Bài giảng Cảm biến và thiết bị chấp hành

Nội dung text: Bài giảng Cảm biến và thiết bị chấp hành

1. 3.1. Các cảm biến đóng cắt dạng ON - off ??CCôôngng ttắắcc gigiớớii hhạạnn hhàànhnh trtrììnhnh ) Các kí hiệu điện ) Nguyên lý lμm việc ) Kiểu tác động tức thời ) Kiểu tác động có trễ ) Bố trí tiếp điểm )) CCáácc kíkí hihiệệuu đđiiệệnn Khi mở Tiếp điểm th−ờng hở (NO) Khi đóng Khi đóng Tiếp điểm th−ờng kín (NC) Khi mở
2. )) NguyNguyêênn lílí llààmm viviệệcc Quãng đ−ờng chuyển Vị trí đóng động Quãng đ−ờng dự trữ Vị trí nhả phần chấp hμnh Độ sai lệch giữa hai vị trí phần đầu ĐT Hμnh trình nhả phần thân
3. )) KiKiểểuu ttáácc đđộộngng ttứứcc thờithời Tiếp điểm th−ờng đóng Tiếp điểm th−ờng hở Trục động Đặc điểm ) Khi phần chấp hμnh bị tác Tiếp điểm tĩnh động, lò xo chốt sẽ trữ Tiếp điểm động năng l−ợng, đến vị trí đóng lò xo chốt giải phóng năng l−ợng Lò xo phản hồi Lò xo chốt
4. )) KiKiểểuu ttáácc đđộộngng cócó trễtrễ Đóng tr−ớc khi ngắt Ngắt tr−ớc khi đóng Đặc điểm Đặc điểm ) Tiếp điểm NO ) Tiếp điểm NC đóng tr−ớc, bị ngắt tr−ớc, tiếp điểm NC tiếp điểm NO bị ngắt sau đóng sau Đặc điểm chung ) Tạo ra một khoảng thời gian trễ đủ nhỏ giữa hai loại tiếp điểm
5. )) BBốố trítrí tiếptiếp Trục động đđiiểểmm Tiếp điểm tĩnh Tiếp điểm động (SPDT) Lò xo phản hồi (DPDT)
6. ?? CCảảmm biếnbiến titiệệmm ccậậnn ))TiTiệệmm ccậậnn đđiiệệnn ccảảmm (Inductive(Inductive proximity)proximity) ))TiTiệệmm ccậậnn đđiiệệnn dungdung (Capacitive(Capacitive proximity)proximity) ))TiTiệệmm ccậậnn sisiêêuu ââmm (Ultrasonic(Ultrasonic proximity)proximity) ))TiTiệệmm ccậậnn quangquang hhọọcc (Photoelectric(Photoelectric proximity)proximity) )) TiTiệệmm ccậậnn đđiiệệnn ccảảmm (Inductive(Inductive proximity)proximity) & Lμ loại cảm biến sử dụng tr−ờng điện-từ để phát hiện đối t−ợng bằng kim loại. & Điện áp lμm việc DC, AC hoặc AC/DC PhPhâânn loloạại:i: & Theo chức năng đ−ợc chia ra llμm hai loloại:i: PNPPNP (sourcing)(sourcing) vμ NPN (sinking)
7. &&NNốốii ddââyy chocho loloạạii PNPPNP (sourcing):(sourcing): PNP transistor Tải &&NNốốii ddââyy chocho loloạạii NPNNPN (sinking):(sinking): Tải NPN transistor
