ĐỒ án môn học đề tài tìm HIỂU cảm BIẾN THUỘC NHÓM KHÍ cụ điện THEO dõi, GIÁM sát
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.66 MB, 42 trang )
TR
ƯỜ
NG Đ I Ạ
H CỌKỸỸ THU Ậ
T CÔNG NGH ỆCẦẦN THƠ
KHOA: KỸỸ THUẬT CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN MƠN HỌC
ĐỀ TÀI
TÌM HIỂU CẢM BIẾN THUỘC NHĨM KHÍ CỤ ĐIỆN THEO DÕI,
GIÁM SÁT
GI Ả
NG VIÊN H ƯỚ
NG DẦỸN
SINH VIÊN THỰC HIỆN
ThS. Tô Ái Nhân
Huỳnh Thanh Đâầy 1700081
Ngành: Công nghệ kyỹ thuật
Điềầu khiể n và Tự động hóa
Cầần Thơ - 2020
DANH MỤC HÌNH ẢNH
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Cảm biến trong nhà máy luyện thép...........................................................3
Hình 1.2 Hệ thống cảm biến tích hợp trên xe............................................................4
Hình 1.3 Hệ thống nhận diện EyeQ...........................................................................5
Hình 2.1 Cảm biến dịng điện....................................................................................7
Hình 2.2 Cảm biến dịng điện T201...........................................................................8
Hình 2.3 Cảm biến dịng điện T201DC.....................................................................8
Hình 2.4 Cảm biến dịng điện T201 AC/DC..............................................................9
Hình 2.5 Cảm biến dịng điện 30A ACS712-30A.....................................................10
Hình 2.6 Cảm biến hồng ngoại................................................................................11
Hình 2.7 Cảm biến hồng ngoại trong cơng nghiệp.................................................13
Hình 2.8 cấu tạo cảm biến áp suất..........................................................................14
Hình 2.9 Nguyên lý hoạt động.................................................................................14
Hình 2.10 Cảm biến áp suất hãng Georgin của Pháp.............................................15
Hình 2.11 Cảm biến áp suất dùng cho thuỷ lực và các loại chất lỏng....................18
Hình 2.12 Bộ hiển thị...............................................................................................19
Hình 2.13 Sơ đồ đấu nối..........................................................................................20
Hình 2.14 Kết nối với bộ hiển thị............................................................................20
Hình 2.15 Kết nối với PLC......................................................................................20
Hình 2.16 Nguyên lý hoạt động cảm biến siêu âm..................................................23
Hình 2.17 Cảm biến siêu âm với arduino................................................................24
Hình 2.18 Cảm biến gắn trên xe..............................................................................25
Hình 2.19 Cảm biến siêu âm trong cơng nghiệp.....................................................25
Hình 2.20 Cảm biến Sea YF-s201 DN15.................................................................30
Hình 2.21 Cảm biến AMF60...................................................................................32
Hình 3.1 Sơ đồ đấu dây Arduino với cảm biến dòng điện.......................................34
Hình 3.2 Mơ hình cảm biến dịng............................................................................34
Hình 3.3 Các linh kiện và đấu nối của mạch..........................................................35
MỤC LỤC
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH..........................................................................................i
MỤC LỤC.................................................................................................................ii
MỞ ĐẦU...................................................................................................................1
1.
Đặt vấn đề......................................................................................................1
2.
Lý do chọn đề tài...........................................................................................1
3.
