phải được thiết lập lại về 0

4.3 Thực hành phát hiện vật liệu cảm biến sợi quang

- Click chọn vào vị trí cảm biến sợi quang - Fibre optic - đèn xanh tương ứng sáng lên

Hình 1.26 Chọn cảm biến sợi quang

Trang 21

Sử dụng thiết bị định vị trí (Slider Control Unit) di chuyển xe trượt khoảng 3 mm ra

xa cảm biến

Ghi lại loại vật liệu được nhận ra và loại không được nhận vào phiếu luyện tập 1.7 4.4 Thực hành xác định độ trễ đóng cắt cảm biến sợi quang

5 Khảo sát cảm biến điện dung

a) Thực hành phát hiện vật liệu

- Click chọn vào vị trí cảm biến điện dung - Capacitive - đèn xanh tương ứng sáng lên

Hình 1.27 Chọn cảm biến tiệm cận điện dung

Trang 22

Sử dụng thiết bị định vị trí (Slider Control Unit) di chuyển xe trượt khoảng 3 mm ra

xa cảm biến

Ghi lại loại vật liệu được nhận ra và loại không được nhận vào phiếu luyện tập 1.9 b) Thực hành xác định điểm đóng cắt

Bước 1: Kẹp vật mẫu thứ nhất vào bộ giữ mẫu

Bước 2: Di chuyển mẫu

Di chuyển vật mẫu (thép) tới một khoảng cách định mức 5 mm so với cảm biến sử dụng thiết bị định vị trí (Slider Control Unit)

Bước 3: Xác định điểm bật

Nếu cần thiết, thiết lập chiết áp vi chỉnh của cảm biến điện dung để chắc chắn tạo ra đáp ứng và đây là điểm bật

Bước 4: Điền số chỉ vào phiếu luyện tập 1.10

Bước 5: Điều chỉnh điểm đóng cắt

Chiết áp vi chỉnh được tích hợp trong vỏ của LED trên mặt sau của cảm biến Xoay vỏ theo chiều kim đồng hồ để tăng khoảng cách đáp ứng và ngược chiều kim đồng hồ để giảm nó

6 Khảo sát cảm biến điện cảm tương tự

Trang 23

Hình 1.29 Lắp đặt hoàn thiện cảm biến mở rộng

- Tháo rời khoảng 3 cm lớp cách điện đen từ dây dẫn sử dụng kìm tuốt dây hay kìm cắt

- Phải chắc chắn là bạn không làm hỏng lớp cách điện này cho từng dây riêng biệt

- Tháo rời khoảng 5 mm lớp cách điện từ các dây riêng lẻ và nối chúng như hình vẽ sau

Trang 24

Cảm biến điện cảm tương tự

Gán đầu nói từ đỉnh tới đáy:

 1: Nâu

 2: - (Không sử dụng)

 3: Xanh

 4: Đen

Hình 1.30 Hình ảnh mặt dưới phần gá lắp thêm cảm biến

Bây giờ, cảm biến đă sẵn sàng để sử dụng

b) Khảo sát cảm biến

Bước 1: Lắp ráp mạch

 Chọn Vôn kế A từ menu thiết bị để đo đầu ra

 Nối đầu ra cảm biến điện cảm trên bảng mạch cảm biến tới đầu vào tương tự A+ của bộ điều khiển

 Nối đầu A- của bộ điều khiển với đầu đất của bảng mạch cảm biến

 Lắp đồng hồ để đo điện áp một chiều

 Chọn dải đo nhỏ nhất có thể

- Click chọn vào vị trí cảm biến điện cảm tương tự - Inductive Analog - đèn xanh tương ứng sáng lên

Hình 1.31 Chọn cảm biến điện cảm tương tự

Trang 25

Bước 3: Khảo sát đáp ứng cảm biến

- Sử dụng thiết bị định vị trí (Slider Control Unit) để di chuyển xe trượt ra xa cảm biến

theo các bước 1.0 mm

- Điền số chỉ điện áp vào bảng phù hợp trong phiếu luyện tập 1.11

7 Khảo sát cảm biến siêu âm

 Chọn Vôn mét A từ menu thiết bị để đo đầu ra

 Nối đầu ra cảm biến điện cảm trên bảng mạch cảm biến tới đầu vào tương tự A+ của bộ điều khiển

