Bài giảng Thực hành đo lường cảm biến

MỤC LỤC
BÀI 1: KHẢO SÁT MỘT SỐ CẢM BIẾN .................................................................................... 5
I. MỤC TIÊU BÀI HỌC ............................................................................................................ 5
II. LÝ THUYẾT LIÊN QUAN .................................................................................................. 5
1. Các cảm biến cơ bản ........................................................................................................... 5
2. Bộ thiết bị dùng trong bài thực hành .................................................................................. 8
3. Các thiết bị ảo dùng cho các bài thực hành ........................................................................ 9
III. DỰ TRÙ THIẾT BỊ, VẬT TƯ THỰC HÀNH .................................................................. 12
IV. THỰC HÀNH .................................................................................................................... 13
1. Khảo sát cảm biến tiệm cận điện cảm 16
2. Khảo sát cảm biến từ trường ............................................................................................. 18
3. Khảo sát cảm biến sợi quang và quang điện tử ................................................................ 19
4. Khảo sát cảm biến điện dung ............................................................................................ 21
5. Khảo sát cảm biến điện cảm tương tự .............................................................................. 22
6. Khảo sát cảm biến siêu âm ............................................................................................... 25
7. Xác định đầu ra của cảm biến 3 dây ................................................................................. 26
PHIẾU LUYỆN TẬP ............................................................................................................... 28
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 1.1 ............................................................................................... 28
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 1.2 ............................................................................................... 28
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 1.3 ............................................................................................... 29
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 1.4 ............................................................................................... 30
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 1.5 ............................................................................................... 30
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 1.6 ............................................................................................... 31
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 1.7 ............................................................................................... 31
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 1.8 ............................................................................................... 32
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 1.9 ............................................................................................... 32
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 1.10 ............................................................................................. 33
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 1.11 ............................................................................................. 33
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 1.12 ............................................................................................. 34
V. KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ ..................................................................................................... 35
PHIẾU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HÀNH ................................................................... 35

BÀI 2: ĐO NHIỆT ĐỘ ................................................................................................................. 37
I. MỤC TIÊU BÀI HỌC .......................................................................................................... 37
II. LÝ THUYẾT LIÊN QUAN ................................................................................................ 37
1. Card đo nhiệt độ ............................................................................................................... 37
2. Nguyên lý đo nhiệt độ ...................................................................................................... 38
3. Nhiệt độ của tấm kim loại ................................................................................................. 39
4. Hướng dẫn sử dụng “bảng tham chiếu” ............................................................................ 40
5. Hướng dẫn tính nội suy tuyến tính ................................................................................... 41
III. DỰ TRÙ THIẾT BỊ, VẬT TƯ THỰC HÀNH .................................................................. 42
IV. THỰC HÀNH .................................................................................................................... 42
1. Khởi động phần mềm ....................................................................................................... 42
2. Thực hành đo nhiệt độ với cảm biến NTC ....................................................................... 43
3. Thực hành đo nhiệt độ với cảm biến PTC (Pt-100).......................................................... 50
4. Thực hành đo nhiệt độ với cảm biến KTY ....................................................................... 57
5. Thực hành đo nhiệt độ với cảm biến cặp nhiệt điện ......................................................... 60
PHIẾU LUYỆN TẬP ............................................................................................................... 64
1


PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 2.1 ................................................................................................... 64
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 2.2 ................................................................................................... 65
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 2.3 ................................................................................................... 66
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 2.4 ................................................................................................... 67
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 2.5 ................................................................................................... 68
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 2.6 ................................................................................................... 69
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 2.7 ................................................................................................... 70
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 2.8 ................................................................................................... 71
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 2.9 ................................................................................................... 72
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 2.10 ................................................................................................. 73
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 2.11 ................................................................................................. 74

PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 2.12 ................................................................................................. 75
V. KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ ..................................................................................................... 76
PHIẾU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HÀNH ................................................................... 76
CÂU HỎI ÔN TẬP .................................................................................................................. 77
BÀI 3: ĐO VỊ TRÍ, KHOẢNG CÁCH VÀ DỊCH CHUYỂN ..................................................... 78
I. MỤC TIÊU BÀI HỌC .......................................................................................................... 78
II. LÝ THUYẾT LIÊN QUAN ................................................................................................ 78
1. Card đo vị trí, dịch chuyển sử dụng cảm biến điện cảm SO4203-5U .............................. 78
2. Card đo vị trí, dịch chuyển sử dụng cảm biến điện dung SO4203-5W ............................ 80
III. DỰ TRÙ THIẾT BỊ, VẬT TƯ THỰC HÀNH .................................................................. 81
IV. THỰC HÀNH .................................................................................................................... 81
1. Lựa chọn bài thực hành .................................................................................................... 81
2. Đo độ dịch chuyển bằng cảm biến điện cảm .................................................................... 82
3. Đo độ dịch chuyển sử dụng cảm biến điện dung .............................................................. 87
4. Đo dịch chuyển sử dụng cảm biến siêu âm ...................................................................... 90
PHIẾU LUYỆN TẬP ............................................................................................................... 92
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 3.1 ................................................................................................... 92
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 3.2 ................................................................................................... 92
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 3.3 ................................................................................................... 93
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 3.4 ................................................................................................... 93
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 3.5 ................................................................................................... 94
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 3.6 ................................................................................................... 94
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 3.7 ................................................................................................... 95
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 3.8 ................................................................................................... 95
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 3.9 ................................................................................................... 96
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 3.10 ................................................................................................. 96
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 3.11 ................................................................................................. 97
V. KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ ..................................................................................................... 98
PHIẾU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HÀNH ................................................................... 98
BÀI 4: ĐO VẬN TỐC, GIA TỐC VÀ ĐỘ RUNG ...................................................................... 99

