Bài Tập Lớn Môn Đo Lường Và Cảm Biến : Xét khâu chất lỏng vào thùng trong hệ thống sản xuất

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện
-------o0o-------

Báo Cáo Bài Tập Lớn Môn Đo Lường Và Cảm Biến
Đề Tài : Xét khâu chất lỏng vào thùng trong hệ thống sản xuất

Nhóm gồm các thành viên : Nguyễn Thế Việt
Nguyễn Văn Vinh
Hoàng Ngọc Vũ
Bùi Thanh Xuân

Giáo Viên Hướng Dẫn

Nhóm 14

Page1

: Nguyễn Thu Hà


ĐỀ TÀI
Xét khâu rót chất lỏng vào thùng trong hệ thống sản xuất,mô tả công nghệ như
hình vẽ:

Hệ thống gồm : Động cơ kéo băng tải, hai nút khởi động và dừng hệ thống :
Start, Stop, Bồn chứa chất lỏng cần rót, thùng rỗng được đẩy ra từ kho chứa
hàng, Van 2 đươc điều khiển để rót chất lỏng vào thùng, Van 1 được điều khiển để
đưa chất lỏng vào bồn chứa.
Các thông số cần giám sát là mức chất lỏng trong bồn chứa và mức chất

lỏng rót vào các thùng, vị trí các thùng trên băng tải. Đối tượng điều khiển là
động cơ kéo băng tải, Van 1, Van 2 và thiết bị đẩy thùng rỗng từ kho xuống băng
tải. Bồn chứa cao 2m và các thùng cao 0.5m. Chất lỏng cần rót có tính dẫn điện,
không có tính chất ăn mòn hóa học.
Nhóm 14

Page2


Yêu cầu :
1. Trình

bày tổng quan về công nghệ và ứng dụng của hệ thống chiết rót chất

lỏng.
2. Mô tả nguyên lý vận hành hệ thống?
3. Liệt kê các cảm biến có trong hệ thống.
4. Các phương án lựa chọn cảm biến cho hệ thống?
5. Trình bày về loại cảm biến lựa chọn?
6. Thiết kế vị trí lắp đặt cảm biến va tính toán xử lý tín hiệu đầu ra của cảm biến
để tác động đến các đối tượng điều khiển?
7. Đánh giá về sai số của hệ thống (giới hạn, nguyên nhân và biện pháp khắc
phục)

LỜI NÓI ĐẦU
Nhóm 14

Page3

Nước ta đang trong thời kì phát triển của sự nghiệp công hóa-hiện đại hóa, vì thế
việc áp dụng các thành tựu của khoa học kĩ thuật vào trong đời sống và sản xuất là
điều không thể thiếu để phát triển đất nước. Một trong những ngành công nghiệp
phát triển có tính thực tiễn cao vào trong đời sống sản xuất là ngành Điện và Tự
Động Hóa ,xuất phát từ nhu cầu sản xuất đó,nhóm chúng em đã tìm hiểu đề tài:Xét
khâu rót chất lỏng vào thùng trong hệ thống sản xuất”,nhằm phục vụ cho việc
chiết rót sản phẩm cho các ngành sản xuất có nhu cầu.
Việc thực hiện bài tập lớn này rất là bổ ích cho các sinh viên, nó sẽ giúp các sinh
viên tự tìm tòi học hỏi, và hiểu ra nhiều quy trình chiết rót và cách vận hành của
nó, từ đó sẽ làm nền tảng và nguồn kiến thức dồi dào cho các sinh viên khi hoạt
động trong các công tác chuyên ngành của mình vàcác hoạt động trong đời sống về
lĩnh vực thiết kế, thi công, quản lý hệ thốngchiết rót. Các hệ chiết rót chất lỏng
được ứng dụng rất rộng rãi .
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng trong quá trình làm đề tài không tránh khỏi những
sai sót trong cách trình bày cũng như phần thể hiện đề tài của mình.Mong các thầy,cô
và các bạn góp ý và bổ sung thêm để đề tài của em có thể hoàn thiện hơn nữa.
Em xin chân thành cảm ơn.

