Điều khiển quá trình chủ đề thuyết trình các LOẠI cảm BIẾN vị TRÍ và DỊCH CHUYỂN

ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
403047

Điều khiển q trình
: Chủ đề thuyết trình

CÁC LOẠI CẢM BIẾN
VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN
GVHD: TS. Lê Anh Tuấn
10/09/2022

403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

1


Danh sách thành viên

Nguyễn Hoàng Anh
Nguyễn Anh Đức
Lê Nhật Nguyên
Trần Trà My
Nguyễn Thanh Như

10/09/2022

41900325
41901080
41900251
41900473

41901122

403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

2


Nội dung thuyết trình
I. Cảm biến điện trở:
Cảm biến điện trở dùng con chạy cơ học
II. Cảm biến điện dung:
1. Cảm biến tụ đơn
2. Cảm biến tụ kép vi sai
3. Cảm biến mạch đo

25/08/2015

403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

3


Nội dung thuyết trình
III. Cảm biến đo dịch chuyển bằng sóng đàn hồi
IV. Cảm biến điện cảm:
1.Cảm biến tự cảm
2.Cảm biến hỗ cảm
VI. Xây dựng mơ hình
1.Linh kiện sử dụng trong mạch
2.Thiết kế mạch

25/08/2015

403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

4


I. Cảm Biến Điện Trở

Cấu tạo và nguyên lý làm việc:
•Cảm biến gồm một điện trở cố
địng Rn, trên đó có một tiếp xúc
điện có thể di chuyển được gọi là
con chạy.
•Con chạy được liên kết cơ học
với vật chuyển động cần khảo sát.
Ứng dụng: Đo mực chất lỏng,...

25/08/2015

403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

5


I. Cảm Biến Điện Trở Dùng Con Chạy
Các đặc trưng:
•Khoảng chạy có ích của con chạy
•Năng suất phân giải

•Thời gian sống

25/08/2015

403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

6


I. Cảm Biến Điện Trở Dùng Con Chạy
Ưu điểm:
•Rẻ tiền
•Cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng
•Đo được khoảng dịch chuyển lớn
Nhược điểm:
•Bị ảnh hưởng của bụi và ẩm
•Tuổi thọ kém , mau bị hao mòn

25/08/2015

403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

7


II. Cảm biến điện dung
Định nghĩa: Cảm biến điện dung
(hoặc cảm biến điện môi) là sử
dụng điện dung để đo hằng số
điện môi của môi trường xung

quanh. Cấu trúc giống như đầu
dò neutron nơi ống tiếp cận được
làm bằng nhựa PVC được lắp đặt
trong đất; các đầu dị cũng có thể
là mô-đun (giống như lược) và
được kết nối với bộ ghi.
25/08/2015

Module cảm biến
điện dung

403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

8


II. Cảm biến điện dung
Ứng dụng cảm biến điện dung

25/08/2015

403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

9


II.1. Cảm biến tụ đơn

• Các cảm biến tụ điện đơn là một tụ điện phẳng hoặc
hình trụ có một bản cực gắn cố định (bản cực tĩnh) và

một bản cực di chuyển (bản cực động) liên kết với vật
cần đo. Khi bản cực động di chuyển sẽ kéo theo sự
thay đổi điện dung của tụ điện.

25/08/2015

403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

10


II.2. Cảm biến tụ kép vi sai

• Tụ kép vi sai có khoảng cách giữa các bản cực biến thiên dịch
chuyển thẳng hoặc có diện tích bản cực biến thiên dịch chuyển
quay và dịch chuyển thẳng gồm ba bản cực.
• Độ nhạy và độ tuyến tính của tụ kép vi sai cao hơn tụ đơn và
lực tương hỗ giữa các bản cực triệt tiêu lẫn nhau do ngược
chiều nhau.
25/08/2015

403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

11


II.3. Cảm biến mạch đo

Thông thường mạch đo dùng với cảm biến điện dung là các mạch cầu
không cân bằng cung cấp bằng dịng xoay chiều.

•Tổng trở đầu vào tức là tổng trở của đường chéo cầu phải thật lớn.
•Các dây dẫn phải được bọc kim loại để tránh ảnh hưởng của điện
trường ngồi.
•Khơng được mắc các điện trở song song với cảm biến.
•Chống ẩm tốt.
25/08/2015

403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

12


II.3. Cảm biến mạch đo
Ứng dụng:
•Đo hàm lượng nước trong đất, dùng cho
các hệ thống tưới cây trong nông nghiệp
như tiêu, cà phê,…
•Giám sát vật liệu composite
•Đo lường giải phóng mặt bằng trong thử
nghiệm máy nghiền.
•Đo mức độ của một số vật liệu chất rắn
trong các phễu, silo, bể chứa nhiên liệu.

25/08/2015

403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

13

II. Cảm biến điện dung
Đặc trưng của cảm biến:
Dải đo của cảm biến điện dung: Cảm biến điện dung thông thường có dải đo từ
2mm đến dưới 50mm. Cảm biến điện dung 2mm, Cảm biến điện dung 4mm, Cảm
biến điện dung 8mm, Cảm biến điện dung 12mm, Cảm biến điện dung 16mm, Cảm
biến điện dung 25mm, Cảm biến điện dung ON-OFF,… Ngõ ra của cảm biến điện
dung thường có dạng PNP/NPN/NO/NC...

