Upload
the-tien
View
238
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
Hồ Viết Bình
CÁC BỘ PHẬN CƠ BẢN TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG
Hồ Viết Bình
MỤC TIÊU CHƯƠNG 2
+ Phân tích cấu trúc cơ bản của hệ thống tự động và nhiệm vụ của các bộ phận chính
+ Thiết kế các thiết bị tự động đơn giản trong công nghiệp và đời sống
Hồ Viết Bình
NỘI DUNG CHƯƠNG 2
2.1- CÁC VÍ DỤ VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG 2.2- CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA HTTĐ 2.3- NHIỆM VỤ CỦA CÁC BỘ PHẬN CHÍNH 2.4- CẢM BIẾN 2.5- BỘ PHẬN ĐIỀU KHIỂN 2.6- BỘ PHẬN CHẤP HÀNH 2.7- CÔNG CỤ MÔ TẢ HỆ THỐNG TỰ
ĐỘNG
Hồ Viết Bình
2.1- VÍ DỤ: HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VÀ ĐÓNG GÓI TỰ ĐỘNG
Hồ Viết Bình
MÁY PHÂN LOẠI KÍCH THƯỚC TỰ ĐỘNG
MAÏCH ÑIEÀU KHIEÅN
CÔ CAÁU TAÙC ÑOÄNG
CÔ CAÁU ÑÖÏNG SAÛN PHAÅM
THUØNG ÑÖÏNG SP
Hồ Viết Bình
2.2- CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA HTTĐ
Hồ Viết Bình
2.3- Nhiệm vụ của các phần tử
chính trong hệ thống tự động
1- Cảm biến.
2- Bộ phận xử lí tín hiệu.
3- Bộ phận chấp hành
4- Bộ phận giao tiếp
Hồ Viết Bình
Nhiệm vụ của cảm biến
- Tiếp nhận các tín hiệu vào(trong ngành cơ khí thường là tín hiệu cơ, nhiệt…)
- Chuyển đổi các tín hiệu đó thành các đại lượng vật lý khác (thường là tín hiệu điện)
- Truyền cho mạch điều khiển (bộ phận xử lí tín hiệu).
Hồ Viết Bình
BIEÁN ÑOÅI ÑAÏI LÖÔÏNG
XÖÛ LÍ THOÂNG TIN
Ñaïi löôïng
vaät lyù
Ñieän naêng
Tín hieäu ñieän cuûa ñaïi löôïng vaät lyù
CAÀN PHAÙT HIEÄN
TÍN HIEÄU CAÀN TRUYEÀN
BOÄ CAÛM BIEÁN
BOÄ XÖÛ LYÙÙÙ
Ñieän naêng
Hồ Viết Bình
Nhiệm vụ của bộ phận xử lí thông tin (bộ phận điều khiển)
- Thu nhận thông tin
- Xử lý thông tin: tổ hợp, phân tích, so sánh, phân phối…
- Xuất lệnh điều khiển
Hồ Viết Bình
Nhiệm vụ của bộ phận chấp hành
Phaàn töû chaáp haønh seõ thöïc hieän caùc hoaït ñoäng nhö: ñoùng, môû, ñaåy, ngaét… caùc chuyeån ñoäng cuûa caùc boä phaän maùy hay caùc ñaàu löïc thöïc hieän nhieäm vuï cuûa mình.
Hồ Viết Bình
2.4- CẢM BIẾN
1. Các thông số đặc trưng của cảm biến.
2. Cấu tạo cảm biến3. Phân loại cảm biến4. Các loại cảm biến thông dụng.
Hồ Viết Bình
.
.
1- Các thông số đặc trưng của cảm biến
Miền đo. Độ phân giải. Độ chính xác và độ chính xác lặp. Độ tuyến tính.Tốc độ đáp ứng của cảm biến
Hồ Viết Bình
Miền đo
Miền đo hay khoảng đo của cảm biến là miền giới hạn bởi giá trị cực đại và giá trị cực tiểu của đại lượng cần đo, mà cảm biến có thể phân biệt được trong khi vẫn đảm bảo độ tuyến tính yêu cầu .Ví dụ: Miền đo của cảm biến nhiệt độ.
Hồ Viết Bình
Mieàn ño cuûa caûm bieán töø : -10º +200º
-10 º-250º
t1 t2 t3
+200 º
t4
+500 º Nhieät ñoä t
Doøng ñieän
Boä chuyeån ñoåi nhieät ñoä coù ñaàu ra laø doøng ñieän tyû leä vôùi nhieät ñoä
A
B
Hồ Viết Bình
Độ phân giải
+ Giá trị độ phân giải đối với mỗi cảm biến là sự thay đổi lớn nhất của gía trị đo mà không làm giá trị đầu ra của cảm biến thay đổi.
+ Nói cách khác là giá trị được đo có thể thay đổi bằng độ lớn của độ phân giải mà không làm thay đổi giá trị đầu ra của cảm biến.
Ví dụ: Độ phân giải của cảm biến nhiệt độ số.
Hồ Viết Bình
Ñoä phaân giaûi cuûa caûm bieán nhieät ñoä soá
Ñaàu ra laø soá böôùc töông öùng vôùi nhieät
ñoä
5,25º 5,50º Nhieät ñoä
21
65
Ñoä phaân giaûi =+/- 0,25º
Hồ Viết Bình
Ñoä chính xaùc – ñoä chính xaùc laëp
Ñoä chính xaùc cuûa caûm bieán ñöôïc hieåu nhö ñoä nhaïy cuûa caûm bieán vaø ñöôïc ñònh nghóa laø söï thay ñoåi nhoû nhaát cuûa ñaïi löôïng caàn ño theå hieän ôû ñaàu ra cuûa caûm bieán (khaùi nieäm naøy ít duøng).
Ñoä chính xaùc laëp laïi laøø mieàn giaù trò ñaàu ra coù theå nhaän ñöôïc khi caûm bieán ño cuøng moät giaù trò ñaàu vaøo nhieàu laàn (khaùi nieäm naøy thöôøng duøng).
