›
›

Tài liệu lý thuyết Sensors - Trần văn Thành

pdf 73 trang phuongnguyen 6291
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Tài liệu lý thuyết Sensors - Trần văn Thành", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdftai_lieu_ly_thuyet_sensors_tran_van_thanh.pdf

Nội dung text: Tài liệu lý thuyết Sensors - Trần văn Thành

  1. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC LAÏC HOÀNG KHOA ÑIEÄN TÖÛ Y Z TAØI LIEÄU LYÙ THUYEÁT : Noäi dung : ‰ GIÔÙI THIEÄU TOÅNG QUAÙT VEÀ CAÛM BIEÁN ‰ KYÙ HIEÄU CUÛA CAÙC LOAÏI CAÛM BIEÁN ‰ NGUYEÂN LYÙ HOAÏT ÑOÄNG CUÛA CAÙC LOAÏI CAÛM BIEÁN ‰ MOÄT SOÁ ÖÙNG DUÏNG CUÛA CAÙC LOAÏI CAÛM BIEÁN ‰ CAÂU HOÛI OÂN TAÄP THAÙNG 03/2005 Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 1
  2. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC I. Giôùi thieäu. II. Caûm bieán. III. Caùc loaïi coâng taéc. IV. Caùc loaïi kí hieäu coâng taéc quoác teá. V. Caùc loaïi kí hieäu coâng taéc Baéc Myõ. VI. Caûm bieán BERO. VII. Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa caûm bieán caûm öùng. VIII. Caùc loaïi caûm bieán caûm öùng. IX. Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa caûm bieán ñieän dung. X. Caùc loaïi caûm bieán ñieän dung. XI. Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa caûm bieán sieâu aâm. XII. Caùc loaïi caûm bieán sieâu aâm. XIII. Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa caûm bieán quang. XIV. Caùc loaïi caûm bieán quang. XV. Öùng duïng cuûa caûm bieán. XVI. Traû lôøi caâu hoûi. XVII. Caâu hoûi thi cuoái kì. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 2
  3. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC I. Giôùi thieäu. Sau khi nghieân cöùu veà boä moân caûm bieán, caùc baïn coù theå : Naém ñöôïc öu, khuyeát ñieåm, öùng duïng cuûa caùc loaïi coâng taéc, caûm bieán quang, caûm bieán caûm öùng, caûm öùng ñieän dung vaø caûm bieán sieâu aâm. Moâ taû thieát keá, vaø nguyeân lyù hoaït ñoäng veà cô khí cuûa caùc loaïi coâng taéc. Naém ñöôïc kí hieäu cuûa quoác teá vaø Baéc Myõ veà caùc loaïi coâng taéc. Naém ñöôïc thieát keá vaø nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa caûm bieán quang, caûm bieán caûm öùng, caûm öùng ñieän dung vaø caûm bieán sieâu aâm vaø moâ taû ñöôïc söï gioáng nhau vaø khaùc nhau giöõa chuùng. Söû duïng ñuùng nhöõng loaïi caûm bieán cho öøng öùng duïng. Naém ñöôïc phöông phaùp thay ñoåi bieán queùt cuûa caûm bieán quang. Naém ñöôïc 10 loaïi caûm bieán caûm öùng vaø töøng caûm bieán trong töøng loaïi. Moâ taû hieäu öùng cuûa chaát caùch ñieän trong caûm bieán ñieän dung. Naém ñöôïc aûnh höôûng cuûa moâi tröôøng trong caûm bieán sieâu aâm. Naém ñöôïc caùc loaïi caûm bieán sieâu aâm caàn ñieâu chænh baèng tay, coù theå ñöôïc duøng vôùi SONPROG, vaø caàn phaûi söû duïng vôùi moät maùy ño. Moâ taû söï khaùc nhau giöõa mode saùng vaø mode toái trong caûm bieán quang. Moâ taû vieäc söû duïng sôïi quang vaø coâng ngheä laser trong caûm bieán quang cuûa Siemens. Löïa choïn loaïi caûm bieán phuø hôïp cho vieäc caûm bieán kim loaïi, khoaûng caùch vaø taûi. Tröôùc heát, yeâu caàu caùc baïn phaûi naém ñöôïc cô baûn veà ñieän vaø caùc thieát bò ñieàu khieån tröôùc khi tìm hieåu veà caûm bieán. II. Caûm bieán. Moät loaïi hoài tieáp thöôøng caàn cho cho heä thoáng coâng nghieäp laø vò trí cuûa moät hay nhieàu ñoái töôïng ñöôïc ñieàu khieån. Caûm bieán laø loaïi thieát bò duøng cung caáp thoâng tin veà söï toàn taïi hay khoâng toàn taïi cuûa moät ñoái töôïng. Moät soá loaïi caûm bieán thöôøng gaëp : Bao goàm caùc loaïi coâng taéc, caûm bieán quang, caûm öùng, ñieän dung vaø sieâu aâm. Nhöõng saûn phaåm naøy thöôøng ñöôïc ñaët trong nhieàu loaïi caáu hình phuïc vuï cho haàu nhö taát caû caùc loaïi öùng duïng thöïc teá vaø coâng nghieäp. Moãi loaïi caûm bieán seõ ñöôïc thaûo luaän trong töøng muïc. Taïi cuoái taøi lieäu, seõ coù ñeà nghò töøng loaïi caûm bieán cho töøng loaïi öùng duïng cuï theå. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 3
  4. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Kyõ thuaät : Coâng taéc duøng boä truyeàn ñoäng cô khí ngoõ vaøo, caàn caûm bieán thay ñoåi ngoõ ra cuûa noù khi moät vaät theå taùc ñoäng vaät lyù vaøo coâng taéc. Caûm bieán, chaúng haïn nhö caûm bieán quang, caûm öùng, ñieän dung vaø sieâu aâm thì thay ñoåi ngoõ ra khi moät vaät theå xuaát hieän, nhöng khoâng taùc ñoäng vaøo caûm bieán. Tuyø thuoäc vaøo öu vaø khuyeát ñieåm cuûa moät trong nhöõng loaïi caûm bieán, söï khaùc nhau veà kyõ thuaät caûm bieán phuø hôïp cho töøng loaïi öùng duïng. Baûng sau lieät keâ nhöõng kyõ thuaät caûm bieán ñöôïc giaûi thích trong taøi lieäu naøy. Caûm bieán Öu ñieåm Khuyeát ñieåm Öùng duïng Doøng lôùn Yeâu caàu coù söï taùc ñoäng cuûa vaät Khoaù Coâng taéc Giaù reû theå Caûm bieán haønh Caûm bieán kyõ thuaät Thôøi gian caûm bieán raát chaäm trình thaáp Rung phím Caûm bieán ñöôïc caùc Ñoùng goùi loaïi vaät theå Baån thaáu kính Phaùt hieân vaät Caûm bieán Laâu hoûng Khoaûng caûm bieán phuï thuoäc vaøo lieäu quang Khoaûng caûm bieán maøu vaø ñoä phaûn xaï cuûa vaät theå Xaùc ñònh caùc boä lôùn phaän Thôøi gian caûm bieán raát nhanh Chòu ñöôïc moâi Coâng nghieäp vaø tröôøng khaéc nghieät maùy moùc Caûm bieán Döï baùo Khoaûng caùch giôùi haïn Duïng cuïm maùy caûm öùng Laâu hoûng moùc Deã daøng caøi ñaët. Caûm bieán caùc vaät theå kim loaïi Doø tìm xuyeân qua Caûm bieán moät vaøi hoäp Raát nhaïy vôùi söï thay ñoåi cuûa moâi Caûm bieán möùc ñieän dung Coù theå doø tìm vaät tröôøng theå khoâng kim loaïi Doø tìm taát caû caùc Choáng va chaïm loaïi vaät theå Ñoä phaân giaûi Cöûa Caûm bieán Bò laëp Thaéng xe sieâu aâm Bò aûnh höôûng bôûi nhieät Ñieàu khieån möùc Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 4
  5. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Tieáp ñieåm : Tieáp ñieåm goàm tieáp ñieåm thöôøng ñoùng (NC) vaø tieáp ñieåm thöôøng hôû (NO) hay laø söï keát hôïp giöõa caùc tieáp ñieåm thöôøng hôû vaø thöôøng ñoùng. Kyù hieäu maïch ñieän thöôøng duøng ñeå moâ taû moät ñöôøng daãn coù doøng chaûy ñöôïc ñoùng (coù doøng chaûy qua ) hay ñöôïc môû ( khoâng coù doøng chaûy qua). Ñeå moâ taû, ngöôøi ta quy ñònh moät tieáp ñieåm ñöôïc toâ saùng töùc laø ñang ôû traïng thaùi ñöôïc taùc ñoäng laøm cho chuùng khoâng coøn ôû traïng thaùi thöôøng coù cuûa chuùng nöõa. Maïch ví duï : Trong maïch sau, moät coâng taéc cô khí (LS1) ñöôïc ñaët noái tieáp vôùi moät tieáp ñieåm Run/Stop moät cuoän tieáp ñieåm “M”. Tieáp ñieåm Run/Stop ñang ôû trog traïng thaùi Run vaø ñoäng cô ñang hoaït ñoäng. Chuù yù raèng tieáp ñieåm “M” vaø Run/Stop ñang ôû trog traïng thaùi saùng, töùc laø chuùng ñang ñöôïc taùc ñoäng, noùi caùch khaùc chuùng laø nhöõng tieáp ñieåm thöôøng hôû ñang ôû traïng thaùi ñöôïc taùc ñoäng laøm cho ñoùng laïi. LS1 laø moät coâng taéc thöôøng ñoùng. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 5