Mục tiêu, phạm vi nghiên cứu.......................................................................1
4.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.......................................................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.....................................................................................3
1.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT THIẾT BỊ................3
1.1.1 Một số hệ thống cảm biến nước ngoài.....................................................3
1.1.2 Một số hệ thống cảm biến trong nước......................................................4
CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..........................6
2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU.........................................................................6
2.1.1 Tổng quan về cảm biến dòng điện............................................................6
2.1.2.1 Một số phương pháp đo dòng điện....................................................7
2.1.2.2 Cảm biến dòng điện T201.................................................................7
2.1.2.3 Cảm biến dòng điện AC 5A, ZMCT103C.........................................9
2.1.2 Tổng quan về cảm biến hồng ngoại........................................................11
2.1.2.1 Cảm biến hồng ngoại LM393..........................................................11
2.1.2.2 Cảm biến Tiệm cận hồng ngoại E3F-DS30C4 30cm NPN.............12
2.1.3 Tổng quan về cảm biến áp suất..............................................................13
2.1.3.1 Cảm biến áp suất.............................................................................13
2.1.3.2 Nguyên lý hoạt động.......................................................................14
2.1.3.3 Ứng dụng của cảm biến...................................................................16
2.1.3.4 Cảm biến dùng trong công nghiệp...................................................17
2.1.3.5 Cảm biến áp suất thuỷ lực Model D2415........................................17
MỤC LỤC
2.1.3.6 Cảm biến dùng trong thí nghiệm.....................................................20
Cảm biến áp suất MAC...............................................................................20
2.1.4 Tổng quan về cảm biến siêu âm.............................................................23
2.1.4.1 Nguyên lý hoạt động:......................................................................23
2.1.4.2 Cảm biến siêu âm HC-SRF04.........................................................23
2.1.4.3 Cảm biến siêu âm trong công nghiệp IFM UNIT510.....................24
2.1.5 Tổng quan về cảm biến lưu lượng..........................................................26
2.1.5.1 Khái niệm........................................................................................26
2.1.5.2 Phân loại..........................................................................................26
2.1.5.3 Cảm biến lưu lượng dùng trong nghiên cứu:...................................30
2.1.5.4 Cảm biến lưu lượng dùng trong công nghiệp..................................31
2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................................................................33
2.2.1 Cách thức nghiên cứu.............................................................................33
2.2.2 Phương pháp thực nghiệm......................................................................33
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..........................................................34
3.1 KẾT QUẢ......................................................................................................34
3.1.1 Ứng dụng cảm biến dòng điện................................................................34
3.1.1.1 Sơ đồ đấu dây..................................................................................34
3.1.1.2 Mơ hình thực tế...............................................................................34
3.1.1.3 Sử dụng cảm biến dòng thực tế trong thiết bị điện..........................35
3.2 THẢO LUẬN................................................................................................35
KẾT LUẬN.............................................................................................................36
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................37
MỞ ĐẦU
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Đất nước Việt Nam trong cơng cuộc cơng nghiệp hố - hiện đại hố, nền kinh tế
đang trên đà phát triển, việc sử dụng các thiết bị điện, khí cụ điện vào trong xây lắp các
khu công nghiệp, khu chế xuất – liên doanh, khu nhà cao tầng ngày càng nhiều. Vì vậy
việc tìm hiểu đặc tính, kết cấu, tính tốn lựa chọn sử dụng rất cần thiết cho sinh viên học
ngành Điện.
Với một chức năng khơng thể thay thế, từ lâu khí cụ điện đã đóng vai trị quan
trọng với đa chức năng, chủng loại và ngun lí làm việc. Trong đó khơng thể khơng nói
đến việc kiểm tra giám sát đảm bảo sự an tồn trong suốt q trình hoạt động của thiết bị.
2. Lý do chọn đề tài
Nhằm tìm hiểu rõ hơn về chức năng kiểm tra, theo dõi, giám sát của khí cụ điện
đối với các thiết bị đang hoặc khơng hoạt động. Hiểu rõ nguyên lí làm việc của các cảm
biến từ đó áp dụng chúng vào thực tiễn cuộc sống. Chính vì thế nhóm thực hiện đề tài
“Tìm hiểu cảm biến thuộc nhóm khí cụ điện theo dõi, giám sát”.
3. Mục tiêu, phạm vi nghiên cứu
Mục tiêu:
-
Nắm được chức năng của nhóm khí cụ điện kiểm tra, theo dõi.
-
Tìm hiểu các cảm biến điển hình được sử dụng rộng rãi trong đời sống.
Phạ m vi nghiên cứu:
-
Thông qua tài liệu chun ngành tìm hiểu rõ khí cụ điện có chức năng theo
dõi, giám sát.
-
Tìm hiểu các loại cảm biến bằng sách báo hoặc thông qua internet.
1
MỞ ĐẦU
-
Bằng kiến thức đã học kiểm tra độ chính xác các thong số cơ bản của cảm
biến.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học
-
Ứng dụng được khí cụ điện kiểm tra, giám sát vào đời sống.
-
Đổi mới công nghệ và phương pháp quản lý để nâng cao hiệu quả làm việc
của thiết bị điện.
Ý nghĩa thực tiêễn
-
Vận dụng được mơ hình vào nhiều mơi trường thực tế.