8. & Theo khoảng cách đ−ợc chia ra llμm hai loloại:i: có bảo vệ (shielded) vμ không bảo vệ (unshielded) Bề mặt sensor Có bảo vệ Không bảo vệ NhNhậậnn xétxét:: )) KhoKhoảảngng ccááchch ccảảmm nhnhậậnn từtừ 0.60.6 2020 (mm)(mm) )) TiTiệệmm ccậậnn đđiiệệnn ccảảmm phụphụ thuthuộộcc vvμμoo mmộộtt ssốố yếuyếu ttốố sausau ccủủaa đđốốii tt−−ợợngng:: & Hìình dáng đốii t−ợng & Độ dầy của đốii t−ợng & Vật liliệu của đốii t−ợng
9. )) TiTiệệmm ccậậnn đđiiệệnn dungdung (Capacitive(Capacitive proximity)proximity) & Lμ loại cảm biến sử dụng tr−ờng tĩnh điện để phát hiện đối t−ợng bằng kim loại vμ phi kim loại. & Điện áp lμm việc DC, AC hoặc AC/DC PhPhâânn loloạại:i: & Theo chức năng đ−ợc chia ra llμm hai loloại:i: PNPPNP (sourcing)(sourcing) vμ NPN (sinking) & Tất cả cảm biến điiện dung của siemens đều có bảo vệ (shielded) Bề mặt sensor Đối t−ợng
10. NhNhậậnn xétxét:: ) Khoảng cách cảm nhận từ 5 - 20 (mm) ) Có khả năng phát hiện mức chất lỏng xuyên qua thùng trong suốt (Chất lỏng phải có hằng số điện môi cao hơn vỏ thùng) )) Môi tr−ờng lμm việc phải khô, bởi vì khi có chất lỏng trên bề mặt của cảm biến, cảm biến có thể tác động nhầm.
11. Hằng số điện môi của một số vật liệu
12. )) TiTiệệmm ccậậnn sisiêêuu ââmm (Ultrasonic(Ultrasonic proximity)proximity) & Lμ loại cảm biến sử dụng bộ thu phát tín hiệu siêu âm, tần số cao. a/a/ ĐĐặặcc đđiiểểmm b/b/ CCáácc chếchế độđộ hohoạạtt đđộộngng c/c/ ảảnhnh hh−−ởởngng ccủủaa mmôôii trtr−−ờngờng
13. ĐĐặặcc đđiiểểmm VVùùngng mmùù:: & Vùng này tồn tạii ngay phía tr−ớc cảm biến, tuỳ theo loloạii cảm biến mà vùng mù này có khoảng cách chừng 6 - 80 cm. Nếu đốii t−ợng đ−ợc đặt trong vùng này sẽ khiến cho trạng tháii đầu ra không ổn địnhịnh.
14. CCáácc ccảảmm biếnbiến đđặặtt songsong songsong:: & Giả thiết 2 cảm biến có cùng khoảng cách cảm nhận đ−ợc đặt song song vớii nhau. Đốii t−ợng đặt vuông góc vớii nguồn âm. Vậy khoảng cách giữa các cảm biến đ−ợc xác địnhịnh thông qua khoảng cách cảm nhận. & Ví dụ nếu khoảng cách cảm nhận llà 6 cm, thìì khoảng cách giữa các cảm biến llà 15 cm Khoảng cách X (cm) cảm nhận (cm) 6-30 > 15 20-130 > 60 40-300 > 150 60-600 > 250 80-1000 > 350
15. NhiễuNhiễu giaogiao nhaunhau gigiữữaa ccáácc ccảảmm biếnbiến & Nhiễu xảy ra khi các cảm biến đ−ợc đặt gần nhau, chùm phản xạ của cảm biến này llạii tác động đến cảm biến khác & Trong tr−ờng hợp này khoảng cách X cần đ−ợc xác địnhịnh thông qua thử nghiệm.