  6. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Khi moät ñoái töôïng laøm cho tieáp ñieåm LS1 thay ñoåi traïng thaùi. Tieáp ñieåm naøy ñöôïc toâ saùng. Cuoän tieáp ñieåm M khoâng ñöôïc caáp ñieän trôû veà traïng thaùi thöôøng hôû cuûa noù laøm döøng ñoäng cô. III. Caùc loaïi coâng taéc. Moät loaïi coâng taéc cô baûn goàm : thaân vaø ñaàu coâng taéc. Thaân coâng taéc bao goàm nhöõng tieáp ñieåm duøng cung caáp ñieän hay khoâng cung caáp ñieän cho maïch. Ñaàu coâng taéc laø caùnh gaït hay pittoâng hoaït ñoäng nhö boä truyeàn ñoäng. Moät coâng taéc chuaån laø moät thieát bò cô khí maø duøng tieáp ñieåm vaät lyù ñeå xaùc ñònh söï toàn taïi cuûa moät vaät theå. Khi vaät theå taùc ñoäng ñeán coâng taéc thoâng qua boä truyeàn ñoäng, boä truyeàn ñoäng chuyeån töø vò trí bình thöôøng ñeán vò trí taùc ñoäng. Söï hoaït ñoäng cô khí naøy tích cöïc tieáp ñieåm trong thaân coâng taéc. Operating head : Ñaàu coâng taéc. Switch body : Thaân coâng taéc. Actuator : Boä truyeàn ñoäng. Target : Phaàn töû. Nguyeân lyù hoaït ñoäng : Moät soá caùc giôùi haïn caàn phaûi naém ñeå ñeå hieåu moät coâng taéc hoaït ñoäng nhö theá naøo. Free position (Vò trí töï do) laø vò trí cuûa boä truyeàn ñoäng khi khoâng coù löïc naøo taùc ñoäng vaøo. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 6
  7. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Pretravel (Khoaûng tröôùc di chuyeån) laø khoaûng caùch hay khoaûng tam giaùc thay ñoåi töø vò trí töï do ñeán vò trí taùc ñoäng. Operating position (Vò trí taùc ñoäng) laø nôi maø tieáp ñieåm trong coâng taéc chuyeån töø traïng thaùi thöôøng (NO hay NC) sang traïng thaùi tích cöïc. Overtravel (Vuøng quaù taàm) laø khoaûng caùch maø boä truyeàn ñoäng coù theå di chuyeån an toaøn vöôït quaù ñieåm taùc ñoäng. Differential travel (Khoaûng cheânh leäch) laø khoaûng di chuyeån giöõa vò tri taùc ñoäng vaø vò trí nhaû khôùp. Release position (Vò trí nhaû khôùp ) laø nôi maø tieáp ñieåm chuyeån töø traïng thaùi taùc ñoäng cuûa chuùng sang traïng thaùi thöôøng. Release travel (Khoaûng nhaû khôùp) laø khoaûng di chuyeån töø vò trí nhaû khôùp sang vò trí töï do. Taùc ñoäng taïm thôøi Moät loaïi cuûa quaù trình truyeàn ñoäng laø taïm thôøi. Khi vaät theå taùc ñoäng ñeán coâng taéc thoâng qua boä truyeàn ñoäng, noù quay boä truyeàn ñoäng töø vò trí töï do sang vuøng quaù taàm ñeán vò trí taùc ñoäng. Taïi ñieåm naøy, tieáp ñieåm trong thaân coâng taéc chuyeån traïng thaùi. Moät loø xo ñöa caàn gaït truyeàn ñoäng vaø tieáp ñieåm ñeán vò trí töï do khi boä truyeàn ñoäng khi boä truyeàn ñoäng khoâng coøn tieáp xuùc vôùi vaät theå. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 7
  8. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Taùc ñoäng xaùc laäp Trong nhieàu öùng duïng, raát caàn caàn gaït vaø tieáp ñieåm giöõ nguyeân traïng thaùi taùc ñoäng sau khi vaät theå rôøi boä truyeàn ñoäng. Vôùi taùc ñoäng giöõ nguyeân caàn gaït vaø tieáp ñieåm quay trôû veà vò trí töï do khi löïc taùc ñoäng vaøo boä truyeàn ñoäng ñöôïc taùc ñoäng theo höôùng ngöôïc laïi. Moät boä truyeàn ñoäng keùp thöôøng ñöôïc duøng cho öùng duïng naøy. Tieáp ñieåm chuyeån tieáp nhanh (Snap-Action Contact) Coù hai loaïi tieáp ñieåm, tieáp ñieåm chuyeån tieáp nhanh vaø tieáp ñieåm chuyeån tieáp chaäm. Tieáp ñieåm chuyeån tieáp nhanh ñoùng hay môû khoâng phuï thuoäc vaøo toác ñoä cuûa boä truyeàn ñoäng. Khi taùc ñoäng moät löïc vaøo boä truyeàn ñoäng theo höôùng di chuyeån, moät aùp löïc ñöôïc ñaët vaøo loø xo. Khi boä truyeàn ñoäng ñaït ñeán vò trí taùc ñoäng, moät taäp hôïp caùc chuyeån ñoäng laøm cho tieáp ñieåm nhanh choùng rôøi khoûi vò trí cuûa noù ñi ñeán vò trí tích cöïc. Khi taùc ñoäng khoâng coøn, boä truyeàn ñoäng trôû veà vò trí töï do. Khi boä truyeàn ñoäng ñaït ñeán vò trí nhaû khôùp, cô caáu loø xo nhanh choùng taùc ñoäng ñeán tieáp ñieåm ñöa noù trôû veà vò trí ban ñaàu. Töø khi vieäc ñoùng, môû tieáp ñieåm khoâng phuï thuoäc vaøo toác ñoä cuûa boä truyeàn ñoäng, tieáp ñieåm chuyeån tieáp nhanh trôû neân phoå bieán hôn thay theá cho tieáp ñieåm chuyeån tieáp chaäm. Plunger : pit toâng Fixed Contact : Tieáp ñieåm coá ñònh. Double Moving Contact : Caëp tieáp ñieåm di chuyeån. Return Spring : Loø xo hoài phuïc. Snap Spring : Loø xo chuyeån tieáp nhanh. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 8
  9. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Tieáp ñieåm chuyeån tieáp chaäm (Slow-Break Contact) Chuyeån maïch vôùi tieáp ñieåm chuyeån tieáp chaäm coù söï di chuyeån tieáp ñieåm phuï thuoäc vaøo toác ñoä vaø söï di chuyeån cuûa boä truyeàn ñoäng. Ñieàu naøy ñeå ñaûm baûo raèng söï di chuyeån cuûa tieáp ñieåm phuï thuoäc vaøo boä truyeàn ñoäng. Tieáp ñieåm chuyeån tieáp chaäm coù theå laø moät trong hai loaïi : make-before-break hay break-before- make. Trong tieáp ñieåm chuyeån tieáp chaäm vôùi tieáp ñieåm break-before-make, tieáp ñieåm thöôøng ñoùng môû tröôùc khi tieáp ñieåm thöôøng hôû ñoùng. Ñieàu naøy cho pheùp ngaét moät chöùc naêng tröôùc khi moät chöùc naêng khaùc tieáp tuïc trong ñieâu khieån tuaàn töï. Trong tieáp ñieåm chuyeån tieáp chaäm vôùi tieáp ñieåm make-before- break, tieáp ñieåm thöôøng hôû ñöôïc ñoùng tröôùc khi tieáp ñieåm thöôùng ñoùng ñöôïc hôû. Ñieàu naøy cho pheùp baét ñaàu moät chöùc naêng ngaét moät chöùc naêng khaùc. Chuyeån maïch nhieàu tieáp ñieåm (Contact Arrangement) Coù hai loaïi caáu hình tieáp ñieåm cô baûn söû duïng trong coâng taéc giôùi haïn : single-pole, double-throw (SPDT) vaø double-pole, double-throw (DPDT). Thuaät ngöõ naøy coù theå gaây khoù hieåu neáu ñem so saùnh vôùi thuaät ngöõ töông töï trong chuyeån maïch khaùc hay tieáp ñieåm relay. Vì theá, toát nhaát neân nhôù theo caùc ñieåm sau : Loaïi SPDT coù moät tieáp ñieåm NO vaø moät tieáp ñieåm NC. Loaïi DPDT coù hai tieáp ñieåm NO vaø hai tieáp ñieåm NC. Coù söï khaùc nhau giöõa kyù hieäu veà SPDT vaø DPDT giöõa quoác teá vaø Baéc Myõ. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 9
  10. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Coâng suaát (Electrical Ratings) Tieáp ñieåm ñöôïc ñaùnh giaù coâng suaát phuï thuoäc vaøo doøng vaø aùp. Coâng suaát ñuôïc ñaùnh giaù chung laø coâng suaát caûm öùng. Moät loaïi taûi caûm öùng laø moät relay hay laø moät cuoän coâng taéc töø. Coù 3 thaønh phaàn sinh ra coâng suaát caûm öùng : Coâng taéc (Make ) : Laø coâng suaát sinh ra khi tieáp ñieåm cô khí ñoùng taûi. Ñieàu naøy lieân quan ñeán vieäc doøng chaûy vaøo vaø ñöôïc ñaëc tröng bôûi hai voøng hay ít hôn. Ngaét (Break) : Laø coâng suaát sinh ra khi tieáp ñieåm cô khí ngaét taûi. Ñaây laø doøng chuyeån maïch lieân tuïc lôùn nhaát. Lieân tuïc (Continuous) : Laø coâng suaát khi maïch hoaït ñoäng bình thöôøng. Nhöõng coâng suaát sau laø ñaëc tröng cuûa moät soá loaïi coâng taéc cuûa Siemens. Coâng suaát caûm öùng cuûa tieáp ñieåm AC Coâng suaát caûm öùng cuûa tieáp ñieåm DC Keát noái taûi Phaûi caån thaän khi keát noái nhieàu taûi vaøo moät chuyeån maïch. Caùch ñuùng laø keát noái laø taûi phaûi ñöôïc keát noái veà phía beân taûi cuûa chuyeån maïch. Taûi khoâng ñöôïc keát noái veà phía nguoàn cuûa chuyeån maïch. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 10