-
Tiết kiệm thời gian và công sức theo dõi, kiểm tra, sửa chữa.
2
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT THIẾT BỊ
1.1.1 Một số hệ thống cảm biến nước ngoài
Trên thế giới hiện nay việc sử dụng cảm biến trong đời sống đã khơng cịn mới
mẽ. Xu hướng hiện nay là giảm thiểu nhiều nhất tác động thủ cơng tiến hành tự động hóa,
cho nên sử dụng các loại cảm biến là một yếu tố vơ cùng quan trọng. Hãy tìm hiểu một ví
dụ cụ thể về sử dụng cảm biến trong nhà máy luyện thép.
Hình 1.1 Cảm biến trong nhà máy luyện thép
Các nhà máy sản xuất mới và các nhà máy trang bị trong công nghiệp sản xuất
thép đang phát triển cho thấy những cơ hội cho các nhà cung cấp cảm biến. Chiếm
khoảng 1,5% của thị trường cảm biến toàn cầu (tổng trị giá 65 tỉ Đô la), ngành công
nghiệp thép thoạt nhìn có vẻ khơng có cơ hội tăng trưởng cao hoặc là ngành mở rộng ứng
dụng cảm biến trong sản xuất. Đối với một ngành công nghiệp được thiết lập theo cách
riêng và đang ứng dụng cơng nghệ có khi tuổi đời hơn một trăm năm tuổi, thì lĩnh vực
sản xuất cơ bản này đã chín muồi để thay đổi. Tăng tự động hóa, tuân thủ các tiêu chuẩn
và các quy định mới, cũng như hiệu quả tốt hơn và công suất sử dụng là những lý do
thuyết phục các nhà cung cấp cảm biến để ý, ghi nhớ và tận dụng những cơ hội này. Sự
kết hợp của độ cứng, tính linh hoạt và độ bền làm cho thép trở thành một trong những trụ
3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
cột của cuộc cách mạng công nghiệp. Trong chính các nước sản xuất thép, ngành thép
góp phần lớn GDP và dự kiến sẽ vẫn như vậy trong tương lai gần.
Đối với giao thông Camera được lắp đặt xung quanh xe hơi, phát hiện vật thể
xung quanh xe, khoảng cách tới xe, và tốc độ mà vật thể đang tiến tới. Camera cũng được
lắp đặt bên trong xe để xác định người ngồi trong xe để điểu khiển xe một cách tương
ứng như chọn nhạc, đặt nhiệt độ, định vị dây an toàn… Những cảm biến nhỏ gọn tích hợp
sẽ giúp người lái kiểm sốt giao thơng tốt hơn. Hệ thống cảm biến tích hợp với hạ tầng
giao thông và ở mỗi điểm giao cắt sẽ cho người lái xe biết chính xác số lượng phương
tiện tham gia giao thông, phân loại, định vị, cảnh báo và lựa chọn tốc độ cũng như lộ
trình phù hợp. Dữ liệu từ xe, thông qua hệ thống cảm biến sẽ được gửi về trung tâm phân
tích và rõ ràng việc điều khiển, phân luồng giao thơng tự động là hồn tồn có thể, nhờ
đó giao thơng được thơng suốt.
Hình 1.2 Hệ thống cảm biến tích hợp trên xe
1.1.2 Một số hệ thống cảm biến trong nước
Việt Nam là một nước có nguồn tri thức trẻ xong khơng vì thế mà chúng ta lại
cách quá xa xu hướng của thế giới. Thị trường cảm biến ở Việt Nam được nhận định là
thị trường lớn và có nhiều tiềm năng để phát triển. Rất nhiều dự án rất nhiều sản phẩm
mang thương hiệu Việt với tính năng và cơng dụng khơng thua gì các nước phát triển trên
thế giới. Dễ thấy nhất là hệ thống sử dụng cảm biến nhận diện khuôn mặt EyeQ.
4
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
Hình 1.3 Hệ thống nhận diện EyeQ
EyeQ Tech áp dụng phương pháp Deep Learning trong Thuật toán Theo dõi và
Nhận dạng khuôn mặt trong sản phẩm, từ đó cho phép hệ thống trở nên thơng minh hơn,
nhanh hơn và chính xác hơn thơng qua q trình tích lũy dữ liệu và training (tương tự
DeepMind của Google). Hơn nữa, EyeQ Tech đã thực hiện một bài kiểm tra độ chính xác
trên một bộ dữ liệu bao gồm 10.000 khn mặt. Tỷ lệ chính xác đạt được là 95% khn
mặt được nhận diện chính xác.
