BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI NINH BÌNH GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CẢM BIẾN MÔ ĐUN: 26 NGHỀ: Điện Công Nghiệp TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-… ngày……. 1 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN: Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo . Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2 LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình môn dun Kỹ thuật cảm biến được biên soạn theo chương trình khung của tổng cục dạy nghề. Các kiến thức trong toàn bộ giáo trình có mối liên hệ lôgíc chặt chẽ. Giải thích được nguyên lý hoạt động của các bộ Cảm biến. Đấu nối đúng mầu dây cấp điện áp. Cài đặt, căn chỉnh, lắp đặt vận hành bộ cảm biến đúng quy trình đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, mỹ thuật, định mức thời gian. Xác định được các hư hỏng và đưa ra được phương pháp bảo dưỡng cảm biến trong từng trường hợp cụ thể. Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao. Nội dung giáo trình được biên soạn bao gồm có: Bài 1: Lựa chọn cảm biến phù hợp với mạch ứng dụng Bài 2: Lắp ráp mạch cảm biến nhiệt độ Bài 3: Lắp ráp mạch cảm biến tiệm cận và các loại cảm biến xác định vị trí, khoảng cách Bài 4: Lắp ráp mạch cảm biến đo lưu lượng Bài 5: Lắp ráp mạch cảm biến đo vận tốc vòng quay và góc quay Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực tập của từng bài để người học cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng. Tuy nhiên, tuy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, các trường có thề sử dụng cho phù hợp. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của người sử dụng, người đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn sau thời gian sử dụng. 3 MỤC TIÊU CỦA MÔ ĐUN: - Về kiến thức: + Phân tích cấu tạo, nguyên lý chế tạo các bộ cảm biến. + Phân tích, khảo sát các đặc điểm, đặc tính của các loại bộ cảm biến. - Về kỹ năng: + Nhận dạng và đo kiểm tra, lắp đặt vận hành đúng quy trình. + Lựa chọn được cảm biến phù hợp với mạch. + Dò tìm, phát hiện và bảo dưỡng phục một số hư hỏng - Về thái độ: + Nghiêm túc trong học tập + An toàn cho người và thiết bị 4 MỤC LỤC TT ĐỀ MỤC TRANG Lời giới thiệu 3 Mục lục 5 1 Bài 1: Lựa chọn cảm biến phù hợp với mạch ứng dụng 5 1.1 Nhận dạng các loại bộ cảm biến 6 1.2 Khảo sát các loại bộ cảm biến 6 2 Bài 2: Lắp ráp mạch cảm biến nhiệt độ 11 2.3 Nhiệt độ được đo và nhiệt độ cần đo.4 Nhiệt điện trở với Platin và Nickel 14 2.5 Cách đấu nối dây đo 17 2.6 Mạch ứng dụng với nhiệt điện trở Platin 21 2.7 Mạch ứng dụng với nhiệt điện trở Niken 24 2.8 IC cảm biến nhiệt độ 31 2.9 Nhiệt điện trở NTC và PTC 35 3 Bài 3: Lắp ráp mạch úng dụng cảm biến đo vị trí, khoảng 61 cách 3.2 Cảm biến tiệm cận điện cảm 62 3.3 Cảm biến tiệm cận điện dung 71 3.4 Cảm biến siêu âm 77 3.5 Một số loại cảm biến xác định vị trí, khoảng cách khác 87 4 Bài 4: Lắp ráp mạch cảm biến đo lưu lượng 109 4.2 Lắp ráp mạch cảm biến đo lưu lượng 131 5 Bài 5: Lắp ráp mạch cảm biến đo vận tốc vòng quay và 146 góc quay 5.1 Lắp ráp mạch cảm biến đo vận tốc vòng quay và góc quay 170 5 Bài 1: LỰA CHỌN CẢM BIẾN PHÙ HỢP VỚI MẠCH ỨNG DỤNG I. Mục tiêu của bài: - Nhận dạng, phân loại và giải thích đặc tính cơ bản của một số loại cảm biến thường dùng trong các mạch điện tử dân dụng; - Khái quát và phân biệt được các đại lượng đo; - Lựa chọn được cảm biến phù hợp với mạch; - Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình thực hành; - Thực hiện tốt công tác an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp. Nội dung của bài: Bước 1: Nhận dạng các loại bộ cảm biến a. Lý thuyết liên quan: Để lựa chọn cảm biến phù hợp với mạch ứng dụng ta phải nhận dạng được loại cảm biến theo các cách sau: 1. Theo nguyên lý chuyển đổi giữa kích thích và đáp ứng Chuyển đổi giữa kích thích và đáp Hiện tượng ứng Nhiệt điện. Quang điện Vật lý Quang từ. Điện từ Từ điện… Biến đổi hóa học Biến đổi điện hóa Hóa học Phân tích phổ …vv Biến đổi sinh hóa Sinh học Biến đổi vật lý Hiệu ứng trên cơ thể sống… 1. Theo dạng kích thích Kích thích Các đặc tính của kích thích Biên pha, phân cực, Phổ Âm thanh Tốc độ truyền sóng… Điện Điện tích, dòng điện 6 Điện thế, điện áp Điện trường Điện dẫn, hằng số điện môi… Từ trường Từ Từ thông, cường độ từ trường. Độ từ thẩm… Vị trí Lực, áp suất Gia tốc, vận tốc, ứng suất, độ cứng Cơ Mô men Khối lượng, tỉ trọng Độ nhớt Phổ Quang Tốc độ truyền Hệ số phát xạ, khúc xạ… Nhiệt độ Thông lượng Nhiệt Tỷ nhiệt …vv Kiểu Năng lượng Bức xạ Cường độ …vv 1. Theo tính năng Độ nhạy Độ chính xác Độ phân giải Độ tuyến tính Công suất tiêu thụ 1. Theo phạm vi sử dụng Công nghiệp Nghiên cứu khoa học Môi trường, khí tượng Thông tin, viễn thông Nông nghiệp Dân dụng 7 Giao thông vận tải…vv 1. 