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT KẾ
Nhóm 14

Page4


Hệ thống gồm:Động cơ kéo băng tải,hai nút khởi động và dừng hệ
thống:Start,Stop,Bồn chứa chất lổng cần rót,thùng rỗng được đẩy ra từ kho chứa
thùng,Van 2 được điều khiển để rót chất lổng vào thùng,van 1 được điều khiển để
đưa chất lỏng vào bồn chứa.

Các thông số cần giám sát là mức chất lỏng trong bồn chứa và mức chất lỏng

rót vào các thùng,vị trí các thùng trên băng tải.Đối tượng điều khiển là động cơ
kéo băng tải,Van 1,Van 2 và thiết bị đẩy thùng rỗng từ kho xuống băng tải.Bồn
chứa cao 2m và các thùng cao 0.5m.Chất lỏng cần rót có tính dẫn điện và không
có+ tính chất ăn mòn hóa học.
1) Băng tải.
Hiểu một cách đơn giản nhất thì có thể hiểu băng tải là một cơ chế hoặc máy có thể
vận chuyển một tải đơn (thùng carton, hộp, túi ,…) hoặc số lượng lớn vật liệu (đất,
bột, thực phẩm …) từ một điểm A đến điểm B.

Nhóm 14

Page5


Định nghĩa chuyên nghiệp hơn thì hệ thống băng tải là thiết bị chuyển tải có tính
kinh tế cao nhất trong ứng dụng vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu trong
sản xuất với mọi khoảng cách .
Vậy Băng chuyền, băng chuyền công nghiệp, hệ thống băng chuyền, băng tải là
một trong những bộ phận quan trọng trong dây chuyền sản xuất, lắp ráp của
các doanh nghiệp, nhà máy trong cả nước. Góp phần tạo nên một môi trường
sản xuất năng động, khoa học và giải phóng sức lao động mang lại hiệu quả
kinh tế cao.
2) Cấu tạo băng tải
Hệ thống băng tải là thiết bị chuyển tải có tính kinh tế cao nhất trong ứng dụng vận
chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu trong sản xuất với mọi khoảng cách .
Thành phần cấu tạo
- Một động cơ giảm tốc trục vít và bộ điều khiển kiểm soát tốc độ.
- Bộ con lăn, truyền lực chủ động
- Hệ thống khung đỡ con lăn.
- Hệ thống dây băng hoặc con lăn

Nhóm 14

Page6


Mỗi loại băng tải được sử dụng trong những trường hợp nhất định, cần tìm hiểu để
có thể sử dụng đúng và đạt hiệu quả cao.
3.Ứng Dụng
Có nhiều loại băng tải được ứng dụng trong các điều kiện và tính chất làm việc
khác nhau.
Trong các cơ sở sản xuất qui mô vừa và nhỏ, các công trình thi công vĩ mô, việc sử
dụng các loại băng tải sẽ giúp tiết kiệm sức lao động, nhân công, nhân lực,
thời gian và tăng hiệu quả rõ rệt. Mỗi loại băng tải được sử dụng trong những
trường hợp nhất định, cần tìm hiểu để có thể sử dụng đúng và đạt hiệu quả
cao.
Dây chuyền công nghệ chiết rót đẳng tích sử dụng cho các ngành chiết rót nước
ngọt không gas hay nước tinh khuyết
Ngoài ra chiết rót vô trùng cũng là bước ngoặc trong công nghệ chiết rót trên thế
giới sử dụng trong các dây chuyền chiết rót sữa hay thuốc .
.
Nhóm 14

Page7


CHƯƠNG 2:NỘI DUNG THỰC HIỆN

2.1 Yêu cầu của đề tài
2.1.1 Tổng quan về công nghệ và ứng dụng của hệ thống chiết rót
1)Tổng quan về các phương pháp chiết rót

