Giáo Trình Kỹ Thuật Cảm Biến Tại Cao Đẳng Gia Lai

Giáo trình kỹ thuật cảm biến nghề điện công nghiệp cao đẳng cung cấp kiến thức chuyên sâu về cảm biến và ứng dụng trong ngành điện.

• Tác giả: Huỳnh Thành Tài
• Trường học: Cao Đẳng Gia Lai
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cảm Biến
• Đề tài: Giáo Trình Kỹ Thuật Cảm Biến - Cao Đẳng Gia Lai
• Loại tài liệu: giáo trình
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Gia Lai

Mục lục chi tiết

• 1. BÀI MỞ ĐẦU CẢM BIẾN VÀ ỨNG DỤNG
• 1.1. Khái niệm cơ bản về các bộ cảm biến
• 2. BÀI 1 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ
• 2.1. Nhiệt độ cần đo và nhiệt độ được đo
• 2.2. Nhiệt điện trở Platin và Niken
• 2.2.1. Điện trở kim loại thay đổi theo nhiệt độ
• 2.2.2. Nhiệt điện trở Platin
• 2.2.3. Nhiệt điện trở Niken
• 2.3. Kỹ thuật nối dây nhiệt điện trở
• 3. BÀI 2 CẢM BIẾN TIẾM CẬN
• 3.1. Đặc điểm về cảm biến tiệm cận
• 3.2. Cảm biến tiệm cận điện dung (Capacitive Proximity Sensor)
• 3.3. Cảm biến tiệm cận siêu âm
• 3.4. Cấu hình ngõ ra của cảm biến tiệm cận
• 3.5. Cách kết nối ngõ ra của cảm biến tiệm cận điện dung
• 3.6. Mặt sá loại cảm biến xác định vị trí, khoảng cách khác
• 3.6.1. Xác định vị trí và khoảng cách dùng biến trở (Resistance Transducer)
• 3.6.2. Xác định vị trí khoảng cách bằng tự cảm (Inductance Transducers)
• 3.6.3. Xác định vị trí khoảng cách bằng cảm biến điện dung (Capacitance Transducers)
• 4. BÀI 3 PHƯƠNG PHÁP ĐO LƯU LƯỢNG
• 4.1. Phương pháp đo lưu lượng theo nguyên tắc chênh lệch áp suất
• 4.2. Phương pháp đo lưu lượng bằng tần số dòng xoáy
• 5. BÀI 4 ĐO VẬN TÁC VÒNG QUAY VÀ GÓC QUAY
• 5.1. Mặt sá phương pháp đo vận tác vòng quay cơ bản
• 5.2. Đo vận tác vòng quay bằng phương pháp Analog
• 5.3. Đo vận tác vòng quay bằng phương pháp quang điện tử
• 5.4. Đo vận tác vòng quay với nguyên tắc điện trở từ
• 6. BÀI 5 CẢM BIẾN QUANG ĐIỆN
• 6.1. Tính chất ánh sáng
• 6.2. Các loại nguồn sáng
• 6.3. Mặt sá cảm biến quang thông dụng
• 6.4. Cảm biến quang loại thu phát độc lập
• 6.5. Cảm biến quang loại phản xạ gương
• 6.6. Cảm biến quang loại phản xạ khuếch tán
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Kỹ Thuật Cảm Biến Cao Đẳng Gia Lai

Giáo trình Kỹ Thuật Cảm Biến tại Cao Đẳng Gia Lai được biên soạn nhằm cung cấp kiến thức cơ bản và chuyên sâu về các loại cảm biến, ứng dụng trong công nghiệp. Nội dung giáo trình không chỉ bao gồm lý thuyết mà còn có phần thực hành, giúp sinh viên nắm vững kiến thức và kỹ năng cần thiết cho nghề nghiệp tương lai.

1.1. Mục tiêu của giáo trình Kỹ Thuật Cảm Biến

Mục tiêu chính của giáo trình là trang bị cho sinh viên kiến thức về nguyên lý hoạt động, cấu tạo và ứng dụng của các loại cảm biến trong công nghiệp.

1.2. Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình này được thiết kế cho sinh viên ngành Điện công nghiệp, những người muốn tìm hiểu sâu về công nghệ cảm biến và ứng dụng của nó trong thực tiễn.

II. Vấn đề và thách thức trong việc giảng dạy Kỹ Thuật Cảm Biến

Việc giảng dạy Kỹ Thuật Cảm Biến gặp nhiều thách thức, từ việc cập nhật công nghệ mới đến việc đảm bảo sinh viên có đủ kỹ năng thực hành. Các giảng viên cần phải thường xuyên cập nhật kiến thức và phương pháp giảng dạy để đáp ứng nhu cầu của thị trường.

