Bài giảng Sensor basic

BÀI GIẢNG
Sensor
BASIC

CHỦ BIÊN
Gs. Kim Cương
Ts. Quốc Phòng

1


Trong công nghiệp ngày nay việc sử dụng
sensor cảm biến trong máy móc là không thể
thiếu trong việc hiện đại hóa các nghành
nghề.Chúng tôi lần này đã cố gắng tích lũy
kinh nghiệm để viết ra quyển sách lần này
dựa vào một số tài liệu trên mạng và tài liệu
làm việc và cả trong quá trình làm việc.Chúng
tôi mạo phép viết ra quyển sách này giúp mọi
người có cách nhìn tổng quát hơn về sensor
cảm biến và giúp ích nhiều mọi người trong
công việc và cuộc sống hàng ngày.Trong quá
trình viết sách có thể không tránh được
những sai xót còn mong bạn đọc có thể góp ý
kiến. Tôi xin chân thành cảm ơn !!!!

2


Gs. Kim Cương
Trong quá trình thảo luận của chúng tôi thì chúng tôi thống nhất là sẽ khái quát về cảm

biến
(CB) và chỉ giới thiệu về những loại cảm biến cơ bản và hay dùng trong công
nghiệp và sơ qua cách điều chỉnh một số loại CB.
Khái Niệm
CB có tác dụng là chuyển đổi trạng thái vật lý này ( thường là trạng thái điện , cơ , phi
kim , kim loại.. ) sang trạng thái vật lý khác ( thường là điện ).
Phân Loại
CB có thể phân loại theo rất nhiều cách theo tính chất , vật liệu , điện áp … Vậy trong
bài viết lần này chúng tôi chỉ phân biệt cảm biến theo tính chất làm việc của nó.
-

Cảm biến quang nói nôm na là khi ánh sang chiếu vào một vật thì tính chất trong
nó sẽ thay đổi

-

Cảm biến điện cảm nghĩa là kim loại chiếu vào nó sẽ khiến tính chất thay đổi

-

Cảm biến điện dung nghĩa là những vật phi kim loại chiếu vào sẽ khiến tính chất
nó thay đổi
Sau đây chúng tôi sẽ đi sâu vào từng loại cảm biến và ví dụ một số mạch điện đi
kèm

Trong thực tế chúng ta sẽ có hai laoij cảm biến kiểu NPN tức kiểu nghịch , PNP và kiểu
thuận ( cách phân chia này theo kiểu linh kiện bán dẫn )
Cảm Biến NPN

Cảm Biến PNP

3


Ta có thể hiểu đơn giản như thế này cho đỡ
loằng nhoằng. Dây điều khiển ( thường là
chân đen ) được dùng để đóng / cắt dây âm
nguồn
Tức ( GND hay V- ).

Ta có thể hiểu đơn giản như thế này cho đỡ
loằng nhoằng. Dây điều khiển ( thường là
chân đen ) được dùng để đóng / cắt dây
dương nguồn .Tức ( Vcc hay V+).

Về chế độ làm việc thường đối cảm biến quang sẽ có chế để Dark on và Light on. Để giải
thích về các chế độ này chúng tôi có thể giải thích đơn giản như thế này cho các bạn dễ
hiểu mà không phải sử dụng ngôn ngữ gì đó quá trìu tượng.
- Khi bạn để chế độ Linght On nó hoạt động khi có vật cản tác động thì cảm biến sẽ
báo tín hiệu đèn trên cảm biến nghĩa là sẽ có tín hiệu được phép đi và chân điều
khiển của cảm biến.
- Còn chế độ Dark On sẽ ngược lại với chế độ Linght On ở chỗ khi bạn đang cài ở
chế độ Dark On thì có nghĩa là đã có tín hiệu đi qua chân điều khiển khi chưa có vật
nhưng khi bạn cho vật cản vào tác động thì chân điều khiển sẽ mất tín hiệu truyền
tới.
Để tổng quát hóa vấn đề về nguyên lý hoạt động của cảm biến của một loại cảm biến
kiểu NPN và PNP hoạt động như thế nào chúng tôi có một kiểu ví dụ như này cho các
bạn có cách nhìn dễ hiểu nhất.Trong bài này chúng tôi sẽ nêu nguyên lý hoạt động của
cảm biến NPN