Hồ Viết Bình
Ñoä tuyeán tínhBoä chuyeån ñoåi laøø lyù töôûng khi maø
ñaàu ra tuyeán tính chính xaùc vôùi ñaïi löôïng ño. Thöïc teá khoâng coù ñaàu ño naøo hoaøn haûo nhö theá .
Ñoä tuyeán tính thöôøng ñöa ra vôùi moät daûi giaù trò +/-cho caùc tín hieäu ñaàu ra cuûa caûm bieán
Sai soá veà ñoä tuyeán tính khoâng phaûi treân toaøn boä mieàn ño, coù theå caûi thieän baèng caùch chia tæ leä trung taâm cuûa mieàn ño. (Hình)
Caùc caûm bieán luoân coù ñoä sai soá veà khoâng tuyeán tính.
Hồ Viết Bình
Ñoä phi tuyeán cuûa caûm bieán aùp löïc
Ñaàu ra thöïc teá cuûa caûm bieán
Ñieåm xa nhaát
Ñieän aùp
Ñöôøng thaúng lyù töôûng
Aùp löïc
½ V
Mieàn ño
Hồ Viết Bình
Toác ñoä ñaùp öùng cuûa caûm bieán
Toác ñoä ñaùp öùng cuûa caûm bieán cho bieát tín hieäu ra coù theo kòp söï thay ñoåi cuûa ñaïi löôïng ñöôïc ño hay khoâng.
Caûm bieán ñaùp öùng caøng nhanh caøng toát, ñieàu naøy raát quan troïng ñoái vôùi caùc thieát bò chuyeån ñoåi toác ñoä cao nhö roâboât, maùy coâng cuï ñieàu khieån soá.
Caûm bieán phaûi ñöôïc choïn löïa phuø hôïp vôùi ñaëc tính ñoäng löïc hoïc cuûa töøng heä thoáng.
Hồ Viết Bình
2- CAÁU TAÏO CAÛM BIEÁN
Boä phaän nhaän tín
hieäu
Boä phaän bieán ñoåi tín hieäu Tieáp
ñieåm thöôøng môû
Hồ Viết Bình
3- PHAÂN LOAÏI CAÛM BIEÁN
Tín hieäu töông töï
Nhieät ñoä
2500
20 mA
Thôøi gian
Tín hieäu ON/OFF
0
1
Tín hieäu SOÁ
Goùc quay
000
001
010
011
1.Phaân loaïi theo tín hieäu ra:
coù 3 daïng tín hieäu ra:
- Tín hieäu ON / OFF
- Tín hieäu töông töï
- Tín hieäu soá
Hồ Viết Bình
4 - Caùc loaïi caûm bieán
Caûm bieán vò trí .
Caûm bieán ño nhieät ñoä.
Caûm bieán ño aùp suaát vaø löu löôïng.
Caûm bieán löïc.
Caûm bieán ño vaän toác, gia toác.
Caûm bieán ño goùc
Caûm bieán ño kích thöôùc chi tieát.
Hồ Viết Bình
Caûm bieán xaùc ñònh vò trí
Caûm bieán tieäm caän.Caûm bieán quang
ñieän .
Hồ Viết Bình
Sensor PLCBox Rejecter
qConveyer
Motor
ProductProduct
INPUTINPUT
Sensor
CONTROLCONTROL
PLC
OUTPUTOUTPUT
Conveyer/ Rejecter
Ứng Dụng Caûm bieán vò trí trong Hệ Thống Tự Động
Hồ Viết Bình
Cảm Biến Tiệm Cận
Đặc điểm:
Phát hiện vật không cần tiếp xúc.
Tốc độ đáp ứng cao.
Đầu sensor nhỏ có thể lắp ở nhiều nơi.
Có thể sử dụng trong môi trường khắc nghiệt.
Cảm Biến
Vật Cảm Biến Cảm BiếnVật Cảm Biến
Hồ Viết Bình
Cảm Biến Tiệm Cận
Loại
Cảm Ứng Từ
Loại
Điện Dung
Hồ Viết Bình
Caûm bieán tieäm caän ñieän töø
(inductive proximity sensor)ÑOÁI TÖÔÏNG
TÖØ TRÖÔØNG
CUOÄN DAÂY
VOÛ BAÛO VEÄ
TAÏO TÖØ TRÖÔØNG
BIEÁN ÑOÅI
TÍN HIEÄU RA
Hồ Viết Bình
-Hình daùng caûm bieán
-Caùch maéc daây -Öùng duïng : Phaùt hieän caùc
vaät theå baèng kim loaïi, thöôøng duøng ñeå khoáng cheá haønh trình.
Khoaûng phaùt hieän toái ña : 10 mm,
Nguoàn : 12-24VDC, 24-240VAC Coù loaïi DC 2daây, 3daây hoaëc
AC(2daây).
Caûm bieán tieäm caän ñieän töø (inductive proximity sensor)
Hồ Viết Bình
Khoảng Cách Đo - Các Yếu Tố Ảnh Hưởng
1. Vật Liệu Đối Tượng (Material):
Iron
SUS
Brass
Aluminum
Copper
Độ dẫn của vật
Khoảng cách cảm biến (mm)
Khoảng cách phát hiện của sensor phụ thuộc rất nhiều vào vật liệu của vật cảm biến.
Các vật liệu có từ tính hoặc kim loại có chứa sắt sẽ có khoảng cách phát hiện xa hơn các vật liệu không từ tính hoặc không chứa sắt.