5
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU
2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Các đối tượng nghiên cứu:
-
Tổng quan về cảm biến dòng điện.
Tổng quan về cảm biến hồng ngoại.
Tổng quan về cảm biến áp suất.
Tổng quan cảm biến siêu âm
2.1.1 Tổng quan về cảm biến dòng điện
Cảm biến dòng điện là một thiết bị phát hiện dòng điện trong dây và tạo ra tín
hiệu tỷ lệ với dịng điện đó. Tín hiệu dược tạo ra có thể là điện áp hoặc dịng điện hoặc là
đầu ra kỹ thuật số. Tín hiệu được tạo ra sau đó có thể được sử dụng để hiển thị dịng điện
đo được trong ampe kế hoặc có thể được lưu trữ để phân tích thêm trong hệ thống thu
thập dữ liệu và có thể sử dụng cho mục đích điều khiển. Có hai phương pháp dùng cảm
biến dịng điện hiện nay:
Cảm biến dòng điện trực tiếp phụ thuộc vào định luật Omh. Bằng cách đặt một
điện trở shunt tỷ lệ thuận với dòng tải hệ thống. Điện trở trên shunt có thể đo được bằng
các bộ khuếch đại vi sai, ví dụ như các bộ khuếch đại dịng shunt. Nó thường được thực
hiện cho dịng tải <100A.
Cảm biến dòng điện gián tiếp phụ thuộc vào định luật Ampe và Faraday. Bằng
cách đặt một vòng dây quanh một dây dẫn mang dòng điện, một điện áp được cảm ứng
trên vòng dây tỷ lệ với dòng điện. Phương pháp cảm biến này được sử dụng cho dòng tải
100A-1000A.
6
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Hình 2.1 Cảm biến dòng điện
2.1.2.1 Một số phương pháp đo dòng điện
-
Cảm biến hiệu ứng Hall đo dòng điện
-
Máy biến áp hoặc ampe kìm
-
Loại biến áp Fluxgate
-
Điện trở shunt, có điện áp tỷ lệ thuận với dịng điện qua nó
-
Cảm biến dòng quang, sử dụng giao thoa kế để đo sự thay đổi pha trong ánh sáng
do từ trường tạo ra
-
Cuộn dây Rogowski, thiết bị để đo dòng điện xoay chiều hoặc xung dòng tốc độ
cao.
2.1.2.2 Cảm biến dòng điện T201
Cảm biến dịng Analog 4-20mA T201 Series có 3 dạng tương ứng với 3 cơng dụng
khác nhau:
Cảm biến dịng AC
Dùng để đo dòng điện AC qua thiết bị. loại này chỉ đo được dịng AC. Tín hiệu
ngõ ra dạng 4-20mA có thể tùy chỉnh dịng điện 0-5A, 0-10A,...0-40A tương ứng với tín
hiệu 4-20mA bằng DIP Switch mỗi một dãy đo cách nhau 5A.
7
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Hình 2.2 Cảm biến dòng điện T201
Cảm biến dòng DC
Biến dòng analog 4-20mA T201DC thay thế hoàn toàn điện trở shunt và bộ
chuyển đổi mV sang 4-20mA bằng cách đo trực tiếp dịng DC để đưa tín hiệu analog 420mA về thiết bị hiển thị. Cảm biến này chỉ có thể đo dịng DC đi qua dây dẫn.
Hình 2.3 Cảm biến dòng điện T201DC
Cảm biến dòng AC/DC
Đây là loại cảm biến dịng đa năng có khả năng đo được dịng AC lẫn DC mà
không cần cài đặt bất cứ thông số nào. Thiết bị chuyển đổi sẽ tự nhận biết được.
8
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Hình 2.4 Cảm biến dòng điện T201 AC/DC
2.1.2.3 Cảm biến dòng điện AC 5A, ZMCT103C
Là module đo dòng điện sử dụng đện áp 5vdc có chức năng tương tự T201 dễ
dàng sử dụng phục vụ tốt cho quá trình tìm hiểu và nghiên cứu.