I. MỤC TIÊU BÀI HỌC .......................................................................................................... 99
II. LÝ THUYẾT LIÊN QUAN ................................................................................................ 99
1. Card đo góc và tốc độ sử dụng cảm biến quang, cảm biến từ trường và bộ giải mã góc
(Resolver) SO4203-5V ......................................................................................................... 99
2. Card thực hành Bộ khuếch đại đo của cảm biến giải mã góc Resolver ......................... 101
III. DỰ TRÙ THIẾT BỊ, VẬT TƯ THỰC HÀNH ................................................................ 102
IV. THỰC HÀNH .................................................................................................................. 102
1. Lựa chọn bài thực hành .................................................................................................. 102
2


2. Đo góc, tốc độ sử dụng cảm biến quang, đĩa mã hóa gia tăng tuyến tính ...................... 103
3. Đo góc, tốc độ sử dụng cảm biến quang, đĩa mã hóa tuyệt đối theo mã nhị phân ......... 105
4. Đo góc, tốc độ sử dụng cảm biến quang, đĩa mã hóa mã Gray ...................................... 107
5. Đo góc, chuyển động sử dụng cảm biến từ trường Hall ................................................. 110
6. Thực hành với bộ giải mã góc Resolver ......................................................................... 112
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 4.1 ................................................................................................. 117
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 4.2 ................................................................................................. 117
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 4.3 ................................................................................................. 118
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 4.4 ................................................................................................. 119
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 4.5 ................................................................................................. 119
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 4.6 ................................................................................................. 120
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 4.8 ................................................................................................. 122
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 4.9 ................................................................................................. 123
V. KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ ................................................................................................... 125
PHIẾU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HÀNH ................................................................. 125
BÀI 5: ĐO LỰC, ÁP SUẤT, TRỌNG LƯỢNG ........................................................................ 126
I. MỤC TIÊU BÀI HỌC ........................................................................................................ 126
II. LÝ THUYẾT LIÊN QUAN .............................................................................................. 126
1. Hiệu ứng Piezo ............................................................................................................... 126

2. Card thực hành đo áp suất .............................................................................................. 127
III. DỰ TRÙ THIẾT BỊ, VẬT TƯ THỰC HÀNH ................................................................ 128
IV. THỰC HÀNH .................................................................................................................. 129
1. Lựa chọn bài thực hành .................................................................................................. 129
Trong bài kỹ thuật đo lường 2, click chọn bài “đo áp suất”. .............................................. 129
2. Thực hành cảm biến áp suất tuyệt đối ............................................................................ 129
3. Thực hành cảm biến áp suất vi sai .................................................................................. 131
4. Thực hành đo khối lượng, lực sử dụng cảm biến đo biến dạng (biến điện trở) .............. 133
5. Thực hành đo mômen với mạch cầu 1/2 ........................................................................ 138
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 5.1 ................................................................................................. 140
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 5.2 ................................................................................................. 141
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 5.3 ................................................................................................. 142
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 5.4 ................................................................................................. 143
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 5.5 ................................................................................................. 144
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 5.6 ................................................................................................. 144
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 5.7 ................................................................................................. 145
V. KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ ................................................................................................... 146
PHIẾU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HÀNH ................................................................. 146
BÀI 6: ĐO MỨC, ĐO LƯU LƯỢNG ........................................................................................ 147
I. MỤC TIÊU BÀI HỌC ........................................................................................................ 147
II. LÝ THUYẾT LIÊN QUAN .............................................................................................. 147
1. Giới thiệu mơ hình thực hành đo mức, lưu lượng .......................................................... 147
2. Nguyên tắc đo mức ......................................................................................................... 148
III. DỰ TRÙ THIẾT BỊ, VẬT TƯ THỰC HÀNH ................................................................ 149
IV. THỰC HÀNH .................................................................................................................. 149
1. Lựa chọn bài thực hành ................................................................................................... 149
2. Hiệu chỉnh cảm biến mức ............................................................................................... 150
3. Khảo sát đặc tính của cảm biến báo mức ....................................................................... 152
3. Điều khiển mức 2 vị trí khơng trễ ................................................................................... 153
4. Điều khiển mức 2 vị trí có trễ ......................................................................................... 155