Khoảng cách phát hiện
Kim loại không chứa sắt (nhôm, đồng, …)
Vật
Đầu Sensor
Kim loại có từ tính (sắt, SUS, …)
Vật
Đầu Sensor
Hồ Viết Bình
NHAÄN BIEÁT CAÙC LOAÏI VAÄT LIEÄU
E2E : PHAÙT HIEÄN SAÉT TÖØE2EY : PHAÙT HIEÄN NHOÂM /
ÑOÀNGE2EV : PHAÙT HIEÄN TAÁT CAÛ KIM
LOAÏIE2F : CAÛM BIEÁN COÙ THEÅ NGAÂM
TRONG NÖÔÙC
Hồ Viết Bình
Khoảng Cách Đo - Các Yếu Tố Ảnh Hưởng
2. Kích Cỡ Của Đối Tượng (Size):
Khoảng cách phát hiện
Kích thước vật lớn
Vật
Đầu Sensor
Vật
Đầu Sensor
Kích thước vật nhỏ
Nếu vật cảm biến nhỏ hơn vật thử chuẩn (test object), khoảng cách phát hiện của sensor sẽ giảm.
Hồ Viết Bình
Khoảng Cách Đo - Các Yếu Tố Ảnh Hưởng
3. Bề Dày Của Đối Tượng (Size):
Với vật cảm biến thuộc nhóm kim loại có từ tính (sắt, niken, …), bề dày vật phải lớn hơn hoặc bằng 1mm.
Với vật cảm biến không thuộc nhóm kim loại có từ tính, bề dày của vật càng mỏng thì khoảng cách phát hiện càng xa
Đầu Sensor
Vật
Khoảng cách cảm biến
Độ dày vật
Hồ Viết Bình
CAÛM BIEÁN TIEÄM CAÄN ÑIEÄN DUNG
(capacitive proximity sensor)
Ñoái töôïng caàn phaùt hieän
Nguyeân lyù hoaït ñoäng
CAÁU TAÏO
Hồ Viết Bình
Nguyên Tắc Hoạt Động: Phát hiện theo nguyên tắc tĩnh điện (sự thay đổi điện dung giữa vật cảm biến và đầu sensor), có thể phát hiện tất cả vật.
Vật Cảm Biến
Hồ Viết Bình
Nguyeân lyù hoaït ñoäng
CB Ñieän dung söû duïng vaät theå caàn phaùt hieän nhö moät cöïc cuûa tuï ñieän. Khi vaät theå caøng gaàn caûm bieán thì dung löôïng cuûa tuï caøng cao .
Beân trong coù maïch duøng nguoàn DC taïo dao ñoäng caáp cho caûm bieán doøng, caûm bieán doøng seõ ñöa ra moät doøng ñieän tæ leä vôùi khoaûng caùch giöõa hai taám cöïc.
Ví duï : caûm bieán ñieän dung ño tieäm caän loaïi E2KC(hình)
Hồ Viết Bình
-Hình daùng caûm bieán
-Caùch maéc daây -Öùng duïng : -Phaùt hieän moïi
vaät theå, -Coù theå phaùt
hieän vaät theå qua lôùp caùch ly(khoâng phaûi laø kim loaïi) nhö nöôùc trong thuøng nhöïa, oáng thuûy tinh.
Khoaûng phaùt hieän :3 - 25 mm,
Nguoàn : 10-40VDC, 90 -250VAC
Ub
K
CAÛM BIEÁN TIEÄM CAÄN ÑIEÄN DUNG (capacitive proximity sensor)
Hồ Viết Bình
ÖÙNG DUÏNG CAÛM BIEÁN TIEÄM CAÄN
Hồ Viết Bình
ÖÙNG DUÏNG CAÛM BIEÁN TIEÄM CAÄN
E2EV: Laø sensor phaùt hieän ñöôïc tất cả các vaät bằng kim loại đều có thể phát hiện được sự có mặt của các lon một cách chính xác. Khoảng cách đo của sensor có thể được đặt tới 10 mm.
Hồ Viết Bình
ÖÙNG DUÏNG CAÛM BIEÁN TIEÄM CAÄN
Phát hiện nắp nhôm mỏng trên chai nước
E2CY-C2A là sensor tiệm cận chuyên để phát hiện vật thể bằng nhôm với độ tin cậy cao. Rất dễ cài đặt sensor, chỉ cần ấn nút TEACH trên bộ khuếch đại.
Hồ Viết Bình
ÖÙNG DUÏNG CAÛM BIEÁN TIEÄM CAÄN
E2C-T là loại cảm biến tiệm cận có bộ khuyếch đại rời có chức năng Teach. Chúng ta có thể set được chính xác vị trí điểm cần cảm biến. Sensor có thể phân biện được khoảng cách nhỏ tới 0.1mm.
Các gói giấy hay chồng lên nhau. Làm sao để phát hiện?
Hồ Viết Bình
ÖÙNG DUÏNG CAÛM BIEÁN TIEÄM CAÄN
Heat Sealing
OK NG
Sử dụng sensor tiệm cận có đầu ra analog (4 20mA) và bộ xử lý tín hiệu thông minh K3- để tính độ rộng. Từ đó có thể biết được là đã có gia vị trong gói nhôm lá chưa.
Hồ Viết Bình
ÖÙNG DUÏNG CAÛM BIEÁN TIEÄM CAÄN
E2K-C là sensor tiệm cận công suất lớn có thể phát hiện được chất lỏng bên trong hộp hay không (phát hiện độ rỗng của Hộp).
Hồ Viết Bình
bọt
Chất lỏng
E2KQ-X10ME1
Dây ra
Điều chỉnh độ nhạy
E2KQ : Đo mực chất lỏng
Không bị ảnh hưởng bởi bọt khí nhờ chỉnh được độ nhạy của sensor
ÖÙNG DUÏNG CAÛM BIEÁN TIEÄM CAÄN
Hồ Viết Bình
Đo mực chất lỏng
Hồ Viết Bình
CAÛM BIEÁN QUANG LOAÏI PHAÛN XAÏ
LOAÏI ÑAÀU THU -PHAÙT
Hồ Viết Bình
Cấu Tạo Và Nguyên Tắc Hoạt Động
Hồ Viết Bình
AMP
AMP
Đầu phát
Photo-transistor
Vật
Th
ể
LED
Đầu thu
Cấu Tạo Và Nguyên Tắc Hoạt Động
Doøng ra
Hồ Viết Bình
Cường độ sáng
Điện áp
Lượng ánh sáng nhận về sẽ được chuyển tỉ lệ thành tín hiệu điện áp (hoặc dòng điện) và sau đó được khuếch đại.
