Giáo trình Kỹ thuật cảm biến (Ngành Điện công nghiệp)

KHÁI NI Ệ M CƠ BẢ N V Ề CÁC B Ộ C Ả M BI Ế N

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

- Trình bày được khái niệm cảm biến

- Phân loại được cảm biến

- Chủđộng, 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 ệ n tượ ng chuy ể n đổ i gi ữ a kích thích và đá p ứ ng

Quang điện Quang tửĐiện từ

Biến đổi điện hoá Phân tích phổ

Hiệu ứng trên cơ thể sống

Kích thích Các đặ c tính c ủ a kích thích Âm thanh

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

Từ thông, cường độ từ trường Độ từ thẩm

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, mà cần nguồn năng lượng phụ để thực hiện nhiệm vụ đo đạc Khác với cảm biến chủ động, cảm biến thụ động được đặc trưng bởi các thông số như điện trở (R), cảm kháng (L) và dung kháng (C), có thể là tuyến tính hoặc phi tuyến.

2 Trình bày một sốứng dụng cụ thể của cảm biến?

KHÁI QUÁT V Ề C Ả M BI ẾN QUANG ĐIỆ N

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

- 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

Tín hi ệu đầ u 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 sốứng dụng cụ thể của cảm biến quang trong thực tế.

CẢM BIẾN QUANG PHẢN XẠ THU PHÁT KHÁC PHÍA

Cảm biến quang phản xạ thu phát khác phía có ưu điểm là khoảng cách phát hiện vật lớn, vì vậy nó được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển tự động và an toàn của máy công cụ Bài học này sẽ giúp sinh viên nắm rõ 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

- Chủđộng, sáng tạo và nghiêm túc

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.

C Ả M BI Ế N QUANG PH Ả N X Ạ THU PHÁT CÙNG PHÍA

Cảm biến quang phản xạ thu phát cùng phía có khả năng phát hiện vật thể trong suốt, nhờ đó được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển tự động 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 cùng phía

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

- Khoảng cách phát hiện nhỏ

- Có khảnăng phát hiện được vật thể trong suốt

- Sử dụng vật thể làm mặt phản xả

- Khảnăng 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

C Ả M BI Ế N QUANG PH Ả N X Ạ GƯƠNG

Cảm biến quang phản xạ gương nổi bật với khả năng phát hiện vật thể trong suốt và khoảng cách phát hiện lớn, vì vậy nó được ứng dụng rộng rãi 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 xạgương

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

- Khoảng cách phát hiện lớn

- Có khảnăng 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 xạgương?

2 Trình bày ứng dụng của cảm biến quang phản xạgương?

3 Lắp đặt cảm biến quang phản xạgương.

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

C Ả M BI Ế N S Ợ I QUANG

Cảm biến sợi quang là thiết bị tiên tiến với khả năng phát hiện vật thể trong suốt và phân biệt màu sắc, hội tụ nhiều ưu điểm của các loại cảm biến quang khác Với thiết kế đầu thu phát nhỏ gọn, cảm biến này phù hợp cho những không gian lắp đặt hạn chế, nên nó được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển tự động Bài học này sẽ giúp sinh viên nắm vững kiến thức về cảm biến sợi quang.

- 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 xạgương.

- 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

C Ả M BI Ế N 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 được sử dụng trong các thiết bị đọc mã vạch Bài học này sẽ cung cấp cho sinh viên cái nhìn sâu sắc về chức năng và ứng dụng của cảm biến Laze.

- 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

Laser stands for "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation," which refers to the process of amplifying light through stimulated emission.

Cảm biến laser hiện có hai dạng chính: cảm biến dạng thu phát chung và cảm biến quang laser dạng thu phát riêng Cảm biến thu phát riêng nổi bật với tia laser có khả năng hội tụ cao, cho phép chúng hoạt động hiệu quả ở khoảng cách lên đến 50m, giúp dễ dàng lắp đặt cho hai thiết bị thu phát nhận nhau Trong khi đó, cảm biến quang laser thu phát chung được thiết kế với thấu kính đặc biệt, mang lại khả năng phát hiện các vật nhỏ một cách chính xác 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

C Ả M BI Ế N ÁNH SÁNG

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

- 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

C Ả M BI Ế N TI Ệ M C ẬN ĐIỆ N C Ả M

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, có những yêu cầu cụ thể cần cảm biến chỉ hoạt động khi phát hiện kim loại Giải pháp hiệu quả cho vấn đề này là sử dụng cảm biến tiệm cận kiểu điện cảm Bài học này sẽ 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 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, việc kiểm soát lưu lượng chất lỏng là rất quan trọng Để đạt được điều này, cảm biến đo lưu lượng được sử dụng Bài học này giúp sinh viên hiểu rõ các 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

3 Cảm biến đo kiểu áp suất so lệch

4 Cảm biến lưu lượng kiểu từtrường

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 từtrường?