3


5. Điều khiển mức tự động sử dụng luật PI ........................................................................ 157
PHIẾU LUYỆN TẬP ............................................................................................................. 159
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 6.1 ................................................................................................. 159
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 6.2 ................................................................................................. 159
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 6.3 ................................................................................................. 160
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 6.4 ................................................................................................. 160
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 6.5 ................................................................................................. 161
PHIẾU LUYỆN TẬP SỐ 6.6 ................................................................................................. 161
V. KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ ................................................................................................... 162
PHIẾU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HÀNH ................................................................. 162
Làm quen với bộ phần mềm thí nghiệm ............................................................................. 164

4


BÀI 1: KHẢO SÁT MỘT SỐ CẢM BIẾN
I. MỤC TIÊU BÀI HỌC
Sau khi học xong sinh viên có khả năng:
1. Kiến thức
- Trình bày được nguyên lý làm việc của một số loại cảm biến thơng dụng
- Trình bày được đặc tính cơ bản của các cản biến thơng dụng.
2. Kỹ năng
- Cài đặt được phần mềm
- Nhận biết, chọn, tra cứu được các cảm biến thông dụng
- Khảo sát được các đặc tính cơ bản của các cảm biến
- Khảo sát các tín hiệu vào ra của cảm biến
- Bảo quản được dụng cụ đo, các cảm biến theo đúng quy trình kỹ thuật.

3. Thái độ
- Nghiêm túc học tập, tích cực luyện tập
- Tổ chức nơi thực hành gọn gàng, ngăn nắp
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
II. LÝ THUYẾT LIÊN QUAN
1. Các cảm biến cơ bản
1.1. Cảm biến tiệm cận điện cảm
Cảm biến tiệm cận điện cảm là cảm biến phát hiện không tiếp xúc, được sử dụng
trong các máy công cụ, các hệ thống lắp ráp, trong công nghiệp ô tô, trong các hệ thống
đếm và phát hiện sản phẩm,…
Một bộ cảm biến tiệm cận điện cảm gồm có bốn khối chính: cuộn dây và lõi ferit, mạch
dao động, mạch phát hiện mức, mạch đầu ra.
Mạch dao động phát dao động điện từ tần số radio. Từ trường biến thiên tập trung
từ lõi sắt sẽ móc vịng với đối tượng kim loại đặt đối diện với nó. Khi đối tượng lại gần sẽ
có dòng điện Foucaul cảm ứng trên mặt đối tượng tạo nên một tải làm giảm biên độ tín
hiệu dao động. Bộ phát hiện sẽ phát hiện sự thay đổi trạng thái biên độ mạch dao động.
Mạch bị phát hiện sẽ ở vị trí ON phát tín hiệu làm mạch ra ở vị trí ON.

5


Hình 1.1. Một số dạng cảm biến tiệm cận điện cảm
1.2. Cảm biến từ trường (cảm biến Hall)
Cấu tạo của cảm biến Hall được minh hoạ như hình 1.2, thực chất là một thanh bán
dẫn trong đó AB là đầu dòng điện, CD là đầu áp. Khi cảm biến được đặt trong từ trường,
cảm ứng từ B xuyên qua cảm biến tạo nên lực kéo các điện tử về một phía của thanh bán
dẫn tạo nên điện thế âm hơn về phía phải và hiệu điện thế Hall UH được thiết lập.

Hình 1.2. Minh họa cảm biến Hall
1.3. Cảm biến tiệm cận điện dung

Trong cảm biến tiệm cận điện dung có mặt của đối tượng làm thay đổi điện dung C
của các bản cực. Cảm biến tiệm cận điện dung cũng gồm 4 bộ phận chính: Cảm biến (các
bản cực cách điện), mạch dao động, bộ phát hiện, mạch đầu ra.
Tuy nhiên cảm biến điện dung khơng địi hỏi đối tượng là kim loại. Đối tượng phát hiện
có thể là chất lỏng, vật liệu phi kim loại: thuỷ tinh, nhựa. Tốc độ chuyển mạch tương đối
nhanh, có thể phát hiện đối tượng có kích thước nhỏ, phạm vi cảm nhận lớn.

6


Hình 1.3. Hình ảnh cảm biến tiệm cận điện dung
1.4. Cảm biến quang
Các cảm biến quang thông thường gồm bộ phận phát quang: đèn sợi đốt, LED,
hồng ngoại, laser,… Bộ phận nhận quang: CDs, photodiode, photoTransistor, tế bào
quang điện,…
Bộ phát và bộ thu có thể đặt trong cùng một vỏ hoặc là 2 phần tách biệt đặt 2 bên
vật đo.