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 (không có nguồn): Cảm biến gọi là thụ động khi chúng cần có thêm nguồn năng lượng phụ để hoàn tất nhiệm vụ đo kiểm, còn loại tích cực thì không cần. Được đặc trưng bằng các thông số: R, L, C…tuyến tính hoặc phi tuyến. Trình tự thực hiện: Điều kiện thực hiện - Thiết bị: Cảm biến các loại, các đại lượng cần đo . - Dụng cụ: Bộ dụng cụ nghề điện cầm tay, bộ thiết bị đo lường điện cầm tay. - Vật tư: Giấy, bút Nội dung thực hiện bước 1: - Chuẩn bị các loại cảm biến: Đúng chủng loại, đủ số lượng, đảm bảo các thông số kỹ thuật. Không biến dạng kích thước ngoài, đảm bảo các thông số kỹ thuật trên nhãn-mác. - Kiểm tra bộ dụng cụ nghề điện cầm tay: Đúng quy cách - Kiểm tra bộ thiết bị đo lường điện cầm tay: Đúng quy cách, đúng chủng loại, đủ số lượng, đảm bảo các thông số kỹ thuật - Kiểm tra nguồn điện: Điện áp AC-220v; AC-380v hoặc DC-12v đến 24v c. Thực hành Giáo viên và học viên cùng chuẩn bị. Xác định loại cảm biến a. Lý thuyết liên quan: :- Tài liệu về cảm biến 8 - Nhận dạng, phân loại và giải thích đặc tính cơ bản của một số loại cảm biến thường dùng trong công nghiệp. Trình tự thực hiện: *Điều kiện thực hiện - Thiết bị: Các loại cảm biến. - Dụng cụ: Bộ dụng cụ nghề điện cầm tay, bộ thiết bị đo lường điện cầm tay. Nội dung thực hiện bước 2: - Xác định loại cảm biến: Không nhầm lẫn, không trùng lặp, chính xác loại cảm biến - Xác định đại lượng đo: Chỉ ra chính xác các đại lượng đo như (Khoảng cách, tốc độ, vòng quay, âm thanh, cường độ ánh sáng…) - Xác định nguồn làm việc: Điện áp làm việc một chiều (DC) hay xoay chiều (AC). Điện áp AC-220V hay DC-12V… - Xác định tên - Mô đun của các loại cảm biến: Hãng sản xuất, năm sản xuất, mã hiệu hoặc tên gọi c. Thực hành Học viên học tập theo nhóm cùng nhau thảo luận Giáo viên tổng hợp ý kiến và kết luận Bước 3. Đánh giá chất lượng các loại cảm biến a. Lý thuyết - Kiến thức về cảm biến - Kiến thức về đại lượng đo. - Kiến thức về an toàn điện b. Trình thực hiện Điều kiện thực hiện Thiết bị: Dụng cụ: Vật tư: Giấy bút Nội dung thực hiện bước 3: 9 - Kiến thức về cảm biến: Đánh giá chuẩn xác về sự hiểu biết về cảm biến của học viên. - Thẩm mỹ: Trình bày logic, khoa học, gọn gàng. - An toàn và vệ sinh công nghiệp: Các thiết bị được gá lắp chắc chắn. Dây điện được đấu nối chắc chắn không có nguy cơ dò dỉ điện ra bên ngoài. Thực hành Học viên tự đánh giá và đánh giá chéo lẫn nhau Giáo viên tổng hợp các ý kiến đánh giá và đưa ra kết luận cuối cùng. Tóm tắt trình tự thực hiện hoặc quy trình công nghệ STT Nội dung Dụng cụ, vật Tiêu chuẩn Các lỗi An toàn công việc tư, thiết bị thực hiện thường gặp lao động 1 Chuẩn bị: Cảm biến các Kiến thức Số lượng Đảm bảo loại, các đại đầy đủ để không đúng an toàn lượng cần đo, học viên chủng loại, về điện bộ dụng cụ thực hiện chất lượng và nghề điện cầm lựa chọn thông số kỹ tay, bộ thiết bị cảm biến thuật không đo lường cầm đo. Đúng chủng loại đảm bảo chât lượng, đảm bảo thông số kỹ thuật 2 Xác định Cảm biến các Đúng chủng Nhầm lẫn, sai các loại cảm loại, các đại loại. các đại lượng biến. bộ dụng cụ nghề điện cầm tay, bộ thiết bị đo lường cầm tay. 3 Đánh giá Giấy bút Đánh giá Đánh giá chưa chất lượng chính xác sát thực. các loại cảm kết quả lựa biến chọn, chất lượng kỹ thuật 10 Bài 2: LẮP RÁP MẠCH ỨNG DỤNG CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ I. Mục tiêu của bài - Trình bày được các phương pháp đo, đóng cắt mạch điện; - Lắp ráp được một số mạch đo nhiệt độ, vị trí và khoảng cách, đo lưu lượng, vận tốc góc và vòng quay, đóng cắt mạch điện; - Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình thực hành; - Thực hiện tốt công tác an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp. Nội dung của bài: 2.