`
Đo dòng điện DC
Khi đo DC phải mắc tải nối tiếp Ip+ và Ip- đúng chiều , dòng điện đi từ Ip+
đến Ip- để Vout ra mức điện thế 2.5 - 5V tương ứng dòng 0 - 30A, nếu mắc ngược Vout sẽ
ra điện thế 2.5V đến 0V tương ứng với 0A đến -30A.
Cấp nguồn 5v cho module khi chưa có dịng Ip (chưa có tải mắc nối tiếp với
domino) , thì Vout=2.5v. khi dịng Ip( dịng của tải) bằng 5A thì Vout=5v, Vout sẽ tuyến
tính với dịng Ip , trong khoản 2.5V đến 5V tương ứng với dòng 0 đến 30A.
Để kiểm tra ta dùng đồng hồ VOM thang đo DC đo điện thế Vout.
9
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đo dòng điện AC
Khi đo dòng điện AC, do dòng điện AC khơng có chiều nên khơng cần quan
tâm chiều.
khi chưa có dịng Ip (chưa có tải mắc nối tiếp với domino) , thì Vout=2.5v. khi có
dịng xoay chiều Ip(dịng AC) do dòng xoay chiều độ lớn thay đổi liên tục theo hàm sin,
nên điện thế Vout sẽ là điện thế xoay chiều hình sin có độ lớn tuyến tính với dịng điện
AC , 0 đến 5V(thế xoay chiều xoay chiều) tương ứng với -30A đến 30A (dòng xoay
chiều).
Để kiểm tra ta dùng đồng hồ VOM thang đo AC đo điện thế Vout.
Thơng số kỹ thuật
-
Đườ ng tín hiệ u analog có độ nhiềỹu thâấp.
-
Thờ i gian tăng củ a đâầu ra để đáp ứ ng vớ i đâầu vào là 5µs.
-
Điệ n trở dây dâỹn trong là 1.2mΩ.
-
Ngần: 5VDC.
-
Độ nhạ y đâầu ra từ 63-190mV/A.
-
Điệ n áp ra cực kỳ ổn định.
-
ACS 712 5A
-
Ip: 5A đềấn – 5A
-
Độ nhạ y: 180 – 190 mV/A.
10
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Hình 2.5 Cảm biến dòng điện 30A ACS712-30A
2.1.2 Tổng quan về cảm biến hồng ngoại
2.1.2.1 Cảm biến hồng ngoại LM393
Cảm biến hồng ngoại khi hoạt động, tia hồng ngoại phát ra một tần số nhất định,
khi phát hiện hướng truyền có vật cản (mặt phản xạ), phản xạ vào đèn thu hồng ngoại,
sau khi so sánh, đèn màu xanh sẽ sáng lên đồng thời đầu cho tín hiệu số đầu ra (một tín
hiệu bậc thấp).
Khoảng cách làm việc hiệu quả 2 ~ 5cm, điện áp làm việc là 3.3 V đến 5V. Độ
nhạy sáng của cảm biến được điều chỉnh bằng chiết áp, cảm biến dễ lắp ráp, dễ sử
dụng,....
Có thể được sử dụng rộng rãi trong robot tránh chướng ngại vật, xe tránh chướng
ngại vật và dị đường....
Thơng số kỹ thuật:
-
Bộ so sánh sử dụng LM393, làm việc ổn định
-
Điện áp làm việc: 3.3V - 5V DC.
-
Khi bật nguồn, đèn báo nguồn màu đỏ sáng.
-
Lỗ vít 3 mm, dễ dàng cố định, lắp đặt.
-
Kích thước: 3.2cm * 1.4cm
11
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
-
Các mô-đun đã được so sánh điện áp ngưỡng thông qua chiết áp, nếu sử dụng ở
chế độ thông thường, xin vui lịng khơng tự ý điều chỉnh chiết áp.
Hình 2.6 Cảm biến hồng ngoại.
2.1.2.2 Cảm biến Tiệm cận hồng ngoại E3F-DS30C4 30cm NPN
Cảm Biến Tiệm Cận Hồng Ngoại E3F-DS30C4 30cm NPN dùng ánh sáng
hồng ngoại để xác định khoảng cách tới vật cản cho độ phản hồi nhanh. Ngõ ra cảm biến
dạng NPN khi khơng có vật cản ngõ ra ở mức cao, khi có vật cản ngõ ra ở mức thấp.