Hình 1.4. Nguyên tắc cảm biến quang
1.5. Cảm biến siêu âm
Cảm biến siêu âm sử dụng các sóng siêu âm để phát hiện một vật mà không cần
tiếp xúc. Cảm biến truyền các sóng siêu âm và được phản hồi bởi vật đo. Khoảng cách tới
vật có thể được xác định từ khoảng thời gian giữa quá trình truyền và nhận.
Các cảm biến siêu âm có nhiều dạng thiết kế, các vật có thể được phát hiện và
nhận định tính chất: trong hay đục, kim loại hay phi kim, chất rắn hay chất lỏng,… Đầu ra
cảm biến là đầu ra số hoặc tương tự 4-20mA.

7

Hình 1.5. Q trình phát sóng siêu âm và nhận sóng phản hồi
2. Bộ thiết bị dùng trong bài thực hành
2.1. Bảng mạch thực hành các cảm biến cơ bản
Bảng mạch gồm một giá đỡ, trên đó được gá cố định một số cảm biến và ngồi ra cịn có
thêm các vị trí cho việc lắp thêm các cảm biến tùy chọn khác. Mỗi một panel thực hành
đều có ký hiệu mã riêng cho nó, bảng mạch các cảm biến cơ bản có ký hiệu là: SO42048U.

Hình 1.6. Giá gá lắp cảm biến cơ bản
Vị trí các cảm biến được bố trí cụ thể như sau:

Hình 1.7. Bố trí vị trí các cảm biến
Thơng số kỹ thuật cơ bản của các cảm biến:
 Cảm biến điện dung (Sn 8 mm, Ue 12-48 V)
 Cảm biến điện cảm (Sn 5 mm, Ue 12-24 V)
 Bộ phát hiện ánh sáng phản chiếu (Sn 40 mm, Ue 12-24 V)
 Cảm biến từ trường (Sn 90 mm, Ue 10-55 V)
 Sợi quang (Ue 12-24 V)
8


Cảm cảm biến tùy chọn:
 Cảm biến điện cảm , tương tự (Sn 70 mm, Ue 12-48 V)
 Cảm biến siêu âm, tương tự (Sn 50-300 mm, Ue 20-30 V)
2.2. Kết nối bảng mạch cảm biến
- Kết nối giao diện Unitrain-I (SO4203-2A) với bảng mạch cảm biến thông qua
bảng đầu nối ra 96 chân.
- Kết nối nguồn cung cấp cơ bản (SO4203-2A) tới giao diện và nguồn cung cấp mở
rộng (SO4203-2D) tới bảng mạch cảm biến như được thể hiện trong hoạt ảnh bên dưới.
- Kết nối giao diện tới máy tính sử dụng cáp USB.

Hình 1.8. Kết nối mạch thực hành cảm biến cơ bản
3. Các thiết bị ảo dùng cho các bài thực hành
Trên Menu chức năng (tool) chọn mục “thiết bị” (Instruments) -> “ thiết bị đo”
(measuring divices), ta sẽ quan sát được tất cả các thiết bị đo ảo có thể dùng trong phần
mềm Labsoft:

Hình 1.9. Các thiết bị đo ảo
9


Các thiết bị đo cơ bản gồm có:
3.1. Máy hiện sóng (Oscilloscope)

Hình 1.10. Máy hiện sóng
Máy hiện sóng ảo với đầy đủ tính năng như một máy hiện sóng thực đã được học
và làm quen trong môn học Đo lường điện như điều chỉnh và hiển thị Time/div, điều
chỉnh và hiển thị Vols/div, lựa chọn nguồn tín hiệu AC/DC/GND, lựa chọn nguồn tín hiệu
đồng bộ Trigger,…
3.2. Vơn kế
Vơn kế có 2 thiết bị là Vôn kế A
và Vôn kế B, với khả năng lựa chọn dạng
hiển thị dạng số hay tương tự thông qua
nút chọn A/D,
Thay đổi thang đo với chọn “Lên –
Xuống”, lựa chọn đại lượng hiển thị giá
trị biên độ AV, giá trị đỉnh – đỉnh PP, giá
trị tuyệt đối [AV] hay giá trị RMS thông
qua việc chọn cơng tắc chuyển mạch.
Chọn nguồn tín hiệu dạng AC hay
DC. Đèn báo giá trị âm và Over cũng

được tích hợp trên mặt đồng hồ Vôn kế.
a) Hiển thị số
b) Hiển thị kim
Hình 1.11. Vơn kế A
3.3. Ampe kế

10


Với các tính năng tương tự như Vơn kế, ta có Ampe kế ảo với khả năng thay đổi,
lựa chọn thang đo cũng như đại lượng hiển thị, ngoài ra Ampe kế còn cho phép thay đổi
giá trị điện trở Shunt của nó.

a) Ampe kế

b)Thay đổi điện trở Shunt
Hình 1.12. Ampe kế

3.4. Đồng hồ vạn năng

Hình 1.13. Đồng hồ vạn năng
Phần mềm còn cung cấp cho người dùng những bộ nguồn điện áp cũng như các
nguồn xung tín hiệu cần thiết:

11


Hình 1.14. Các thiết bị sinh hàm, nguồn DC
-

Máy sinh hàm (Function Generator)
Máy phát xung (Pulse Generator)