Cường độ sáng
Điện áp
Mức ngưỡng
ON
OFF
Sensor xuất tín hiệu ra báo có vật nếu mức điện áp lớn hơn mức ngưỡng
Cấu Tạo Và Nguyên Tắc Hoạt Động
Hồ Viết Bình
PHAÂN LOAÏI CAÛM BIEÁN QUANG
Thu Phát Độc Lập
Thu Phát Chung
Khuyếch Tán
Hồ Viết Bình
1. Thu Phát Độc Lập (Through Beam):
Vật
Đầu phátKhoảng cách phát hiện
Đầu thu
OFFON
Phát hiện vật
Mạch phát sáng Diode
phát quang
Thấu kính
Vật thể
Diode nhận
quang
Thấu kính Mạch nhận
ás
Hồ Viết Bình
Ứng Dụng Cảm Biến Thu Phát Độc Lập:
E3C
Phát hiện các vật nhỏ
Phát hiện gãy mũi khoan
E3S-C
E3C
Phát hiện linh kiện điện tử
E3C-
Phát hiện các vật lớn
Hồ Viết Bình
Ứng Dụng Cảm Biến Thu Phát Độc Lập:
Đặc điểm:- Độ tin cậy cao- Khoảng cách phát hiện xa- Không bị ảnh hưởng bởi bề mặt, màu sắc vật
Phát hiện sữa trong hộp giấyKiếm tra thuốc
Phát hiện vật băng ngang qua
Hồ Viết Bình
Ứng Dụng Cảm Biến Thu Phát Độc Lập:
E3Z-T61, với tia sáng mạnh có thể xuyên qua vỏ bọc giấy bên ngoài và vì vậy có thể phát hiện được sữa / nước trái cây tại thời điểm hiện tại cũng như phát hiện được mức của chất lỏng này.
Hồ Viết Bình
2. Thu Phát Chung (Retro Reflective):phaûn xaï göông
Sensor
Vật
Khoảng cách phát hiện
Gương
Gương MSR (Mirror Surface Rejection) Gương Thường
Hồ Viết Bình
Ứng Dụng Cảm Biến Thu Phát Chung:
Hồ Viết Bình
Ứng Dụng Cảm Biến Thu Phát Chung:
Đặc điểm:- Độ tin cậy cao- Giảm bớt dây dẫn- E3S-R12 Có thể phân biệt được vật trong suốt, mờ, bóng loáng
Hồ Viết Bình
Ứng Dụng Cảm Biến Thu Phát Chung:
E3Z-B là loại sensor mới của Omron chuyên dùng để nhận biết các chai PET và chai trong suốt. Bạn cũng có thể dùng model cũ là E3S-CR67 .
Hồ Viết Bình
Ứng Dụng Cảm Biến Thu Phát Chung:
Nếu sử dụng các sensor thường để phát hiện chai PET trong thì đôi lúc không ổn định. Sensor E3Z-B có khả năng phát hiện tốt với độ tin cậy rất cao.
Hồ Viết Bình
Vật
E
R
Sensor
Vật
Sensor
3. Khuyếch Tán (Diffuse Reflective):
Hồ Viết Bình
E3SC-V
E3SC-V
E3T-FD1
Ứng Dụng Cảm Biến Khuyếch Tán:
Đặc điểm:- Dễ lắp đặt- Bị ảnh hưởng bởi bề mặt, màu sắc vật, nền, …
Hồ Viết Bình
Ứng Dụng Cảm Biến Khuyếch Tán:
Z4W-V là loại Laser sensor và nó có thể phát hiện được chiều cao của bánh được làm ra với độ chính xác tới vài micromet.
Hồ Viết Bình
Ứng Dụng Cảm Biến Khuyếch Tán:
E3C-VM35R rất nhỏ và có thể phát hiện vật thể có kích thước nhỏ đến 0,2 mm. Nó cũng phân biệt được sự khác biệt rất nhỏ về màu sắc.
Hồ Viết Bình
3b. Cảm Biến Quang Phản Xạ Giới Hạn (Limited Reflective):
Nền
Vùng phát hiện
Bộ phát
Bộ nhận
Vật
Nền
Trục phát
Trục thu
Hồ Viết Bình
Đặc điểm:
- Chỉ phát hiện vật trong vùng phát hiện giới hạn.
- Không bị ảnh hưởng bởi màu nền sau vùng cảm biến.
- Lý tưởng cho nhiều ứng dụng cần triệt tiêu nền
Ứng Dụng Sensor Quang Phản Xạ Giới Hạn :
Hồ Viết Bình
3C. Cảm Biến Quang Đặt Khoảng Cách (Distance Settable):
Daûicảm biến
Sensor
Vật
Daûi cài đặt
Nhờ đặt được khoảng cách, nền đã được triệt tiêu
PSD
vật
Hồ Viết Bình
E3S-CL
Ứng Dụng Cảm Biến Đặt Khoảng Cách:
Đặc điểm:
- Chỉ phát hiện vật theo vị trí đặt
- Bộ thu sử dụng thiết bị định vị vị trí (PSD), không sử dụng transistor quang nên không bị ảnh hưởng bởi màu nền, độ bóng, …
Hồ Viết Bình
E3G-L1 là sensor đặt được khoảng cách thế hệ mới. Nó có thể nhận biết được sự khác biệt rất nhỏ về chiều cao. Sensor hoạt động rất ổn định và không bị ảnh hưởng bởi màu sắc, chất liệu, độ nghiêng dốc, độ bóng và kích thước của vật thể.
Để phát hiện có hoặc không có ống hút đi kèm theo đồ uống đóng hộp.
Hồ Viết Bình
Phát hiện thiếu niêm phong bằng cao su trên nắp chai lọ?
Hồ Viết Bình
Phát hiện chai bị thiếu trong hộp !