Phương pháp rót áp suất thường:
Phương pháp này chất lỏng tự chảy vào trong chai do chênh lệch về độ cao thủy
tĩnh. Tốc độ chảy chậm nên chỉ thích hợp với các chất lỏng ít nhớt. Phương pháp
này còn có tên gọi khác là chiết rót đẳng tích.
Phương pháp rót chân không:
Nối chai với một hệ thống hút chân không, chất lỏng sẽ chảy vào trong chai do
chênh áp giữa thùng chứa và áp suất trong chai. Lượng chất lỏng chảy vào chai
thông thường cũng được áp dụng phương pháp bù trừ hoặc chiết đầy chai.
Phương pháp rót đẳng áp:
Phương pháp này được áp dụng cho các sản phẩm có gas như bia, nước ngọt.Trong
khi rót, áp suất trong chai lớn hơn áp suất khí quyển nhằm tránh không cho ga (khí
CO2) thoát khỏi chất lỏng. Với phương pháp rót đẳng áp thông thường, người ta
nạp khí CO2 vào trong chai cho đến khi áp suất trong chai bằng áp suất trong bình
chứa, sau đó cho sản phẩm từ bình chứa chảy vào trong chai nhờ chênh lệch độ
cao.
2)Mục đích và phương pháp đo
a. Mục đích
Mục đích việc đo và phát hiện mức chất lưu là xác định mức độ hoặc khối lượng
chất lưu trong bình chứa.
Nhóm 14

Page8


Có hai dạng đo: đo liên tục và xác định theo ngưỡng.
Khi đo liên tục biên độ hoặc tần số của tín hiệu đo cho biết thể tích chất lưu còn lại
trong bình chứa. Khi xác định theo ngưỡng, cảm biến đưa ra tín hiệu dạng nhị phân
cho biết thông tin về tình trạng hiện tại mức ngưỡng có đạt hay không.
b. Phương pháp đo
Có ba phương pháp hay dùng trong kỹ thuật đo và phát hiện mức chất lưu:

- Phương pháp thuỷ tĩnh dùng biến đổi điện.
- Phương pháp điện dựa trên tính chất điện của chất lưu.
- Phương pháp bức xạ dựa trên sự tương tác giữa bức xạ và chất lưu.
Phương pháp thuỷ tĩnh
Phương pháp thuỷ tĩnh dùng để đo mức chất lưu trong bình chứa.
Phương pháp điện
Các cảm biến đo mức bằng phương pháp điện hoạt động theo nguyên tắc chuyển
đổi trực tiếp biến thiên mức chất lỏng thành tín hiệu điện dựa vào tính chất điện
của chất lưu. Các cảm biến thường dùng là cảm biến dộ dẫn và cảm biến điện
dung.
Phương pháp bức xạ
Cảm biến bức xạ cho phép đo mức chất lưu mà không cần tiếp xúc với môi trường
đo, ưu điểm này rất thích hợp khi đo mức ở điều kiện môi trường đo có nhiệt độ,
áp suất cao hoặc môi trường có tính ăn mòn mạnh.
Trong phương pháp này cảm biến gồm một nguồn phát tia và bộ thu đặt ở hai
phía của bình chứa. Nguồn phát thường là một nguồn bức xạ tia γ (nguồn 60Co

Nhóm 14

Page9


hoặc 137Cs), bộ thu là một buồng ion hoá. Có 2 chế độ đo là phát hiện mức ngưỡng
và chế độ đo mức liên tục.
3) Kết luận chung
Công nghệ chiết rót chất lỏng là một khâu quan trọng trong sản xuất, nó đã
thay thế được các phương pháp thủ công thiếu chính xác trong sản xuất. Bằng
việc áp dụng thành tựu khoa học kĩ thuật và ứng dụng các cảm biến vào
trong quá trình sản xuất, cùng với sự có mặt của rô bốt, tự động hóa và mạng
máy tính công nghệ chiết rót chất lỏng được áp dụng nhiều trong các khu

công nghiệp, các nhà máy sản xuất thực phẩm, đồ uống…một cách rộng rãi
và hiệu quả.
Nhìn chung công nghệ trong ngành chiết rót là công nghệ hỗ trợ cho rất nhiều
các ngành công nghiệp khác như: ngành công nghiệp chế biến thực phẩm,
ngành công nghiệp dược phẩm hay mỹ phẩm.Trong đó lĩnh vực chiết rót đẳng
áp là cực kỳ quan trọng và khá phức tạp trong các dạng chiết rót vì nhiều sản
phẩm cần vô trùng hay các sản phẩm có gas.
2.1.2 Nguyên lí hoạt động của hệ thống