-

Máy phát tùy chọn (Arbitrary Generator)

a) Máy sinh hàm
b)Máy phát xung
c)Máy phát tùy chọn
Hình 1.15. Hình ảnh các máy phát xung, sinh hàm
Và bộ nguồn DC:

Hình 1.16. Ngồn DC
III. DỰ TRÙ THIẾT BỊ, VẬT TƯ THỰC HÀNH
Thiết bị, vật tư cho một nhóm thực tập (4 sinh viên)
TT

Tên thiết bị

Số
lượng

Đv tính

1

Nguồn Power Supply SO4203-2A

01

Cái

2

Nguồn Extended Supply SO4203-2D

01

Cái

3

Giao diện Interface SO4203-2A

01

Cái

4

Bàn cảm biến Sensorics SO4203-9D

01

Cái

12

Ghi chú

TT

Tên thiết bị

Số

Đv tính

Ghi chú

lượng
5

Cảm biến mở rộng điện cảm tương tự

01

Cái

6

Cảm biến mở rộng siêu âm

01

Cái

TT

Tên vật tư

1

Vật mẫu: Thép ST37

01

Cái

2

Vật mẫu: Thép không rỉ

01

Cái

3

Vật mẫu: Nhựa đen

01

Cái

4

Vật mẫu: Nhựa trắng

01

Cái

5

Vật mẫu: Nam châm

01

Cái

6

Vật mẫu: Đồng thau

01

Cái

7

Vật mẫu: Nhôm

01

Cái

8

Vật mẫu: Nhựa trong

01

Cái

01

Cái

TT

Tên dụng cụ

1

Tuốc nơ vít nhỏ để kết nối cảm biến vào các cọc
dây

2

Đồng hồ vạn năng

3

Khóa đầu lục giác 2 mm

4

Kìm cắt

5

Kìm tuốt dây

01

Cái

6

Bộ dây nối

01

Bộ

IV. THỰC HÀNH
1. Khởi động phần mềm
Click đúp vào biểu tượng của phần mềm trên màn hình. Ta nhận được thơng báo
lựa chọn ngơn ngữ sử dụng.

Hình 1.17. Khởi động phần mềm lựa chọn ngôn ngữ
Lựa chọn ngôn ngữ là English.
Tiến hành đăng ký tài khoản mới với người dùng lần đầu:

13

Hình 1.18. Thiết lập tài khoản
Lựa chọn bài học đầu tiên: Automation Technology (Cơng nghệ tự động).

Hình 1.19. Lựa chọn bài học
Lựa chọn bài thực hành:
Click chọn bài “Kỹ thuật cảm biến” ta sẽ vào bài thực hành đầu tiên. Bên trong
mục này ta có lần lượt các mục thực hành cho từng cảm biến trong bài.

14


Hình 1.20. Lựa chọn bài thực hành
Các bước chuẩn bị chung cho các bài thực hành với các cảm biến khác nhau
trong bài.
Bước 1: Kết nối mạch đo
Ghép nối giao diện Interface SO4203-2A với bàn cảm biến SO4203-9D thông qua
giắc cắm 96 chân, cắm dây nguồn chính, dây nguồn mở rộng và dây cáp tín hiệu USB và
cắm vào cổng USB của máy tính đã được cài đặt bộ phần mềm Labsoft.
Cắm dây nối mạch như hình vẽ:

Hình 1.21. Sơ đồ cắm dây
Bước 2: Gá vật mẫu lên giá và vặn vít giữ cố định vật mẫu
15


Bước 3: Mở bộ dịch chuyển vị trí
- Trên menu chức năng chọn “thiết bị” (Instrument)
- Chọn bộ dịch chuyển vị trí (Positioning) để lấy ra bộ điều khiển vị trí (slider
control unit)

Hình 1.22. Bộ điều khiển vị trí
Lưu ý: Điều khiển vị trí của vật mẫu thơng qua bộ điều khiển vị trí, có thể điều
khiển dịch chuyển từng bước bằng cách click chuột lên nút “STEP” sang trái hay sang
phải từng bước hoặc click chọn nút “RUN” cho chế độ dịch chuyển liên tục sang trái hoặc
sang phải.
Ở 2 đầu của thanh ray của bàn trượt giá đỡ vật mẫu có các cơng tắc hành trình giúp
dừng động cơ kéo giá đỡ vật mẫu dừng lại ở cuối hành trình hoặc người dùng có thể sử
dụng nút “STOP” để dừng hành trình dịch chuyển của vật mẫu.
Reset vị trí của vật mẫu bằng nút “RESET”.
2. Khảo sát cảm biến tiệm cận điện cảm
2.1. Thực hành phát hiện vật liệu
Bước 1: Chọn cảm biến
- Bật “Slider control unit”
- Click chọn vào vị trí cảm biến điện cảm - Inductive - đèn xanh tương ứng sáng
lên.