Hồ Viết Bình
Phát hiện bao đựng gạo đã được mở trước khi bao này tới máy đổ gạo vào bao.
E3G-L1 là sensor đặt khoảng cách thế hệ mới. Nó cũng có thể phát hiện được sự khác nhau về độ cao cho dù là rất nhỏ một cách chính xác.
Hồ Viết Bình
Hình dạng của viên kẹo không đúng qui cách và sẽ có phản xạ từ giấy bọc kẹo và màu của giấy bọc cũng thay đổi. E3G-L1 có chức năng đặt nền có thể phát hiện được vật thể bóng và gồ ghề màu sắc khác nhau với độ tin cậy cao.
Phát hiện kẹo trên dây chuyền?
Hồ Viết Bình
Phát hiện thực phẩm trong khay.
E3S-CL1 là sensor quang đặt được khoảng cách. Có thể deã dàng chỉnh được khoảng cách đo.
Hồ Viết Bình
4. Cảm Biến Màu (Color Sensor):
Cảm biến màu phát các ánh sáng đỏ (R), xanh lá (G), xanh dương (B) tới vật cảm biến, sau đó nhận ánh sáng phản xạ về, phân tích tỉ lệ các ánh sáng R, G, B để phân biệt màu của vật.
Thấu kính phát
Thấu kính thu
LED đỏ
LED xanh dương
LED xanh lá
kính FAO(đỏ qua, xanh lá
phản xạ)
kính FAO(đỏ, xanh lá qua,
xanh dương phản xạ)
Monitor photodiode
Vật
Hồ Viết Bình
Bieán ñoåi tín hieäu ra cuûa boä caûm bieán maøu thaønh soá
Hồ Viết Bình
Ứng Dụng Cảm Biến Phát Hiện Màu:
Đặc điểm:
- Độ tin cậy cao.
- Dễ sử dụng.
- Có thể dạy cho cảm biến biết màu của vật (chức năng teach).
Hồ Viết Bình
Để phát hiện bàn chải đánh răng các màu khác nhau.
E3MC là loại sensor màu và nó rất dễ dàng nhận biết các màu theo yêu cầu.
Hồ Viết Bình
Cách Mắc Tải Đầu Ra
Đặc điểm:1. Tương tự như loại NPN
2. Được sử dụng trong caùc
caûm bieán sản xuất ở Châu Âu
3. Có bảo vệ ngắn mạch tải
Đặc điểm:1. Có thể sử duïng với tải
relay, PLC và các mạch Logic.
2. Thời gian đáp ứng nhanh3. Bền
Loại NPN Open Collector
Sensor
+V
0V
TảiOutput
Dòng tải
collector
emitter
NPNtransistor
Mạch Ngoài
Brown
Black
Blue
emitter
collector
PNPTransistor
+V Brown
Black
Output
Blue
0V
Loại PNP
Sensor Mạch Ngoài
Tải
Dòng tải
Hồ Viết Bình
Cách Mắc Cảm Biến Với PLC
COM
01 02
out
Loại DC 3 dây NPN
PLC
COM
01 02
PLC
Loại DC 3 dây PNP
24VDC
24VDCout
Hồ Viết Bình
CAÛM BIEÁN SÔÏI QUANG
1. Nguyên Tắc Hoạt Động:
Khoảng 60°
LED
Lõi (có hệ số khúc xạ lớn)
Lớp sơn bao phủ
(có hệ số khúc xạ nhỏ)
Sợi quang
2. Cấu Tạo:
Amplifie
Đầu sensor
Hồ Viết Bình
Ứng Dụng Cảm Biến Sợi Quang
Đặc điểm:
- Hoạt động ổn định trong môi trường khắc nghiệt, nhiệt độ cao
- Dễ lắp đặt, chỉ cần không gian nhỏ
- Có thể phát hiện các vật nhỏ
Hồ Viết Bình
Để phát hiện sự có mặt của nhãn rất bóng trên máy dán nhãn.
Một sensor truyền thống không thể phát hiện được chính xác vật thể có độ phản xạ ( bóng ) cao như vậy. OMRON đã sáng chế được loại sensor công nghệ cao phát hiện được vật thể bóng là sensor có mã hiệu E3X-NL11 và E32-S15L-1.
Hồ Viết Bình
Phát hiện thực phẩm chứa bên trong hộp.
E3X-DA-N với E32-T17L do có tia sáng rất mạnh nên có thể phát hiện được cả bên trong hộp chứa mờ đục. Đây là loại sensor đặt số nên rất dễ đặt mức ngưỡng.
Hồ Viết Bình
Xác định vị trí hướng của nắp chai
Nếu chiều sâu lớn hơn 15mm thì dùng loại sensor giới hạn khoảng cách E3T-SL11, còn neáu chiều sâu chỉ là vài mm thì dùng loại E32-L25.
Hồ Viết Bình
Söû duïng caùc boä vi xöû lyù hay vi ñieàu khieån keát hôïp vôùi caùc loaïi caûm bieán khaùc nhau ñeå taïo ra moät loaïi caûm bieán môùi goïi laø caûm bieán thoâng minh.
Nhôø tính naêng cao cuûa vi xöû lyù vaø caùc phöông phaùp ño maø caûm bieán thoâng minh ñaõ naâng cao ñoä chính xaùc, taêng ñoä taùc ñoäng nhanh, tính oån ñònh, ñoä tuyeán tính, haïn cheá vaø loaïi boû caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán chuùng.
Cảm Biến Thông Minh (Intelligent Sensor)
Hồ Viết Bình
CAÁU TRUÙC CUÛA MOÄT CAÛM BIEÁN THOÂNG MINH
S1
S2
S3
Transmitter1
Transmitter2
Transmitter3
OJ Multiplexer(MUX) A/D P
Hồ Viết Bình
Cảm Biến Quang
Cảm Biến Tiệm Cận
Cấu Tạo Cảm Biến Thông Minh
Cảm Biến Thông Minh2 in 1
Hồ Viết Bình
Nguyên Tắc Hoạt Động
Mạch lái
Vật
Nguồn sáng
Thấu kính đầu phát
Thấu kính đầu thu
*PSD: Thiết bị cảm nhận vị trí
Ánh sáng phát ra từ nguồn sáng hội tụ về thấu kính đầu phát và chiếu tới vật. Ánh sáng phản xạ từ vật sẽ đến thiết bị cảm nhận vị trí (PSD) thông qua thấu kính đầu thu.