  11. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Boä truyeàn ñoäng (Actuator) Moät vaøi loaïi duøng cho chuyeån maïch ñöôïc trình baøy ôû sau, noùi chung hình daïng cuûa chuùng coù theå ña daïng phuï thuoäc vaøo töøng öùng duïng cuï theå. Caàn gaït quay (Roller Lever) Truïc laên chuaån ñöôïc duøng cho haàu heát caùc öùng duïng caàn gaït quay. Vôùi ñoä daøi coù theå thay ñoåi tuyø thuoäc vaøo ñieàu chænh, coâng cuï naøy phuø hôïp haàu heát cho caùc öùng duïng. Caàn gaït keùp (Fork) Loaïi boä truyeàn ñoäng caàn gaït keùp phaûi ñöôïc reset baèng taùc ñoäng vaät lyù sau moãi taùc ñoäng. Noù phuø hôïp vôùi ñieàu khieån chuyeån ñoäng ngang. Nguyeân cöùu laép ñaët Chuyeån maïch phaûi ñöôïc laép ñaët vaøo vò trí maø coù theå ngaên ngöøa loãi taùc ñoäng cuûa vieäc di chuyeån thieát bò vaø nhöõng ngöôøi ñieàu khieån maùy. Moät khía caïnh quan troïng trong laép ñaët chuyeån maïch laø thieát keá cam. Thieát keá cam khoâng thích hôïp coù theå gaây loãi chuyeån tieáp ñieåm sôùm. Caàn gaït phaûi ñöôïc gaén vaøo cam cho thaúng ñöùng. Vôùi nhöõng öùng duïng maø cam ñöôïc di chuyeån vôùi toác ñoä ít hôn 100 feed/phuùt thì caàn cam coù ñoä vaùt 300. Overriding vaø Non-Overriding Cam Trong öùng duïng Overriding Cam caàn taïo moät goùc vaùt ñeå laùi cam theo thöù töï ñeå ngaên chaën caàn gaït quay trôû laïi. Söï quay trôû laïi cuûa caàn gaït coù theå gaây sock taûi treân chuyeån maïch seõ laøm giaûm tuoåi thoï cuûa chuyeån maïch. Non-Overriding cam laø cam khoâng di chuyeån boä truyeàn ñoäng cô. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 11
  12. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Flexible Loop vaø Spring Rod Flexible Loop vaø Spring Rod coù theå ñöôïc taùc ñoäng theo nhieàu höôùng, laøm cho chuùng phuø hôïp vôùi caùc öùng duïng maø moãi chieàu ñöôïc thay ñoåi lieân tuïc. Daïng pittoâng (Plunger) Daïng truyeàn ñoäng pittoâng laø löïa choïn cho nhöõng nôi vieäc ñieàu khieån chuyeån ñoäng nhoû hay nôi coù khoâng gian hay vieäc gaén caàn gaït khoâng phuø hôïp. Daïng pittong coù theå laøm cho tích cöïc theo höôùng cuûa pittoâng taùc ñoäng hay theo moät goùc phuø hôïp vôùi truïc cuûa noù. Nghieân cöùu laép ñaët Khi söû duïng maët vaø söôøn boä taùc ñoäng pittoâng, boä cam phaûi ñöôïc ñaït thaúng haøng vôùi truïc nhaán. Vieäc nghieân cöùu laø caàn ñeå khoaûng di chuyeån khoâng vöôït quaù caùc thoâng soá kyõ thuaät. Theâm vaøo ñoù, chuyeån maïch khoâng neân duøng ñeå laøm cho cam döøng. Khi söû duïng pittoâng coù baùnh xe, vieäc laép ñaët gioáng nhö boä truyeàn ñoäng coù caàn gaït. IV. Caùc loaïi kí hieäu coâng taéc quoác teá. Caùc loaïi chuyeån maïch quoác teá ñöôïc söû duïng roäng raõi treân nhieàu quoác gia treân theá giôùi, bao goàm caû Baéc Myõ. Hieäp hoäi ñieän-ñieän töû quoác teá (IEC) vaø Hieäp hoäi caùc coâng ty ñieän töû quoác gia (NEMA) laäp ra cho caùc linh kieän ñieän töû maø trong ñoù Siemens laø moät thaønh vieân. Loaïi chuyeån maïch chuaån quoác teá ñöôïc chia laøm hai phaàn chính : ñaàu vaø thaân chuyeån maïch. Hoï chuyeån maïch theo chuaån quoác teá. Moät soá lôùn caùc hoï chuyeån maïch theo chuaån quoác teá ñöôïc saûn xuaát ñeå phuïc vuï cho caùc öùng duïng cuï theå. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 12
  13. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Ñaàu chuyeån maïch Tuyø thuoäc vaøo chuyeån maïch, caùc loaïi chuyeån maïch coù theå phuø hôïp vôùi baát kì söï thay theá ñaàu chuyeån maïch vaø caàn taùc ñoäng. Ñaàu caàn taùc ñoäng coù theå quay, ñoä daøi cuûa caàn coù theå thay ñoåi laøm cho caàn coù theå ñöôïc taùc ñoäng töø baát kì höôùng naøo Loaïi chuyeån maïch môû (Open-type Limit Switch) Loaïi chuyeån maïch môû coù duïng yù duøng nhö chuyeån maïch ñöôïc ñoùng goùi trong hoäp ñeå traùnh buïi vaø hôi aåm. Loaïi chuyeån maïch coù daïng thu nhoû (Miniature formed housing limit switches) Loaïi chuyeån maïch coù daïng thu nhoû ñöôïc duøng trong nhöõng öùng duïng nôi khoâng gian coù giôùi haïn. Ñöôïc boïc ngoaøi laø loaïi hoäp kính khoâng chaùy, ñöôïc gia coá theâm caùc thôù ñeå theâm phaàn vöõng chaéc ñeå choáng laïi caùc taùc ñoäng maïnh, söï aên moøn, ngaên chaën buïi vaø nöôùc. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 13
  14. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Khaû naêng thay theá hoäp tieáp ñieåm chuyeån maïch. Siemens coù hai loaïi chuyeån maïch coù khaû naêng thay theá hoäp tieáp ñieåm, moät ñöôïc bao boïc bôûi nhöïa vaø moät bôûi kim loaïi. Loaïi coù voõ nhöïa gioáng nhö loaïi chuyeån maïch coù daïng thu nhoû. Loaïi coù voõ kim loaïi ñöôïc bao boïc bôûi nhoâm ñuùc duøng ñeå choáng laïi caùc va chaïm cô hoïc. Khoaù chuyeån maïch SIGUARD (SIGUARD Mechanical Interlock Switches) Ñoä nhaïy vôùi an toaøn laø moät öu tieân haøng ñaàu trong vuøng laøm vieäc. Haàu heát caùc caûm bieán khoâng theå ñöôïc duøng trong maïch an toaøn, bao goàm caû caûm bieán khoâng tieáp xuùc vaø caûm bieán quang. Caûm bieán ñöôïc söû duïng trong maïch an toaøn phaûi ñöôïc thieát keá chính xaùc vaø kieåm tra baèng chuaån ñaëc bieät DIN vaø IEC. Doøng SIGUARD cuûa chuaån quoác teá ñöôïc thieát keá daønh cho maïch an toaøn. Khoaù chuyeån maïch hoaït ñoäng nhö moät khoaù. Nhöõng thieát bò naøy coù theå duøng ñeå ñieàu khieån vò trí cuûa cöûa, coång, Chuùng coøn coù theå duøng ñeå ngaét hoaït ñoäng cuûa maùy moùc cho an toaøn cuûa ngöôøi söû duïng. Khoaù chuyeån maïch SIGUARD coù theå ñöôïc ñoùng goùi trong voõ boïc nhöïa hoaëc kim loaïi. V. Caùc loaïi kí hieäu coâng taéc Baéc Myõ. Chuyeån maïch theo chuaån Baéc Myõ ñöôïc thieát keá ñaëc bieät ñeå phuïc vuï cho khaùch haøng Baéc Myõ. Nhöõng chuyeån maïch naøy bao goàm ba phaàn coù theå thay theá ñöôïc : thaân chuyeån maïch, ñaàu chuyeån maïch vaø ñaàu caûm bieán. Chuaån Baéc Myõ duøng UL (Underwriters Laboratory) vaø CSA (Canadian Standards Association) Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 14
  15. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Caàn truyeàn ñoäng Gioáng nhö chuaån chuyeån maïch quoác teá, chuaån chuyeån maïch Baéc Myõ cuõng coù caùc côû ñaàu chuyeån maïch vaø caàn truyeàn ñoäng coù theå thay theá cho nhau ñöôïc. Loaïi NEMA 6P voõ hoäp kín Voõ hoäp cho loaïi chuyeån maïch NEMA type 6P Submersible laø voõ hoäp kim loaïi ñuùc, coù theå duøng cho nhöõng öùng duïng döôùi nöôùc. Loaïi chuyeån maïch quay lôùp 54. Loaïi chuyeån maïch quay lôùp 54 ñöôïc duøng ñeå laøm coâng taéc giôùi haïn cuûa cöûa ñieän, daây chuyeàn, thang maùy, vaø nhöõng öùng duïng töông töï. Tieáp ñieåm ñöôïc taùc ñoäng khi truïc ngoaøi ñöôïc quay ñuû. Chuyeån maïch quay duøng moät ñöôøng ren ñôn giaûn vaø baùnh raêng ñeå cung caáp tyû leä töø truïc sang cam 16 sang 1, 36 sang 1, 72 sang 1 vaø 108 sang 1. Theâm vaøo ñoù, cam keùo daøi ñeàu ñaën cho pheùp tieáp ñieåm giöõ vôùi chu kyø thôøi gian daøi hôn. Ñieàu naøy coù leõ caàn trong thang maùy hay nhöõng öùng duïng töông töï. Cam ñieàu chænh ñöôïc coù theå caàn ñeå taêng ñoä chính xaùc cuûa soá voøng quay cuûa truïc caàn cho tieáp ñieåm hoaït ñoäng. Loaïi chuyeån maïch nhoû, noái daây tröôùc vaø ñöôïc bòt kín Loaïi chuyeån maïch nhoû, noái daây tröôùc vaø ñöôïc bòt kín cho pheùp thu nhoû maïch ñieàu khieån. Loaïi naøy duøng tieáp ñieåm SPDT, töùc söû duïng moät tieáp ñieåm NC vaø moät NO. Tuyø thuoäc vaøo aùp cuûa taûi, tieáp ñieåm coù theå chòu ñuôïc 7.5A khi tieáp ñieåm ñoùng vaø 5A khi tieáp ñieåm hôû. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 15
