Tải bản đầy đủ

Hệ thống rót chất lỏng vào thùng

Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp

Đo lường và cảm biến

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN

BÀI TẬP LỚN MÔN ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN
ĐỀ TÀI: XÉT KHÂU RÓT CHẤT LỎNG VÀO THÙNG TRONG HỆ THỐNG
SẢN XUẤT

Giáo viên hướng dẫn

: Hà Văn Phương

Sinh viên thực hiện

: Phạm Công Duật
Lương Hoàng Hiệp
Vũ Minh Hiếu
Đặng Văn Huy

Phan Văn Huyên
Lương Trung Kiên

Lớp

: Điện CLC K9

Nhóm 6
Page1


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp

Đo lường và cảm biến

Bài tập lớn môn Đo lường & Cảm biến-2016
Đề tài 2
Xét khâu rót chất lỏng vào thùng trong hệ thống sản xuất, mô tả
công nghệ như hình 2

Hình 2

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 thùng, Van 2
được điều khiển để rót chất lỏng vào thùng, Van 1 được điều khiển để đưa chất
lỏng vào thùng bồn chứa
Nhóm 6
Page2


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp

Đo lường và cảm biến

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, Van1, Van2 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 không có tính dẫn điện, không có tính chất ăn mòn hóa học
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? ( chi tiết )

6.

Thiết kế vị trí lắp đặt, cảm biến và 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 biện pháp khắc
phục)

Nhóm 6
Page3


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp

Đo lường và cảm biến

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
hang, 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
Nhóm 6
Page4


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp

Đo lường và cảm biến

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.

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)

Nhóm 6
Page5


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp

Đo lường và cảm biến

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay việc ứng dụng khoa học công nghệ vào lao động sản xuất là một nhu cầu
không thể thiếu.Nó quyết định việc tăng năng suất lao động,hạ giá thành sản
phẩm,giảm nhẹ sức lao động cho người lao động,nâng cao hiệu quả kinh tế,chất
lượng sản phẩm.
Đối với một nước đang phát triển trong thời kì phát triển của sự nghiệp công hóahiện đại hóa như nước ta hiện nay,việc từng bước cở giới hóa hoạt động sản xuất là
rất quan trọng và là một việc làm hết sức cần thiết.
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 giúpcác 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 chocác 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 .
Nhóm 6
Page6


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp

Đo lường và cảm biến

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
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.

Nhóm 6
Page7


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp

Đo lường và cảm biến

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.
1.1Tổng quan về hệ thống băng tải
1.1.1 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 6
Page8


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp

Đo lường và cảm biến

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.
1.1.2 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 6
Page9


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp

Đo lường và cảm biến

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.
1.1.3.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.

1.2Tổng quan về công nghệ và ứng dụng của hệ thống chiết rót
1.2.1.Tổng quan về các phương pháp chiết rót
Nhóm 6
Page10


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp

Đo lường và cảm biến

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.
1.2.2 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.
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.
Nhóm 6
Page11


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp

Đo lường và cảm biến

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. Trên hình 20.20
giới thiệu một số sơ đồ đo mức bằng phương pháp thuỷ tĩnh.

Hình 20.20: Sơ đồ đo mức theo phương pháp thuỷ tĩnh
a) Dùng phao cầu b) Dùng phao trụ c) Dùng cảm biến áp suất vi sai
Trong sơ đồ hình 20.20a, phao (1) nổi trên mặt chất lưu được nối với đối trọng (5)
bằng dây mềm (2) qua các ròng rọc (3), (4). Khi mức chất lưu thay đổi, phao (1)
nâng lên hoặc hạ xuống làm quay ròng rọc (4), một cảm biến vị trí gắn với trục
quay của ròng rọc sẽ cho tín hiệu tỉ lệ với mức chất lưu.
Trong sơ đồ hình 20.20b, phao hình trụ (1) nhúng chìm trong chất lưu, phía trên
được treo bởi một cảm biến đo lực (2). Trong quá trình đo, cảm biến chịu tác động
của một lực F tỉ lệ với chiều cao chất lưu:
Nhóm 6
Page12


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp

Đo lường và cảm biến

Trong đó:
P - trọng lượng phao.
h - chiều cao phần ngập trong chất lưu của phao.
S - tiết diện mặt cắt ngang của phao.
ρ - khối lượng riêng của chất lưu.
g - gia tốc trọng trường.
Trên sơ đồ hình 20.20c, sử dụng một cảm biến áp suất vi sai dạng màng (1) đặt sát
đáy bình chứa. Một mặt của màng cảm biến chịu áp suất chất lưu gây ra:

Mặt khác của màng cảm biến chịu tác động của áp suất p 0 bằng áp suất ở đỉnh bình
chứa. Chênh lệch áp suất p - p0sinh ra lực tác dụng lên màng của cảm biến làm nó
biến dạng. Biến dạng của màng tỉ lệ với chiều cao h của chất lưu trong bình chứa
được chuyển đổi thành tín hiệu điện nhờ các bộ biến đổi điện thích hợp.
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.