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 từtrường?

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

BÀI 15: 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 Để thực hiện điều này, cảm biến áp suất 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 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 tác động lên piston vượt quá lực đẩy của lò xo, công tắc hành trình sẽ kích hoạt các tiếp điểm của công tắc chuyển trạng thái.

Khi áp lực của lưu chất tác động vào piston giảm xuống dưới mức áp suất 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 thiết bị nhận tín hiệu từ áp suất và truyền về khối xử lý Tùy thuộc vào loại cảm biến, tín hiệu áp suất có thể được chuyển đổi thành các dạng tín hiệu như điện trở, điện dung, điện cảm hoặc dòng điện trước khi đến khối xử lý.

Khối xử lý có chức năng nhận tín hiệu từ khối cảm biến và thực hiện các xử lý cần thiết để chuyển đổi tín hiệu đó sang dạng tiêu chuẩn trong lĩnh vực đo áp suất Các tín hiệu đầu ra phổ biến bao gồm điện áp 4 ~ 20 mA, 0 ~ 5 VDC, và 0 ~ 10 VDC.

Có nhiều loại cảm biến với cách thức hoạt động khác nhau, bao gồm cảm biến biến dạng vật liệu để thay đổi điện trở, cảm biến thay đổi điện dung và cảm biến sử dụng vật liệu 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 nguyên lý biến dạng của cấu trúc màng khi có áp suất tác động Sự biến dạng này được chuyển đổi thành tín hiệu điện nhờ vào 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.

Giáo trình kỹ thuật cảm biến 38 nhấn mạnh rằng độ nhạy và tầm đo của cảm biến chịu ảnh hưởng lớn từ màng, kích thước, cấu trúc và vị trí của các áp điện trở trên màng.

Cảm biến kiểu áp trở sử dụng một màng nhạy cảm với áp suất, với bốn điện trở được đặt tại bốn trung điểm của các cạnh màng Trong đó, hai cặp điện trở song song và hai cặp vuông góc với màng, giúp đo lường biến dạng khi màng bị tác động Bốn điện trở này được kết hợp để tạo thành cầu Wheatstone, cho phép xác định chính xác áp suất tác động lên màng.

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, màng mỏng bị biến dạng, dẫn đến sự thay đổi giá trị điện trở: điện trở song song với cạnh màng giảm, trong khi điện trở vuông góc với cạnh màng tăng, tạo ra điện áp ngõ ra khác 0 Sự thay đổi giá trị điện trở 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 được điều chỉnh bằng cách thay đổi khoảng cách giữa các cực của tụ.

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 sẽ biến dạng, làm cho các bản cực của tụ điện di chuyển gần nhau hoặc xa nhau, dẫn đến sự thay đổi giá trị điện dung Thông qua việc xử lý sự thay đổi này, người ta có thể 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 tựđộng

- 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 quy trình sản xuất tại các nhà máy, việc cân các đối tượng tĩnh và động cần được thực hiện một cách tự động để đảm bảo hiệu quả Để đạt được điều này, cảm biến trọng lượng là thiết bị thiết yếu 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

CẢM BIẾN ÁP SUẤT

Trong sản xuất tại các nhà máy, việc giám sát và điều khiển áp suất của lưu chất là vô cùng quan trọng, và để thực hiện điều này, cảm biến áp suất được sử dụng Bài học này cung cấp cho sinh viên kiến thức sâu sắc 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 tác động lên piston vượt quá lực đẩy của lò xo, công tắc hành trình sẽ kích hoạt và đóng các tiếp điểm của công tắc chuyển trạng thái.

Khi áp lực của lưu chất tác động lên piston giảm xuống thấp hơn 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 thiết bị nhận tín hiệu từ áp suất và truyền tải thông tin đến khối xử lý Tùy vào loại cảm biến, tín hiệu áp suất sẽ được chuyển đổi thành các dạng tín hiệu khác nhau như điện trở, điện dung, điện cảm hoặc dòng điện để xử lý.