Nếu vị trí vật thay đổi, vị trí hình thành ảnh trên PSD sẽ thay đổi nên 2 ngõ ra A & B trên PSD thay đổi theo. Ngõ ra sensor sẽ tỉ lệ tuyến tính với sự sai biệt về khoảng cách, do đó sẽ đo được khoảng cách dịch chuyển của vật.
Lưu Ý: Vì giá trị thu được không phải là độ sáng mà
là độ dịch chuyển của A & B nên nếu vật di chuyển làm cường độ sáng thu về thay đổi thì kết quả thu được vẫn không bị ảnh hưởng.
Hồ Viết Bình
Ứng Dụng Cảm Biến Thông Minh
Phát hiện nắp lọ thuốc bị lỏng.
Z4LB-V2 của sensor thông minh ZX-LT với tia laser song song có thể phát hiện được nắp lọ bị lỏng chính xác tới vài micromet.
Hồ Viết Bình
Hồ Viết Bình
Tín hiệu số xuất ra
Các bộ nhận quang (photo-transistor)
1 hoặc nhiều bộ phát quang (LED)
Track Đĩa code
Trục của encoder
Bao gồm một đĩa plastic hoặc thủy tinh quay giữa một/nhiều nguồn phát sáng (LED) và một/ nhiều photo-transistor nhận quang.
Đĩa được mã hóa với các phần hình quạt sáng và tối xen kẽ nhau để xung có thể được tạo ra khi đĩa quay.
Hồ Viết Bình
Loại 1: Incremental Encoder
Xung xuất ra được đếm để cung cấp vị trí quay của encoder. Mỗi incremental step sẽ xuất ra một xung tương ứng.
LED phátPhototransistor
thu
Trục
Đĩa quay
Code track
Kênh A
Kênh B
A
B
Z
Dùng 2 xung A và B để nhận biết chiều quay của encoder. Nếu xung A lên “1” trước xung B, encoder đang quay chiều thuận và ngược lại.
Xung Z lên “1” khi encoder đã quay giáp 1 vòng.
Hồ Viết Bình
a)
b)
c)
d)
e)
Hình 2.10 Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa
encoder taêng daàn
z
Hồ Viết Bình
Absolute encoder gồm nhiều bộ nhận quang (có thể tối đa tới gần 20 track). Ứng với mỗi vị trí của encoder có một tín hiệu ra nhị phân vi sai để xác định chính xác vị trí trục của encoder.
Với absolute encoder, thông tin về vị trí vẫn không thay đổi ngay cả khi tắt và bật nguồn encoder trở lại.
Loại 2: Absolute Encoder
Hồ Viết Bình
Loại 2: Absolute Encoder
Hồ Viết Bình
1. Loại Encoder cần sử dụng:
Một Số Lưu Ý Khi Chọn Encoder
Rotary encoder Linear encoder
2. Encoder loại absolute hay incremental: Incremental encoder:
Đo vị trí tương đối của encoder so với vị trí cuối cùng
Mất thông tin vị trí khi cúp điện
Ứng dụng điển hình: điều chỉnh tốc độ, vị trí của băng chuyền
Absolute encoder:
Xuất ra một số duy nhất tại mỗi vị trí khi encoder quay
Thông tin về vị trí không mất khi cúp điện
Ứng dụng điển hình: điều khiển cánh tay robot.
Hồ Viết Bình
Ứng Dụng Encoder
Đo chiều dài của vật
Hồ Viết Bình
CAÛM BIEÁN LASER
Göông phaûn xaï
Göông nghieâng
Phaàn thu Ñoái
töôïng phaûn xaï
Hồ Viết Bình
CAÛM BIEÁN TAÛI TROÏNG 1- CAÛM BIEÁN BIEÁN DAÏNG
Ñieän trôû Tenzo : a) daïng daây; b) daïng löôùi maøng
Taám tenzo
Hồ Viết Bình
Caûm bieán bieán daïng döïa treân hieäu öùng tenzo, khi chieàu daøi daây ñieän trôû thay ñoåi töø L ñeán L+L thì ñieän trôû daây thay ñoåi R+R. Ñoä nhaïy cuûa caûm bieán ñöôïc ñaùnh giaù baèng tæ soá :
k = (R+ R)/ (L+ L).
Hồ Viết Bình
CAÁU TAÏO CAÛM BIEÁN TAÛI TROÏNG
LOAD
Loaded LCUnloaded LC
US+
US-
UM+ UM- UM+ UM-
US+
US-
R1 R2
R3 R4
R1 R1
R2 R2R3R3
R4 R4
a)
b) c)
Hình 2.19 Load Cell vaø maïch caàu chuyeån ñoåi
Hồ Viết Bình
Caùc kieåu Load Cell
Hồ Viết Bình
ÖÙNG DUÏNG CUÛA LOAD CELL
Process control
PR 1713/00
Printer
C.J.B.
