1 UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: KỸ THUẬT CẢM BIẾN NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định Số:257/QĐ-TCĐNĐT ngày 13 tháng 7 năm 2017 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2020 2 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. i LỜI GIỚI THIỆU Để thực hiện biên soạn bài giảng đào tạo nghề Điện tử công nghiệp, công nghệ kỹ thuật điện tử ở trình độ Cao Đẳng Nghề và Trung Cấp Nghề, bài giảng “kỹ thuật cảm biến” là một trong những mô đun đào tạo chuyên ngành được biên soạn theo nội dung chương trình khung được Trường Cao Đẳng Cộng Đồng Đồng Tháp phê duyệt năm 2017. Khi biên soạn, tác giả 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 liền nguyên lý cơ sở với nhu cầu thực tế trong sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao. Nội dung bài giảng được biên soạn với thời gian đào tạo ba tín chỉ gồm: tám bài. Bài 1: Đặc tính của cảm biến Bài 2: Mạch xử lý ngõ ra cảm biến Bài 3: Cảm biến nhiệt Bài 4: Cảm biến quang Bài 5: Cảm biến tiệm cận – Cảm biến đo khoảng cách Bài 6: Cảm biến áp suất và khối lượng Bài 7: Cảm biến độ ẩm và cảm biến từ Bài 8: Cảm biến đo vận tốc vòng quay và góc quay. Chân thành cảm ơn! Tất cả thành viên trong hội đồng thẩm định phản biện, đã đóng góp và điều chỉnh nội dung GIÁO TRÌNH được hoàn chỉnh.
Mặc dù đã cố gắng 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 các thầy, cô giáo, bạn đọc để bài gia hoàn thiện hơn. Các ý kiến đóng góp xin gửi về Trường Cao đẳng cộng đồng Đồng Tháp, cơ sở 1, số 2, Trần Phú, P.3, TP Sa Đéc, Đồng Tháp. Sa đéc, ngày 10 tháng 10 năm 2017 Biên soạn Nguyễn Thành Nhơn i ii MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU.
ii GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN. Đặc tính của cảm biến. Cảm biến nhiệt. Nhiệt điện trở (thermistors).
Cảm biến nhiệt bán dẫn (Tiếp giáp bán dẫn P-N). Cảm biến quang (photosensors). LED (Light Emitting Diode) và Phototransistors. Cảm biến vòng quay (Rotary sensors).
Bộ mã hóa vòng quay (rotary encoder) loại từ. Bộ mã hóa vòng quay loại quang. Cảm biến rung (Vibration sensors). Cảm biến siêu âm (ultrasonic sensors).
Cảm biến rung (Vibration sensors). Cảm biến khí (Gas sensors). Cảm biến độ ẩm (Humidity Sensors). Cảm biến áp suât (Pressure Sensors).
Cảm biến trọng lượng (Weight sensors). Cảm biến tiệm cận (Proximity Sensors). Cảm biến HALL (Hall Sensors). Cảm biến công tắc.
Mạch xử lý ngõ ra cảm biến. Mạch thuật toán OP-AM. Mạch khuếch đại Op-Amp. Bù ngõ ra DC.
Khuếch đại vi sai (mạch trừ). Mạch so sánh điện áp. Mạch lặp lại điện áp. Bộ chuyển đổi A/D và D/A.
Bộ chuyển đổi tương tự sang số (A/D). Bộ chuyển đổi số sang tương tự (D/A). cảm biến nhiệt. Thực hành cảm biến nhiệt trở RTD.
Thực nghiệm với cảm biến nhiệt Pt 100. Thực nghiệm với cảm biến nhiệt điện trở NTC. Thực nghiệm với cảm biến nhiệt điện trở PTC (positive temperature coefficient). Thực hành cảm biến cặp nhiệt (TC).
Thực hành cảm biến nhiệt độ với vật liệu silic. Cài đặt bộ điều khiển nhiệt độ. cảm biến quang. Cảm biến quang.
Thực hành bộ cảm biến quang. Một số ứng dụng của cảm biến quang điện. Cài đặt cảm biến quang. cảm biến tiệm cận – Cảm biến đo khoảng cách.
Cảm biến tiệm cận điện cảm:. Cảm biến tiệm cận điện dung. Các bài thực hành ứng dụng các loại cảm biến tiệm cận. Thực hành với cảm biến tiệm cận điện cảm.
Thực hành với cảm biến tiệm cận điện dung. Thực hành với cảm biến siêu âm. Cảm Biến Áp Suất Và Cảm Biến Khối Lượng. Cảm biến áp suất.
Cảm biến khối lượng:. Cảm biến độ ẩm và cảm biến từ. Cảm biến độ ẩm. cảm biến từ.
Cảm biến đo vận tốc vòng quay và góc quay. Đo tốc độ vòng quay và xác định hướng. Xác định vị trí góc và số vòng quay trong 1 phút (RPM). 86 Tài liệu cần tham khảo.