16. KhoKhoảảngng ccááchch ttốốii thithiểểuu chocho haihai ccảảmm biếnbiến đđặặtt đđốốii nhaunhau & Giả thiết 2 cảm biến có cùng khoảng cách cảm nhận đ−ợc đặt đốii diện nhau. Khoảng cách X đ−ợc xác địnhịnh sao cho 2 cảm biến không gây nhiễu cho nhau. Khoảng cách X (cm) cảm nhận (cm) 6-30 > 120 20-130 > 400 40-300 > 1200 60-600 > 2500 80-1000 > 4000
17. GócGóc nghinghiêêngng:: & Góc nghiêng giữa đốii t−ợng vớii ph−ơng truyền sóng phảii đ−ợc cân nhắc khi llắp đặt. Nếu góc nghiêng quá llớn sóng phản xạ có thể không đến đ−ợc cảm biến.
18. ĐĐốốii vvớớii chấtchất llỏỏngng vvμμ vvậậtt liliệệuu dd−−ớớii ddạạngng hhạạt:t: & Đốii vớii chất llỏng (ví dụ n−ớc) giớii hạn góc nghiêng ở 3o & Đốii vớii vật liliệu d−ớii dạng hạt thìì góc nghiêng có thể llớn tớii 45o.
19. LoLoạạii bbỏỏ đđốốii tt−−ợợngng nhiễunhiễu:: & Một đốii t−ợng nhiễu bất kìì có thể nằm trong phạm vi cảm nhận của cảm biến. Điềuiều này sẽ gây ra tác động nhầm của cảm biến. Để loloạii bỏ đốii t−ợng nhiễu ng−ời ta dùng một loloạii vật liliệu có khả năng hấp thụ âm, chỉỉ để llạii một khe hở khiến cho nguồn âm không thể tớii đốii t−ợng nhiễu đ−ợc. Đối t−ợng nhiễu Khe hở Vậtliệuhấpthụâm
20. CCáácc chếchế độđộ hohoạạtt đđộộngng:: & Khuếch tán & Phản xạ & Xuyên suốt KhuếchKhuếch ttáánn:: & Đây là chế độ llàm việc phổ biến của cảm biến siêu âm. Khi đốii t−ợng bị phát hiện trong phạm vi cảm nhận thìì cảm biến sẽ chuyển trạng tháii đầu ra, chế độ này hoạt động nh− một cảm biến tiệm cận. Phạm vi cảm nhận
21. PhPhảảnn xxạạ:: & Trong chế độ này có dùng thêm một bộ phản xạ đ−ợc đặt trong vùng llàm việc. Bộ phản xạ đ−ợc điềuiều chỉỉnh sao cho các sóng âm sau khi đập vào bộ phản xạ sẽ quay trở về cảm biến. Khi đốii t−ợng cần phát hiện cản trở sóng phản xạ thìì cảm biến sẽ tác động. & Bộ phản xạ th−ờng đ−ợc dùng khi đốii t−ợng có hìình dạng đặc biệt, hoặc hấp thụ âm thanh.
22. Đối t−ợng có hình dạng đặc biệt Đối t−ợng hấp thụ âm
23. XuyXuyêênn susuốốtt:: & Trong chế độ này ng−ời ta sử dụng hai bộ thu phát riêng biệt, khi chùm âm bị gián đoạn bởii đốii t−ợng thìì đầu ra cảm biến sẽ thay đổii trạng tháii. Bộ thu Bộ phát