2.1. Khó khăn trong việc cập nhật công nghệ mới

Công nghệ cảm biến phát triển nhanh chóng, đòi hỏi giảng viên phải liên tục học hỏi và cập nhật kiến thức mới để truyền đạt cho sinh viên.

2.2. Thiếu thiết bị thực hành

Nhiều cơ sở giáo dục gặp khó khăn trong việc trang bị đầy đủ thiết bị thực hành cho sinh viên, điều này ảnh hưởng đến chất lượng đào tạo.

III. Phương pháp giảng dạy hiệu quả trong Kỹ Thuật Cảm Biến

Để nâng cao hiệu quả giảng dạy, các phương pháp như học tập dựa trên dự án, thực hành tại xưởng và sử dụng công nghệ thông tin trong giảng dạy được khuyến khích áp dụng.

3.1. Học tập dựa trên dự án

Phương pháp này giúp sinh viên áp dụng lý thuyết vào thực tiễn, từ đó nâng cao khả năng giải quyết vấn đề và sáng tạo.

3.2. Thực hành tại xưởng

Thực hành tại xưởng giúp sinh viên làm quen với thiết bị thực tế, từ đó hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của các cảm biến.

IV. Ứng dụng thực tiễn của cảm biến trong công nghiệp

Cảm biến được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như tự động hóa, sản xuất thông minh và quản lý năng lượng. Việc hiểu rõ ứng dụng của cảm biến giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về ngành nghề.

4.1. Cảm biến trong tự động hóa

Cảm biến đóng vai trò quan trọng trong việc tự động hóa quy trình sản xuất, giúp tăng năng suất và giảm thiểu sai sót.

4.2. Cảm biến trong quản lý năng lượng

Cảm biến giúp theo dõi và quản lý tiêu thụ năng lượng, từ đó tối ưu hóa chi phí và bảo vệ môi trường.

V. Kết luận và tương lai của Kỹ Thuật Cảm Biến

Kỹ Thuật Cảm Biến là một lĩnh vực đang phát triển mạnh mẽ, với nhiều cơ hội nghề nghiệp cho sinh viên. Việc nắm vững kiến thức và kỹ năng trong lĩnh vực này sẽ giúp sinh viên tự tin hơn khi bước vào thị trường lao động.

5.1. Triển vọng nghề nghiệp

Sinh viên tốt nghiệp ngành Kỹ Thuật Cảm Biến có thể làm việc trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ sản xuất đến nghiên cứu và phát triển.

5.2. Xu hướng phát triển công nghệ cảm biến

Công nghệ cảm biến sẽ tiếp tục phát triển, với nhiều ứng dụng mới trong các lĩnh vực như IoT và tự động hóa, mở ra nhiều cơ hội cho sinh viên.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĂY BAN NHÂN DÂN TàNH GIA LAI TR¯âNG CAO ĐÀNG GIA LAI GIÁO TRÌNH Mô đun: KĀ THUÀT CÀM BIÀN NGHÂ: ĐIÞN CÔNG NGHIÞP TRÌNH ĐÞ : CAO ĐÀNG (Ban hành kèm theo Quyết định số:943./QĐ-TCĐGL ngày.10 năm 2022 của Hiệu trưởng trường Cao Đẳng Gia Lai) Gia Lai, năm 2022 TUYÊN Bà BÀN QUYÂN Tài liáu này thuác lo¿i sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể đ°āc phép dùng nguyên bÁn hoặc trích dùng cho các măc đích về đào t¿o và tham khÁo. Mọi măc đích khác mang tính lách l¿c hoặc sử dăng với măc đích kinh doanh thiÁu lành m¿nh s¿ bị nghiêm c¿m. 3 LâI GIàI THIÞU Để thực hián biên so¿n giáo trình đào t¿o nghề Đián công nghiáp á trình đá Cao Đẳng và Trung C¿p, giáo trình cÁm biÁn là mát trong những giáo trình mô đun đào t¿o chuyên ngành đ°āc biên so¿n theo nái dung ch°¢ng trình khung đ°āc Bá Lao đáng Th°¢ng binh Xã hái và Tổng căc D¿y Nghề phê duyát. Khi biên so¿n, nhóm biên so¿n đã cá gắng cÁp nhÁt những kiÁn thāc mới có liên quan đÁn nái dung ch°¢ng trình đào t¿o và phù hāp với măc tiêu đào t¿o, nái dung lý thuyÁt và thực hành đ°āc biên so¿n gắn với nhu cÁu thực tÁ trong sÁn xu¿t đồng thßi có tính thực tiển cao.

