MỞ ĐẦU. 13 BÀI 1 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ.2 Nhiệt độ cần đo và nhiệt độ được đo .2 Nhiệt điện trở Platin và Niken.1 Điện trở kim loại thay đổi theo nhiệt độ .2 Nhiệt điện trở Platin .3 Nhiệt điện trở Niken .3 Cảm biến nhiệt độ với vật liệu Silic .4 IC cảm biến nhiệt độ.5 Nhiệt điện trở NTC.6 Nhiệt điện trở PTC .7 Thực hành với cảm biến nhiệt độ Platin Pt 100, Pt1000 và ADT70.8 Thực hành với cảm biến LM35 .9 Thực hành với cảm biến nhiệt điện trở NTC .10 Thực hành với cảm biến nhiệt điện trở PTC. 37 YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 1. 39 BÀI 2 CẢM BIẾN TIỆM CẬN VÀ CÁC LOẠI CẢM BIẾN XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ, KHOẢNG CÁCH .1 Cảm biến tiệm cận (Proximity Sensor) .1 Cảm biến tiệm cận điện cảm (Inductive Proximity Sensor) .2 Cảm biến tiệm cận điện dung (Capacitive Proximity Sensor) .2 Một số loại cảm biến xác định vị trí, khoảng cách khác .1 Xác định vị trí và khoảng cách dùng biến trở .2 Xác định vị trí khoảng cách bằng tự cảm (Inductance Transducers).
Xác định vị trí khoảng cách bằng cảm biến điện dung (Capacitance Transducers ) .4 Cảm biến từ .5 Cảm biến phân loại màu .3 Thực hành với cảm biến tiệm cận điện cảm .4 Thực hành với cảm biến tiệm cận điện dung .5 Thực hành với cảm biến từ.6 Thực hành với cảm phân loại màu. 67 YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 2. 64 BÀI 3 PHƯƠNG PHÁP ĐO LƯU LƯỢNG. Phương pháp đo lưu lượng theo nguyên tắc chênh lệch áp suất.
Phương pháp đo lưu lượng bằng tần số dòng xoáy. Nguyên tắc hoạt động. Các ưu, nhược điểm của phương pháp đo lưu lượng dùng nguyên tắc tần số dòng xoáy. Một số ứng dụng của cảm biến đo lưu lượng dùng nguyên tắc tần số dòng xoáy.
Thực hành với cảm biến đo lưu lượng. Ghi nhận các thông số của cảm biến. Thiết lập các thông số cho cảm biến. 81 YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 3.
82 BÀI 4 ĐO VẬN TỐC VÒNG QUAY VÀ GÓC QUAY. Một số phương pháp đo vận tốc vòng quay cơ bản. Đo vận tốc vòng quay bằng phương pháp Analog. Đo vận tốc vòng quay bằng phương pháp quang điện tử.
Đo vận tốc vòng quay với nguyên tắc điện trở từ. Cảm biến đo góc với tổ hợp có điện trở từ. Thực hành đo góc với encoder tương đối và tuyệt đối. Thực hành với cảm biến đo vòng quay .1 Cảm biến KMI15/1 .2 Cảm biến đo vòng quay KMI16/1 .3 Thực hành với cảm biến đo góc KM110BH/2430, KM110BH/2470 .99 5 YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 4.
99 BÀI 5 CẢM BIẾN QUANG ĐIỆN.1 Tính chất ánh sáng .2 Các loại nguồn sáng.3 Các cảm biến quang.4 Một số cảm biến quang thông dụng .2 Cảm biến quang loại thu phát độc lập .3 Cảm biến quang loại phản xạ gương .4 Cảm biến quang loại phản xạ khuếch tán. Một số ứng dụng của cảm biến quang điện. Thực hành với cảm biến quang .1 Thực hành với cảm biến quang loại phát thu độc lập .2 Thực hành với cảm biến quang loại gương phản xạ .3 Thực hành với cảm biến quang loại phản xạ khuếch tán. 123 YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 5.
124 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………… 119 6 MÔN HỌC: KỸ THUẬT CẢM BIẾN Mã môn học: MH24 Vị trí, ý nghĩa, vai trò của môn học: Trong nền công nghiệp sản xuất hiện đại ngày nay, rất nhiều nhà máy xí nghiệp đang trang bị cho mình những dây chuyền sản xuất tự động hoặc bán tự động. Các loại cảm biến đã có mặt trong hầu hết các lĩnh vực điều khiển tự động, nó đóng một vai trò rất quan trọng, không một thiết bị nào có thể thay thế được. Việc trang bị cho mình những kiến thức về các loại cảm biến là nhu cầu bức xúc của các kỹ thuật viên, kỹ sư của ngành Cơ điện tử cũng như những ngành khác. Mô đun Kỹ thuật cảm biến là một mô đun chuyên môn của học viên ngành Điện tử công nghiệp.