16


Hình 1.23. Chọn cảm biến điện cảm
Bước 2: Thay đổi vị trí vật mẫu
Sử dụng thiết bị định vị trí (Slider Control Unit) di chuyển xe trượt khoảng 3 mm ra
xa cảm biến.
Bước 3: Kiểm tra đáp ứng của cảm biến với các loại mẫu vật liệu khác nhau.
Bước 4: Ghi nhận kết quả
Ghi lại loại vật liệu được nhận ra và loại không được nhận vào phiếu luyện tập 1.1.
2.2. Thực hành xác định độ trễ đóng cắt và hệ số giảm
Bước 1: Kẹp chặt mẫu vật liệu thứ nhất vào bộ kẹp vật liệu.
Bước 2: Xác định điểm bật
- Sử dụng thiết bị định vị trí (Slider Control Unit) để di chuyển mẫu vật liệu về

phía cảm biến cho đến khi LED trạng thái của cảm biến sáng và đây là điểm bật.
- Ghi số chỉ khoảng cách giữa mẫu vật liệu và đầu cảm biến từ bộ điều khiển vị trí
(Slider Control Unit) vào phiếu luyện tập 1.2.
Bước 3: Xác định điểm tắt
- Di chuyển mẫu vật liệu ra xa cảm biến cho đến khi LED trạng thái của cảm biến tắt
là đây là điểm tắt.
- Ghi số chỉ khoảng cách giữa mẫu vật liệu và đầu cảm biến từ bộ điều khiển vị trí
(Slider Control Unit) vào phiếu luyện tập 1.2.
Lặp lại các bước 1,2,3 với các vật liệu khác nhau.
Bước 4: Xác định hệ số giảm
Từ bảng giá trị thành lập được từ bước 3, áp dụng công thức:

Re 

17

SVatlieu
SST 37


Với Svatlieu là giá trị điểm bật ứng với từng vật liệu, S ST37 là giá trị điểm bật ứng với
thép ST37.
Ghi lại giá trị tương ứng vào phiếu luyện tập 1.2.
3. Khảo sát cảm biến từ trường
3.1. Thực hành phát hiện vật liệu
Bước 1: Chọn cảm biến
- Bật “Slider control unit”
- Click chọn vào vị trí cảm biến từ trường - Magetic - đèn xanh tương ứng sáng
lên.

Hình 1.24. Chọn cảm biến từ trường
Bước 2: Thay đổi vị trí vật mẫu
Sử dụng thiết bị định vị trí (Slider Control Unit) di chuyển xe trượt khoảng 3 mm
ra xa cảm biến.
Bước 3: Kiểm tra đáp ứng của cảm biến với các loại mẫu vật liệu khác nhau.
Bước 4: Ghi nhận kết quả
Ghi lại loại vật liệu được nhận ra và loại không được nhận vào phiếu luyện tập 1.3.
3.2. Thực hành xác định độ trễ đóng cắt
Bước 1: Kẹp chặt mẫu vật liệu thứ nhất vào bộ kẹp vật liệu.
Bước 2: Xác định điểm bật
- Sử dụng thiết bị định vị trí (Slider Control Unit) để di chuyển mẫu vật liệu về phía
cảm biến cho đến khi LED trạng thái của cảm biến sáng là đây là điểm bật.
-Ghi số chỉ khoảng cách giữa mẫu vật liệu và đầu cảm biến từ bộ điều khiển vị trí
(Slider Control Unit) vào phiếu luyện tập 1.4.
Bước 3: Xác định điểm tắt
- Di chuyển mẫu vật liệu ra xa cảm biến cho đến khi LED trạng thái của cảm biến tắt
là đây là điểm tắt.
18


- Ghi số chỉ khoảng cách giữa mẫu vật liệu và đầu cảm biến từ bộ điều khiển trượt
(Slider Control Unit) vào phiếu luyện tập 1.4.
Lặp lại các bước 1,2,3 với các vật liệu khác nhau.
4. Khảo sát cảm biến sợi quang và quang điện tử
4.1. Thực hành phát hiện vật liệu với cảm biến quang điện tử
Bước 1: Chọn cảm biến
- Bật “Slider control unit”
- Click chọn vào vị trí cảm biến quang điện tử - Optic - đèn xanh tương ứng sáng
lên.