Valves
Material silos
P C
Batchinghopper
a)
Load Cell
Hồ Viết Bình
ÖÙNG DUÏNG CUÛA LOAD CELL
Hình 2.21 ÖÙng duïng cuûa Load Cell
Process control
1730 Kg4380 kgPHILIPS
TRUCK ID
Card Reader
Traffic Barrier
Large Figure Display
Printer
PC
PR 1713/00
Serial I/OSerial I/O
b)
Load Cell
Hồ Viết Bình
2- CAÛM BIEÁN AÙP ÑIEÄN ÑO LÖÏC
Loø xo döï öùng löïc
F
Ñaàu ra ñieän aùp aâm Ñaàu ra ñieän
aùp döông
Tinh theå thaïch anh
Hồ Viết Bình
Caûm bieán aùp ñieän hay ñöôïc söû duïng ñeå ño caùc löïc moät thaønh phaàn . Döôùi taùc ñoäng cuûa löïc laøm xuaát hieän ñieän aùp treân hai maët phaúng vuoâng goùc vôùi löïc taùc duïng.(hình)
Hồ Viết Bình
Nhieät ñoä laø ñaïi löôïng chæ coù theå ño giaùn tieáp treân cô sôû tính chaát cuûa vaät lieäu phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä. Tính chaát ñoù laø khi nhieät ñoä taùc duïng vaøo vaät lieäu thay ñoåi thì ñoä daãn ñieän cuûa vaät lieäu hay ñieän trôû cuûa chuùng thay ñoåi theo.
Ñeå cheá taïo caùc boä caûm bieán nhieät ñoä ngöôøi ta söû duïng nhieàu nguyeân lyù khaùc nhau nhö caùc nhieät ñieän trôû; nhieät ngaãu; phöông phaùp quang döïa treân phaân boá phoå böùc xaï do dao ñoäng nhieät…
Caûm bieán ño nhieät ñoä
Hồ Viết Bình
Caûm bieán ño nhieät ñoä
1. Ñieän trôû kim loaïi.
2. Nhieät ñieän trôû
3. Caûm bieán baùn daãn.
Hồ Viết Bình
Nguyeân lí cuûa caûm bieán ñieän trôû kim loaïi
Caûm bieán ñieän trôû kim loaïi RTD (Resitive Temperature Detector) laø loaïi caûm bieán maø nhieät ñoä taêng thì ñieän trôû taêng.
Kim loaïi duøng ñeå cheá taoï caûm bieán coù theå laø platin, niken , ñoàng hay volfram.Caùc caûm bieán platin coù mieàn ño khaù roäng vôùi nhieät ñoä töø -200C ñeán 1000C .
Hồ Viết Bình
Caûm bieán ñieän trôû kim loaïi
Nhieät ñoä
Doøng ñieän
Hồ Viết Bình
Daây noái ñaát
Caáu taïo cuûa caûm bieán ñieän trôû kim loaïi
Söù caùch ñieän
Daây platin
Oáng platin
Daây platin
Xi maêng
voû
Hồ Viết Bình
Nhieät ñieän trôû laø loaïi caûm bieán nhieät ñoä maø khi nhieät ñoä taêng thì ñieän trôû giaûm.
Caùc nhieät ñieän trôû thoâng thöôøng ñöôïc cheá taïo töø caùc oâxít baùn daãn ña tinh theå nhö: MgO, MgAl2O4, Mn2O3, Fe3O4, Co2O3, NiO, ZnTiO4. Mieàn ño phuï thuoäc vaøo loaïi nhieät ñieän trôû, coù theå töø -273 C ñeán 300 C.
Nhieät ñieän trô û
Hồ Viết Bình
Nhieät ñieän trô û
VÍ DUÏ
Nhieät ñoä
Doøng ñieän
Hồ Viết Bình
CAÛM BIEÁN ÑIEÀU KHIEÅN NHIEÄT ÑOÄ LOØ NUNG
Nhieät ñieän trôû
Caàu ño
Rô le ñieàu khieån
Hồ Viết Bình
Caûm bieán baùn daãn
Nhieät ñoä
Ñieän aùp
Hồ Viết Bình
HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHIEÅN NHIEÄT ÑOÄ
DUØNG VI XÖÛ LYÙ.
Hồ Viết Bình
Caûm bieán ño aùp suaát
Ño aùp suaát laø ño löïc taùc duïng trong moâi tröôøng ñaøn hoài , döïa treân söï cheânh leäch aùp suaát giöõa hai vuøng keá caän nhau .
Khi söû duïng caùc loaïi caûm bieán trang bò theâm cô caáu chuyeån ñoåi tín hieäu vò trí thaønh tín hieäu aùp löïc töông ñöông.
Hồ Viết Bình
Nguyeân lyù laøm vieäc
Nguyeân lyù laøm vieäc chung cuûa caùc caûm bieán aùp suaát laø döïa treân cô sôû bieán daïng ñaøn hoài cuûa caùc phaàn töû nhaïy vôùi aùp suaát . Söï bieán daïng ñaøn hoài ñoù seõ laøm di chuyeån moät boä phaän cô hoïc töø ñoù daãn ñeán söï thay ñoåi cuûa ñieän trôû, ñieän dung hay ñieän aùp. Tröôùc heát ta tìm hieåu caùc phaàn töû nhaïy caûm ñoù.
Hồ Viết Bình
Moät soá phaàn töû nhaïy aùp suaát
Ño aùp suaát daïng loø xo . Ño aùp suaát daïng maøng. Ño aùp suaát daïng oáng thoâng
nhau . Ño aùp suaát caân thaêng baèng
hình vaønh khaên.
Hồ Viết Bình
Caûm bieán aùp suaát daïng loø xo
Aùp suaát p
Caàn di ñoäng
Aùp suaát p
Caàn di ñoäng
Hồ Viết Bình
Caûm bieán aùp suaát daïng maøng
VÍ DUÏ
AÙp suaát p Caàn di ñoäng
Hồ Viết Bình
Caûm bieán aùp suaát daïng oáng thoâng nhau
Hồ Viết Bình
Caûm bieán aùp suaát daïng caân thaêng baèng hình vaønh khaên
Hồ Viết Bình
CAÛM BIEÁN AÙP SUAÁT VÔÙI CUOÄN CAÛM VI SAI
CAÛM BIEÁN MAØNG
MAÏCH VI SAI
NGUOÀN
KHUEÁCH ÑAÏI
Hồ Viết Bình
Caûm bieán ño aùp suaát
sW
L 02
C = .S/( + o)
Hồ Viết Bình
Caûm bieán ño voøng quay
Hồ Viết Bình
Duøng caûm bieán töø trôû bieán thieân
Khi ñóa quay töø trôû cuûa maïch töø cuoän daây bieán thieân moät caùch tuaàn hoaøn laøm xuaát hieän trong cuoän daây moät suaát ñieän ñoäng coù taàn soá tæ leä vôùi toác ñoä quay .