24. ảảnhnh hh−−ởởngng ccủủaa mmôôii trtr−−ờngờng:: Nhiệt độ: Nhiệt độ cao gây ảnh h−ởng tới chế độ lμm việc của cảm biến, thông th−ờng đối với cảm biến siêu âm đều có bù nhiệt độ áp suất: Khi áp suất thay đổi ±5% so với áp suất mặt n−ớc biển, thì tốc độ âm thay đổi khoảng ±0,6%. Khi cảm biến đặt cao hơn mực n−ớc biển 3 km thì tốc độ âm giảm 3,6%. Cần điều chỉnh khoảng cách cảm biến cho hợp lí. Chân không: Trong môi tr−ờng nμy thì cảm biến không hoạt động đ−ợc. Độ ẩm: Khi độ ẩm tăng thì tốc độ âm tăng Tốc độ gió: 100km/h, cảm biến không lμm việc đ−ợc
25. Thời tiết: M−a nhỏ vμ tuyết nhỏ không ảnh h−ởng tới hoạt động của cảm biến. Tuy nhiên bề mặt của bộ chuyển đổi nên đ−ợc giữ khô ráo. Lớp s−ơng mù: Nói chung lμ không có ảnh h−ởng gì tới cảm biến, tuy nhiên không nên để chúng đọng trên bề mặt bộ chuyển đổi. Bụi: Môi tr−ờng bụi lμm giảm phạm vi cảm nhận của cảm biến xuống 25-33%
26. TiTiệệmm ccậậnn quangquang hhọọcc (Photoelectric(Photoelectric proximity)proximity) Lμ loại cảm biến sử dụng chùm tia sáng đ−ợc điều biến. Cấu tạo cảm biến gồm một thiết bị phát vμ một thiết bị thu ĐĐặặcc đđiiểểmm:: 1/ Chùm tia sáng đ−ợc điềuiều biến 2/ Hệ số khuếch đạii ánh sáng 3/ Kí hiệu CCôôngng nghnghệệ titiệệmm ccậậnn quangquang hhọọcc 1/ Xuyên suốt 2/ Xuyến suốt tích cực 3/ Phản xạ
27. 4/ Phản xạ tích cực 5/ Lọc phân cực vớii các đốii t−ợng phản quang 6/ Khuếch tán CCáácc chếchế độđộ llμμmm viviệệcc 1/ Chế độ tốii 2/ Chế độ sáng CCôôngng nghnghệệ ssợợii quangquang CCôôngng nghnghệệ LaserLaser
28. ChChùùmm tiatia ssáángng đđ−−ợợcc đđiềuiều biếnbiến:: Mục đíchích llàm tăng khoảng cách cảm nhận và giảm ảnh h−ởng của ánh sáng môii tr−ờng. ánh sáng điềuiều biến llà một chùm xung có tần số từ 5kHz đến 30 kHz. Nguồn sáng dùng trong các cảm biến loloạii này có phổ sáng từ ánh sáng xanh nhììn đ−ợc tớii ánh sáng hồng ngoạii không nhììn đ−ợc. Tiêu biểu llà nguồn sáng từ LED.
29. HHệệ ssốố khuyếchkhuyếch đạđạii áánhnh ssáángng:: Hệ số khuyếch đạii ánh sáng llà ll−ợng ánh sáng phát ra v−ợt quá ll−ợng yêu cầu của thiết bị thu. Trong môii tr−ờng sạch thìì hệ số này bằng hoặc llớn hơn 1 là đủ ll−ợng yêu cầu của thiết bị thu. Môii tr−ờng càng ô nhiễm thìì hệ số này càng cao, do một phần ánh sáng phát ra sẽ bị môii tr−ờng này hấp thụ. Tuy nhiên hệ số càng cao thìì khoảng cách cảm nhận thực tế càng giảm.