Nái dung giáo trình đ°āc biên so¿n với dung l°āng thßi gian đào t¿o 60 giß gồm có: Bài 1: Bài má đÁu: CÁm biÁn và āng dăng Bài 2: CÁm biÁn nhiát đá Bài 3: CÁm biÁn tiám cÁn và mát sá lo¿i cÁm biÁn xác định vị trí và khoÁng cách Bài 4: CÁm biÁn đo l°u l°āng Bài 5: CÁm biÁn đo vÁn tác vòng quay và góc quay Bài 6: CÁm biÁn quang đián Trong quá trình sử dăng giáo trình, tuỳ theo yêu cÁu cũng nh° khoa học và công nghá phát triển có thể điều chỉnh thßi gian và bổ sung những kiên thāc mới cho phù hāp. Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nái dung thực tÁp cÿa từng bài để ng°ßi học cũng cá và áp dăng kiÁn thāc phù hāp với kā năng. Tuy nhiên, tuy theo điều kián c¢ sá vÁt ch¿t và trang thiÁt bị, các tr°ßng có thề sử dăng cho phù hāp. Mặc dù đã cá gắng tổ chāc biên so¿n để đáp āng đ°āc măc tiêu đào t¿o nh°ng không tránh đ°āc những khiÁm khuyÁt.

R¿t mong nhÁn đ°āc đóng góp ý kiÁn cÿa các thÁy, cô giáo, b¿n đọc để nhóm biên so¿n s¿ hiáu chỉnh hoàn thián h¢n. Các ý kiÁn đóng góp xin gửi về Tr°ßng Cao đẳng Gia Lai Gia Lai, ngày 25 tháng 10 năm 2022 Tham gia biên so¿n 1. Huỳnh Thành Tài - Chÿ biên 2. Huỳnh Ngọc ThuÁn 3.

Lý Quang Minh 4 Mục lục BÀI Mà ĐÀU CÀM BIÀN VÀ ĀNG DĂNG. 9 1 Khái niám c¢ bÁn về các bá cÁm biÁn:. Ph¿m vi sử dăng cÿa cÁm biÁn. 11 BÀI 1 CÀM BIÀN NHIàT Đà .2 Nhiát đá cÁn đo và nhiát đá đ°āc đo .2 Nhiát đián trá Platin và Niken.

Đián trá kim lo¿i thay đổi theo nhiát đá .2 Nhiát đián trá Platin .3 Nhiát đián trá Niken. CÁm biÁn nhiát đá với vÁt liáu Silic. IC cÁm biÁn nhiát đá. Nhiát đián trá NTC, PTC .1 Nhiát đián trá NTC .2 Nhiát đián trá PTC.

28 Thực hành với cÁm biÁn nhiát đá Platin Pt 100, Pt1000 và ADT70. 31 Thực hành với IC cÁm biÁn nhiát đá LM35. 32 Thực hành với cÁm biÁn nhiát điántrá NTC PTC. 34 BÀI 2 CÀM BIÀN TIàM CÀN .1 Đ¿i c°¢ng về cÁm biÁn tiám cÁn .3 CÁm biÁn tiám cÁn đián dung (Capacitive Proximity Sensor).4 CÁm biÁn tiềm cÁn siêu âm .5 C¿u hình ngõ ra cÿa cÁm biÁn tiềm cÁn .6 Cách kÁt nái ngõ ra cÿa cÁm biÁn tiám cÁn đián cÁm:.

Mát sá lo¿i cÁm biÁn xác định vị trí, khoÁng cách khác.1 Xác định vị trí và khoÁng cách dùng biÁn trá ( ResistanceTransducer )54 2.2 Xác định vị trí khoÁng cách bằng tự cÁm (Inductance Transducers). Xác định vị trí khoÁng cách bằng cÁm biÁn đián dung (Capacitance Transducers ). 60 Thực hành với cÁm biÁn tiám cÁn đián cÁm. 66 BÀI 3 PH¯¡NG PHÁP ĐO L¯U L¯ĀNG .2 Ph°¢ng pháp đo l°u l°āng theo nguyên tắc chênh lách áp su¿t .3 Ph°¢ng pháp đo l°u l°āng bằng tÁn sá dòng xoáy.