4


Trong ví dụ này tôi sẽ ký hiểu âm nguồn là nguồn vào của nước và chân điều khiển
( dây đen ) là nguồn ra của nước.Còn nguồn dương là lửa. Để cái bình thông nước này
hoạt động ta cần phải có cả lửa và nước thiếu 1 trong 2 yếu tố này sẽ không chạy tức
là cảm biến chúng ta cần cung cấp cả dương và âm.Khi bóng đèn được kích thích thì
nguồn nước sẽ xả sang đầu OUT nếu không nguồn nước sẽ không sang được đầu
OUT. Tức là khi có vật tác động đến cảm biến thì chân điều khiển mới có hoặc không
có tín hiệu ( tùy thuộc ta đang chọn chế độ Light hay Dark trong loại cảm biến quang )
nghĩa là xuất ( không ) tín hiệu âm qua chân điều khiển
Đối với cảm biến loại PNP cũng tương tự nhưng lúc này không phải điều khiển nước
mà chúng ta lại điều khiển lửa. tức là chúng ta sẽ xuất ( không ) tín hiệu điều khiển
sang chân điều khiển là dương.
Vậy chung quy lại chúng ta cần hiểu đơn giản là cảm biến có tác dụng không khác gì
một cái công tắc điện để bật tắt bóng đèn đó bóng đèn.
Trong phần tiếp theo chúng tôi sẽ hướng dẫn các bạn sử dụng một số loại cảm biến và
giới thiệu sơ qua một vài loại cảm biến trong công ty và cũng như cách đấu dây một số
mạch điện đơn giản sử dụng role và timer điều khiển.
Loại 1 :

5


Đối với loại cảm biến màu loại này.Đây là loại cảm biến màu.Loại này rất hay nó có thể
bắt màu một cách chuẩn xác với nhiều loại màu
dây khác nhau để sử dụng loại cảm biến này theo
mong muốn của mình ta cần làm như sau :

Ở chế độ bình thường cảm biến đang ở công

tắc Run. Sau đó ta cho mẫu vào cáp cảm biển
để cho nhìn thấy mẫu.Rồi ta gạt công tắc sang
Teach sau đó ấn nút Button Teach tiếp theo
chuyển sang nút gạt ADJ để chỉnh độ nhạy
cảm biến bằng cách sử dụng 2 nút select. Sau
đó chuyển nút gạt sang Run để hoàn thành
thao tác học mẫu.

Loại 2
Đối với loại cảm biến loại này thì nó khác so
với loại cảm biến quang của loại 1 ở trên
chúng tôi giới thiệu cho các bạn.Loại này nó
sẽ thông minh bằng loại 1 bên trên nhưng
mà loại này nó sẽ bắt theo kiểu phản xạ
phát thu của cáp cảm biến chuyền về.Trong
một số trường hợp nó cũng có khả năng
phân biệt màu dây nhờ khả năng mỗi loại
màu dây có độ hấp thụ ánh sáng khác
nhau.Ở loại này ta sẽ thực hiện cách thức
hoạt động như sau:
Ta cho mẫu vào tiếp nhận tín hiệu cảm biến:
-Trước tiên ban sử dụng nút Mode rồi
chọn xuống Teach sau đó ở

gạt

nút

bạn ấn xuống.Khi đèn Teach

6


báo nhấp nháy bạn cho mẫu vào rồi ấn tiếp nút gạt ấn xuống một lần nữa.Sau
khi chữ Good hiện ra thì coi như chúng ta đã hoàn thành cách cài đặt.
-Sau đây chúng tôi sẽ giải thích một số chế độ cài đặt của sensor loại này :
+ Run : chế độ chạy nghĩa là chỉ số thu nhận được tín hiệu của mẫu chuyền về
cảm biến
+ Teach: Chế độ học tự động chúng tôi đã hướng dẫn ở trên
+ ADJ : đây là cách chỉnh ngưỡng cài đặt.Để cảm biến có thể tiếp nhận được tín
hiệu khi phát hiện vật mẫu ta phải đặt mức ngưỡng nhỏ hơn so với tín hiệu vật
mẫu truyền về cảm biến. Ví dụ “ Khi ta đặt ngưỡng là 50 mà mẫu truyền về là 40
thì ta cần điều chỉnh ngưỡng nhỏ hơn 40 thì cảm biến mới hoạt động được bằng
cách ta sử dụng nút

gạt + hoặc – tùy theo thực tế.

+ L/D : đây là ta chọn chế độ học Dark on và Light on cho cảm biến.
+ Timer : đây là thời gian trễ để cảm biến có thể hoạt động sau một khoảng thời gian
định sẵn.

+ Pro : đây là các kiểu chế độ của loại cảm biến này trong phần này chúng ta không
cần quan tâm đến nó.

7


Loại 3 :
Ở loại cảm biến này nó cũng có nguyên lý hoạt động như chúng tôi đã trình bày ở trên
nhưng điều khác biệt của nó. Là nằm ở chỗ

ta không thể học tự động mà sẽ học bằng tay cho cảm biến.Bằng việc ta sử dụng hai
nút down và uo để điều chỉnh chỉ số ngưỡng để bắt mẫu. Nó cũng có chế độ L.on và
D.on và độ trễ và tốc độ bắt nhanh hay chậm như ở loại cảm biến trên trên.Trong con
cảm biến ta cũng có thể reset cảm biến về mặc định nhưng tôi bỏ qua về vấn đề đó.

