Giáo trình kỹ thuật cảm biến - Mở đầu doc

Kü thuËt c¶m biÕn – Khoa C¬ khÝ - §éng lùc – Tr−êng Cao §¼ng NghÒ C«ng NghÖ vµ N«ng L©m §«ng B¾c

1

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHỆ VÀ NÔNG LÂM ĐÔNG BẮC




GIÁO TRÌNH

KỸ THUẬT CẢM BIẾN


NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG NGHỀ

Lạng Sơn tháng 04 năm 2010
Kỹ thuật cảm biến Khoa Cơ khí - Động lực Trờng Cao Đẳng Nghề Công Nghệ và Nông Lâm Đông Bắc

2
LI NểI U

Trờn c s chng trỡnh khung o to ca B LTB & XH ó ban hnh,
Trng Cao ng Ngh Cụng Ngh v Nụng Lõm ụng Bc ó t chc biờn
son cỏc ti liu hng dn giỏo viờn v hc tp, thc tp ca hc sinh, sinh viờn
ngh lp t, sa cha thit b in cụng nghip trong thi k hin i hoỏ
cụng nghip hoỏ t n
c. Trong ú ti liu K thut cm bin úng vai trũ
quan trng trong vic o to cỏc k thut viờn, cỏc nhõn viờn lnh ngh ang

theo hc v hnh ngh in cụng nghip.
Ti liu c thit k theo tng bi trong h thng mụun ca chng
trỡnh, cú mc tiờu hc tp, thc tp cho mụun, phn lý thuyt c bn hc viờn
cn phi nm vng th
c hnh thc tp. Cui mi bi sau phn lý thuyt c
bn u cú cỏc bi tp ng dng giỏo viờn v hc sinh thc hnh thc tp.
õy l ti liu do cỏc cụ giỏo, thy giỏo trong t b mụn in ca nh
trng cht lc trong cỏc quỏ trỡnh ging dy, tham kho cỏc ti liu, giỏo trỡnh
ca cỏc Trng i hc nh i hc Bỏch Khoa H Ni, Bỏch Khoa Thnh
ph H Chớ Minh, i hc s phm k thu
t Hng Yờn, i hc Cn Th
biờn son, ti liu ny ch lm ti liu ging dy v tham kho ni b cho cỏc
giỏo viờn v hc sinh ca Trng, khụng phỏt hnh lu thụng ra bờn ngoi./.

Kỹ thuật cảm biến Khoa Cơ khí - Động lực Trờng Cao Đẳng Nghề Công Nghệ và Nông Lâm Đông Bắc

3
GII THIU V MễUN

V trớ, ý ngha v vai trũ ca mụun:
Trong nn cụng nghip sn xut hin i ngy nay, rt nhiu nh mỏy xớ
nghip ang trang b cho mỡnh nhng dõy chuyn sn xut hon ton t ng
hoc bỏn t ng. Cỏc loi cm bin ó cú mt trong hu ht cỏc lnh vc iu
khin t ng, nú úng mt vai trũ rt quan trng, khụng m
t thit b no cú th
thay th c. Vic trang b cho mỡnh mt kin thc v cỏc loi cm bin l nhu
cu bc xỳc ca cỏc k thut viờn, k s ca ngnh in cng nh cỏc ngnh
khỏc.
Mụun k thut cm bin l mt mụun chuyờn mụn ca hc viờn ngnh sa
cha thit b in cụng nghip. Mụun ny nhm trang b cho hc viờn cỏc
tr
ng cao ng ngh, trung cp ngh v cỏc trung tõm dy ngh nhng kin
thc v nguyờn lý, cu to, cỏc mch ng dng trong thc t ca mt s loi
cm bin vi cỏc kin thc ny hc viờn cú th ỏp dng trc tip vo lnh vc
sn xut cng nh i sng. Ngoi ra cỏc kin thc ny dựng lm phng tin

hc tip cỏc mụn chuyờn mụn ca ngnh i
n nh trang b in, PLC
Mc tiờu mụun
Sau khi hc xong mụun ny, hc viờn cú nng lc:
- Cú kin thc phõn bit c cỏc loi cm bin, phm vi dng ca chỳng.
- Lp t c mt s mch iu khin dựng cm bin
- Kim tra c cỏc mch in lp t cm bin, phỏt hin s c v cú bin phỏp
kh
c phc
Ni dung chớnh ca mụn hc/mụun
Mụn hc/mụun gm 05 bi:
Bi m u: Khái niệm cơ bản về các bộ cảm biến.
Bi 1: Cảm biến nhiệt độ.
Bi 2: Cảm biến tiệm cận và các loại cảm biến xác định vị trí, khoảng cách.
Bi 3: Cảm biến đo lu lợng.
Bi 4: Cm bin o vận tốc vòng quay và góc quay.