25/08/2015

403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

14


II.3. Cảm biến mạch đo
Ví dụ về thơng số thực tế của cảm biến điện dung CLS-23:

•Nguồn cấp: 6…30VDC
•Nguồn dịng: OFF/ON dạng PNP
•Nhiệt độ làm việc từ : -30…150oC
•Áp suất làm việc từ : 30-80 bar
•Thời gian trễ ngõ ra: 0.1s
•Cấp bảo vệ: IP68
•Cấp an tồn: SIL 1
•Ren kết nối: M18, M20, G3/8, G1/2, NPT
•Vật liệu: PP, FEP, AISI 303
•Cáp tín hiệu loại: PVC 2x 0,34mm2 (3x 0,34 mm2 – output P) silicone 2x 0,5mm2
•Trọng lượng: 45…190g
25/08/2015

403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

15


IV. Cảm biến đo dịch chuyển
bằng sóng đàn hồi
Cảm biến siêu âm sử dụng nguyên lý phản xạ sóng siêu âm:
Là loại cảm biến sử dụng sóng siêu âm phát ra từ đầu cảm biến
tác động lên một mặt phẳng như mặt nước, tấm kính, vách tường,
mặt phẳng từ đó sẽ xác định được khoảng cách từ đầu cảm biến
đến mặt phẳng, khoảng cách thay đổi  tín hiệu ngõ ra của cảm
biến xuất ra cũng thay đổi theo

25/08/2015

403047 - CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

16


IV. Cảm biến đo dịch chuyển
bằng sóng đàn hồi
• Cảm biến gồm 2 phần : phần phát sóng siêu âm và
phần thu sóng siêu âm phản xạ về.
• Cảm biến sẽ phát ra 1 sóng siêu âm . nếu có chướng
ngại vật trên đường đi, sóng siêu âm sẽ phản xạ lại và
tác động lên module nhận sóng.

25/08/2015

403047 - CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

17


IV. Cảm biến đo dịch chuyển
bằng sóng đàn hồi

25/08/2015

403047 - CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

18


IV. Cảm biến đo dịch chuyển
bằng sóng đàn hồi
Ưu điểm
•Đo khoảng cách rời rạc của vật di chuyển
•Ít bị ảnh hưởng bởi vật liệu và bề mặt
•Khơng ảnh hưởng bởi màu sắc
•Tín hiệu đáp ứng tuyến tính với khoảng cách
•Có thể phát hiện vật nhỏ ở khỏang cách xa
Nhược điểm
•Sóng đàn hồi bị ảnh hưởng của sóng âm (tạp âm)
•Cần 1 khoảng thời gian sau mỗi lần phát sóng đi để nhận xong
phản hồi => Chậm hơn các cảm biến khác
•Khó phát hiện vật có mật độ vật thấp ở khoảng cách xa

25/08/2015

403047 - CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

19


IV. Cảm biến đo dịch chuyển
bằng sóng đàn hồi
Một số loại cảm biến thông dụng:
Thông số kĩ thuật:
- Điện áp hoạt động: 5VDC
- Khoảng cách phát hiện: 2cm – 450cm
- Độ chính xác: ± 0.2cm
- Tín hiệu kích hoạt đầu vào: 10us xung
TTL
- Kích thước: 43mm x 20mm x 17m

25/08/2015

403047 - CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

20


IV. Cảm biến đo dịch chuyển
bằng sóng đàn hồi
Thơng số kỹ thuật cảm biến siêu âm đo khoảng cách, đo mức
nước.
– Nguồn cấp: 15-30VDC.

– Output: 4-20mm/0-10VDC, NPN/PNP.
– Cáp: dài 2m PVC.
– Thời gian đáp ứng: <500ms ( loại 2200mm), <50ms (loại
400mm), <125ms (loại 900mm).
– Power on delay: <300ms.
– Cấp chính xác: 1% F.S.
– Nhiệt độ hoạt động: -20~60 độ C.
– Góc phát sóng: 7 độ hoặc 8 độ.
– Độ phân giải: 1 mm.
– Tải định mức: 4-20mA (500 Ohm), 0-10VDC (3KOhm).
– Bán kính hoạt động: 450mm (tùy vào khoảng cách và tùy
model sẽ có bán kính hoạt động nhỏ hơn).

25/08/2015

403047 - CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

21


IV. Cảm biến đo dịch chuyển
bằng sóng đàn hồi
Thơng số kích thước cảm biến siêu âm

25/08/2015

403047 - CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

22

IV. Cảm biến đo dịch chuyển
bằng sóng đàn hồi
Thơng số phạm vi hoạt động của cảm biến siêu âm:
Nhược điểm lớn nhất của cảm biến siêu âm là có phạm vi hoạt động
lớn và khơng được có bất kỳ vật cản nào trên đường đi của sóng, dù cái
bể nó lớn đến mấy đi nữa, điển hình như bồn chứa có cách khuấy

25/08/2015

403047 - CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

23


IV. Cảm biến đo dịch chuyển
bằng sóng đàn hồi
Một số ứng dụng trong thực tế

25/08/2015

403047 - CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

24


V. Cảm biến điện cảm
Hình ảnh minh họa các cảm biến điện cảm

Cảm biến điện cảm là nhóm các cảm biến làm việc

dựa trên nguyên lí cảm ứng điện từ
25/08/2015

403047 – CÁC LOẠI CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN

25