79 Thực hành với cÁm biÁn đo l°u l°āng. 81 BÀI 4 ĐO VÀN TàC VÒNG QUAY VÀ GÓC QUAY .1 Mát sá ph°¢ng pháp đo vÁn tác vòng quay c¢ bÁn .2 Đo vÁn tác vòng quay bằng ph°¢ng pháp Analog.3 Đo vÁn tác vòng quay bằng ph°¢ng pháp quang đián tử .4 Đo vÁn tác vòng quay với nguyên tắc đián trá từ. 91 Thực hành với cÁm biÁn đo góc KM110BH/2430, KM110BH/2470. 98 BÀI 5 CÀM BIÀN QUANG ĐIàN .1 Tính ch¿t ánh sáng .2 Các lo¿i nguồn sáng .4 Mát sá cÁm biÁn quang thông dăng .2 CÁm biÁn quang lo¿i thu phát đác lÁp .3 CÁm biÁn quang lo¿i phÁn x¿ g°¢ng .4 CÁm biÁn quang lo¿i phÁn x¿ khuÁch tán.

113 Thực hành với cÁm biến quang. 121 TÀI LIàU THAM KHÀO. 124 6 MÔ ĐUN KĀ THU¾T CÀM BIÀN Mã môđun MĐ 27 Vã trí, ý nghĩa, vai trò căa môđun: Trong nền công nghiáp sÁn xu¿t hián đ¿i ngày nay, r¿t nhiều nhà máy xí nghiáp đang trang bị cho mình những dây chuyền sÁn xu¿t tự đáng hoặc bán tự đáng. Các lo¿i cÁm biÁn đã có mặt trong hÁu hÁt các lĩnh vực điều khiển tự đáng, nó đóng mát vai trò r¿t quan trọng, không mát thiÁt bị nào có thể thay thÁ đ°āc.

Viác trang bị cho mình những kiÁn thāc về các lo¿i cÁm biÁn là nhu cÁu bāc xúc cÿa các kā thuÁt viên, kā s° cÿa ngành Đián công nghiáp cũng nh° những ngành khác. Mô đun Kā thuÁt cÁm biÁn là mát mô đun chuyên môn cÿa học viên ngành Đián công nghiáp.Mô đun này nhằm trang bị cho học viên các tr°ßng cao đẳng, trung c¿p và những kiÁn thāc về nguyên lý, c¿u t¿o, các m¿ch āng dăng trong thực tÁ cÿa các lo¿i cÁm biÁn & với các kiÁn thāc này học viên có thể áp dăng trực tiÁp vào lĩnh vực sÁn xu¿t cũng nh° đßi sáng. Ngoài ra các kiÁn thāc này dùng làm ph°¢ng tián để học tiÁp các môn chuyên môn cÿa nghề Đián công nghiáp nh° PLC, Điều khiển đián-khí nén,&. Māc tiêu căa môđun: Sau khi học xong mô đun này học viên có năng lực Về kiÁn thāc : - Trình bày đ°āc đặc tính c¿u t¿o và nguyên lý làm viác cÿa các lo¿i cÁm biÁn -Phân tích đ°āc các ph°¢ng pháp kÁt nái m¿ch đián Về kā năng : - ThiÁt kÁ đ°āc m¿ch cÁm biÁn đ¢n giÁn đ¿t yêu cÁu kā thuÁt -Thực hành lắp ráp mát sá m¿ch điều khiển thiÁt bị cÁm biÁn đúng yêu cÁu - Kiểm tra, vÁn hành và sửa chữa đ°āc m¿ch āng dăng các lo¿i cÁm biÁn đúng yêu cÁu kā thuÁt Năng lực tự chÿ và tự chịu trách nhiám: - Rèn luyán tính tÿ mỉ, chính xác, an toàn và vá sinh công nghiáp Nßi dung chính căa môđun : Sá Thßi gian TT Tên các bài trong mô đun Tổng sá Lý Thực hànhKiểm tra* thuyÁt 7 1 Bài má đÁu: CÁm biÁn và āng 3 3 0 0 dăng 2 CÁm biÁn nhiát đá 9 3 6 0 3 CÁm biÁn tiám cÁn và mát sá lo¿i 11 04 06 1 cÁm biÁn xác định vị trí và khoÁng cách khác 4 Ph°¢ng pháp đo l°u l°āng 06 02 04 0 5 Đo vÁn tác vòng quay và góc quay 06 02 04 0 CÁm biÁn quang đián Kiểm tra kÁt thúc mô đul 6 10 2 5 1 2 Cáng 45 16 25 4 * Ghi chú : Thời gian kiểm tra được tích hợp giữa lý thuyết với thực hành được tính vào giờ thực hành 8 BÀI Mà ĐÀU CÀM BIÀN VÀ ĀNG DĂNG Mã bài: MĐ27-00 GIàI THIÞU Các bá cÁm biÁn đ°āc sử dăng nhiều trong các lĩnh vực kinh tÁ và kā thuÁt, các bá cÁm biÁn đặc biát r¿t nh¿y cÁm đ°āc sử dăng trong các thí nghiám, các lĩnh vực nghiên cāu khoa học.