30. Hệsố khuyếch đại Khoảng cách cảm nhận
31. KíKí hihiệệuu:: Khuếch tán Khuếch tán Phản xạ dùng tấm chắn Xuyên suốt Khuếch tán đầu Cảm biến dùng ra t−ơng tự sợi quang Cảm biến mầu Cảm biến vạch Cảm biến khe mầu hẹp
32. XuyXuyêênn susuốốtt:: & Công nghệ nμy sử dụng phần phát vμ phần thu riêng biệt, hai phần nμy đ−ợc bố trí sao cho phần thu có thể nhận đ−ợc tối đa chùm xung ánh sáng từ phần phát & Nếu vì lí do gì đó mμ chùm tia sáng không tới đ−ợc phần thu, thì đầu ra của phần thu sẽ thay đổi trạng thái. & Thích hợp đối với những vật chắn sáng vμ phản quang & Phạm vi cảm nhận lên tới 90 m (300 feet)
33. Phát Thu Phát Đối t−ợng Thu XuyXuyêênn susuốốtt tíchtích ccựựcc:: & Đốii t−ợng đ−ợc phát ChùmChùm tia tia Phát tích cực Thu hiện khi cắt chùm tia tích tích cực cực. & Chùm tia tích cực có độ rộng bằng đ−ờng kính thấu kính phát và thấu kính thu & Kích th−ớc nhỏ nhất của đốii t−ợng bằng vớii độ rộng chùm tia
34. PhPhảảnn xxạạ:: & Công nghệ này gắn phần phát vớii phần thu trên cùng một bộ. Khi ánh sáng phát ra từ phần phát gặp mặt phản xạ sẽ quay trở llạii phần thu. & Nếu có bất kìì đốii t−ợng nào chắn ngang đ−ờng truyền sáng thìì đầu ra của cảm biến sẽ chuyển trạng tháii & Phạm vi cảm nhận tốii đa cỡ 10 m (35 feet) Phát Đối t−ợng Thu
35. PhPhảảnn xxạạ tíchtích ccựựcc:: & Chùm sáng tích cực phát ra từ thấu kính phát có độ rộng phù hợp vớii bề mặt phản xạ. & Kích th−ớc tốii thiểu của đốii t−ợng bằng vớii bề mặt phản xạ Mặt phản xạ Phát chùm tia tích cực & Mặt phản xạ: Mặt phản xạ t−ơng ứng vớii từng kiểu cảm biến phản xạ, có thể hìình tròn, hìình vuông hoặc dảii băng. Khoảng cách cảm nhận tuỳ thuộc vào việc sử dụng bề mặt phản xạ .
36. LLọọcc phphâânn ccựựcc đđốốii vvớớii đđốốii tt−−ợợngng phphảảnn quangquang:: & Đốii vớii cảm biến phản xạ việc phát hiện đốii t−ợng phản quang llà không thể, do cảm biến không phân biệt đ−ợc chùm sáng phản hồii từ đốii t−ợng hay từ bề mặt phản xạ. & Để có thể phát hiện đ−ợc ng−ời ta dùng thêm bộ llọc phân cực đặt phía tr−ớc thấu kính phát và thu Chùm sáng ch−a phân cực Thấu kính Lọc phân cực Chùm sáng phân cực Chùm sáng phân cực Mặt phản xạ
37. CCảảmm biếnbiến khuếchkhuếch ttáánn & Công nghệ này cũng gắn phần phát và thu trên cùng một bộ. Chùm sáng phát ra đập vào đốii t−ợng và bị khuếch tán d−ớii các góc khác nhau, nếu phần thu nhận đ−ợc đủ ánh sáng thìì đầu ra cảm biến thay đổii trạng tháii & Để nâng cao hiệu quả ng−ời ta dùng công nghệ tấm chắn trong cảm biến khuếch tán. Khoảng cách càng llớn thìì góc phản xạ ánh sáng càng hẹp. Bằng cách sử dụng tấm chắn PSD ng−ời ta có thể thu đ−ợc ánh sáng từ các góc độ khác nhau. & PSD: Position Senser Detector