Khi nhấn nút Start, hệ thống hoạt động. Thùng rỗng được đẩy từ kho xuống băng
tải. Động cơ kéo băng tải chuyển động. Các thùng rỗng đươc chuyển đến vị trí rót
dưới bồn chứa nhờ có cảm biến vị trí được lắp đặt trước ở đó. Khi cảm biến vị trí
phát hiện đối tương ở vị trí rót nó sẽ tác động lên động cơ kéo băng tải làm cho
Nhóm 14

Page10


băng tai dừng lại đồng thời tác động đến Van 2 làm Van 2 mở, chất lỏng được rót
vào thùng với mức được xác định bằng cảm biến mức. Khi thùng rỗng đầy, cảm
biến mức tác động đến Van 2 lam nó đóng lại đồng thời tác động đến động cơ
làmbăng tải tiếp tục chuyển động đẩy thùng đã rót đi và đẩy thùng rỗng kế tiếp tới
vị trí rót.
Khi bồn chứa gần cạn, cảm biến mức sẽ tác động làm Van 1 mở, Chất lỏng được
rót cho đến khi đầy bồn chứa thì Van 1 đóng lại. Quá trình trên được lặp đi lặp lại
nhờ một hệ thống điều khiển (vi điều khiển, PLC…). Muốn dừng hệ thống ta ấn
nút Stop.

2.1.3 Các loại cảm biến dùng trong hệ thống và các phương án lựa chọn cảm
biến cho hệ thống.

Qua tìm hiểu hệ thống trên thì nhóm chúng em đã lựa chọn rõ một số loại cảm biến
phù hợp với hệ thống chiết rót chất lỏng như:
-

Cảm biến vị trí
Cảm biến siêu âm
Cảm biến mức quang
Cảm biến tiệm cận
Cảm biến quang( hồng ngoại)...
Cảm biến mức dạng phao

2.1.4 Lựa chọn cảm biến cho hệ thống
1. Cảm biến quang
Cảm biến Quang điện (Photoelectric Sensor, PES) nói một cách nôm na, thực chất
chúng là do các linh kiện quang điện tạo thành. Khi có ánh sáng thích hợp chiếu
vào bề mặt của cảm biến quang, chúng sẽ thay đổi tính chất. Tín hiệu quang được
Nhóm 14

Page11


biến đổi thành tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ điện tử ở cực catot (Cathode)
khi có một lượng ánh sáng chiếu vào.

Hiện nay, có các loại cảm biến quang như:
-Cảm biến quang thu phát.
-Cảm biến quang phản xạ gương.
-Cảm biến quang khuếch tán.
Công dụng và vai trò của cảm biến quang
Công dụng chủ yếu của cảm biến quang là dùng để phát hiện nhiều dạng vật thể

khác nhau, từ việc phát hiện một chai nhựa trên băng chuyền hoặc kiểm tra xem
tay robot đã gắp linh kiện ô tô để lắp đặt hay chưa.
Cảm biến quang đóng vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp tự động
hóa. Nếu không có cảm biến quang thì khó mà có được tự động hóa , giống như
làm việc mà không nhìn được vậy.
Cấu trúc thiết kế
Cấu trúc của cảm biến quang khá đơn giản, bao gồm 3 thành phần chính:

Nhóm 14

Page12


a) Bộ Phát sáng
Ngày nay cảm biến quang thường sử dụng đèn bán dẫn LED (Light Emitting
Diode). Ánh sáng được phát ra theo xung. Nhịp điệu xung đặc biệt giúp cảm biến
phân biệt được ánh sáng của cảm biến và ánh sáng từ các nguồn khác (như ánh
nắng mặt trời hoặc ánh sáng trong phòng). Các loại LED thông dụng nhất là LED
đỏ, LED hồng ngoại hoặc LED lazer. Một số dòng cảm biến đặc biệt dùng LED
trắng hoặc xanh lá. Ngoài ra cũng có LED vàng.
b) Bộ Thu sáng
Thông thường bộ thu sáng là một phototransistor (tranzito quang). Bộ phận này
cảm nhận ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ. Hiện nay nhiều loại cảm
biến quang sử dụng mạch ứng dụng tích hợp chuyên dụng ASIC ( Application
Specific Integrated Circuit). Mạch này tích hợp tất cả bộ phận quang, khuếch đại,
mạch xử lý và chức năng vào một vi mạch (IC). Bộ phận thu có thể nhận ánh sáng
trực tiếp từ bộ phát (như trường hợp của loại thu-phát), hoặc ánh sáng phản xạ lại
từ vật bị phát hiện (trường hợp phản xạ khuếch tán).
c) Mạch xử lý tín hiệu ra
Mạch đầu ra chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito quang thành tín hiệu ON /