Hình 1.25. Chọn cảm biến quang điện tử
Bước 2: Hiệu chỉnh
- Sử dụng nút "Teach", được đặt ở đỉnh phía sau của cảm biến. Tiếp tục như sau:
o Ấn nút "Teach" và giữ nó ấn xuống.
o
o
o
o
o

Ở lúc ban đầu, diode xanh lá cây tắt.
Sau khoảng 3 giây, nó sáng trở lại.
Sau khoảng 3 giây nữa đi qua, đi-ốt vàng cũng sáng.
Sau khoảng 3 giây nữa, các diode vàng, đỏ và xanh lá cây sáng.
Bây giờ, nhả nút "Teach"

- Trình tự "Teach-in" này phải được thực hiện để thiết lập các điều kiện môi trường:
o Đầu tiên, di chuyển tất cả đối tượng từ dải phát hiện của cảm biến.
o Bây giờ, ấn lại nút "Teach" là diode xanh lá cây tắt.
o Sau 3 giây, nó sáng trở lại.
o Bây giờ, nhả nút ấn là diode bắt đầu nhấp nháy.
o Một khi trình tự "Teach-in" đă được kết thúc, nó vẫn duy trì độ sáng khơng
đổi.
Bước 3: Phát hiện vật
19


- Di chuyển xe trượt ra xa cảm biến khoảng 40 mm sử dụng thiết bị định vị (Slider
Control Unit).
- Kiểm tra đáp ứng của cảm biến sử dụng vật liệu mẫu khác nhau.

- Ghi lại loại vật liệu được và không được phát hiện bởi cảm biến vào phiếu luyện tập
1.5.
4.2. Thực hành xác định độ trễ đóng cắt
Bước 1: Kẹp chặt mẫu vật liệu thứ nhất vào bộ kẹp vật liệu.
Bước 2: Xác định điểm bật
- Sử dụng thiết bị định vị trí (Slider Control Unit) để di chuyển mẫu vật liệu về phía
cảm biến cho đến khi LED trạng thái của cảm biến sáng là đây là điểm bật.
- Ghi số chỉ khoảng cách giữa mẫu vật liệu và đầu cảm biến từ bộ điều khiển trượt
(Slider Control Unit) vào phiếu luyện tập 1.6.
Bước 3: Xác định điểm tắt
- Di chuyển mẫu vật liệu ra xa cảm biến cho đến khi LED trạng thái của cảm biến
tắt và đây là điểm tắt.
- Ghi số chỉ khoảng cách giữa mẫu vật liệu và đầu cảm biến từ bộ điều khiển trượt
(Slider Control Unit) vào phiếu luyện tập 1.6.
Lặp lại các bước 1,2,3 với các vật liệu khác nhau.
Trước mỗi quá trình đo lường, hiển thị khoảng cách trên bộ điều khiển trượt phải
được thiết lập lại về 0
4.3. Thực hành phát hiện vật liệu cảm biến sợi quang
Bước 1: Chọn cảm biến
- Bật “Slider control unit”
- Click chọn vào vị trí cảm biến sợi quang - Fibre optic - đèn xanh tương ứng sáng
lên.

Hình 1.26. Chọn cảm biến sợi quang
20


Bước 2: Thay đổi vị trí vật mẫu
Sử dụng thiết bị định vị trí (Slider Control Unit) di chuyển xe trượt khoảng 3 mm ra
xa cảm biến.

Bước 3: Kiểm tra đáp ứng của cảm biến với các loại mẫu vật liệu khác nhau.
Bước 4: Ghi nhận kết quả
Ghi lại loại vật liệu được nhận ra và loại không được nhận vào phiếu luyện tập 1.7.
4.4. Thực hành xác định độ trễ đóng cắt cảm biến sợi quang
Bước 1: Kẹp chặt mẫu vật liệu thứ nhất vào bộ kẹp vật liệu.
Bước 2: Xác định điểm bật
- Sử dụng thiết bị định vị trí - (Slider Control Unit) - để di chuyển mẫu vật liệu về phía
cảm biến cho đến khi LED trạng thái của cảm biến sáng là đây là điểm bật.
- Ghi số chỉ khoảng cách giữa mẫu vật liệu và đầu cảm biến từ bộ điều khiển trượt
(Slider Control Unit) vào phiếu luyện tập 1.8.
Bước 3: Xác định điểm tắt
-Di chuyển mẫu vật liệu ra xa cảm biến cho đến khi LED trạng thái của cảm biến tắt là
đây là điểm tắt.
-Ghi số chỉ khoảng cách giữa mẫu vật liệu và đầu cảm biến từ bộ điều khiển trượt
(Slider Control Unit) vào phiếu luyện tập 1.8.
Lặp lại các bước 1,2,3 với các vật liệu khác nhau.
5. Khảo sát cảm biến điện dung
a) Thực hành phát hiện vật liệu
Bước 1: Chọn cảm biến
- Bật “Slider control unit”
- Click chọn vào vị trí cảm biến điện dung - Capacitive - đèn xanh tương ứng sáng
lên.

Hình 1.27. Chọn cảm biến tiệm cận điện dung
21


Bước 2: Thay đổi vị trí vật mẫu
Sử dụng thiết bị định vị trí (Slider Control Unit) di chuyển xe trượt khoảng 3 mm ra
xa cảm biến.