  16. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Loaïi chuyeån maïch EX duøng cho nhöõng nôi coù ñoä nguy hieåm cao 3SE03. Loaïi chuyeån maïch EX ñöôïc thieát keá ñeå phuïc vuï cho nhöõng nôi coù moâi tröôøng khaéc nghieät, nôi coù söï nguy hieåm nhö deã noå gas, hôi, khí metal hay buïi phoùng xaï. Chuyeån maïch EX ñöôïc thieát keá theo catalog coù soá 3SE03-EX. Chuyeån maïch coù voõ boïc thuôøng. Chuyeån maïch Baéc Myõ cuõng cung caáp nhöõng chuyeån maïch thöôøng. Nhöõng chuyeån maïch naøy ñöôïc thieát keá theo catalog mang soá 3SE03-EB. Nhöõng chuyeån maïch thöôøng ñöôïc taïo voõ boïc tröôùc. VI. Caûm bieán BERO. BERO laø teân thöông maïi cuûa doøng caûm bieán maø vaät theå khoâng taùc ñoäng tröïc tieáp leân caûm bieán. Caûm bieán BERO thöïc thi maø khoâng caàn tieáp ñieåm cô hay hao moøn. Trong öùng duïng sau, ví duï moät caûm bieán BERO ñöôïc duøng ñeå xaùc ñònh thuøng coù ñöôïc ñaët vaøo ñuùng vò trí treân daây chuyeàn hay khoâng. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 16
  17. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Caùc loaïi caûm bieán BERO. Coù boán loaïi caûm bieán BERO : caûm öùng, ñieän dung, sieâu aâm, quang. Caûm bieán khoâng tieáp xuùc caûm öùng söû duïng tröôøng ñieän töø ñeå kieåm tra söï toàn taïi cuûa moät vaät theå kim loaïi. Caûm bieán khoâng tieáp xuùc ñieän dung duøng moät tröôøng ñieän tónh ñeå phaùt hieän söï toàn taïi cuûa baát kì vaät theå naøo. Caûm bieán khoâng tieáp xuùc sieâu aâm duøng soùng aâm ñeå phaùt hieän söï toàn taïi cuûa baát kì vaät theå naøo. Caûm bieán quang caûm bieán söï thay ñoåi cuûa aùnh saùng truyeàn ñeå phaùt hieän söï toàn taïi cuûa vaät theå. Moät vaøi caûm bieán quang coù theå phaùt hieän ñöôïc caùc maøu ñaëc bieät. VII. Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa caûm bieán caûm öùng. Trong phaàn naøy ta nghieân cöùu veà caûm bieán caûm öùng khoâng tieáp xuùc BERO, vaø laøm theá naøo chuùng phaùt hieän ñöôïc söï toàn taïi cuûa moät vaät maø khoâng caàn söï tieáp xuùc vaät lyù vôùi vaät theå. Caûm bieán caûm öùng ñöôïc thieát keá döôùi nhieàu caáu hình vaø kích thöôùc ñeå phuø hôïp vôùi töøng loaïi öùng duïng cuï theå. Nhöõng caûm bieán ñaëc tröng seõ ñöôïc trình baøy cuï theå trong phaàn naøy. Cuoän töø vaø vaät theå kim loaïi. Caûm bieán tích hôïp moät cuoän töø ñöôïc duøng ñeå phaùt hieän söï toàn taïi cuûa moät vaät daãn kim loaïi. Caûm bieán seõ khoâng phaùt hieän ñöôïc moät vaät theå neáu noù khoâng phaûi laø kim loaïi. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 17
  18. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC ECKO Caûm bieán caûm öùng BERO hoaït ñoäng döïa treân nguyeân taéc doøng Eddy trieät dao ñoäng (ECKO). Loaïi caûm bieán naøy chöùa boán thaønh phaàn chính : Cuoän daây, maïch taïo dao ñoäng, maïch trigger vaø moät ngoõ ra. Maïch taïo dao ñoäng laø moät maïch ñieàu höôûng goàm tuï vaø cuoän caûm taïo neân taàn soá radio. Töø tröôøng ñöôïc taïo ra bôûi boä taïo dao ñoäng ñöôïc xuaát ra cuoän daây ñeå xuaát ra beà maët cuûa caûm bieán. Maïch coù caû phaàn hoài tieáp ñeå giöõ cho boä taïo dao ñoäng hoaït ñoäng chuaån. Khi moät vaät theå ñöa vaøo tröôøng töø, doøng Eddy löu thoâng trong vaät theå. Ñieàu naøy laøm xuaát hieän taûi treân caûm bieán, giaûm bieân ñoä cuûa töø tröôøng. Khi vaät theå ñeán gaàn caûm bieán, doøng Eddy taêng , söï taêng taûi treân boä dao ñoäng laøm bieân ñoä cuûa töø tröôøng giaûm hôn nöõa. Maïch trigger giaùm saùt bieân ñoä cuûa töø tröôøng vaø taïi moät möùc ñònh tröôùc, chuyeån traïng thaùi cuûa ngoõ ra cuûa caûm bieán. Khi caûm bieán ñöôïc ñöa ra xa khoûi caûm bieán, bieân ñoä cuûa boä taïo dao ñoäng taêng. Taïi moät möùc ñònh tröôùc, maïch trigger chuyeån traïng thaùi ngoõ ra veà traïng thaùi thöôøng. Möùc aùp laøm vieäc. Caûm bieán caûm öùng bao goàm caùc model AC, DC, AC/DC (aùp chung). Möùc aùp cô baûn hoaït ñoäng naèm trong khoaûng 10 ñeán 30 VDC, 15 ñeán 34 VDC, 10 ñeán 65 VDC, 20 ñeán 320 VDC vaø 20 ñeán 265 VAC. Caûm bieán moät chieàu phoå bieán. Caûm bieán moät chieàu phoå bieán laø loaïi 3 daây (cuõng coù loaïi 2 daây) caàn moät nguoàn rieâng leõ. Caûm bieán ñöôïc keát noái ñaàu döông vaø ñaàu aâm cuûa nguoàn. Taûi ñöôïc keát noái giöõa Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 18
  19. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC caûm bieán vaø moät ñaàu nguoàn. Chieàu phaân cöïc cuûa vieäc keát noái phuï thuoäc vaøo loaïi caûm bieán. Trong ví duï sau, taûi ñöôïc keát noái giöõa ñaàu aâm cuûa nguoàn vaø caûm bieán. Nhöõng caáu hình ngoõ ra Loaïi caûm bieán 3 daây, DC coù theå laø PNP (sourcing) hay NPN (sinking). Ñieàu naøy aùm chæ ñeán loaïi transistor duøng trong ngoõ ra. Hình sau minh hoaï loaïi caûm bieán PNP. Taûi ñöôïc keát noái giöõa ngoõ ra (A) vaø cöïc aâm cuûa nguoàn (L-). Taûi ñöôïc noái vôùi moät transistor PNP qua cöïc C. Khi Transistor ñöôïc tích cöïc, coù doøng töø cöïc döông (L+) qua transistor qua taûi xuoáng cöïc aâm. Hình veõ sau minh hoaï ngoõ ra cuûa moät caûm bieán loaïi NPN. Taûi ñöôïc keát noái giöõa ngoõ ra vaø cöïc döông cuûa nguoàn (L+). Moät ñaàu taûi ñöôïc noái vôùi moät transistor NPN qua cöïc C. Khi Transistor ñöôïc tích cöïc, coù doøng töø cöïc döông (L+) qua taûi qua transistor xuoáng cöïc aâm. Thöôøng ñoùng (NC) Thöôøng hôû (NO) Ngoõ ra laø thöôøng ñoùng (NC) hay thöôøng hôû (NO) tuøy thuoäc vaøo ngoõ ra cuûa Transistor khi khoâng coù vaät theå. Ví duï, neáu ngoõ ra cuûa caûm bieán PNP khi khoâng coù vaät theå laø off thì noù laø loaïi thöôøng hôû (NO). Ngöôïc laïi, khi khoâng coù vaät theå maø ngoõ ra on thì noù laø thöôøng ñoùng. Caûm bieán boå sung Ngöôøi ta coù theå boå sung theâm Transistor ñeå taïo neân loaïi caûm bieám boå sung. Loaïi caûm bieán naøy coù 4 daây, trong ñoù coù moät thöôøng ñoùng (NC) vaø moät thöôøng hôû (NO). Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 19
  20. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Laép ñaët noái tieáp vaø song song. Trong moät vaøi öùng duïng, nhieàu luùc ta caàn söû duïng nhieàu caûm bieán ñeå ñieàu khieån moät taùc vuï, vì theá ta caàn phaûi keát noái caùc caûm bieán laïi vôùi nhau. Caûm bieán coù theå ñöôïc keát noái noái tieáp hoaëc song song. Khi caûm bieán ñöôïc maéc noái tieáp, ngoõ ra chæ on khi taát caû caùc caûm bieán ñöôïc tích cöïc. Khi caûm bieán ñöôïc maéc song song vôùi nhau, chæ caàn moät caûm bieán ñöôïc tích cöïc thì ngoõ ra on. Coù moät yeâu caàn quan taâm khi maéc noái tieáp caûm bieán, ñoù laø möùc aùp ñuû caáp cho caùc caûm bieán ñeå noù coù theå hoaït ñoäng Baûo veä ñaàu doø (Shielding) Caûm bieán khoâng tieáp xuùc chöùa nhöõng cuoän töø thöôøng ñöôïc boïc trong loõi cuûa ferrite. Chuùng coù theå ñöôïc boïc voõ ñeå baûo baûo veä hay khoâng boïc voõ. Loaïi caûm bieán khoâng boïc voõ coù khaû naêng caûm bieán xa hôn caûm bieán boïc voõ. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 20