Ngồi ra, cảm biến có thể chỉnh khoảng cách nhận mong muốn thơng qua biến trở được
tích hợp trên mạch.
Module Thu Phát Hồng Ngoại V1 được tích hợp bộ phát hồng ngoại và bộ thu
hồng ngoại. Bộ phát hồng ngoại là một diode phát sáng (LED) phát ra các tia hồng ngoại.
Do đó, chúng được gọi là IR LED. Mặc dù LED IR trơng giống như một đèn LED bình
thường, bức xạ phát ra từ IR LED là sóng hồng ngoại nên con người khơng thể nhìn thấy
bằng mắt thường được. Bộ thu hồng ngoại cũng được gọi là cảm biến hồng ngoại khi
chúng phát hiện các tia từ bộ phát hồng ngoại. Bộ thu hồng ngoại có dạng photodiode và
phototransistors. Photodiode hồng ngoại khác với điốt thơng thường vì chúng chỉ phát
hiện ra bức xạ hồng ngoại. Khi led phát hồng ngoại phát ra bức xạ, nó đến được vật thể
và một số bức xạ phản xạ lại led thu hồng ngoại. Dựa trên cường độ thu của led thu hồng
ngoại, đầu ra của cảm biến sẽ được xác định là mức cao hoặc thấp.
Thông số kĩ thuật:
12
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
-
Nguồn điện cung cấp: DC10-30V
-
Khoảng cách phát hiện: 10~30cm.
-
Có thể điều chỉnh khoảng cách qua biến trở.
-
Dịng kích ngõ ra: 200mA.
-
Ngõ ra dạng NPN
-
Chất liệu sản phẩm: nhựa.
-
Có Led hiển thị ngõ ra màu đỏ.
-
Kích thước: 70 x 24mm
Hình 2.7 Cảm biến hồng ngoại trong công nghiệp.
2.1.3 Tổng quan về cảm biến áp suất
2.1.3.1 Cảm biến áp suất
Cảm biến áp suất là thiết bị cảm nhận áp suất trên đường ống hoặc bồn chứa
có áp suất….Áp suất này được chuyển đổi thành tín hiệu điện áp hoặc dịng điện. Các tín
hiệu này sẽ được truyền về biến tần hoặc PLC để điều khiển động cơ hoạt động. Có thể
hiểu đơn giản như dùng máy lạnh hoặc tủ lạnh có Inverter vậy các bạn. Động cơ lúc nào
cũng chạy nhưng được giám sát bằng thiết bị cảm biến để điều chỉnh công suất chạy ít
hay nhiều.
13
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Cấu tạo của cảm biến áp suất
Cảm biến áp suất có rất nhiều loại tùy vào nhu cầu sử dụng mà chọn cảm biến phù hợp.
Về cấu tạo cảm biến áp suất tôi xin giới thiệu loại cảm biến cơ bản nhất.
Cấu tạo bên ngoài của cảm biến áp suất thường làm bằng Inox 304 không gỉ. Khả năng
chống va đập cao.
-
Electric connection : Kết nối điện
-
Amplifier : Bộ khuếch đại tín hiệu
-
Sensor : Màng cảm biến xuất ra tín hiệu
-
Process Connection : Chuẩn kết ren (Ren kết nối vào hệ thống áp suất).
Hình 2.8 cấu tạo cảm biến áp suất
14
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1.3.2 Nguyên lý hoạt động
Hình 2.9 Nguyên lý hoạt động
Sơ đồ trên thấy rằng khí áp suất Dương ( + ) đưa vào thì lớp màng sẽ căng lên từ
trái sang phải , còn khi đưa vào áp suất âm ( – ) thì lớp màng sẽ căng lên từ phải sang trái.
Chính sự dịch chuyển này sẽ đưa tín hiệu về mạch xử lý và đưa ra tín hiệu để biết áp suất
đưa vào là bao nhiêu.