38. ChếChế độđộ llμμmm viviệệcc ttốốii:: & Khi cảm biến quang llàm việc ở chế độ này, thìì đầu ra sẽ chuyển trạng tháii khi ánh sáng không tớii đ−ợc thiết bị thu. Thu Đối t−ợng Thu Phát Phát
39. ChếChế độđộ llμμmm viviệệcc ssáángng & Khi cảm biến quang llàm việc ở chế độ này, thìì đầu ra sẽ chuyển trạng tháii khi ánh sáng tớii đ−ợc thiết bị thu. Thu Đối t−ợng Thu Phát Phát
40. CCôôngng nghnghệệ ssợợii quangquang:: & Các cảm biến sợii quang gồm một bộ phát, một bộ thu và một cáp quang để truyền tín hiệu. Tuỳ thuộc vào loloạii cảm biến có thể có 1 cáp hoặc nhiều cáp. Vớii loloạii một cáp, ng−ời ta dùng một số ph−ơng pháp để phân bố sợii quang trong cáp. Đồng trục 50/50 Ngẫu nhiên Cáp Sợi quang Sợi thu Sợi phát
41. & Vớii cảm biến xuyên suốt, tín hiệu phát và thu dùng 2 cáp riêng biệt. Vớii cảm biến phản xạ và khuếch tán tín hiệu thu phát dùng trên cùng một cáp Từ bộ phát Tới bộ thu Xuyên suốt Từ bộ phát Tới bộ thu Phản xạ Từ bộ phát Tới bộ thu Khuếch tán
42. CCôôngng nghnghệệ lazerlazer:: & Các cảm biến dùng nguồn lazerlazer của Siemens, sử dụng tia lazerlazer cấp 2 có công suất phát xạ 1 mW. Tia lazerlazer cấp 2 không đòii hỏii thiết bị bảo vệ. Tuy nhiên khi llàm việc trong vùng có cảm biến lazerlazer cần có tín hiệu cảnh báo. & Các tia lazerlazer này llà chùm ánh sáng nhììn thấy đ−ợc có mật độ ánh sáng cao. Công nghệ này cho phép phát hiện những vật thể cực nhỏ ở một khoảng cách nào đó. & Cảm biến L18 có thể phát hiện vật có kích th−ớc 0,03mm ở khoảng cách 80 cm
43. 3.2. một số cảm biến sử dụng bộ chuyển đổi ? Các ph−ơng pháp chuyển đổii ? Chuyển đổii nhiệt (cảm biến nhiệt độ) ? Chuyển đổii llực (cảm biến llực) ? Chuyển đổii ll−u ll−ợng (cảm biến ll−u ll−ợng) ? Chuyển đổii vị trí (Cảm biến vị trí)
44. ??CCáácc phph−−ơơngng phpháápp chuychuyểểnn đđổổii ) Kĩ thuật mạch cầu cân bằng ) Kĩ thuật LVDT (Linear Variable Differential Transformer) )) KKĩĩ thuthuậậtt mmạạchch ccầầuu ccâânn bbằằngng ) Mạch cầu dùng các phần tử điện trở, tuỳ theo cách cấu hình cho cầu cân bằng mμ ta có hai kiểu đo theo dòng hoặc theo áp. ) ở điều kiện bình th−ờng (cầu cân bằng) thì điện áp Uoutput = 0, hoặc không có dòng điện qua cầu (Icầu = 0).
45. Cầu điện áp: ) Cầu điện áp: Lμ mạch cầu có điện áp Uoutput tỉ lệ với sự thay đổi trở kháng trong mạch cầu. Trên hình bên thì D lμ thiết bị thu thập RD lμ nội trở của nó. Với cầu này thì trị số RD phải rất lớn. Ví dụ nh− trở kháng đầu vào của module PLC. Xét ví dụ hình bên, khi R4 thay đổi làm cầu mất cân bằng. Tỉ lệ của trở kháng trong mạch nh− R1 R 3 sau: = R 2 R 4
46. ) Cầu dòng điện: Nhằm tạo ra sự thay đổi về dòng điện ở đầu ra của cầu cân bằng, giữa 2 điểm A vμ B. Thiết bị thu thập D có nội trở rất thấp. Ví dụ nh− những module PLC khuếch đại dòng có trở kháng vμo thấp.