  21. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Caûm bieán coù baûo veä beà maët. Loõi ferrite coù nhieäm vuï taäp trung chuøm tia theo höôùng söû duïng. Loaïi caûm bieán naøy coù caùc voøng kim loaïi quanh loõi ñeå giôùi haïn böùc xaï cuûa tröôøng, beà maët vaø ñaët treân khung baèng kim loaïi baèng vôùi beà maët. Xung quanh vaø beà maët caûm bieán laø vuøng vaät theå kim loaïi khoâng ñöôïc xaâm phaïm. Neáu coù moät beà maët kim loaïi naèm ñoái dieän vôùi caûm bieán, khoaûng caùch töø noù ñeán caûm bieán phaûi lôùn hôn khoaûng 3 laàn khoaûng caùch caûm nhaän cuûa caûm bieán töø beà maët caûm bieán ñeå caûm bieán khoâng nhaän daïng laàm. Xem theâm catalog caûm bieán veà chi tieát kyõ thuaät naøy. Caûm bieán khoâng coù baûo veä beà maët. Loaïi caûm bieán naøy khoâng coù voøng kim loaïi xung quanh ñeå ngaên chaën böùc xaï cuûa tröôøng, khoâng theå gaén leân khung baèng kim loaïi ngang baèng vôùi beà maët. Khoaûng caùch 3 laàn ñöôøng kính cuûa beà maët ñaàu doø xung quanh ñaàu doø khoâng ñöôïc che chaén bôûi baát kì vaät theå kim loaïi naøo. Trong tröôøng hôïp phaûi gaén caûm bieán, beà maët kim loaïi cuûa khung gaén phaûi lôùn hôn 2 laàn khoaûng caùch caûm bieán töø beà maët caûm bieán. Neáu coù moät beà maët kim loaïi naèm ñoái dieän vôùi caûm bieán, khoaûng caùch töø noù ñeán beà maët caûm bieán phaûi lôùn hôn 3 laàn khoaûng caùch caûm bieán. Laép ñaët nhieàu caûm bieán Phaûi caån thaän khi laép ñaët nhieàu caûm bieán. Khi hai hay nhieàu caûm bieán ñöôïc gaén gaàn keà nhau hay ñoái dieän nhau, tín hieäu cuûa caûm bieán naøy seõ nhieãu leân caûm bieán kia gaây neân sai laïc ôû ngoõ ra. Tuaân theo nhöõng ghi chuù sau ñeå haïn cheá möùc thaáp nhaát nhieãu. • Hai caûm bieán maéc ñoái dieän nhau phaûi coù khoaûng caùch lôùn hôn 4 laàn khoaûng caùch caûm bieán ñoái vôùi caûm bieán coù baûo veä beà maët vaø lôùn hôn 6 khoaûng caùch caûm bieán ñoái vôùi caûm bieán khoâng coù baûo veä beà maët. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 21
  22. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC • Hai caûm bieán maéc keà nhau phaûi coù khoaûng caùch lôùn hôn 2 laàn ñöôøng kính beà maët caûm bieán ñoái vôùi caûm bieán coù baûo veä beà maët vaø lôùn hôn 3 laàn ñöôøng kính ñoái vôùi caûm bieán khoâng coù baûo veä beà maët. Coù moät vaøi nguyeân taéc chung. Caûm bieån BERO coù ñaëc ñieåm kyõ thuaät rieâng leõ phaûi ñöôïc tuaân theo. Vaät theå chuaån Vaät theå chuaån coù beà maët phaúng, mòn ñöôïc laøm baèng theùp nheï coù ñoä daøy 1mm. Theùp coù nhieàu loaïi khaùc nhau, theùp nheï chöùa nhieàu saét vaø caùcbon. Vaät theå chuaån ñöôïc duøng vôùi caûm bieán coù baûo veä beà maët coù hình vuoâng vôùi ñoä daøi moãi caïnh baèng ñöôøng kính cuûa beà maët caûm bieán. Vaät theå chuaån ñöôïc duøng vôùi caûm bieán coù hình vuoâng vôùi ñoä daøi moãi caïnh baèng ñöôøng kính cuûa beà maët caûm bieán. Neáu vaät theå caûm caûm bieán lôùn hôn vaät theå chuaån, khoaûng caûm bieán khoâng thay ñoåi. Tuy nhieân, neáu vaät theå nhoû hôn vaät theå chuaån hay khoâng khoâng chuaån, thì khoaûng caùch caûm bieán (Sn) giaûm xuoáng. Vaät theå caøng nhoû thì khoaûng caùch caûm bieán caøng gaàn hôn. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 22
  23. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Heä soá kích thöôùc vaät theå. Heä soá ñöôïc aùp duïng khi vaät theå nhoû hôn vaät theå chuaån. Ñeå xaùc ñònh khoaûng caùch caûm bieán (Snew) cho vaät theå nhoû hôn vaät theå chuaån, ta nhaân heä soá vôùi khoaûng caùch chuaån. Ví duï, caûm bieán coù ñaàu baûo veä coù khoaûng caùch chuaån laø 1mm ñoái vôùi vaät theå chuaån, ñoái vôùi vaät theå coù kích thöôùc baèng ½ vaät theå chuaån, khoaûng caùch môùi caàn xaùc ñònh laø : Ñoä daøy cuûa vaät theå. Ñoä daøy cuûa vaät theå laø moät heä soá khaùc caàn phaûi quan taâm. Khoaûng caùch caûm bieán laø moät haèng ñoái vôùi vaät theå chuaån. Tuy nhieân, ñoái vôùi vaät theå khoâng chöùa saét chaúng haïn ñoàng thau, nhoâm vaø ñoàng ñoû, moät hieän töôïng goïi laø hieäu öùng beà maët (Skin effect) xaûy ra. Khoaûng caùch caûm bieán giaûm khi ñoä daøy cuûa vaät theå taêng. Neáu vaät theå caàn caûm bieán khaùc vaät theå chuaån, ta phaûi nhaân theâm moät heä soá tuyø thuoäc vaøo ñoä daøy cuûa vaät theå. Vaät lieäu cuûa vaät theå. Vaät lieäu cuûa vaät theå cuõng coù taùc ñoäng leân khoaûng caùch caûm bieán. Khi vaät lieäu khaùc theùp nheï, ta phaûi nhaân theâm moät heä soá. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 23
  24. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Khoaûng caùch öôùc löôïng (Sn) laø moät giaù trò lyù thuyeát maø khoâng theå ñöa vaøo tính toaùn nhö dung sai, nhieät ñoä hoaït ñoäng, giaù trò nguoàn. Trong moät vaøi öùng duïng caûm bieán coù theå nhaän dieän moät vaät theå naèm ngoaøi khoaûng caùch caûm bieán. Trong moät soá öùng duïng khaùc, vaät theå coù theå khoâng nhan dieän ñöôïc khi noù naèm vaøo trong khoaûng ngaén hôn khoaûng caùch caûm bieán. Vaøi nhoùm caûm bieán khaùc phaûi ñöôïc quan taâm tính toaùn xaây döïng öùng duïng. Khoaûng caùch thöïc (Sr) ñöôïc ño taïi ñieän aùp danh nghóa vaø nhieät ñoä phoøng laø 230C ± 0.50C. Khoaûng caùch thöïc baèng ±10% cuûa khoaûng caùch öôùc löôïng. Ñieàu naøy coù nghóa laø vaät theå seõ ñöôïc caûm bieán ñöôïc trong khoaûng töø 0 ñeán 90% cuûa khoaûng caùch öôùc löôïng. Tuøy thuoäc vaøo loaïi caûm bieán, khoaûng caùch thöïc coù theå lôùn hôn 110% khoaûng caùch öôùc löôïng. Khoaûng caùch duøng chuyeån maïch (Su) laø khoaûng caùch chuyeån ño ñöôïc döôùi nhieät ñoä vaø ñieàu kieän ñieän aùp ñaëc bieät. Khoaûng caùch duøng chuyeån maïch baèng ± 10% cuûa khoaûng caùch thöïc. Khoaûng caùch hoaït ñoäng ñaûm baûo (Sa) laø khoaûng caùch maø nhaø saûn xuaát ñaûm baûo caûm bieán coù theå xaùc ñònh chaéc chaén ñöôïc vaät theå. Khoaûng caùch hoaït ñoäng ñaûm baûo naèm trong khoaûng töø 0 ñeán 81% cuûa khoaûng caùch öôùc löôïng. Ñaùp öùng ñaëc tröng Ñaùp öùng cuûa caûm bieán ñoái vôùi moät vaät theå chæ xuaát hieän khi noù naèm trong vuøng phaùt hieän ñöôïc tröôùc caûm bieán. Ñieåm maø taïi ñoù caûm bieán phaùt hieän vaät theå goïi laø ñieåm xuaát hieän (operating point). Ñieåm maø taïi ñoù caûm bieán khoâng coøn nhaän daïng ñöôïc vaät theå goïi laø ñieåm maát (release point). Vuøng giöõa hai ñieåm treân goïi laø vuøng treã (hysteresis zone). Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 24
  25. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Ñöôøng cong ñaùp öùng Kích thöôùc vaø hình daïng cuûa ñöôøng cong ñaùp öùng phuï thuoäc vaøo ñaëc tröng cuûa caûm bieán. Ñöôøng cong sau moâ taû cho moät loaïi caûm bieán. VIII. Caùc loaïi caûm bieán caûm öùng. Trong phaàn naøy ta tìm hieåu veà hoï 3RG4 vaø 3RG04 cuûa loaïi caûm bieán caûm öùng khoâng tieáp xuùc. Hoï 3RG4 noùi ñeán phaàn ñaàu tieân cuûa phaàn soá duøng ñeå xaùc ñònh doøng caûm bieán naøy. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 25
  26. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Phaân loaïi. Caûm bieán caûm öùng khoâng tieáp xuùc coù 10 loaïi. Moãi loaïi ñöôïc moâ taû toùm taét nhö sau : Loaïi phuïc vuï cho yeâu caàu thöôøng hình truï. Doøng caûm bieán ñöôïc thieát keá cho yeâu caàu thöôøng laø doøng chuaån. Nhöõng loaïi caûm bieán naøy phuïc vuï cho nhöõng öùng duïng chuaån hay bình thöôøng. Doøng caûm bieán chuaån duøng cho yeâu caàu bình thöôøng ñöôïc saûn xuaát döôùi moät vaøi kích côû chung, bao goàm caû loaïi ngaén ñöôïc laép ñaët ôû nôi khoâng gian giôùi haïn. Chu vi maët caûm bieán naèm trong khoaûng töø 3mm ñeán 34mm. Theâm vaøo ñoù, caûm bieán chuaån duøng loaïi ngoõ ra NPN hoaëc PNP vôùi 2, 3 hoaëc 4 daây ngoõ ra. Doøng caûm bieán chuaån thöôøng chòu ñöôïc taûi ñeán 200mA. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 26