Loại 4:
Loại cảm biến cách thức học vât mẫu một cách nhanh chóng và tự động mà không có
thông số thông báo về chỉ số ngưỡng như những loại trên
Điều đầu tiên chúng ta để ý đến. Tín hiệu cảm biến
đang hoạt động là màu xanh. Còn đèn màu đỏ là
chế độ hoạt động khi phát hiện vật hay không.Để
có sử dụng được loại cảm biến này ta làm như
sau:

Ta gạt nút set để ở SET ta chưa cho
vật vào vội tiếp theo ta ấn nút OFF khi
đèn xanh nháy nháy liên tiếp khoảng
2s ta bắt đầu cho vật mẫu vào rồi ấn
nút ON vậy là ta đã hoàn thành quá
trình học mẫu cho vật.Để an toàn
không bị lỗi ta gạt nút set về Lock .
Còn một số loại cảm biến khác sau
đây chúng tôi sẽ giới thiệu để các bạn
có thể hiểu sơ qua về nó
Loại 5 :
Ở loại cảm biến này rất đơn giản hơn so với các loại cảm biến trên ở cách thức học và
chỉnh các chế độ.

8

Ở loại
vặn 2
các bạn
loại cảm

cảm biến này ta cũng chỉ cần dùng thiết bị
nút như trên chú thích của chúng tôi là
có thể chỉnh được cho cảm biến hoạt
động.Theo kinh nghiệm của chúng tôi thì
biến loại này bắt màu trắng rất tốt

Trên thị
nhưng về
biến cũng
mong
trọng đối

trường còn rất nhiều loại cảm biến khác nhau
cơ bản thì cách thức thực hiện và cài đặt cảm
cơ bản như gì chúng tôi hướng dấn ở trên.Tôi
rằng bài viết này của chúng tôi có ý nghĩa quan
với các bạn.

Sau đây tôi xin hướng dẫn các bạn sơ qua một số loại những loại cảm biến từ.Ngoài
loại cảm biến có 3 dây thì chúng ta cũng có những loại cảm biến có 2 dây như một số
loại sau :

Ở loại cảm biến này chỉ có 2 dây. Để đấu được loại cảm biến này chúng ta chỉ coi là
một công tắc chế độ bình thường. Ở đây ta sẽ cho nguồn dương vào đầu 1 ( thường

dây đỏ của cảm biến ) và đầu 2 chính là đầu ra một tại.Khi được tác động thì cảm biến
sẽ hoạt động và sẽ có điện đi từ 1 sang 2 mạch thông và sẽ được báo đèn như hình
trên.

9


Trong thực tế thì có rất nhiều loại cảm biến khác nhau.Thì chúng tôi có mạo phép xin
giới thiệu cho mọi người một cấu tạo và phương thức hoạt động của loại cảm biến rung
để các bạn có cách nhìn tổng quát hơn về nó !
Rung động ở đây là gì : là hiện tượng thường gặp trong kỹ thuật,ảnh hưởng rất lớn đến
tính năng làm việc, độ an toàn và tuổi thọ của máy móc, thiết bị…
Rung động được xác định bởi các yếu tố : Độ dịch chuyển và tốc độ hoặc gia tốc ở
các điểm trên vật mẫu rung.
Như vậy cảm biến rung là loại cảm biến thực chất đo các yếu tố trên đó là : Đo đọc dịch
chuyển
, đo tốc độ hoặc đo gia tốc trên vật dung.
-Cấu tạo của một loại cảm biến rung đo tốc độ :
-

Vỏ hộp

-

Khối Rung

-

Lõi lam châm

-

Cuộn Dây

-

Lò xo

-

Giảm chấn

Từ đó ta có thể hiểu được cảm biến rung thực chất là nó hoạt động như thế nào: như
đo biến dạng vật , đo vị trí tương đối của vật rung so với vị trí cảm biến , đo lực và tốc
độ tương đối của vật rung
Hình ảnh của một cảm biến đo độ rung trong thực tế !

10


Tôi xin kết thúc bài viết ở đây.Mong là bạn đọc đóng góp ý kiến để chúng tôi sửa lại
những sai xót cho những lần xuất bản lần sau.Chúng tôi xin chân thành cảm ơn mọi
người đã ủng hộ trong thời gian qua.Cảm ơn những đơn vị tài trợ đã giúp chúng tôi
hoàn thành cuốn sách này !

Biên tâp : Quốc Phòng
Chỉ đạo xuất bản : GS Kim Cương

11