OFF được khuếch đại. Khi lượng ánh sáng thu được vượt quá mức ngưỡng được
xác định, tín hiệu ra của cảm biến được kích hoạt. Mặc dù một số loại cảm biến thế
hệ trước tích hợp mạch nguồn và dùng tín hiệu ra là tiếp điểm rơ-le (relay) vẫn khá
phổ biến, ngày nay các loại cảm biến chủ yếu dùng tín hiệu ra bán dẫn
Nhóm 14

Page13


(PNP/NPN). Một số cảm biến quang còn có cả tín hiệu tỉ lệ ra phục vụ cho các ứng
dụng đo đếm.

Điều chỉnh độ nhạy
Các loại cảm biên quang tiêu chuẩn thường có 2 khả năng chỉnh độ nhạy:
1. Chỉnh ngưỡng
Người sử dụng có thể điều chỉnh mức ngưỡng, là mức ánh sáng đủ để kích hoạt
đầu ra. Khi ánh sáng thu được bằng hoặc lớn hơn ngưỡng, sẽ có tín hiệu xuất ra.
Trong thực tế, thay đổi ngưỡng sẽ dẫn đến tăng hoặc giảm khoảng cách phát hiện.
Việc chỉnh ngưỡng cũng có thể giúp cảm biến nhạy hơn, phát hiện được vật nhỏ
hơn hoặc các vật trong mờ. Một vài nhãn hiệu cảm biến quang có một biến trở vặn
vít để điều chỉnh ngưỡng. Một số khác còn có nút đặt ngưỡng (teach) để có ngưỡng
thích hợp nhất cho từng ứng dụng cụ thể.
2. Công tắc chuyển Light-On/Dark-On
Công tắc L-On/D-On thay đổi tình trạng đầu ra cảm biến.

Đối với cảm biến xác định vị trí và dịch chuyển thì nhóm em lựa chọn
cảmbiếnquang phản xạ gương.Vì loại cảm biến này lắp ráp đơn giản,làm việc ổn
Nhóm 14

Page14

định.Qua tìm hiểu thị trường một số dòng sản phẩm của hãng Omron đã được sử
dụng tại Việt Nam có E3E, EZT66.....Nhưng em lựa chọn cảm biến EZ3, và E3ZR61.
CẢM BIẾN QUANG EZ3

Đặc điểm
KT: 40x12x21 (mm)
• Chọn kiểu đầu ra tác động theo sáng/tối
• Chức năng đèn báo hiệu sự ổn định; điều chỉnh được độ nhạy
•Hình khối nhỏ gọn 31x20x11mm ,Nguồn cấp 10~30VDC.
*

Nhiều chế độ: thu phát chung, phản xạ gương, thu phát riêng tối đa 30m

*

Ngỏ ra transistor Open Collector PNP, PNP-NO 100mA

*

Chế độ làm việc Light-ON/Dark-ON lựa chọn qua switch chọn

*

Bảo vệ ngắn mạch ngõ ra, cấp nguồn ngược cực

*

Hình trụ Ø18, dài 65mm, nhiệt độ làm việc -25~550C

Nhóm 14

Page15


*

Sử dụng LED hồng ngoại bước sóng 660nm, thời gian đáp ứng 2.5ms

*

Tia sáng nhỏ, góc nhìn hẹp thích hợp cho các ứng dụng chính xác

*

Vỏ bọc bằng PBT (polybutylene terephthalate), độ kín đạt IEC IP67

*

Kiểu đấu nối: dây dài 2m hoặc connecter

CẢM BIẾN QUANG E3Z-R61

Ưu Điểm
•

Lắp đặt dễ hơn

*

Chỉnh định dễ dàng

*

Với vật thể có bề mặt sáng bóng có thể làm cảm biến không phát hiện được,
có thể dùng kính lọc phân cực.