 Nối đầu A- của bộ điều khiển với đầu đất của bảng mạch cảm biến

 Lắp đồng hồ để đo điện áp một chiều

 Chọn dải đo nhỏ nhất có thể

- Click chọn vào vị trí cảm biến siêu âm (Ultra sonic) đèn xanh tương ứng sáng lên

Hình 1.33 Chọn cảm biến siêu âm

Trang 26

Bước 3: Khảo sát đặc tính cảm biến

- Sử dụng thiết bị định vị trí (Slider Control Unit) để dịch chuyển xe trượt ra xa cảm biến

trong các bước 25.0 mm cho đến khi khoảng cách là 250 mm

- Điền số chỉ điện áp vào trong bảng thích hợp trong phiếu luyện tập 1.12

8 Xác định đầu ra của cảm biến 3 dây

Thiết bị kiểm tra đầu ra cảm biến:

Hình 1.34 Thiết bị xác định đầu ra cảm biến Sensor Tester

Hình 1.35 Các cảm biến 3 đầu dây

Phương pháp đấu dây của cảm biến 3 đầu dây với Rơ le hoặc Contactor điện áp một chiều:

Trang 27

Hình 1.36 Đấu biến 3 đầu dây với Rơ le hoặc Contactor

Phương pháp đấu dây của cảm biến 3 đầu dây với PLC:

Hình 1.37 Đấu biến 3 đầu dây với PLC

Bước 1: Kết nối cảm biến với thiết bị kiểm tra

- Kẹp các đầu dây của cảm biến với chốt kẹp dây trên thiết bị kiểm tra đúng vị trí màu tương ứng (xanh – đen – nâu)

- Bật bút kiểm tra

Bước 2: Quan sát đèn hiển thị cực tính cảm biến

Đèn báo trên thiết bị kiểm tra sẽ sáng ở vị trí NPN hoặc PNP

Trang 28

PHIẾU LUYỆN TẬP

PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 1.1

Tên kỹ năng: Kiểm tra khả năng phát hiện vật liệu của cảm biến tiệm cận điện cảm

Họ và tên sinh viên: MSSV:

Tên kỹ năng: Tính toán hệ số giảm của cảm biến tiệm cận điện cảm

- Ghi nhận kết quả vào cột

tương ứng giá trị điểm bật

(đèn LED báo sáng) và

điểm tắt (đền LED báo tắt)

Tên vật liệu Khoảng cách (mm)

Điểm bật Điểm tắt Nam châm

Đồng thau Nhôm Thép Thép không rỉ Nhựa trắng Nhựa đen Nhựa trong

Trang 29

- Thay các giá trị thu được từ bảng kết quả ở trên vào biểu thức tính hệ số giảm:

37

Vatlieu e

ST

S R

Đồng thau

Hệ số giảm= … Giá trị phần trăm xấp xỉ …%

Tên kỹ năng: Kiểm tra khả năng phát hiện vật liệu của cảm biến từ trường

Trang 30

Tên kỹ năng: Xác định điểm bật, điểm tắt của cảm biến từ trường

Tên vật liệu Khoảng cách

Tên kỹ năng: Kiểm tra khả năng phát hiện vật liệu của cảm biến quang điện tử

Nhóm: Lớp: Ngày:

Giáo viên hướng dẫn: Ca thực tập:

Nam châm Đồng thau Nhôm Thép Thép không rỉ Nhựa trắng Nhựa đen Nhựa trong

Trang 31

Tên kỹ năng: Xác định điểm bật - tắt của cảm biến quang điện tử

Tên kỹ năng: Khả năng phát hiện vật liệu của cảm biến sợi quang

(thủy tinh)

Trang 32

Tên kỹ năng: Xác định điểm đóng cắt của cảm biến sợi quang

Họ và tên sinh viên: MSSV: Nhóm: Lớp: Ngày: Giáo viên hướng dẫn: Ca thực tập:

- Gá lắp từng vật liệu mẫu

và giá và tiến hành kiểm tra

đáp ứng của cảm biến

Điểm bật Điểm tắt ST37

Nhôm Thép không rỉ Nhựa trắng thô Nhựa trăng tinh Nhựa đen thô Nhựa đen tinh Nam châm Đồng thau Plexiglass (thủy tinh)