  27. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Höôùng daãn löïa choïn loaïi caûm bieán phuïc vuï cho yeâu caàu thöôøng hình truï. Baûng sau höôùng daãn löïa choïn loaïi caûm bieán phuïc vuï cho yeâu caàu thöôøng hình truï phuø hôïp vôùi töøng öùng duïng cuï theå. Coät Housing Dimension chæ chu vi cuûa beà maët caûm bieán. Coät Material chæ vaät lieäu cuûa thaân caûm bieán. Loaïi phuïc vuï cho yeâu caàu thöôøng hình khoái. Ñeå phuïc vuï cho yeâu caàu thöôøng coøn coù loaïi hình khoái. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 27
  28. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Höôùng daãn löïa choïn loaïi caûm bieán phuïc vuï cho yeâu caàu thöôøng hình khoái. Ñaùnh giaù theo phaàn cöùng ngoõ vaøo. Loaïi caûm bieán 2 daây ñöôïc duøng cho PLC, relay timer. Chuùng thöôøng ñöôïc saûn xuaát döôùi 2 daïng hình oáng vaø hình khoái. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 28
  29. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Loaïi coâng suaát cao. (Extra Duty) Moät vaøi öùng duïng caàn moät ñieän aùp hoaït ñoäng cao hay moät caûm bieán coù ñaùp öùng nhanh hôn loaïi chuaån. Loaïi Extra Duty coù khoaûng hoaït ñoäng cao hôn vaø coù theå hoaït ñoäng vôùi taûi 300mA. Loaïi naøy coù caùc loaïi 2 daây, 3 daây trong caû hai loaïi caáu hình thöôøng ñoùng (NC) vaø thöôøng hôû (NO). Chuùng coù caû hai daïng hình oáng vaø hình khoái. Höôùng daãn löïa choïn loaïi Extra Duty Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 29
  30. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Loaïi hoaït ñoäng trong moâi tröôøng voâ cuøng khaéc nghieät IP68. IP laø heä thoáng phaân loaïi Chaâu Aâu xaùc ñònh möùc ñoä choáng choïi cuûa thieát bò ñoái vôùi buïi, chaát loûng, vaät theå raén vaø töông taùc vôùi con ngöôøi. Heä thoáng phaân loaïi IP68 cuûa Chaâu Aâu ñöôïc chaáp nhaän treân toaøn theá giôùi. Luaät phaân loaïi chuyeån maïch khoâng tieáp xuùc IP68 qui ñònh söï baûo veä ñoái vôùi söï thaâm nhaäp cuûa buïi, shock ñieän, nöôùc trong moâi tröôøng ngaäp nöôùc. Nhöõng loaïi naøy coù 3 hoaëc 4 daây trong caáu hình ngoõ ra NPN hoaëc NPN vôùi hai loaïi NO vaø NC. Chæ daãn veà loaïi hoaït ñoäng trong moâi tröôøng voâ cuøng khaéc nghieät IP68. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 30
  31. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Loaïi coù khoaûng caùch caûm bieán lôùn hôn khoaûng caùch chuaån. Loaïi naøy goàm 2 loaïi : Loaïi coù caáu hình 3 daây NPN hoaëc PNP ñöôïc thieát keá laø thöôøng ñoùng vaø thöôøng hôû söû duïng ñieän aùp DC. Loaïi coù caáu hình 3 daây ñöôïc thieát keá laø thöông ñoùng vaø thöôøng hôû söû duïng ñieän aùp AC. Chæ daãn veà loaïi coù khoaûng caùch caûm bieán lôùn hôn khoaûng caùch chuaån. NAMUR Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 31
  32. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Laø chuaån ñöôïc ñöa ra bôûi Uûy ban ño löôøng vaø ñieàu khieån Chaâu Aâu. Deutsche Industrie Normenausschuss (DIN) döïa vaøo ñaây xaây döïng thaønh chuaån cuûa Ñöùc maø ngaøy nay ñöôïc nhieàu quoác gia söû duïng. Gioáng nhö NAMUR, DIN 19234 laø nhoùm caùc chuaån thieát bò söû duïng trong moâi tröôøng khaéc nghieät. Baûn chaát an toaøn. Caûm bieán NAMUR chæ coù baûn chaát an toaøn khi söû duïng caùch ly giöõa nguoàn söû duïng/caùc thieát bò ngoõ ra chuaån vaø caùp chuaån. Trong taøi lieäu naøy khoâng coù ñuû thôøi gian ñeå noùi saâu veà chuû ñeà naøy. Baïn neân nghieân cöùu theâm töø muïc 500 ñeán 504 cuûa saùch National Electrical Code® ñeà caäp ñeán vieäc söû duïng linh kieän ñieän trong moâi tröôøng nguy hieåm. Moâi tröôøng nguy hieåm. Nhieäm vuï cuûa ngöôøi söû duïng laø lieân heä vôùi nhaø quaûn lyù ñòa phöông ñeå xaùc ñònh moâi tröôøng nôi thieát bò laøm vieäc thuoäc Division I hay Division II töø ñoù ñoái chieáu vaø thöïc hieän ñuøng caùc qui ñònh cuûa noù. Nhöõng khu vöïc (Divisions) Khu vöïc I laø nôi ñieàu kieän moâi tröôøng bình thöôøng. Khu vöïc II laø nôi coù theå xaûy ra moät ñieàu kieän baát thöôøng naøo ñoù laøm cho moâi tröôøng khoâng oån ñònh. Ví duï, moät thuøng hoùa chaát bò roø, Nhöõng lôùp vaø nhoùm. Vò trí nguy hieåm coù theå ñöôïc ñònh nghóa döôùi töøng lôùp hoaëc töøng nhoùm. Lôùp I, Nhoùm A, muïc D laø khí gas hay chaát loûng. Lôùp II, Nhoùm E, F vaø G bao goàm chaát deã chaùy. Lôùp III khoâng ñöôïc chia thaønh öøng nhoùm, noù bao goàm taát caû sôïi, xô deã baét löûa chaúng haïn nhö sôïi vaûi trong xöôûng may. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 32
  33. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Chæ daãn choïn löïa NAMUR : Caûm bieán aùp suaát. Caûm bieán aùp suaát duøng caûm bieán aùp löïc aùp ñaët neân moät nôi naøo ñoùchaúng haïn nhö giaùm saùt piston hay vò trí giôùi haïn cuûa van, giaùm saùt toác ñoï hoaëc ño motor thuûy löïc vaø caùc öùng duïng chaân khoâng. Ñieän aùp laøm vieäc trong khoûang töø 10 ñeân 30 VDC vôùi doøng taûi leân ñeán 200mA. Khoaûng caùch laøm vieäc cuûa nhöõng caûm bieán cao hôn 7253 psi laø 3mm. Caûm bieán loaïi naøy coù caáu hình 3 daây PNP vaø NPN vôùi thöôøng ñoùng (NC) vaø thöôøng môû (NO) Höôùng daãn choïn löïa caûm bieán aùp suaát. UBERO Chuaån caûm bieán BERO caàn moät heä soá suy giaûm cho nhöõng vaät theå kim loaïi khoâng phaûi laø kim loaïi chuaån. Saûn phaåm UBERO coù theå caûm bieán taát caû caùc loaïi kim loaïi maø khoâng caàn nhaân heä soá suy giaûm. Chuùng coù theå ñöôïc söû duïng trong nhöõng öùng duïng gaàn tröôøng ñieän töø Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 33
  34. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC maïnh. Höôùng daãn söû duïng UBERO AS-I Giao dieän boä taùc ñoäng vaø caûm bieán (AS-I hay AS-Interface) laø moät heä thoáng maïng nhöõng thieát bò nhò phaân chaúng haïn nhö caûm bieán. Cho ñeán gaàn ñaây, heä thoáng ñieàu khieån nhieàu thieát bò song song caàn keát noái nhieàu caûm bieán vôùi thieát bò ñieàu khieån. Chaúng haïn nhö heä thoáng PLC, söû duïng modul I/O ñeå nhaän giaù trò töø nhöõng thieát bò nhò phaân nhö caûm bieán. Ngoõ ra nhò phaân ñöôïc duøng ñeå baät hay taét moät quy trình döïa treân keát quaû cuûa ngoõ vaøo. Vieäc söû duïng qui öôùc noái daây laøm cho nhöõng ngoõ vaøo ra ñöôïc roõ raøng trong nhöõng nhieäm vuï phöùc taïp. AS-I thay theá boä noái daây baèng moät caùp 2 loõi. Caùp ñöôïc thieát keá ñeå caûm bieán chæ coù theå keát noái ñuùng. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 34
  35. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Caûm bieán caûm öùng môû roäng ñeå söû duïng treân AS-I coù tích hôïp chíp AS-I beân trong. Höôùng daãn choïn löïa AS-i. Ngoõ ra töông töï. Nhöõng caûm bieán naøy ñöôïc söû duïng khi ta caàn moät giaù trò töông töï. Trong moät vaøi öùng duïng noù duøng ñeå nhaän bieát khoaûng caùch töø vaät ñeán caûm bieán. Khoaûng tyû leä caûm bieán töø 0 ñeán 6mm. Ngx ra cuûa caûm bieán töø 1 ñeán 5VDC hay töø 0 ñeán 5mA khi vaät theå ñöôïc ñöa ra xa caûm bieán. Höôùng daãn löïa choïn caûm bieán töông töï. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 35