Kü thuËt c¶m biÕn – Khoa C¬ khÝ - §éng lùc – Tr−êng Cao §¼ng NghÒ C«ng NghÖ vµ N«ng L©m §«ng B¾c

4
CÁC HOẠT ĐỘNG CHÍNH CỦA MÔĐUN/MÔN HỌC

* Hoạt động trên lớp:
Học viên được giáo viên giảng dạy hướng dẫn cách nhận biết, cách phân
biệt về hình dạng kích thước các loại cảm biến, được nghe giáo viên giảng giải,
phân tích và giải thích về cấu tạo, nguyên lý làm việc và ứng dụng của các loại
cảm biến. Học viên được giáo viên giảng dạy hướng dẫn học sinh thảo luận tìm
hi
ểu về các loại cảm biến và ứng dụng của nó ngay trên lớp học.
* Hoạt động tại xưởng thực hành:

Học viên được giáo viên hướng dẫn thực hành hướng dẫn về cách lắp đăt
các loại cảm biến, cách đo kiểm tra cực tính, chất lượng các cảm biến, lắp đặt và
phát hiện các sai hỏng của các mạch cảm biến.
* Hoạt động tự họ
c:
Học viên tự sưu tầm các tài liệu liên quan đến lĩnh vực cảm biến, làm các
bài tập do giáo viên hướng dẫn giao cho.

Kỹ thuật cảm biến Khoa Cơ khí - Động lực Trờng Cao Đẳng Nghề Công Nghệ và Nông Lâm Đông Bắc

5
BI M U
KHI NIM C BN V CC B CM BIN

GII THIU
Cỏc b cm bin c s dng nhiu trong cỏc lnh vc kinh t v k
thut, cỏc b cm bin c bit rt nhy cm c s dng trong cỏc thớ
nghim, cỏc lnh vc nghiờn cu khoa Trong lnh vc t ng hoỏ ngi ta s
dng cỏc sensor bỡnh thng cng nh c bit. Cm bin cú rt nhiu loi, rt
a dng v phong phỳ, do nhiu hóng s
n xut, giỳp con ngi nhn bit cỏc
quỏ trỡnh lm vic t ng ca mỏy múc, trong t ng hoỏ cụng nghip dựng
rt nhiu cm bin.

MC TIấU BI HC
Sau khi hc xong bi ny hc viờn cú kh nng:
- ỏnh giỏ/xỏc nh c v trớ, nhim v v ng dng ca cỏc b cm bin
trong cuc sng sinh hot cng nh sn xut trong cỏc ngnh kinh t cn cú
t ng hoỏ cao
- Mụ t c chc nng, nhim v v cỏc iu kin lm vic ca cỏc b cm
bin, cỏc tớnh cht ng cỏc b cm bi
n.
- Bit c phm vi ng dng ca cỏc b cm bin.


NI DUNG
* Khỏi nim c bn v cỏc b cm bin.
* Phm vi ng dng.
* Phõn loi cỏc b cm bin.

HOT NG I : HC Lí THUYT TRấN LP

1. Khỏi nim c bn v cỏc b cm bin.
Cm bin l mt thit b chu tỏc ng ca cỏc i lng cn kim tra m

khụng cú tớnh cht in v cho ta mt c trng mang mt bn cht in (nh
in tớch, in ỏp, dũng in hoc tr khỏng), ký hiu l s. c trng in s l
hm ca i lng cn
o m.
()
mfs =
Trong ú s l i lng u ra hoc phn ng ca cm bin v m l i lng
u vo hay kớch thớch (cú ngun gc l i lng cn o. Vic o c s cho
phộp nhn bit giỏ tr m.
i vi mi cm bin, cú th khai thỏc biu thc trờn cn phi chun
cm bin, vi mt lot giỏ tr ó bit chớnh xỏc ca m, o giỏ tr t
ng ng ca s
v dng ng cong chun, ng cong chun ny cho phộp xỏc nh mi giỏ
tr ca m
1
t s
1
d s dng, thụng thng ngi ta ch to cm bin sao cho cú s liờn h
tuyn tớnh gia bin thiờn u ra s v bin thiờn u vo m.
s = S. m
Kỹ thuật cảm biến Khoa Cơ khí - Động lực Trờng Cao Đẳng Nghề Công Nghệ và Nông Lâm Đông Bắc