Trong lĩnh vực tự đáng hoá ng°ßi ta sử dăng các sensor bình th°ßng cũng nh° đặc biát. CÁm biÁn có r¿t nhiều lo¿i, r¿t đa d¿ng và phong phú, do nhiều hãng sÁn xu¿t, giúp con ng°ßi nhÁn biÁt các quá trình làm viác tự đáng cÿa máy móc hoặc trong tự đáng hoá công nghiáp. MĀC TIÊU BÀI HäC Sau khi học xong bài này học viên có đÿ khÁ năng : - Phát biểu đ°āc khái niám về các bá cÁm biÁn - Trình bày đ°āc các āng dăng và ph°¢ng pháp phân lo¿i các bá cÁm biÁn - Rèn luyán tính t° duy và tác phong công nghiáp 1 Khái niám c¢ bÁn về các bá cÁm biÁn: Măc tiêu : - Phát biểu đ°āc khái niám về các bá cÁm biÁn - Phát biểu đ°āc các đặc tr°ng c¢ bÁn cÿa cÁm biÁn * Khái niám: CÁm biÁn là thiÁt bị dùng để cÁm nhÁn và biÁn đổi các đ¿i l°āng vÁt lý và các đ¿i l°āng không có tính ch¿t về đián cÁn đo thành các đ¿i l°āng mang tính ch¿t về đián có thể đo và xử lý đ°āc Các đ¿i l°āng cÁn đo (m) th°ßng không có tính ch¿t về đián nh° nhiát đá,áp su¿t,&tác đáng lên cÁm biÁn cho ta mát đặc tr°ng (s) mang tính ch¿t đián nh° đián áp, đián tích,dòng đián hoặc trá kháng chāa đựng thông tin cho phép xác định giá trị cÿa đ¿i l°āng đo. Đặc tr°ng (s) là hàm cÿa đ¿i l°āng cÁn đo (m) : s = f(m) (1) Ng°ßi ta gọi (s) là đ¿i l°āng đÁu ra hoặc là phÁn āng cÿa cÁm biÁn,(m) là đ¿i l°āng đÁu vào hay kích thích(có nguồn gác là đ¿i l°āng cÁn đo).

* Các đặc tr°ng c¢ bÁn cÿa cÁm biÁn : - Đá nh¿y cÿa cÁm biÁn Đái với cÁm biÁn tuyÁn tính,giữa biÁn thiên đÁu ra Δs và biÁn thiên đÁu vào Δm có sự liên há tuyÁn tính: s = S. m 9 ∆Ā Đ¿i l°āng S đ°āc xác định bái biểu thāc þ = (3) đ°āc gọi là ∆ÿ đá nh¿y cÿa cÁm biÁn. - Sai sá và đá chính xác Các bá cÁm biÁn cũng nh° các dăng că đo l°ßng khác, ngoài đ¿i l°āng cÁn đo (cÁm nhÁn) còn chịu tác đáng cÿa nhiều đ¿i l°āng vÁt lý khác gây nên sai sá giữa giá trị đo đ°āc và giá trị thực cÿa đ¿i l°āng cÁn đo. Gọi Δx là đá lách tuyát đái giữa giá trị đo và giá trị thực x (sai sá tuyát đái), sai sá t°¢ng đái cÿa bá cÁm biÁn đ°āc tính bằng : ∆�㖙 Ā= Āÿÿ% ,[%] (4) �㖙 Sai sá cÿa cÁm biÁn mang tính ch¿t °ớc tính bái vì không thể biÁt chính xác giá trị thực cÿa đ¿i l°āng cÁn đo.

- Đá nhanh và thßi gian hồi đáp Đá nhanh là đặc tr°ng cÿa cÁm biÁn cho phép đánh giá khÁ năng theo kịp về thßi gian cÿa đ¿i l°āng đÁu ra khi đ¿i l°āng đÁu vào biÁn thiên.