Tên kỹ năng: Khả năng đáp ứng vật liệu của cảm điện dung

Trang 33

Tên kỹ năng: Xác định điểm đóng cắt của cảm biến điện dung

- Gá lắp từng vật liệu mẫu

và giá và tiến hành kiểm tra

đáp ứng của cảm biến

Điểm bật Điểm tắt ST37

Nhôm Thép không rỉ Nhựa trắng thô Nhựa trăng tinh Nhựa đen thô Nhựa đen tinh Nam châm Đồng thau Plexiglass (thủy tinh)

Tên kỹ năng: Khoảng cách phát hiện của cảm biến điện cảm tương tự

Khoảng cách (mm) Điện áp đo được (V) Khoảng cách (mm) Điện áp đo được (V)

Trang 34

Bảng cho nhôm Bảng cho thép đồng thau

Tên kỹ năng: Khoảng cách phát hiện của cảm biến siêu âm

Trang 35

V KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ

Kiểm tra đánh giá kết quả thực hành được tiến hành theo phiếu đánh giá sau đây:

PHIẾU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HÀNH

Tên bài: Khảo sát một số cảm biến

Họ và tên sinh viên:……… MSSV: Nhóm…………Lớp……… Ngày …tháng …năm Giáo viên hướng dẫn Ca thực tập

đánh giá

Ghi chú

4 Chọn và thiết lập thiết bị ảo

7 Trả lời câu hỏi cuối bài

- Thời gian thực hiện 3 phút 10

Mỗi câu trả lời sai trừ 5 điểm

8 Thời gian thực hiện 20 phút 20 Chậm mối phút

trừ 2 điểm

Giáo viên ký tên

Trang 36

CÂU HỎI ÔN TẬP

Câu 1: Chọn đáp án đúng cho các câu hỏi sau:

1 Công tắc tiệm cận điện cảm đáp ứng với loại vật liệu nào?

a Cảm biến chỉ đáp ứng với các vật kim loại

b Cảm biến chỉ đáp ứng với các vật phi kim loại

c Cảm biến đáp ứng với cả các vật kim loại và phi kim loại

2 Có khả năng xác định khoảng cách chính xác tới vật được phát hiện bằng loại cảm biến này hay không?

a Có, cảm biến cung cấp một tín hiệu đầu ra số nó có khả năng suy ra khoảng cách chính xác tới vật được phát hiện

b Không, cảm biến truyền một tín hiệu tương tự để nó không có khả năng suy ra khoảng cách chính xác tới vật được phát hiện

c Không, cảm biến truyền một tín hiệu đầu ra số để nó không có khả năng suy ra khoảng cách chính xác của vật được phát hiện

3 Dải độ trễ đóng cắt của cảm biến phụ thuộc vào biến nào?

a Độ lớn từ trường của nam châm

b Điện áp qua cảm biến

c Dạng điện tín hiệu

4 Một cảm biến từ trường có thể phát hiện một nam châm thông qua vật liệu khác không?

a Có, nhưng chỉ thông qua các vật liệu phi kim

b Có, nhưng thông qua một vài vật liệu không

c Không, nam châm không được phát hiện bởi cảm biến

Trang 37

BÀI 2: ĐO NHIỆT ĐỘ

- Thao tác lắp mạch đo nhiệt độ sử dụng các cảm biến đo nhiệt độ khác nhau

- Thực hiện việc đo nhiệt độ, tính toán quy đổi, hiệu chỉnh đặc tính của các cảm biến

- Không tiếp xúc trực tiếp với nguồn nhiệt ở nhiệt độ cao

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

II LÝ THUYẾT LIÊN QUAN

1 Card đo nhiệt độ

Hình 2.1 Card thực hành đo nhiệt độ

Trang 38

Các thành phần chính có trên card thực hành đo nhiệt độ:

(1) Chiết áp thay đổi điện áp đặt

(1) Điện áp đầu ra hồi tiếp

(3) Tấm kim loại gia nhiệt

(4) Cảm biến nhiệt điện trở NTC

(5) Các điện trở tuyến tính hóa của NTC

(6) Cảm biến PTC

(7) Các điện trở đường dây

(8) Cảm biến cặp nhiệt

(9) Cảm biến KTY và mạch cầu đo tương ứng

2 Nguyên lý đo nhiệt độ

Trong bài thực hành sử dụng các cảm biến đo nhiệt độ: PTC (Pt-100), NTC, KTY

và cặp nhiệt điện Trong đó 3 cảm biến đầu tiên đều có đại lượng đầu ra là điện trở, đặc tính của các cảm biến này đều đã được chuẩn hóa, có nghĩa là mối quan hệ giữa đại lượng đầu vào là nhiệt độ và đại lượng đầu ra là điện trở đã được biết trước thông qua đường đặc tính cố định Do vậy việc đo nhiệt độ bây giờ sẽ được thực hiện gián tiếp thông qua việc xác định giá trị điện trở của các cảm biến, sau đó thông qua một phép quy chiếu ta sẽ