47. Ph−ơng trình dòng ID U.ΔR 4 ID = ⎡⎛ R ⎞ ⎤⎡ ⎛ R ⎞ ⎤ ⎜1+ 2 ⎟ + R + R R ⎜1+ 3 ⎟ + R + R ⎢⎜ ⎟ 2 4B ⎥⎢ D ⎜ ⎟ 3 4B ⎥ ⎣⎝ R1 ⎠ ⎦⎣ ⎝ R1 ⎠ ⎦ Trong đó: R4B là trở kháng của R4 khi cầu cân bằng ΔR4: Độ chênh lệch lớn nhất của điện trở nhiệt RD: Trở kháng đầu vào của module thu thập Ví dụ: Mạch cầu dùng điện trở nhiệt có trở kháng 10k. Dùng module khuyếch đại có trở kháng đầu vào 300 Ω, để đo những thay đổi nhỏ về dòng cân bằng. Xác định trị số dòng khi trở kháng của điện trở nhiệt thay đổi 10%
48. )) KKĩĩ thuthuậậtt LVDTLVDT (Linear(Linear VariableVariable DifferentialDifferential Transformer).Transformer). LVDT lμ một cơ cấu cơ - điện tạo ra điện áp tỉ lệ với vị trí của lõi biến áp (BA) trong lòng cuộn dây. Vỏ thép không gỉ Hỗn hợp chống ẩm, Vμnh chống nhiễu ổn định nhiệt điện-từ vμ tĩnh điện Cuộn dây Lớp epoxy Lõi
49. Điện áp ra Lõi Thứ cấp Thứ cấp Sơ cấp Điện áp vμo )) NguyNguyêênn lýlý llμμmm viviệệcc:: ĐĐiiệệnn áápp ACAC đđ−−aa vvààoo cucuộộnn ssơơ cấpcấp,, ttạạoo rara đđiiệệnn áápp ccảảmm ứứngng trtrêênn 22 đđầầuu cucuộộnn ththứứ cấpcấp KhiKhi lõilõi chuychuyểểnn đđộộngng llààmm chocho đđiiệệnn áápp đđầầuu rara ththứứ cấpcấp thaythay đđổổii CuCuộộnn ththứứ cấpcấp cucuốốnn theotheo 22 chiềuchiều ngng−−ợợcc nhaunhau,, nnêênn đđiiệệnn áápp ssẽẽ thaythay đđổổii ccựựcc tínhtính khikhi lõilõi dịchdịch chuychuyểểnn
50. Điện áp ra Vị trí lõi (%) so với vị trí 0 Vùng Vùng phi phi tuyến Vùng tuyến tính tuyến Vị trí 100% Vị trí 0% Vị trí 100%
51. H−ớng chuyển động Thứ cấp Sơ cấp Điện áp ra ) Hiện nay các máy biến áp LVDT th−ờng kết hợp thêm vớii các mạch chỉỉnh ll−u để tạo ra điiện áp DC
52. ??ChuyChuyểểnn đđổổii nhinhiệệtt độđộ ((CCảảmm biếnbiến nhinhiệệtt).). ) Cảm biến nhiệt dùng để đo vμ giám sát sự thay đổi nhiệt độ. Trên thực tế có hai loại chuyển đổi sau: Đo sự thay đổi điện trở nội Đo sự chênh lệch điện áp ) Đầu ra của cảm biến nhiệt có thể d−ới dạng tín hiệu dòng hoặc áp tỉ lệ với nhiệt độ cần đo ) Kiểu 1 th−ờng lμ RTD hoặc Thermistor ) kiểu 2 th−ờng lμ cặp nhiệt ngẫu (can nhiệt) RTDRTD (Resistance(Resistance TemperatureTemperature Detector)Detector) ) RTD đ−ợc chế tạo từ các dây dẫn nhậy cảm với nhiệt độ (phần tử điện trở), vật liệu phổ biến nhất lμ platium, nickel, đồng, nickel-sắt. Chúng đ−ợc đặt trong ống bảo vệ
53. Đối với RTD thì trở kháng tăng tuyến tính với nhiệt độ cần đo, do vậy RTD có hệ số nhiệt d−ơng Tấm cách Phần tử điện điện trở Vỏ bảo vệ ) Để đo nhiệt độ, RTD đ−ợc mắc theo kĩ thuật cầu điện trở.