Hồ Viết Bình
Toác ñoä keá quang
Thaáu kính
Ñaàu phaùt
Ñaàu thu
Phaïm vi cuûa toác ñoä ño phuï thuoäc vaøo hai yeáu toá :-Soá löôïng loã treân ñóa .-Thoâng soá ñaàu quang vaø maïch ñieän töû .
Hồ Viết Bình
Caûm bieán ño kích thöôùc chi tieát
CAÛM BIEÁN KHÍ NEÙN-ÑIEÄN TIEÁP XUÙC.
CAÛM BIEÁN ÑIEÄN CAÛM. MOÄT SOÁ MAÏCH ÑIEÄN
ÖÙNG DUÏNG CAÛM BIEÁN ÑIEÄN CAÛM
Hồ Viết Bình
s
P1
p
K
Maøng ñaøn hoài
Ñaàu ño
Khe heïp
Vaät caàn ño
s
P1
Ñoà thò quan heä p1 - s
CAÛM BIEÁN KHÍ NEÙN-ÑIEÄN TIEÁP XUÙC
Ví duï
Hồ Viết Bình
Nguyeân lyù hoaït ñoäng :
Khoâng khí loïc saïch ñi qua hai tieát dieän caûn (1,2)
Nhaùnh phaûi coù ñaàu phun (4) giöõ cho aùp suaát khoâng ñoåi .
Nhaùnh traùi coù ñaàu ño (5) bieán ñoåi aùp suaát do söï thay ñoài kích thöôùc cuûa chi tieát .
Khi kích thöôùc chi tieát thay ñoåi laøm thay ñoåi aùp suaát ñaåy tieáp ñieåm di ñoäng tieáp xuùc caùc vít (7,8) luùc ñoù maïch ñieän taùc ñoäng phaùt ra caùc tín hieäu ñieän.
CAÛM BIEÁN KHÍ NEÙN-ÑIEÄN TIEÁP XUÙC VI SAI
Hồ Viết Bình
Nguyeân lyù:Döïa vaøo hieän töôïng caûm öùng ñieän töø, khi thay ñoåi thì L thay ñoåi theo coâng thöùc sau:
U
L
CAÛM BIEÁN ÑIEÄN CAÛM
VÍ DUÏ
Hồ Viết Bình
Nguyeân lyù hoaït ñoäng
Khi cho chi tieát coù kích thöôùc x ñi qua, ñaàu ño seõ tònh tieán leân, xuoáng tuyø theo kích thöôùc chi tieát, laøm thay ñoåi khe töø .
Tín hieäu thay ñoåi naøy ñöôïc ñöa ra caàu ño .
CAÛM BIEÁN ÑIEÄN CAÛM VI SAI
Hồ Viết Bình
MAÏCH ÑO KÍCH THÖÔÙC HÌNH HOÏC DUØNG CAÛM BIEÁN ÑIEÄN CAÛM
Maïch thöù 2
Hồ Viết Bình
MAÏCH ÑO CHIEÀU DAØY DUØNG CAÛM BIEÁN ÑIEÄN CAÛM
Hồ Viết Bình
CAÛM BIEÁN SIEÂU AÂM (Ultrasonic Sensor)
Caûm bieán sieâu aâm goàm hai boä phaän : phaùt sieâu aâm (ultrasonic emitter), thu sieâu aâm (ultrasonic receiver). Maùy phaùt sieâu aâm coù taàn soá naèm trong khoaûng 65 kHz vaø 400kHz tuøy theo chuûng loaïi sensors ; soùng phaûn hoài coù böôùc soùng trong khoaûng 14 Hz ñeán 140 Hz tuøy theo möùc ñoä phaûn xaï cuûa ñoái töôïng
Hồ Viết Bình
ÖÙNG DUÏNG CAÛM BIEÁN SIEÂU AÂM
- Kieåm tra möùc chaát loûng hoaëc chaát raén trong caùc boàn.
- Kieåm tra veát nöùt caùc moái noái baèng haøn, kieåm tra caùc veát nöùt teá vi.
- Theo doõi vaø phaùt hieän loãi trong quaù trình saûn xuaát vaûi vaø giaáy (ñaëc bieät laø nhöõng choã noái).
- Caûm bieán sieâu aâm coøn söû duïng trong nhieàu lónh vöïc khaùc nhö y hoïc, hoùa hoïc, cheá taïo thieát bò coâng nghieäp…
Hồ Viết Bình
Heä thoáng maõ vaïch
Trong caùc heä thoáng saûn xuaát töï ñoäng, ngöôøi ta coù theå nhaän daïng caùc chi tieát ñoäng, cuõng nhö trong caùc heä thoáng phaân loaïi vaø kieåm ñònh haøng hoùa, ngaøy nay thöôøng söû duïng heä thoáng maõ vaïch (Bar Code).
Hồ Viết Bình
Caùc thaønh phaàn chính cuûa heä thoáng maõ vaïch
- Maõ vaïch ñöôïc in treân saûn phaåm.- Maùy queùt maõ vaïch hay buùt quang
duøng ñeå chuyeån thoâng tin töø maõ vaïch sang tín hieäu aùnh saùng.
- Boä giaûi maõ chuyeån tín hieäu aùnh saùng sang tín hieäu ñieän vaø bieân dòch thaønh maõ ASCII.
- Boä giao dieän chuyeån maõ ASCII veà maùy tính PC ñeå xöû lyù tieáp.
Hồ Viết Bình
Caùc loaïi maõ vaïch
Hình 2.34 Caùc loaïi maõ vaïch
Hồ Viết Bình
Hình 2.36
Hình 2.35
Caùc loaïi maõ vaïch