có được giá trị nhiệt độ cần đo

Để đo điện trở của cảm biến ta sử dụng định luật Ôm đơn giản:

U R I

Khi đó muốn đo được giá trị điện trở ta cần xác định được 2 đại lượng là dòng điện

đi qua cảm biến và điện áp đặt trên cảm biến nhiệt đó

Có 2 nguyên tắc đo:

a) Sử dụng nguồn điện áp hằng số

Trên sơ đồ là mạch đo điện trở sử dụng nguồn điện áp hằng số với:

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý sử dụng nguồn điện áp hằng số

Uconst : Nguồn điện áp cố định

RL: Điện trở đường dây

U: Điện áp đặt lên cảm biến

Rτ: Điện trở nhiệt của cảm biến

Trang 39

τ: Nhiệt độ cần đo

Do tổn thất điện áp trên đường dây nên điện áp nguồn không hoàn toàn đặt trên cảm biến, do vậy cần có một mạch đo điện áp để xác định chính xác điện áp đặt trên cảm biến

b) Sử dụng nguồn dòng điện hằng số

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý sử dụng nguồn dòng điện hằng số

Các phần tử trong mạch điện mắc nối tiếp sẽ có chung dòng điện chạy qua do vậy khi biết dòng điện cố định ta chỉ cần đo được giá trị điện áp trên cảm biến là xác định được giá trị điện trở của cảm biến

Trong sơ đồ mạch, Iconst là nguồn dòng có dòng điện cố định đã biết trước

3 Nhiệt độ của tấm kim loại

a) Nguyên tắc đặt nhiệt độ

Hình 2.4 Sơ đồ điều khiển nhiệt độ

Nhiệt độ của tấm kim loại (Vật gia nhiệt làm đối tượng đo nhiệt độ) được thiết lập bởi điện áp đặt Uđặt theo quan hệ 10oC/1V Điện áp này được điều chỉnh bởi biến trở P1

Bộ điều khiển PI sẽ kích một transistor, tiêu tán công suất trên Transistor này sẽ tỏa nhiệt làm nóng tấm kim loại Nhiệt độ tấm kim loại được đo bởi cảm biến chuẩn LM35, LM35 làm chức năng là bộ chuyển đổi nhiệt độ - điện áp Điện áp đầu ra trên LM35 được đưa vào hồi tiếp để so sánh với điện áp đặt để kiểm tra nhiệt độ tấm kim loại đã đạt nhiệt độ đặt hay chưa (Uđặt = Ura thì nhiệt độ đạt giá trị mong muốn)

b) Sai số khi đo nhiệt độ

Trang 40

Hình 2.5 Bố trí vị trí các cảm biến nhiệt

Do tấm kim loại có kích thước nhất định nên sự phân bố nhiệt độ trên tấm kim loại

là không thể đồng đều tại mọi điểm, trên hình là vị trí sắp xếp các cảm biến và phân bố nhiệt độ, vùng sáng hơn có nhiệt độ cao hơn Do vậy khi tiến hành đo nhiệt độ sẽ tồn tại những sai số nhất định Ngoài ra sử giao động nhiệt trên tấm kim loại như do gió hay luồng không khí gây ra cũng ảnh hưởng tới kết quả đo

4 Hướng dẫn sử dụng “bảng tham chiếu”

Các “bảng tham chiếu” được xây dựng dựa trên đặc tính chuẩn hóa của các cảm biến, trong bài này thực hiện việc đo nhiệt độ với 4 cảm biến trong đó có 3 cảm biến nhiệt điện trở và một cảm biến nhiệt điện, các bảng tham chiếu nhiệt điện trở có dạng tương tự nhau như sau:

Hình 2.6 Bảng tham chiếu đặc tính cảm biến nhiệt NTC

Định dạng
Số trang	170
Dung lượng	4,04 MB