-
Hình đầu tiên bên trái : Khi khơng có áp suất => Hight = Low = Ov output
-
Hình ở giữa : Khi có áp suất nén => Hight > Low = + V Output
-
Hình bên phải : Khi có áp suất hút => Low > Hight = -V Output
Dựa vào nguyên lý
-
Cảm biến áp suất dãy đo 0-10bar. Tín hiệu ngõ ra : 0-10V. Khi áp suất đạt 0-5bar
thì tín hiệu điện áp xuất ra 0-5V. Tương tự khi áp áp đạt giới hạn max 10bar thì tín
hiệu điện áp 10V
-
Cảm biến áp suất chân khơng dãy đo -1…0bar. Tín hiệu ngõ ra : 4-20mA. Điều
này có nghĩa là khi khơng có sự tác động lực hút thì áp suất 0bar tương ứng với tín
hiệu dịng 4mA. Khi lực hút đạt giới hạn max -1bar thì cảm biến sẽ xuất tín hiệu
dịng 20mA
Dãy đo cảm biến áp suất
15
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đơn vị đo áp suất tiêu chuẩn châu Âu là : bar hoặc psi (1bar = 14.5psi)
Ở Việt Nam thường dùng nhất là : kg/cm2 thường gọi là áp suất bao nhiêu ” kg ”
(tương đương 1bar) hoặc Mpa đơn vị có nguồn gốc từ Nhật Bản. Tất cả các máy móc
nhập từ Nhật Bản thì điều dùng đơn vị là MPa (megapascal).
Hình 2.10 Cảm biến áp suất hãng Georgin của Pháp.
Áp suất chịu quá áp vượt ngưỡng thường 100% áp suất max của dãy đo max. Ví
dụ cảm biến áp suất dãy đo : 0-25bar. Áp suất quá áp chịu được max 50bar
Phân loại:
-
Cảm biến áp suất dạng điện trở
-
Cảm biến áp suất dạng màng
-
Cảm biến áp suất nước
-
Cảm biến áp suất hơi
-
Cảm biến áp suất khí nén
-
Cảm biến áp suất â, chân không
-
Cảm biến áp suất dầu thủy lực
16
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Tiêu chuẩn lựa chọn cảm biến:
-
Chọn cảm biến phù hợp với mơi chất làm việc của nó, nếu chọn sai sẽ làm hỏng
cảm biến hoặc không sử dụng được
-
Nhiệt độ tiếp môi chất tiếp xúc với chân kết cảm biến
-
Thang đo áp suất, giới hạn áp suất của môi trường cần đo để lựa chọn phù hợp
tránh sai số lớn
-
Tín hiệu ngõ ra của cảm biến: tín hiệu dịng ( 0mA đến 20 mA) , tín hiệu điện áp
( từ 0V đến 10 V hoặc từ 0V đến 5V)
-
Lưu ý kiểu kết nối của cảm biến áp suất để chọn loại phù hợp với điều kiện, phần
cơ khí, điều khiển hiện có
-
Giá thành sản phẩm, ưu điểm và độ vượt trội của các loại cùng thông số với nhau
2.1.3.3 Ứng dụng của cảm biến
Đối với các trường hợp dùng cảm biến áp suất dùng cho máy nén khí, áp suất
nước, dầu thủy lực và các chất lỏng khơng có tính ăn mịn khác thì dùng loại cảm biến áp
suất thường. Các dãy đo áp suất 0-0.1bar; 0-0.16bar;…được dùng để đo mức nước tĩnh
trong bồn chứa khơng có áp suất. Mức nước được tính như sau : 1bar = 10mH2O (hoặc
100mbar = 100mmH20)
Trường hợp ứng dụng cho các môi trường thực phẩm như : sữa, nước khải khát,
…thì bắt buộc phải dùng cảm biến áp suất màng đảm bảo tiêu chuẩn thực phẩm.
Cảm biến áp suất dùng cho xăng, dầu,….ngành dầu khí phải đảm bảo tiêu chuẩn
chống cháy nổ.
Tùy vào nhu cầu sử dụng mà ta chọn loại cảm biến phù hợp
2.1.3.4 Cảm biến dùng trong công nghiệp
Trong công nghiệp chế biến sản xuất luôn cần các thiết bị để hổ trợ qua trình sản
suất cảm biến đo áp suất là dịng thiết bị quan trọng nhất hiện nay. là thiết bị chuyên dùng
17
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
để đo áp lực( áp suất) của lưu chất tác dụng lên một diện tích. Trong đó, cảm biến áp suất
thường được dùng để đo áp suất của nước, khí, dầu, hơi nóng, gas,…
Cảm biến áp suất thường được dùng để đo áp suất bên trong một hệ thống máy
móc cơng nghiệp, nhằm, thông báo, cảnh báo người dùng về mọi sự cố, để khác phục kịp
thời trước khi thảm hoạ xảy ra hoặc đo lường phục vụ quá trình sản xuất, nâng cao năng
suất lao động.
