Bài giảng Ứng dụng PLC điều khiển các hệ truyền động thủy khí công nghiệp - Chương 2: Cảm biến và một số thiết bị chấp hành

CHƢƠNG 2 CẢM BIẾN VÀ MỘT SỐ THIẾT BỊ CHẤP HÀNH 2 5 1. Nút bấm, chuyển mạch  Ứng dụng: con người vận hành, điều khiển máy móc thông qua hệ thống các nút bấm, chuyển mạch. 2. Role trung gian 2. Role trung gian 3. Cảm biến 3.1. Phân loại cảm biến 3.2. Các loại cảm biến thông dụng 3.1. Phân loại cảm biến  Các bộ cảm biến được phân loại theo đặc trưng sau đây:  Theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng kích thích.  Phân loại theo dạng kích thích  Phân loại theo phạm vi sử dụng  Phân loại theo thông số mô hình mạch thay thế Theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng kích thích Hiện tƣợng Chuyển đổi và đáp ứng kích thích Vật lý - Nhiệt điện; - Quang điện; - Quang từ - Điện từ; - Quang đàn hồi; - Từ điện - Nhiệt từ.... Hoá học - Biến đổi hoá học ; - Biến đổi điện hoá - Phân tích phổ.. Sinh Học - Biến đổi sinh hoá; - Biến đổi vật lý. - Hiệu ứng trên cơ thể sống Phân loại theo dạng kích thích Âm thanh -Biên pha, phân cực; -Phổ; -Tốc độ truyền sóng Điện -Điện tích, dòng điện; -Điện thế, điện áp -Điện trường; -Điện dẫn, hằng số điện môi Từ -Từ trường; -Từ thông, cường độ điện trường; -Độ từ thẩm Quang -Biên, pha, phân cực,phổ; -Tốc độ truyền -Hệ số phát xạ, khúc xạ; -Hệ số hấp thụ, hệ số bức xạ Cơ -Vị trí; -lực ,áp suất; -Gia tốc, vận tốc -Ứng suất, độ cứng; -Moment; -Khối luợng tỷ trọng -Vân tốc chất lưu, độ nhớt Nhiệt -Nhiệt độ; -Thông lượng; -Nhiệt dung, tỉ nhiệt Bức xạ -Kiểu; -Năng lượng; -Cường độ 3.2 Các loại cảm biến  3.2.1. Cảm biến có tiếp xúc  3.2.2. Cảm biến không tiếp xúc 3.2.1.Cảm biến có tiếp xúc Ưu điểm:  Đơn giản , rẻ tiền, dễ thay thế và thi công  Độ tin cậy cao Nhược:  Phát hiện vật, đo lường phải cần tiếp xúc Công tắc hành trình - Ứng dụng: để nhận biết vị trí của cơ cấu, vị trí này là cố định a. Công tắc hành trình Công tắc hành trình - Ứng dụng: để nhận biết vị trí của cơ cấu, vị trí này là cố định b. Công tắc từ Nguyên lý hoạt động của công tắc từ a. Công tắc từ 3.2.2. Cảm biến không tiếp xúc  Phát hiện vật không cần tiếp xúc  Tốc độ đáp ứng nhanh  Đầu cảm biến nhỏ có thể lắp đặt nhiều nơi  Có thể sử dụng trong môi trường khắc nghiệt  Đặc điểm:  Phát hiện vật không cần tiếp xúc  Đầu cảm biến nhỏ có thể lắp đặt nhiều nơi  Tốc độ đáp ứng nhanh  Làm việc trong môi trường khắc nghiệt  Làm việc theo nguyên lý cảm ứng từ, do đó dễ bị ảnh hưởng của nguồn nhiễu hay ảnh hưởng của nguồn ký sinh Cảm biến tiệm cận điện cảm  Cảm biến sử dụng điện áp một chiều khoảng 10-30VDC, đầu ra cảm biến chịu dòng điện nhỏ (tối đa khoảng 200mA), đo đó thường đấu nối ra thiết bị trung gian (rơle trung gian, bộ điều khiển cảm biến . . . . ) b. Cảm biến tiệm cận điện dung  Cảm biến tiệm dung gồm 4 bộ phận chính:. Đối tượng phát hiện là chất lỏng, vật liệu phi kim, 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. 2.2.3 Cảm biến quang  Nguyên lý hoạt động: Khi chiếu vào nguồn sáng thích hợp vào cảm biến, tính chất dẫn điện của cảm biến thay đổi, làm mạch tín hiệu cảm ứng thay đổi theo. Như vậy thông tin ánh sáng được chuyển thành thông tin của tín hiệu điện. Cảm biến quang thu phát độc lập (Thought Beam)  Đặc điểm:  Độ tin cậy cao  Khoảng cách phát hiện xa  Không bị ảnh hưởng bởi bề mặt, màu sắc vật Đầu phát Đầu thu Khoảng cách phát hiện Cảm biến quang phát phản xạ(Retro Replective)  Đặc điểm:  Dễ lắp đặt.  Bị ảnh hưởng bởi màu sắc, bề mặt vật, nền . . . Khoảng cách phát hiện Đầu phát và thu Gƣơng Cảm biến quang tán xạ( Diffuse Replective)  Đặc điểm:  Dễ lắp đặt.  Bị ảnh hưởng bởi màu sắc, bề mặt vật, nền . . . Vật Khoảng cách phát hiện vật Các ứng dụng cảm biến trong công nghiệp  Sự đa dạng về chủng loại trong các sản phẩm cảm biến đáp ứng được nhiều ứng dụng chuyên sâu trong lỉnh vực tự động hoá công nghiệp. Một vài ứng dụng điển hình...  Phát hiện màn trong  Phát hiện dấu/vết trên nền  Phát hiện dây băng  Phát hiện băng niêm phong trên nắp lọ/hộp  Phát hiện nhãn bằng plastic bóng trên giấy  Phát hiện nắp nhôn trên chai nước  Phát hiện chai PET  Phát hiện mẫu bánh trên băng chuyền  Phân biệt chiều cao của nắp  Phát hiện mức sữa/nước trái cây bên trong hộp  Cảm biến phát hiện màu  Đo đường kính của ống  Kiểm tra hiện tượng thủng nắp thiếc, nắp nhôm  Phát hiện nắp lọ bị lỏng  Kiểm mẫu, phát hiện chiều quay của viên pin  Phát hiện lon kim loại Phát hiện mức sữa/nước trái cây bên trong hộp  Phát hiện sữa/nước trái cây bên trong hộp màu trắng, không trong suốt (hộp đã đóng nắp). E3Z-T61 với tia sáng mạnh, có thể xuyên qua lớp vỏ bọc giấy bên ngoài của hộp và do đó có thể phát hiện được sữa/trái cây có bên trong hộp giấy hay không. E2K-C là sensor tiệm cận công suất lớn, nó cũng có thể phát hiện được có chất lỏng bên trong hộp hay không. Đo đường kính của ống  Sensor laser với tia sáng song song Z4LC là loại cho phép đo đường kính ống với độ chính xác cao mà không cần tiếp xúc. Đo quãng đường di chuyển thẳng  Dùng để đo hành trình chuyển động thẳng  Ứng dụng trong các máy công cụ, máy ép. Encoder  Dùng để đo vận tốc quay, góc quay  Ứng dụng trong robot, các hệ truyền động