*

Giá cả phải chăng

Nhược điểm:

Nhóm 14

Page16


*

Khoảng cách phát hiện ngắn hơn loại thu phát (E3Z-R: chỉ được 4-5m).

*

Vẫn cần 2 điểm lắp đặt cho cảm biến và gương

*

Cảm biến phản xạ gương loại 2 thấu kính thường không phát hiện được vật ở

một số khoảng cách ngắn nhất định.

Phản xạ gương là dạng cảm biến quang phổ biến nhất trong công nghiệp. Loại này
có sự kết hợp tốt các yếu tố như phát hiện tin cậy, khoảng cách vừa đủ và giá thành
hợp lý.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
*

Sensor sợi quang nhằm phát hiện sự di chuyển của vật mờ đục (chắn
sáng)

*
*

Một photodiode tạo ra tín hiệu dẫn (pilot signal).
Tín hiệu này được truyền qua sợi quang tới vật và bị phản xạ tại bề mặt
của vật.

*

Quang thông phản xạ truyền ngược trở lại qua sợi quang thu tới một
photodiode khác.

*

Dòng điện tương ứng với khoảng cách từ cuối sợi quang tới vật được tạo
ra.

*

Biến đổi dòng điện thành photon; truyền photon qua môi trường khúc
xạ; phản xạ; biến đổi ngược photon thành dòng điệnquá trình cảm biến
gồm 2 bước biến đổi năng lượng và sử dụng tín hiệu quang.

Nhóm 14

Page17


Hình 2.2.4

Ngoài ra, E3Z-R61 cũng dụng công nghệ mới AC3 (Auto Compensation Control
for Contamination: Kiểm soát tự động chống nhiễu do nhiễm bẩn). Cảm biến
quang có sẵn bộ khuyếch đại thông thường không có chức năng bù sự thay đổi
cường độ ánh sáng thu được do bụi, tạp chất, nhiệt độ, môi trường, sự lão hóa của
đèn LED theo thời gian gây nên, bởi vậy không có được sự ổn định lâu dài trong
việc phát hiện vật thể trong suốt như yêu cầu. Chức năng ACđịnh kỳ truyền tín
hiệu cường độ ánh sáng thu nhận được ở chế độ light-ON tới mạch phát sáng, nhờ
đó duy trì cường độ ở mức giá trị đặt khi dùng chức năng teaching.
Còn nhiều chức năng ưu việt nữa như:
- Vỏ bọc bằng thép không gỉ SUS316, mặt hiển thị bao phủ bằng vật liệu PES, đều
là những vật liệu có độ bền cao với các hóa chất tẩy rửa trong công nghiệp.
- Độ kín nước đạt tới cấp độ IP69K cho phép xịt rửa trực tiếp bằng nước dưới áp
suất và nhiệt độ cao.
Nhóm 14

Page18


Khả năng hoạt động tốt ở môi trường nhiệt độ khắc nghiệt trong phạm vi từ -25 tới

+55 độ C, thích hợp đặc biệt cho lĩnh vực sản xuất đồ uống.
Thông số kỹ thuật
Bảng 2.2
Khoảng cách phát hiện

2m

Vật thể phát hiện tiêu chuẩn

Vật mờ đục có đường kính tối thiểu
56mm

Nguồn sang(bước sóng)

LED đỏ(nm)

Điện áp nguồn cấp

12 đến 24 VDC

Công suát tiêu thụ

Tối đa 25 mA

Ngõ ra điều khiển

Ngõ ra transitor collector hở, tối đa 100
mA, điện áp dư: tối đa 1 V ở 100mA

Thời gian đáp ứng

Tối đa 2,5 ms

Nhiệt độ môi trường

-25oC tới 55oC

Độ ẩm môi trường

Hoạt động: 35% tới 85%

Mức độ chịu rung

10 tới 55 Hz, biên đô rung 1,5 mm

Mức độ chịu sốc

Mức độ phá hủy: 500 m/s2 cho 3 lần ở
mỗi hướng X, Y, Z

Cấp nối

Dây nối thường (độ dài tiêu chuẩn 2m)