Khối xử lý có chức năng nhận tín hiệu từ cảm biến và chuyển đổi chúng thành tín hiệu tiêu chuẩn trong đo áp suất, bao gồm các tín hiệu ngõ ra điện áp phổ biến như 4 ~ 20 mA và 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 dung và cảm biến sử dụng vật liệu áp điện Hai loại phổ biến nhất là cảm biến áp điện trở và cảm biến điện dung.

Cảm biến áp suất kiểu áp điện trở

Cảm biến áp suất hoạt động dựa trên sự biến dạng của màng khi có áp suất tác động Sự biến dạng này được chuyển đổi thành tín hiệu điện nhờ vào các phần tử áp điện trở được cấy trên màng Khi lớp màng uốn cong, giá trị của các áp điện trở sẽ thay đổi, tạo ra tín hiệu phản ánh áp suất.

Giáo trình kỹ thuật cảm biến 38 trình bày rằng độ nhạy và tầm đo của cảm biến chịu ảnh hưởng lớn từ 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 Trong đó, hai cặp điện trở song song với màng và hai cặp điện trở vuông góc với màng, giúp phát hiện sự biến đổi của màng thông qua chiều biến dạng trái ngược nhau Bốn điện trở này được kết nối thành cầu Wheatstone, cho phép đo lường chính xác áp suất.

Khi không có áp suất tác động, điện trở ở trạng thái cân bằng và điện áp ngõ ra bằng 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 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 này hoạt động dựa trên nguyên lý đơn giản, sử dụng giá trị điện dung để xác định áp suất Điện dung của tụ được điều chỉnh thông qua việc thay đổi khoảng cách giữa các cực của tụ.

Nguyên lý hoạt động của áp kế điện dung dựa vào 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 tựđộng

- Dải áp suất cần đo

- Dạng tín hiệu đầu ra

C Ả M BI Ế N TR ỌNG LƯỢ NG

Trong sản xuất tại các nhà máy, việc cân các đối tượng tĩnh và động cần được thực hiện tự động bằng cách sử dụng cảm biến trọng lượng Bài học này giúp sinh viên hiểu rõ về loại cảm biến này và ứng dụng 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

Load Cell là một thiết bị cảm biến có cấu tạo từ một khối nhôm hoặc thép không gỉ được xử lý đặc biệt, trên đó được gắn 4 strain gage (tế bào cân) Bốn strain gage này phối hợp tạo thành một cầu cân bằng Wheatstone, giúp đo lường chính xác trọng lượng.

- 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

Khi các strain gage bị biến dạng, điện trở của chúng sẽ thay đổi, dẫn đến việc cầu Wheatstone mất cân bằng và tạo ra điện áp ở ngõ ra khoảng vài 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 bộđầu 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 tựđộng đóng bao ximăng, đường…

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

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

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

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

Khi sử dụng bốn cảm biến để cân một vật nặng 100kg, mỗi cảm biến có trọng lượng tối đa 100kg, đầu ra 2mV/V và nguồn cấp 10VDC, bộ cộng sẽ tính tổng đầu ra của bốn cảm biến Nếu mỗi cảm biến chịu được 25kg, đầu ra của mỗi cảm biến sẽ là 2,5mV, do đó tổng đầu ra 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

C Ả M BI Ế N M Ứ C

Trong sản xuất tại các nhà máy, việc giám sát và điều khiển mức chất lỏng trong các hệ thống bơm cấp nước sinh hoạt, sản xuất và nước thải là vô cùng quan trọng Để thực hiện điều này, cảm biến mức được sử dụng Bài học này giúp sinh viên hiểu rõ về loại cảm biến này và ứng dụng của nó trong thực tiễn.

- 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 được cấu tạo từ một ống thủy tinh hoặc nhựa, với các tiếp điểm lưỡi gà gắn bên ngoài Bên trong ống, có một chiếc phao gắn nam châm Khi phao nổi theo mực nước, nam châm sẽ hút và đóng các tiếp điểm lưỡi gà bên ngoài ống.

Cảm biến mức kiểu phao từ được thiết kế để chịu đựng môi trường hóa chất và dầu mỡ, vì vậy nó 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 Chổi than này tiếp xúc với một biến trở VR, và khi mực dung dịch trong thùng chứa thay đổi, vị trí của chổi than cũng sẽ thay đổi theo.

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 lường mức chất lỏng trong thùng một cách liên tục Thực tế cho thấy, nó thường được ứng dụng để theo dõi mức xăng và dầu trong các bình nhiên liệu của ô tô và xe máy.

IV.Cảm biến mức kiểu điện dẫn

Định dạng
Số trang	44
Dung lượng	639,86 KB