CẢM BIẾN VÀ ỨNG DỤNG - PHẦN 3 docx

73

III.
CẢM LÂN CẬN (Proxmity Sensor) VÀ ỨNG DỤNG
:
III.1
Cảm Biến Lân Cận Dạng Điện Cảm
:
a. Cấu tạo
:
Cảm biến lân cận dạng điện cảm có cấu tạo gồm 4 bộ phận chính như hình 3.1








- Đầu phát hiện gồm 1 cuộn dây quấn trên lõi sắt từ có nhiệm vụ tạo ra từ trường biến
thiên trong không gian phía trước. Cấu tạo và cách bố trí cuộn dây và lõi sắt của đầu phát
hiện như hình 3.2





- Mạch dao động có nhiệm vụ tạo dao động điện từ tần số radio.
- Mạch phát hiện mức dùng để so sánh biên độ tín hiệu của mạch dao động.
- Mạch ngõ ra dùng để tạo mức logic cho tín hiệu ngõ ra của cảm biến.

b. Nguyên lý hoạt động của cảm biến lân cận điện cảm
:
Khi có mục tiêu cần phát hiện (đối tượng) bằng kim loại tới gần cảm biến (vào vùng
từ trường biến thiên của cảm biến), từ trường biến thiên do mạch dao động gây ra tập trung
ở lõi sắt sẽ gây nên một dòng điện xoáy trên bề mặt của đối tượng. Dòng điện xoáy sinh ra
trên bề mặt đối tượng tạo nên một tải làm giảm biên độ tín hiệu của mạch dao động. Khi
biên độ của tín hiệu ao động nhỏ hơn một ngưỡng đònh trước, mạch phát hiện mức sẽ tác
động mạch ngõ ra để đặt trạng thái ngõ ra lên ON. Khi đối tượng rời khỏi vùng từ trường của
cảm biến, biên độ tín hiệu ở mạch dao động tăng lên, khi tín hiệu ở mạch dao động có biên
Đầu phát
hiện
Mạch dao
động
Mạch phát
hiện mức
Mạch ngõ raMục tiêu
Hình 3.1 Cấu tạo của cảm biến lân cận điện cảm
Hình 3.2 Cấu tạo của đầu phát hiện
Cuộn dâyVỏ bọc Lõi sắt từ
Bố trí của đầu
phát hiện

74
độ lớn hơn ngưỡng, mạch phát hiệm mức sẽ tác động mạch ngõ ra tạo trạng thái ngõ ra là
OFF. Hoạt động của cảm biến được minh hoạ như hình 3.3

c. Một số dạng cảm biến lân cận điện cảm trong công nghiệp
:
Sau đây là một số dạng của cảm biến lân cận điện cảm trong công nghiệp của hãng
OMRON.





Hình 3.4 Cảm biến lân cận điện cảm dạng tròn


Hình 3.4 Cảm biến lân cận điện cảm dạng vuông
III.2
Cảm Biến Lân Cận Dạng Điện Dung
:
a. Cấu tạo
:
Cảm biến lân cận dạng điện dung có cấu tạo gầm 4 phần tử như cảm biến lân cận
dạng điện cảm như hình 3.5:


Đối tượng
Cảm biến
Tín hiệu
mạch dao
Sóng ra

Mạch ra OFF ON
Mức tác động
Hình 3.3 Hoat động của cảm biến

75








Đầu phát hiện trong cảm biến lân cận điện dung là một bản cực của tụ điện.
b. Nguyên lý hoạt động của cảm biến lân cận điện dung
:
Khi mục tiêu cần phát hiện di chuyển đến gần đầu phát hiện của cảm biến sẽ làm
điện dung của tụ điện (được tạo bởi một bản cực là bề mặt của đầu thu và bản cực còn lại
chính là đối tượng) C bò thay đổi. Khi điện dung của tụ điện bò thay đổi thì mạch dao động sẽ
tạo ra tín hiệu dao động. Khi tín hiệu dao động có biên độ lớn hơn một ngưỡng đặt trước
mạch phát hiện mức sẽ điều khiển mạch ra ở trạng thái ON. Khi đối tượng ở xa cảm biến,
biên độ tín hiệu ở mạch dao động sẽ nhỏ, mạch phat hiện mức sẽ điều khiển mạch ra ở trạng
thái OFF.
c. Một số dạng của cảm biến lân cận điện dung
:
Dưới đây giới thiệu một số dạng cảm biến lân cận điện dung:

Hình 3.6 Một số dạng cảm biến lân cận điện dung của hãng OMRON
III.3
Cấu Trúc Mạch Ra Của Cảm Biến Lân Cận
:






Đầu phát
hiện
Mạch dao
động
Mạch phát
hiện mức
Mạch ngõ ra Mục tiêu
Hình 3.5 Cấu tạo của ca
û
m biến lân cận điện dung
100
Mạch cảm biến
Tải
24 VDC
OUT
0 V
Hình 3.7 Mạch ra dạn
g

NPN cực thu để hở

76








III.4
Ứng Dụng Của Cảm Biến Lân Cận:

- Cảm biến lân cận điện cảm được dùng để phát hiện sự xuất hiện của một vật thể kim
loại tại một vò trí xác đònh trước (vò trí đặt cảm biến) như: Phát hiện Cabin thang máy tại các
tầng, phát hiện chai nước ngọt có nắp hay không (Nắp của chai nước ngọt làm bằng kim
loai), xác đònh vò trí hai đầu mút của mũi khoan, phát hiện trạng thái đóng hay mở van, đo
tốc độ quay của động cơ, phát hiện trạng thái đóng- mở của các xi lanh …
- Cảm biến lân cận điện ung được dùng để phát hiện sự xuất hiện của một vật thể kim loại
hoặc phi kim loại tại một vò trí xác đònh trước (vò trí đặt cảm biến) như: Phát hiện thủy tinh,
nhựa, chất lỏng …
- Dưới đây trình bày một số ví dụ ứng dụng cảm biến lân cận.
Ví dụ 1
: Dùng cảm biến lân cận điện cảm đo tốc độ động cơ hình 3.9
Ví dụ 2
: Dùng cảm biến điện dung để xác đònh mức của chất lỏng hình 3.10.
Ví dụ 3
: Dùng cảm biến điện dung để phát hiện hộp sữa không đầy trong dây chuyền sản
xuất sửa hộp hình 3.11.

Hình 3.9 Ứng dụng cảm biến điện cảm trong hệ thống đo tốc độ động cơ





Tải
24 VDC
OUT
0 V
Hình 3.8 Mạch ra dạn
g
PNP cực thu để hở
100
Mạch cảm biến
Động cơ
Cảm biến

77


Hình 3.10 Ứng dụng cảm biến điện dung để phát hiện hộp sữa không đầy


Hình 3.11 Ứng dụng cảm biến lân cận điện dung để phát hiện mức chất lỏng.
IV.

CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ:

IV.1
Cảm Biến Nhiệt Điện Trở
:
Cảm biến nhiệt điện trở là cảm biến có điện trở thay đổi theo nhiệt độ. Cảm biến
nhiệt điện trở có 2 loại:
- Cảm biến nhiệt điện trở kim loại.
- Thermistor.
Cảm biến
Xy lanh
PLC
Hồ chứa
Van xả
Bơm
Cảm biến
Cảm biến
Ốâng nhựa