  36. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC IX. Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa caûm bieán ñieän dung. Caûm bieán ñieän dung gioáng nhö caûm bieán ñieän caûm. Söï khaùc nhau chính giöõa hai loaïi laø caûm bieán ñieän dung taïo ra moät tröôøng tónh thay vì moät tröôøng ñieän töø. Caûm bieán ñieän dung caûm bieán ñöôïc caùc loaïi vaät theå kim loaïi vaø khoâng kim loaïi nhö giaáy, kính, chaát loûng vaø vaûi. Beà maët caûm bieán cuûa caûm bieán ñieän dung ñöôïc caáu taïo bôûi 2 ñieän cöïc kim loaïi ñoàng taâm cuûa moät tuï ñieän. Khi moät vaät theå ñeán gaàn beà maët caûm bieán, noù rôi vaøo tröôøng ñieän tónh cuûa ñieän cöïc vaø laøm cho thay ñoåi giaù trò ñieän dung trong maïch taïo dao ñoäng. Ñieàu naøy laøm cho maïch taïo dao ñoäng taïo ra tín hieäu. Maïch trigger ñoïc tín hieäu dao ñoäng khuyeách ñaïi vaø khi noù ñaït ñeán moät möùc ñaëc bieät thì laøm cho traïng thaùi ngoõ ra cuûa caûm bieán thay ñoåi. Khi vaät theå rôøi xa caûm bieán, bieân ñoä cuûa giao ñoäng giaûm laøm cho ngoõ ra cuûa caûm bieán trôû veà traïng thaùi ban ñaàu cuûa noù. Vaät theå chuaån vaø haèng soá ñieän moâi. Vaät theå chuaån ñöôïc ñònh roõ cho moãi caûm bieán ñieän dung. Moät vaät theå chuaån thöôøng ñöôïc xaùc ñònh laø kim loaïi vaø/hoaëc nöôùc. Aûcm bieán ñieän dung phuï thoäc vaøo haèng soá ñieän moâi cuûa vaät theå. Haèng soá ñieän moâi cuûa vaät theå caøng lôùn thì chuùng caøng deã ñöôïc phaùt hieän. Hình veõ sau moâ taû moái quan heä cuûa haèng soá ñieän moâi cuûa moät vaät theå vaø khaû naêng cuûa caûm bieán ñeå xaùc ñònh vaät lieäu treân khoaûng caùch caûm bieán tyû leä (Sr) Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 36
  37. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Baûng sau moâ taû haèng soá ñieän moâi cuûa moät vaøi vaät lieäu. Ví duï, moät caûm bieán ñieän dung coù khoaûng caûm bieán tyû leä laø 10mm vaø vaät theå laø röôïu, khoaûng caûm bieán thöïc (Sr) khoaûng 85% cuûa khoaûng caûm bieán tyû leä hay 8.5mm. Caûm bieán thoâng qua chöôùng ngaïi vaät. Moät öùng duïng cho caûm bieán ñieän dung laø caûm bieán möùc thoâng qua vaät caûn. Ví duï, nöôùc coù haèng soá ñieän moâi cao hôn nhöïa. Ñieàu naøy laøm cho caûm bieán coù khaû naêng “nhìn xuyeân ” qua nhöïa vaø phaùt hieän nöôùc. Baûo veä ñaàu doø. Taát caû caûm bieán cuûa Siemens ñeàu coù baûo veä ñaàu doø. Nhöõng caûm bieán naøy seõ phaùt hieän vaât lieäu daãn chaúng haïn nhö ñoàng, nhoâm hay chaát loûng, vaø loaïi vaät lieäu khoâng daãn nhö kín, nhöïa, vaûi vaø giaáy. Caûm bieán coù baûo veä ñaàu doù coù theå gaén ngang vôùi beà maët khung maø khoâng gaây baát lôïi cho ñaëc tröng caûm bieán cuûa chuùng. Phaûi chaéc chaén raèng caûm bieán phaûi ñöôïc söû duïng trong moâi tröôøng khoâ raùo. Chaát loûng dính treân beà maët cuûa caûm bieán coù theå gaây loãi trog quaù trình laøm vieäc. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 37
  38. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC X. Caùc loaïi caûm bieán ñieän dung. Hoï saûn phaåm 3RG16 duøng ñeå nhaän bieát caûm bieán ñieän dung cuûa Siemens. Moãi loaïi coù hai daïng cho ñieän aùp DC vaø ñieän aùp AC. Heä thoáng ñieàu khieån ñieän töû chaúng haïn nhö PLC hay relay coù theå ñieàu khieån tröïc tieáp vôùi möùc ñieän aùp cuûa caûm bieán. Trong tröôøng hôïp loaïi caûm bieán söû duïng ñieän aùp AC, taûi (tieáp ñieåm relay, van ñieän töø) ñöôïc keát noái tröïc tieáp vôùi caûm bieán vaø keát noái thaúng vôùi ñieän aùp AC. Caùc loaïi caûm bieán coù caùc loaïi 2, 3, vaø 4 daây ngoõ ra. Chæ daãn söû duïng caûm bieán ñieän dung. XI. Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa caûm bieán sieâu aâm. Caûm bieán sieâu aâm söû duïng moät boä bieán ñoåi ñeå truyeàn vaø nhaän tín hieäu sieâu aâm. Khi vaät theå xaâm nhaäp vaøo chuøm tia, soùng sieâu aâm seõ bò phaûn xaï laïi caûm bieán, laø nguyeân nhaân baät hay taét ngoõ ra cuûa caûm bieán. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 38
  39. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Ñóa aùp ñieän Moät ñóa goám aùp ñieän ñöôïc gaén treân beà maët caûm bieán. Noù coù theå truyeàn vaø nhaän xung coù taàn soá cao. Moät ñieän aùp coù taàn soá cao ñöôïc aùp vaøo ñóa laøm cho noù dao ñoäng cuøng taàn soá. Söï dao ñoäng cuûa ñóa taïo neân soùng aâm cao taàn. Khi xung truyeàn ñi gaëp vaät theå phaûn xaï aâm, soùng phaûn xaï ñöôïc taïo ra. Khoaûng thôøi gian cuûa xung phaûn xaï ñöôïc ñaùnh giaù taïi boä bieán ñoåi. Khi vaät theå xaâm nhaäp khoaûng taùc ñoäng ñaõ ñöôïc ñaët tröôùc, ngoõ ra cuûa caûm bieán seõ ñöôïc thay ñoåi. Khi vaät theå ra khoûi khoaûng taùc ñoäng, ngoõ ra cuûa caûm bieán seõ trôû laïi traïng thaùi thöôøng. Xung phaùt ra treân thöïc teá laø chuøm 30 xung vôùi ñoä khuyeâch ñaïi 200Kvolt. Xung nhaän ñöôïc coù theå khoaûng vaøi milivolt. Vuøng khoâng nhìn thaáy (Blind Zone). Vuøng khoâng nhìn thaáy toàn taïi ngay tröôùc caûm bieán. Noù ôû khoaûng töø 6 ñeán 80cm tröôùc caûm bieán. Neáu moät vaät theå ñi vaøo vuøng khoâng nhìn thaáy seõ khoâng coù söï thay ñoåi ôû ngoõ ra. Khoaûng xaùc ñònh (Range Definition) Khoaûng thôøi gian giöõa tín hieäu truyeàn vaø tín hieäu nhaän cho pheùp xaùc ñònh khoaûng caùch giöõa vaät theå vaø caûm bieán. Khoaûng taùc ñoäng coù theå ñieàu chænh ñöôïc ñoä roäng vaø vò trí trong khoaûng caûm bieán. Giôùi haïn treân coù theå ñöôïc ñieàu chænh Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 39
  40. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC treân taát caû caùc caûm bieán. Giôùi haïn döôùi chæ coù theå ñieàu chænh ñöôïc ôû moät vaøi loaïi. Moät vaät theå xa hôn giôùi haïn treân khoâng laøm thay ñoåi ngoõ ra cuûa caûm bieán. Treân moät vaøi loaïi caûm bieán, toàn taïi moät khoaûng haïn cheá (blocking range). Noù naèm giöõa khoaûng giôùi haïn döôùi vaø vuøng khoâng nhìn thaáy. Moät vaät theå naèm trong khoaûng haïn cheá ngaên caûn vieäc xaùc ñònh vaät theå naèm trong khoaûng taùc ñoäng. Maãu böùc xaï. Maãu böùc xaï cuûa moät caûm bieán sieâu aâm goàm moät buùp soùng chính vaø moät soá buùp soùng phuï. Goùc cuûa buùp soùng chính (tính gaàn ñuùng) khoaûng 50. Vuøng töï do (Free Zone) Vuøng töï do phaûi ñöôïc duy trì xung quanh caûm bieán ñeå daønh cho buùp soùng phuï. Ví duï sau moâ taû vuøng töï do caàn cho caùc vò trí khaùc nhau. Caûm bieán song song. Trong ví duï thöù nhaát, hai heä thoáng ñònh vò döôùi nöôùc baèng sieâu aâm vôùi khoaûng caûm bieán baèng nhau ñöôïc gaén song song vôùi nhau. Vaät theå thaúng ñöùng vôùi buùp soùng aâm. Khoaûng caùch giöõa 2 caûm bieán ñöôïc xaùc ñònh bôûi khoaûng caûm bieán. Neáu khoaûng caûm bieán laø 6cm, chuùng coù theå ñònh vò thaáp nhaát laø 15cm. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 40
  41. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Söï giao thoa laãn nhau. Söï giao thoa laãn nhau xuaát hieän khi caûm bieán sieâu aâm ñöôïc laép ñaët quaù gaàn nhau vaø vaät theå rôi vaøo vò trí coù theå laøm phaûn xaï laïi soùng aâm cuûa caûm bieán naùy sang caûm bieán kia. Trong tröôøng hôïp naøy, khoaûng caùch giöõa caùc caûm bieán coù theå xaùc ñònh thoâng qua thöû nghieäm. Maéc caûm bieán ñoái dieän nhau. Trong ví duï sau, hai caûm bieán sieâu aâm vôùi khaûng caûm bieán gioáng nhau ñöôïc laép ñaët vaøo vò trí ñoái dieän nhau. Khoaûng caùch toái thieåu caàn giöõa hai caûm bieán ñeå khoâng coù söï giao thoa giöõa caûm bieán naøy vôùi caûm bieán kia. Beà maët baèng phaúng vaø khoâng baèng phaúng. Caûm bieán sieâu aâm ñöôïc gaén gaàn vôùi moät beà maët baèng phaúng , chaúng haïn nhö töôøng hay moät maùy moùc naøo ñoù coù beà maët phaúng thì caàn moät vuøng töï do toái thieåu ít hôn laø caûm bieán ñöôïc gaén gaàn vôùi beà maët goà gheà. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 41