Trọng lượng

Tối đa 85g

Phụ kiện

Đinh vít, gương E30-R, bộ điều chỉnh

Vật liệu

Vỏ : ABS

Nhóm 14

Page19


Thấu kính: PMMA

2. Cảm biến điện dung
Cảm biến lân cận dạng điện dung

Hình 2.1: Cấu tạo cảm biến lân cận điện dung
a) Cấu tạo
Cảm biến lân cận dạng điện dung có cấu tạo gồm 4 phần như hình 3.5
+) Đầu phát hiện trong cảm biến lân cận dạng dạng điện dung là bản cực của
một tụ điện
+)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 dạng điện dung
Khi mục tiêu cần phát hiện di chuyển đến gần đầu phát hiện của cảm biến sẽ làm
Nhóm 14

Page20

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 bị thay đổi .Khi điện dung của tụ điện bị 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
phát hiện mức sẽ điều khiển mạch ra ở trang thái OFF.
c) Một số dạng của cảm biến lân cận dạng điện dung :
Dưới đây giới thiệu một số dạng cảm biến lân cận dạng điện dung :

Hình 2.2:Một số dạng cảm biến lân cận dạng điện dung của hãng OMRON
d) Cấu trúc mạch ra của cảm biến điện dung

Hình 2.2: Mạch ra dạng NPN cực thu để hở

Nhóm 14

Page21


Hình 2.3: Mạch ra dạng PNP cực thu để hở

e) Ứng dụng của cảm biến lân cận dạng điện dung
Cảm biến lân cận dạng điện dung được dùng để phát hiện sự xuất hiện của một vật
thể kim loại hoặc phi kim tại một vị trí xác định trước (vị trí đặt cảm biến )
như:Phát hiện thủy tinh ,nhựa chất lỏng ……
Dùng cảm biến lân cận dạng điện dung để phát hiện mực chất lỏng ko đầy trong dây chuyền sản
xuất chai nuớc ngọt và kiểm tra nắp chai đã được đóng hay chưa...

CẢM BIẾN ĐIỆN DUNG IFM

Giới thiệu cảm biến điện dung IFM

Nhóm 14

Page22


Một số loại cảm biến điện dung IFM
Cảm biến điện dung được sử dụng để phát hiện đối tượng nhưng không cần tiếp
xúc trực tiếp với đối tượng. Nó trái ngược với cảm biến tiệm cận - chỉ phát hiện
các vật kim loại. Cảm biến điện dung cũng có thể phát hiện các vật liệu phi kim
loại. Ứng dụng điển hình là trong các ngành cảng biển, dây chuyền băng tải; công
nghiệp gỗ, giấy, thủy tinh, nhựa, thực phẩm và hóa chất.
Thông số kỹ thuật
Chuẩn kết nối
Cảm biến điện dung có các chuẩn kết nối:
- M12, M18, M30, M34
- Ф 34mm, 20x14x48mm, 105x80x40mm, 105x80x42mm, 105x80x30mm
- Touch sensor
Vật liệu chế tạo
- Kim loại
- Thép không gỉ
- Vật liệu tổng hợp
Nhóm 14

Page23


Khoảng cách phát hiện đối tượng
Khoảng cách phát hiện tối đa 70mm, tùy từng sensor cụ thể.

Số dây kết nối
Kết nối 2 dây, 3 dây và 4 dây.
Kiểu kết nối
Connector, M12, 1/2’’, DIN, Cable, terminals
Đầu ra
DC PNP, DC NPN, DC PNP/NPN, AC/DC, Namur
Function
NO, NC, NO/NC
Cấp độ bảo vệ
IP 65, IP 67, IP 65/ IP 67

Cảm biến điện dung nhận biết độ cao mực chất lỏng
Nhóm 14

Page24


3) Cảm biến siêu âm

* Nguyên lý hoạt động: Ở trên đỉnh bồn chứa đặt một nguồn phát siêu âm
mạnh.Luồng phát phát ra nguồn siêu âm theo chiều xuống đáy bồn chứa.Khi luồng
siêu âm gặp mặt chất lỏng nó phản xạ lên và đến đầu thu,thời gian từ lúc phát tới
lúc thu :
T = 2H1/c
Trong đó T: là thời gian từ lúc phát tới lúc thu siêu âm.
H1: khoảng cách từ bồn chứa tới mặt chất lỏng.
c: tốc độ truyền siêu âm trong không khí ( vào khoảng 300m/s).
Nhóm 14

Page25