Môn học này nhằm trang bị cho học viên các trường cao đẳng nghề, trung cấp nghề và các trung tâm dạy nghề những kiến thức về nguyên lý, cấu tạo, các mạch ứng dụng trong thực tế của các loại cảm biến … với các kiến thức này học viên có thể áp dụng trực tiếp vào lĩnh vực sản xuất cũng như đời sống. Ngoài ra các kiến thức này dùng làm phương tiện để học tiếp các môn chuyên môn của nghề Cơ điện tử như PLC, Điều khiển điện-khí nén,…. Mục tiêu của môn học: Sau khi học xong mô đun này học viên có năng lực * Về kiến thức : - Trình bày được đặc tính cấu tạo và nguyên lý làm việc của các loại cảm biến - Phân tích được các phương pháp kết nối mạch điện * Về kỹ năng : - Thiết kế được mạch cảm biến đơn giản đạt yêu cầu kỹ thuật - Thực hành lắp ráp một số mạch điều khiển thiết bị cảm biến đúng yêu cầu - Kiểm tra, vận hành và sửa chữa được mạch ứng dụng các loại cảm biến đúng yêu cầu kỹ thuật * Năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp Nội dung chính của môn học: Thời gian Số Tên bài Tổng Lý Thực TT Kiểm tra* số thuyết hành 1 Bài 1: Các khái niệm cơ bản về bộ 1 1 7 cảm biến 2 Bài 2: Cảm biến nhiệt độ 18 6 11 1 3 Bài 3: Cảm biến tiệm cận và một số 13 4 8 1 loại cảm biến xác định vị trí và khoảng cách khác 4 Bài 4: Phương pháp đo lưu lượng 9 3 6 5 Bài 5: Đo vận tốc vòng quay và góc 8 3 5 quay 6 Bài 6: Cảm biến quang điện 11 4 6 1 Cộng: 60 21 36 3 8 BÀI 1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÁC BỘ CẢM BIẾN Mã bài: MH24-01 GIỚI THIỆU Các bộ cảm biến được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực kinh tế và kỹ thuật, các bộ cảm biến đặc biệt rất nhạy cảm được sử dụng trong các thí nghiệm, các lĩnh vực nghiên cứu khoa học. Trong lĩnh vực tự động hoá người ta sử dụng các sensor bình thường cũng như đặc biệt.
Cảm biến có rất nhiều loại, rất đa dạng và phong phú, do nhiều hãng sản xuất, giúp con người nhận biết các quá trình làm việc tự động của máy móc hoặc trong tự động hoá công nghiệp. MỤC TIÊU BÀI HỌC Sau khi học xong bài này học viên có đủ khả năng: - Phát biểu được khái niệm về các bộ cảm biến - Trình bày được các ứng dụng và phương pháp phân loại các bộ cảm biến - Rèn luyện tính tư duy và tác phong công nghiệp 1. Khái niệm cơ bản về các bộ cảm biến: Mục tiêu : - Phát biểu được khái niệm về các bộ cảm biến - Phát biểu được các đặc trưng cơ bản của cảm biến * Khái niệm: Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận và biến đổi các đại lượng vật lý và các đại lượng không có tính chất về điện cần đo thành các đại lượng mang tính chất về điện có thể đo và xử lý được Các đại lượng cần đo (m) thường không có tính chất về điện như nhiệt độ,áp suất,…tác động lên cảm biến cho ta một đặc trưng (s) mang tính chất điện như điện áp, điện tích,dòng điện hoặc trở kháng chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị của đại lượng đo. Đặc trưng (s) là hàm của đại lượng cần đo (m) : s = f(m) (1) Người ta gọi (s) là đại lượng đầu ra hoặc là phản ứng của cảm biến,(m) là đại lượng đầu vào hay kích thích(có nguồn gốc là đại lượng cần đo).
Thông qua đo đạc (s) cho phép nhận biết giá trị (m). * Các đặc trưng cơ bản của cảm biến : - Độ nhạy của cảm biến Đối với cảm biến tuyến tính,giữa biến thiên đầu ra s và biến thiên đầu vào m có sự liên hệ tuyến tính: s = S. m (2) 9 s Đại lượng S được xác định bởi biểu thức S (3) được gọi là độ nhạy của m cảm biến. - Sai số và độ chính xác Các bộ cảm biến cũng như các dụng cụ đo lường khác, ngoài đại lượng cần đo (cảm nhận) còn chịu tác động của nhiều đại lượng vật lý khác gây nên sai số giữa giá trị đo được và giá trị thực của đại lượng cần đo.
Gọi x là độ lệch tuyệt đối giữa giá trị đo và giá trị thực x (sai số tuyệt đối), sai số tương đối của bộ cảm biến được tính bằng : x .100 ,[%] (4) x Sai số của cảm biến mang tính chất ước tính bởi vì không thể biết chính xác giá trị thực của đại lượng cần đo. - Độ nhanh và thời gian hồi đáp Độ nhanh là đặc trưng của cảm biến cho phép đánh giá khả năng theo kịp về thời gian của đại lượng đầu ra khi đại lượng đầu vào biến thiên. Thời gian hồi đáp là đại lượng được sử dụng để xác định giá trị số của độ nhanh. Độ nhanh t r là khoảng thời gian từ khi đại lượng đo thay đổi đột ngột đến khi khi biến thiên của đại lượng đầu ra chỉ còn khác giá trị cuối cùng một lượng giới hạn tính bằng %.
Thời gian hồi đáp tương ứng với (%) xác định khoảng thời gian cần thiết phải chờ đợi sau khi có sự biến thiên đại lượng đo để lấy giá trị của đầu ra với độ chính xác định trước. thời gian hồi đáp đặc trưng cho chế độ quá độ của cảm biến và là hàm của các thông số thời gian xác định chế độ này. Trong trường hợp sự thay đổi của đại lượng đo có dạng bậc thang, các thông số thời gian gồm thời gian trễ khi tăng (t dm ) và thời gian tăng (t m ) ứng với sự tăng đột ngột của đại lượng đo hoặc thời gian trễ khi giảm (t dc ) và thời gian giảm (t c ) ứng vơi sự giảm đột ngột của đại lượng đo. Khoảng thời gian trễ khi tăng (t dm ) là thời gian cần thiết để đại lượng đầu ra tăng từ giá trị ban đầu của nó đến 10% của biến thiên tổng cộng của đại lượng này và khoảng thời gian tăng (t m ) là thời gian cần thiết để đại lượng đầu ra tăng từ 10% đến 90% biến thiên tổng cộng của nó.