2.1.3.5 Cảm biến áp suất thuỷ lực Model D2415
Thủy lực Là sự chuyển động và vận chuyển lực của chất lỏng trong môi trường
giới hạn, năng lượng sẽ được tạo ra bằng lực đẩy cuả chất lỏng. Dựa theo nguyên lý vật
lý này, thuỷ lực được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp.
Cảm biến áp suất thủy lực được tao ra, để đo lượng áp suất của chất lỏng bị nén
trong một môi trường giới hạn.Chuyên dùng để đo áp suất cực lớn lên đến hàng trăm
kg/cm2. Áp suất thuỷ lực dùng trong kết cấu các xe nâng, cần cẩu, hệ thống thuỷ lực nhà
máy,…
Cảm biến thuỷ lực có đa dạng dãy đo, từ 0-60bar, 0-100bar, 0-250bar, 0-400bar,
0-600bar.
Thơng số:
Hình 2.11 Cảm biến áp suất dùng cho thuỷ lực và các loại chất lỏng.
18
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
-
Dãy đo của cảm biến : 0-16bar, 0-25bar, 0-40bar, 0-100bar, 0-250bar, 0-600bar
-
Tín hiệu ngõ ra của cảm biến : 4-20mA
-
Sai số của cảm biến : 0.5% dãy đo.
-
Cảm biến D2415 hoạt động trong dãy nhiệt từ : -20..85 C
-
Cảm biến có độ trễ tín hiệu chỉ : 10ms
-
Kiểu nối ren của cảm biến là : G1/4 ( 13mm) hoặc G1/2 (21mm)
-
Vật liệu màng bằng Inox
-
Thân cảm biến được làm bằng Inox
-
Phần đấu điên của D2415 Theo chuẩn ISO4400
-
Cảm biến chịu quá áp lên đến 150% dãy đo. Ví dụ dùng dãy đo 0-40bar có thể
chịu quá áp lên đến 60bar
-
Xuất xứ cảm biến : JSP – Cộng Hoà Séc.
Các ưu điểm của cảm biến đo áp suất thủy lực:
-
Có dãy đo áp suất khá cao thích hợp cho các ứng dụng khí nén, thủy lực.
-
Sai số khá thấp và thời gian phản hồi tín hiệu nhanh chóng.
-
Chịu q áp lên đến 150% nên rất an tồn trong q trình sử dụng.
-
Có thể hoạt động tốt trong các ứng dụng dầu, mở công nghiệp.
19
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Hình 2.12 Bộ hiển thị
Tín hiệu ngõ vào:
-
Cảm biến nhiệt độ Pt100, Pt500, Pt1000, Pt50…
-
Can nhiệt dạng K, can nhiệt B, can nhiệt S, can nhiệt J….
-
Tín hiệu dạng analog 4-20mA, tín hiệu 0-10v, 0-5v, 0-20mA..
Tín hiệu ngõ ra:
-
Relay on/off, có thể chọn lên đến 2 relay.
-
Analog 4-20mA
-
Truyền thơng RS485, RS232, Profibus
-
Khả năng hiển thị: bộ hiển thị có 4 led, giá trị có thể hiển thị từ -1999 đến 9999, có
thể đáp ứng hầu hết các yêu cầu về hiển thị.
-
Nguồn cấp: bộ điều khiển áp suất sử dụng nguồn điên 80-250VAC hoặc nguồn 1030VDC
-
Hệ số chống nhiễu, cách ly tín hiệu của thiết bị đạt: 2500 VAC
-
Sai số: thiết bị 0.1%.
-
Thời gian phản hồi của thiết bị: 1ms
20
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
-
Kích thước bộ điều khiển: 96 x48 x 120mm
-
Tiêu chuẩn bảo vệ đạt: IP64 chống nước và chống bụi khá tốt)
Cách đấu nối:
Hình 2.13 Sơ đồ đấu nối
Hình 2.14 Kết nối với bộ hiển thị
Hình 2.15 Kết nối với PLC
2.1.3.6 Cảm biến dùng trong thí nghiệm
Cảm biến áp suất MAC
Thơng số:
-
Nơi xuất xứ:Hunan, China
-
Nhãn hiệu:MAC
21