Bước 3: Kiểm tra đáp ứng của cảm biến với các loại mẫu vật liệu khác nhau.
Bước 4: Ghi nhận kết quả
Ghi lại loại vật liệu được nhận ra và loại không được nhận vào phiếu luyện tập 1.9.
b) Thực hành xác định điểm đóng cắt
Bước 1: Kẹp vật mẫu thứ nhất vào bộ giữ mẫu.
Bước 2: Di chuyển mẫu
Di chuyển vật mẫu (thép) tới một khoảng cách định mức 5 mm so với cảm biến sử
dụng thiết bị định vị trí (Slider Control Unit).
Bước 3: Xác định điểm bật
Nếu cần thiết, thiết lập chiết áp vi chỉnh của cảm biến điện dung để chắc chắn tạo ra
đáp ứng và đây là điểm bật.
Bước 4: Điền số chỉ vào phiếu luyện tập 1.10.
Bước 5: Điều chỉnh điểm đóng cắt.
Chiết áp vi chỉnh được tích hợp trong vỏ của LED trên mặt sau của cảm biến. Xoay vỏ
theo chiều kim đồng hồ để tăng khoảng cách đáp ứng và ngược chiều kim đồng hồ để
giảm nó.
6. Khảo sát cảm biến điện cảm tương tự
a) Gá lắp cảm biến
Đây là cảm biến mở rộng tùy chọn do vậy ta cần phải thao tắc gá lắp thêm cảm biến
vào giá đỡ cảm biến. Thao tác gá lắp như sau:
Lưu ý: Nếu cần thiết, quay ren lùi lại một chút sử dụng khóa đầu lục giác để bạn có
thể đưa cảm biến vào trong lỗ mở.

22


← Cảm biến điện cảm
tương tự

Hình 1.28. Lắp đặt cảm biến mở rộng tùy chọn

- Đặt cảm biến vào vị trí tự do để nó bằng các cảm biến khác, nhô ra khoảng 20 mm từ
phần lắp ráp. Vặn chặt ren để giữ chặt cảm biến.
- Sử dụng kìm cắt dây để cắt ngắn dây nối cho cảm biến khoảng 200 mm. Nối dây dẫn
qua những lỗ hở thích hợp trên bảng mạch.

Hình 1.29. Lắp đặt hồn thiện cảm biến mở rộng
- Tháo rời khoảng 3 cm lớp cách điện đen từ dây dẫn sử dụng kìm tuốt dây hay kìm
cắt.
- Phải chắc chắn là bạn khơng làm hỏng lớp cách điện này cho từng dây riêng biệt.
- Tháo rời khoảng 5 mm lớp cách điện từ các dây riêng lẻ và nối chúng như hình vẽ
sau.

23


Cảm biến điện cảm tương tự

Gán đầu nói từ đỉnh tới đáy:
 1: Nâu
 2: - (Không sử dụng)


3: Xanh



4: Đen

Hình 1.30. Hình ảnh mặt dưới phần gá lắp thêm cảm biến
Bây giờ, cảm biến đă sẵn sàng để sử dụng.

b) Khảo sát cảm biến
Bước 1: Lắp ráp mạch
 Chọn Vôn kế A từ menu thiết bị để đo đầu ra.
 Nối đầu ra cảm biến điện cảm trên bảng mạch cảm biến tới đầu vào tương tự A+
của bộ điều khiển.
 Nối đầu A- của bộ điều khiển với đầu đất của bảng mạch cảm biến.
 Lắp đồng hồ để đo điện áp một chiều.
 Chọn dải đo nhỏ nhất có thể.
Bước 2: Chọn cảm biến
- Bật “Slider control unit”
- Click chọn vào vị trí cảm biến điện cảm tương tự - Inductive Analog - đèn xanh
tương ứng sáng lên.

Hình 1.31. Chọn cảm biến điện cảm tương tự
24


Bước 3: Khảo sát đáp ứng cảm biến
- Sử dụng thiết bị định vị trí (Slider Control Unit) để di chuyển xe trượt ra xa cảm biến
theo các bước 1.0 mm.
- Điền số chỉ điện áp vào bảng phù hợp trong phiếu luyện tập 1.11
7. Khảo sát cảm biến siêu âm
a) Gá lắp cảm biến
Cảm biến siêu âm cũng là cảm biến tùy chọn lắp thêm, vậy cũng cần phải gá lắp
thêm vào giá cảm biến, trình tự gá lắp tương tự như gá lắp cảm biến điện cảm tương tự.

Hình 1.32. Vị trí cảm biến siêu âm
b) Khảo sát cảm biến
Bước 1: Lắp ráp mạch
 Chọn Vôn mét A từ menu thiết bị để đo đầu ra.



Nối đầu ra cảm biến điện cảm trên bảng mạch cảm biến tới đầu vào tương tự A+

của bộ điều khiển.
 Nối đầu A- của bộ điều khiển với đầu đất của bảng mạch cảm biến.
 Lắp đồng hồ để đo điện áp một chiều.
 Chọn dải đo nhỏ nhất có thể.
Bước 2: Chọn cảm biến
- Bật “Slider control unit”
- Click chọn vào vị trí cảm biến siêu âm (Ultra sonic) đèn xanh tương ứng sáng lên.

Hình 1.33. Chọn cảm biến siêu âm
25