6

trong ú S l nhy ca cm bin
Vn quan trng õy l khi thit k, ch to v s dng cm bin lm
sao cho nhy S ca chỳng khụng i, ngha l S ớt ph thuc vo cỏc yu t
sau:
- Giỏ tr ca i lng cn o m ( tuyn tớnh) v tn s thay i ca nú
(di thụng)
- Thi gian s dng ( gi hoỏ)
- nh hng ca cỏc i lng vt lý khỏc (khụng phi i lng cn o)
ca mụi trng xung quanh

2. Phm vi ng dng.
Cỏc b cm bin c s dng nhiu trong cỏc lnh vc kinh t v k
thut, cỏc b cm bin c bit rt nhy cm c s dng trong cỏc thớ nghi
m,
Đại lợn
g
cần đo
(m)
Đại lợn
g
điện
(s)
Cảm biến
m
s
t
t
t
1
t
2
t
n
t
1

t
2
t
n
Hình 1.1:
S
ự biến đổi của đại lợng cần kiểm tra m và phản ứng s theo thời gian
m
1
m
1 m
2
s
1
s
2
s
1
s

s

t

t

Hình 1.2:
D
ựng đờng cong từ các giá trị đã biết của m, xác định m
1

từ giá trị s
1
Kỹ thuật cảm biến Khoa Cơ khí - Động lực Trờng Cao Đẳng Nghề Công Nghệ và Nông Lâm Đông Bắc

7
cỏc lnh vc nghiờn cu khoa Trong lnh vc t ng hoỏ ngita s dng cỏc
sensor bỡnh thng cng nh c bit.```````````````````
3. Phõn loi cỏc b cm bin.
- Theo nguyờn lý chuyn i gia kớch thớch v ỏp ng.
Hi
n tng chuyn i gia kớch thớch v ỏp ng.
V t l ý
Nhit in.
Quang in
Quang t
in t
T in
Hoỏ hc
Bin i hoỏ hc
Bin i in hoỏ
Phõn tớch ph

Sinh hc
Bin i sinh hoỏ
Bin i vt lý
Hiu ng trờn c th sng


- Theo dng kớch thớch.
Kớch thớch Cỏc c tớnh ca kớch thớch.

m thanh
Biờn pha, phõn cc
Ph
Tc truyn súng
in
in tớch, dũng in
in th, in ỏp
in trng
in dn, hng s in mụi
T
T trng
T thụng, cng t trng
t thm
C
V trớ
Lc, ỏp sut
Gia tc, vn tc, ng sut, cng
Mụmen
Khi lng, t trng
nht
Quang
Ph
Tc truyn
H s phỏt x, khỳc x
Nhit
Nhit
Thụng lng
T nhit
Bc x
Kiu

Nng lng
Cng
Kỹ thuật cảm biến Khoa Cơ khí - Động lực Trờng Cao Đẳng Nghề Công Nghệ và Nông Lâm Đông Bắc

8

Theo tớnh nng.
+ nhy
+ chớnh xỏc
+ phõn gii
+ tuyn tớnh
+ Cụng sut tiờu th
Theo phm vi s dng.
+ Cụng nghip
+ Nghiờn cu khoa hc
+ Mụi trng, khớ tng
+ Thụng tin, vin thụng
+ Nụng nghip
+ Dõn dng
+ Giao thụng vn ti
Theo thụng s ca mụ hỡnh mch in thay th.
+ Cm bin tớch cc (cú ngun) : u ra l ngun ỏp hoc ngun dũng
+ Cm bin th ng (khụng cú ngu
n): Cm bin gi l th ng khi
chỳng cn cú thờm ngun nng lng ph hon tt nhim v o kim, cũn
loi cc tớnh thỡ khụng cn. c c trng bng cỏc thụng s: R, L, C tuyn
tớnh hoc phi tuyn.

HOT NG II: HC VIấN T NGHIấN CU TI LIU
Hc viờn tham kho cỏc ti liu di õy:

in t cụng sut - Nguyn Bớnh Nh xut bn KHKT
in t cụng sut v iu khin ng c in - Dch t ting Anh

HOT NG III: HC TP, THC TP TI XNG TRNG

* Ni dung:
- Nghiờn cu ng dng ca tng loi cm bin.
- Tỡm hiu cỏch phõn loi cm bin.
1/ Hỡnh thc t chc:
Chia thnh cỏc nhúm nh t 2 n 3 hc sinh di s hng dn ca giỏo viờn.
2/ Dng c: Giy A
0
, bỳt d,
3/ Quy trỡnh thc hin:
- Giỏo viờn tp trung c lp hc viờn, s lc v cỏch nhn bit, ng dng ca
cỏc b cm bin.