54. Cách mắc gây sai số Cách mắc bù sai số. Với điều kiện RL1 = RL2
55. ) Đối với module RTD của PLC, thì đã có mạch bù sai số, do vậy ta có thể mắc trực tiếp RTD vμo module. ) Trong tr−ờng hợp dùng module t−ơng tự, thì ta cần thiết kế thêm cầu cân bằng, kết hợp với khuếch đại tín hiệu. )) ThermistorThermistor ) Thermistor đ−ợc lμm từ các vật liệu bán dẫn, sự thay đổi điện trở của vật liệu tỉ lệ với nhiệt độ trong dải đo. ) Tuy nhiên khi nhiệt độ tăng thì điện trở lại giảm, do vậy Thermistor có hệ số nhiệt âm. Mặc dù vậy, cũng có một số thermistor có hệ số nhiệt d−ơng.
56. ) Từ đ−ờng đặc tính trên, thì thermistor cho ta độ phân giải cao hơn so với RTD. Rất thích hợp với những ứng dụng có dải nhiệt độ hẹp. SoSo ssáánhnh 22 loloạạii trtrêênn:: ) RTD: −u điểm: Tuyến tính trong dải nhiệt độ rộng Đo đ−ợc nhiệt độ cao, dải đo lớn ổn định tốt hơn ở nhiệt độ cao nh−ợc điểm: Độ nhậy kém Giá thμnh cao Bị ảnh h−ởng do rung động, do điện trở tiếp xúc
57. ) Thermistor: −u điểm: Đáp ứng nhanh Đo đ−ợc nhiệt độ ở dải đo hẹp với độ chính xác cao Không bị ảnh h−ởng của điện trở dây nối Có khả năng chống rung Giá thμnh thấp nh−ợc điểm: ) Khả năng tuyến tính thấp ở dải đo lớn ) Phạm vi đo nhiệt độ hẹp )) CCặặpp nhinhiệệtt ngngẫẫuu (can(can nhinhiệệtt)) ) Đ−ợc cấu tạo từ một cặp kim loại, lμm từ vật liệu khác nhau. 2 đầu nối với nhau vμ đặt ở 2 vùng nhiệt độ, sự chênh lệch nhiệt độ tạo ra sức điện động trên 2 đầu cặp nhiệt ngẫu.
58. Kim loại A T1: là nhiệt độ cần đo e T2: là nhiệt độ mẫu Nóng Lạnh Kim loại B ) Nhiệt độ mẫu chuẩn (lạnh) lμ 0oC, do vậy trong datasheet của cặp nhiệt ngẫu, điện áp đầu ra dựa trên nhiệt độ mẫu 0oC. ) Tuy nhiên trong công nghiệp việc tạo ra 0oC lμ rất bất tiện, cho nên cần phải tiến hμnh bù nhiệt độ mẫu Xét ví dụ: Dùng cặp nhiệt ngẫu loại E, có tín hiệu điện áp o đầu ra lμ 16,42 mV, nhiệt độ T2 lμ 46 F, tìm nhiệt độ cần đo T1 (nhiệt độ đúng)
59. ) Do nhiệt độ T2 không phải nhiệt độ mẫu, nên ta tiến hμnh bù, để bù đ−ợc ta cần dựa vμo đặc tính ra của cặp nhiệt ngẫu (xem hình). nhiệt ngẫu (xem hình). Constantan ) Ta đ−ợc X = 0,458 mV, do đó nếu ở 0oC hay e Nóng Lạnh 32oF thì điện áp Crôm đầu ra sẽ lμ: 16,42 + 0,458 = = 16,878 mV ) Từ giá trị tìm đ−ợc ta lại nội suy vμ đ−ợc 474,71oF