92 iv v GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN TÊN MÔ ĐUN: KỸ THUẬT CẢM BIẾN Mã mô đun: MĐ17 Vị trí, tính chất của mô đun: - Vị trí: Mô đun được bố trí dạy sau khi học xong các môn học, mô đun như: Mạch điện tử, điện tử cơ bản, đo lường điện - điện tử. - Tính chất: Là mô đun chuyên môn, rèn luyện cho người họ: phân tích, lắp và kết nối mạch điện ứng dụng cảm biến theo đúng yêu cầu kỹ thuật Mục tiêu mô đun: Kiến thức: + Phân tích, giải thích cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cảm biến thông dụng trong lĩnh vực: điện tử, kỹ thuật điện tử, điện công nghiệp. + Phân tích, giải thích nguyên lý của mạch điện cảm biến và bộ điều khiển cho cảm biến. + Phân tích, giải thích các thông số kỹ thuật cho các loại cảm biến - Kỹ năng + Lắp, đấu nối và đo các thông số đặc trưng của các cảm biến trong lĩnh vực: điện tử, kỹ thuật điện tử, điện công nghiệp.
+ Cài đặt các thông số đặc trưng cho các bộ cảm biến trong lĩnh vực: điện tử, kỹ thuật điện tử, điện công nghiệp. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Rèn luyện tính an toàn, tỷ mỉ, cẩn thận, nghiêm túc, thẩm mỹ, vệ sinh công nghiệp, hình thành tư duy khoa học phát triển năng lực làm việc theo nhóm + Rèn luyện tính chính xác khoa học và tác phong công nghiệp Nội dung mô đun: Thời gian (giờ) Số Thực hành, Kiểm tra Tên các bài trong mô đun Tổng Lý thí nghiệm, (thường TT số thuyết thảo luận, xuyên, bài tập định kỳ) 1 Bài 1: Đặc tính của cảm biến 4 2 2 1. Khái niện chung 2. Đặc tính của cảm biến v vi 2 Bài 2: Mạch xử lý ngõ ra cảm biến 4 2 2 1.
Mạch khuếch đại 2. Mach đóng ngắt 3. Chuyển đổi A/D và D/A 3 Bài 3: Cảm biến nhiệt 23 3 20 1. Thực hành cảm biến nhiệt trở RTD 2.
Thực hành cảm biến cặp nhiệt (TC) 3. Thực hành cảm biến nhiệt độ với vật liệu silic 4. Cài đặt bộ điều khiển nhiệt độ 5. Bài thực hành ứng dụng các loại cảm biến nhiệt độ điều khiển đóng ngắt tải Kiểm tra 1 1 4 Bài 4: Cảm biến quang 8 2 6 1.
Cảm biến quang dẫn 2. Thực hành bộ cảm biến quang 3. Cài đặt cảm biến quang 4. Một số ứng dụng của cảm biến quang điện 5 Bài 5: Cảm biến tiệm cận – Cảm biến 7 2 5 đo khoảng cách 1.
Cảm biến tiệm cận điện cảm 2. Cảm biến tiệm cận điện dung 3. Cảm biến đo khoảng cách 4. Cài đặt bộ cảm biến quang 5.
Các bài thực hành ứng dụng các loại cảm biến tiệm cận Kiểm tra 1 1 6 Bài 6: Cảm biến áp suất và khối 7 1 6 vi vii lượng 1. Cảm biến áp suất 2. Cảm biến khối lượng 3.Thực hành cảm biến áp suất và khối lương Kiểm tra 1 1 7 Bài 7: Cảm biến độ ẩm và cảm biến 7 1 6 từ 1. Cảm biến độ ẩm 2.
Cảm biến từ (Hall) 3. Thực hành cảm biến độ ẩm và từ Kiểm tra 1 1 8 Bài 8: Cảm biến đo vận tốc vòng 7 1 6 quay và góc quay. Đo tốc độ vòng quay và xác định hướng. Xác định vị trí góc và số vòng quay trong 1 phút (RPM).
Thực hành cảm b iến đo vận tốc vòng quay và góc quay Thi/ kết thúc môn 4 4 75 15 56 4 vii 1 Bài 1. ĐẶC TÍNH CỦA CẢM BIẾN Mã bài: MĐ 15-1 Giới thiệu Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lượng vật lý và các đại lượng không có tính chất về điện cần đo thành các đại lượng 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 - Sai số và độ chính xác - Độ nhanh và thời gian hồi đáp Một số loại cảm biến được sử dụng trong công nghiệp: Cảm biến nhiệt; cảm biến quang; Cảm biến quay; Cảm biến rung; Cảm biến khí gas; Cảm biến độ ẩm; Cảm biến áp suât; Cảm biến trọng lượng; Cảm biến tiệm cận; cảm biến HALL; Cảm biến công tắc,. Mục tiêu: - Kiến thức: + Phân tích, giải thích đặc tính kỹ thuật cho các loại cảm biến - Kỹ năng + Nhận dạng các loại cảm biến trong công nghiệp + Xác định các thông số đặc trưng cho các bộ cảm biến trong công nghiệp - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Rèn luyện tính an toàn, tỷ mỉ, cẩn thận, nghiêm túc, thẩm mỹ, vệ sinh công nghiệp, hình thành tư duy khoa học phát triển năng lực làm việc theo nhóm + Rèn luyện tính chính xác khoa học và tác phong công nghiệp Nội dung chính: 1. Cảm biến nhiệt 1.
Cặp nhiệt < Cơ sở lý thuyết> Cặp nhiệt điện là một cặp dây dẫn không giống nhau nối với nhau tại hai điểm. Khi nhiệt độ tại hai mối nối thay đổi thì giá trị điện áp cũng sẽ thay đổi đươc tính theo đơn vị (mV), sức điện động được sinh ra tại 2 mối nối do hiệu ứng nhiệt điện.