Nhóm 6
Page13


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp

Đo lường và cảm biến

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 (1) và bộ thu (2) đặt ở
hai phía của bình chứa. Nguồn phát thường là một nguồn bức xạ tia γ (nguồn 60Co
hoặc 137Cs), bộ thu là một buồng ion hoá. Ở chế độ phát hiện mức ngưỡng (hình
20.21a), nguồn phát và bộ thu đặt đối diện nhau ở vị trí ngang mức ngưỡng cần
phát hiện, chùm tia của nguồn phát mảnh và gần như song song. Tuỳ thuộc vào
mức chất lưu (3) cao hơn hay thấp hơn mức ngưỡng mà chùm tia đến bộ thu sẽ bị
suy giảm hoặc không, bộ thu sẽ phát ra tín hiệu tương ứng với các trạng thái so với
mức ngưỡng.
Ở chế độ đo mức liên tục (hình 20.21b), nguồn phát (1) phát ra chùm tia với một
góc mở rộng quét lên toàn bộ chiều cao của mức chất lưu cần kiểm tra và bộ thu.

Hình 20.21: Cảm biến đo mức bằng tia bức xạ
a) Cảm biến phát hiện ngưỡng b) Cảm biến đo mức liên tục
1) Nguồn phát tia bức xạ 2) Bộ thu 3) Chất lưu
Nhóm 6
Page14


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp

Đo lường và cảm biến

Khi mức chất lưu (3) tăng do sự hấp thụ của chất lưu tăng, chùm tia đến bộ thu (2)
sẽ bị suy giảm, do đó tín hiệu ra từ bộ thu giảm theo. Mức độ suy giảm của chùm
tia bức xạ tỉ lệ với mức chất lưu trong bình chứa
1.2.3Tình hình nghiên cứu thị trường ở Việt Nam và thế giới
a.Tình hình phát triển máy chiết rót trên thế giới
Công nghệ chiết rót chất lỏng trên thế giới ra đời khá lâu và đi kèm theo là những
công nghệ chế tạo máy chiết rót cũng rất tiên tiến và phát triển.
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 .
Hiện nay trên thế giới sử dụng nhiều loại máy chiết rót và cách chiết rót khác nhau,
phụ thuộc vào loại sản phẩm và các kiểu bình chứa nó. Có thể phân loại các kiểu
chiết và các loại máy chiết như sau:


Máy dùng chiết chất lỏng không chứa CO2 như nước cam, nước
khoáng



Máy dùng để chiết rót sản phẩm vào ly sau đó đóng nắp.



Máy dùng để chiết rót và đóng gói các sản phẩm như bột mì, bánh kẹo
vào túi, bao



Máy dùng để chiết rót các chất lỏng có gaz.

b.Tình hình phát triển máy chiết rót và đóng nút ở Việt Nam
Hiện nay công nghệ sản xuất và chế tạo máy ở nước ta khá phát triển, trong
đó công nghệ chế tạo máy chiết rót cũng rất phát triển.Nhưng nhìn chung
Nhóm 6
Page15


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp

Đo lường và cảm biến

cũng chỉ chế tạo được các máy chiết rót đơn giản và công suất nhỏ.Chủ yếu là
các dây chuyền chiết rót nước suối ,nước ngọt không gas hay chiết rót nhớt.
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.
1.3 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
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
Nhóm 6
Page16


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp

Đo lường và cảm biến

nhờ một hệ thống điều khiển (vi điều khiển, PLC…). Muốn dừng hệ thống ta ấn
nút Stop.
CHƯƠNG 2:NỘI DUNG THỰC HIỆN
2.1Yêu cầu của đề tài
- Liệt kê các cảm biến có trong hệ thống
- Các phương án lựa chọn cảm biến cho hệ thống
- Trình bày về loại cảm biến chọn lựa
- Thiết kế vị trí lắp đặt cảm biến và tính toán sử lý tín hiệu đầu ra của cảm biến để
tác động đến các đối tượng được điều khiển?
- Đánh giá về sai số của hệ thống( giới hạn, nguyên nhân, biejn pháp khắc phục)
2.2 Các loại cảm biến dùng trong 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

2.3 Lựa chọn cảm biến cho hệ thống
2.4.1 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
biến đổi thành tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ điện tử ở cực catot (Cathode)
Nhóm 6
Page17


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp
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.
Nhóm 6
Page18

Đo lường và cảm biến


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp

Đo lường và cảm biến

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:

1. 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.
2. 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
Nhóm 6
Page19


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp

Đo lường và cảm biến

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).
3. 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
(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:

Nhóm 6
Page20


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp

Đo lường và cảm biến

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
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

Nhóm 6
Page21


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp

Đo lường và cảm biến

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.
Nhóm 6
Page22


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp

Đo lường và cảm biến

*

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

*

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

Nhóm 6
Page23


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp
*

Đo lường và cảm biến

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:

*

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

Nhóm 6
Page24


Khoa Điện – Trường đại học công nghiệp

*

Đo lường và cảm biến

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 6
Page25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×