  42. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Canh goùc. Goùc cuûa vaät theå khi naèm trong buùp soùng cuõng phaûi ñöôïc quan taâm. Ñoä leäch lôùn nhaát so vôùi maët phaúng caûm bieán laø ±30. Neáu goùc cuûa vaät theå lôùn hôn 30 soùng aâm seõ phaûn xaï ñi höôùng khaùc vaø caûm bieán seõ khoâng nhaän ñöôïc soùng phaûn hoài. Nhöõng chaát loûng vaø nhöõng vaät lieäu thoâ. Chaát loûng, chaúng haïn nhö nöôùc cuõng phaûi coù goùc giôùi haïn 30. Tuy nhieân, ñoáng vaät lieäu thoâ, chaúng haïn nhö caùt coù ñoä leäch lôùn nhaát laø 450 do soùng aâm coù goùc phaûn xaï lôùn. Vaät theå ngoaøi khoaûng traéng. Moät vaät theå coù theå ñöôïc ñaët ôû vuøng laân caän cuûa buùp soùng, ñaây laø nguyeân nhaân gaây loãi cuûa caûm bieán. Nhöõng vaät theå naøy coù theå ñöôïc ñaët ngoaøi khoaûng nhaän bieát baèng Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 42
  43. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC caùch söû duïng moät loã hoång laøm baèng vaät lieäu chaën soùng aâm chaúng haïn nhö ñaù loâng. Loã naøy laøm heïp buùp soùng vaø ngaên chaën nhöõng xung phaûn xaï töø nhöõng vaät theå khoâng mong ñôïi. Caùc mode thöïc thi. Caûm bieán sieâu aâm coù theå thieát laäp ñeå hoaït ñoäng ôû caùc mode sau : khuyeách taùn, phaûn xaï vaø chuøm tia xuyeân qua. Mode khuyeách taùn. Ñaây laø mode chuaån cuûa taùc ñoäng. Vaät theå, di chuyeån vaøo vuøng taùc ñoäng cuûa buùp soùng töø baát cöù höôùng naøy ñeàu laøm thay ñoåi ngoõ ra cuûa caûm bieán. Mode naøy cuûa caûm bieán sieâu aâm gioáng nhö caûm bieán khoâng tieáp xuùc (caûm öùng, ñieän dung). Mode phaûn xaï. Mode phaûn xaï duøng moät maët phaûn xaï ñaët trong khoaûng ñònh vò tröôùc. Khoaûng taùc ñoäng ñöôïc ñieàu chænh bôûi maët phaûn xaï. Nhöõng xung ñaäp vaøo maët phaûn xaï vaø naûy laïi caûm bieán. Khi vaät theå ngaên chaën xung phaûn xaï, ngoõ ra cuûa caûm bieán seõ thay ñoåi. Ñieån hình duøng trong öùng duïng nôi vaät theå khoâng phaûi laø moät vaät haáp thuï soùng aâm. Mode chuøm tia xuyeân. (thru-beam mode) Caûm bieán chuøm tia xuyeân goàm moät boä phaùt ñeå taïo soùng sieâu aâm vaø moät boä thu. Neáu chuøm tia giöõa boä phaùt vaø boä thu ñöôïc ngaét thì ngoõ ra cuûa caûm bieán seõ chuyeån traïng thaùi. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 43
  44. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Aûnh höôûng cuûa moâi tröôøng. Thôøi gian di chuyeån cuûa soùng aâm coù theå bò taùc ñoäng bôûi tính chaát vaät lyù cuûa khoâng khí. Ñieàu naøy taùc ñoäng ñeán khoaûng caùch cuûa caûm bieán. XII. Caùc loaïi caûm bieán sieâu aâm. Hoï caûm bieán sieâu aâm bao goàm caûm bieán chuøm tia xuyeân (thru-beam sensor), caûm bieán compact range (M18, Compact range 0, I, II, vaø III), caûm bieán ñieàu chænh (Modular range II) Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 44
  45. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Caûm bieán chuøm tia xuyeân. Caûm bieán cuûa chuøm tia xuyeân goøm moät boä phaùt vaø moät boä thu. Boä phaùt phaùt ñi moät chuøm tia heïp vôùi taàn soá lieân tuïc. Khi vaät theå xuaát hieän giöõa boä phaùt vaø boä thu, laøm cho soùng aâm bò ngaét vaø ngoõ ra cuûa caûm bieán thay ñoåi traïng thaùi. Möùc aùp hoaït ñoäng cuûa loaïi naøy laø 20 ñeán 30 VDC. Taàn soá cuûa caûm bieán laø 200Hz taïi khoaûng caùch caûm bieán 40cm. Boä thu chuøm tia. Coù hai loaïi boä thu cho caûm bieán chuøm tia xuyeân. Caû hai ñeàu söû duïng transistor PNP. Moät boä cung caáp ngoõ ra NO, moät loaïi cung caáp NC. Ñoä nhaïy vaø caøi ñaët taàn soá cuûa caûm bieán thru-beam lieân quan ñeán giaù trò X1 treân boä thu. Kích thöôùc nhoû nhaát cuûa moät vaät theå coù theå phaùt hieän ñöôïc laø moät haøm cuûa khoaûng caùch giöõa boä phaùt vaø boä thu. Neáu khoaûng caùch giöõa boä phaùt vaø boä thu nhoû hôn 40cm vaø loã hoång nhoû nhaát giöõa hai vaät theå ít nhaát laø 3 cm thì coù theå phaùt hieän ñöôïc vaät theå lôùn hôn hoaëc baèng 2cm. Neáu khoaûng caùch giöõa boä phaùt vaø boä thu nhoû hôn, thì duø loã hoång coù nhoû hôn 1mm thì caûm bieán cuûng coù theå phaùt hieän ñöôïc. Taïi khoaûng caùch caûm bieán lôùn nhaát, nhöõng vaät theå lôùn hôn 4cm coù theå ñöôïc phaùt hieän mieãn laø loã hoång giuõa nhöõng vaät theå lôùn hôn 1cm. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 45
  46. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Loaïi compact range 0. Caûm bieán Compact range 0 coù theå laø loaïi tích hôïp hay loaïi rieâng leõ caùc boä chuyeån ñoåi. Chuùng ñöôïc xaây döïng caáu hình vôùi ngoõ ra NC, NO hay ngoõ ra töông töï. Nhöõng caûm bieán naøy coù hình khoái daïng laäp phöông (80x65x30mm) caûm bieán coù theå hoaït ñoäng vôùi möùc aùp 18 ñeán 35 VDC vaø coù theå laùi taûi ñeán 100mA. Tuyø thuoäc vaøo caûm bieán, khoaûng caûm bieán coù theå thay ñoåi töø 6 ñeán 20cm (boä chuyeån ñoåi rieâng leõ) hoaëc töø 20 ñeán 100cm (boä chuyeån ñoåi tích hôïp). Taàn soá chuyeån maïch coù theå töø 5 ñeán 8Hz. Caûm bieán Compact range 0 coù theå trieät nhieãu neàn. Ñieàu naøy coù nghóa laø khoaûng giôùi haïn treân cuûa caûm bieán ñöôïc ñieàu chænh baèng moät caàu phaân theá. Nhöõng vaät theå trong khoaûng caûm bieán nhöng xa hôn khoaûng chuyeån maïch cuûa giôùi haïn treân thì khoâng laøm thay ñoåi ngoõ ra cuûa caûm bieán. Loaïi Compact Range I. Loaïi caûm bieán Compact Range I ñöôïc saûn xuaát döôùi 3 daïng NC, NO vaø loaïi 2 ngoõ ra thöôøng ñoùng vaø thöôøng hôû. Nhöõng daïng naøy coù daïng hình truï (M30x150mm). Coù moät vaøi daïng khaùc nhau bao goàm daïng coù boä phaùt thu rieâng leõ (coù treân hình sau) vaø daïng tilting-head (khoâng coù trong hình). Caûm bieán hoaït ñoäng vôùi möùc aùp töø 20 ñeán 30 VDC vaø coù theå hoaït ñoäng vôùi doøng taûi ñeán 200mA. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 46
  47. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Tuyø thuoäc vaøo loaïi caûm bieán maø khoaûng caûm bieán naèm trong khoaûng 6-30 cm, 20-130 cm, 40-300 cm hay 60-600 cm. Taàn soá chuyeån maïch bieán ñoåi töø 1 ñeán 8Hz. Loaïi caûm bieán Compact Range I coù theå trieät nhieãu neàn (background supression) vaø nhieãu xung quanh (foreground superession). Ñieàu naøy coù nghóa laø giôùi haïn treân vaø giôùi haïn döôùi cuûa khoaûng caûm bieán coù theå ñieàu chænh ñöôïc vôùi bieán aùp rieâng leõ. Nhöõng vaät theå trong khoaûng caûm bieán nhöng ôû ngoaøi khoaûng chuyeån maïch cuûa giôùi haïn treân vaø giôùi haïn döôùi cuûa caûm bieán thì thieát bò seõ khoâng xaùc ñònh ñöôïc. SONPROG. Caùc loaïi caûm bieán sieâu aâm ñaõ ñöôïc thaûo luaän (Thru-beam, Compact Range 0, Compact Range I) trong caû daïng coù theå ñieàu chænh ñöôïc baèng tay vôùi bieán aùp vaø caû daïng khoâng ñieàu chænh ñöôïc. SONPROG laø moät chöông trình maùy tính duøng ñeå ñieàu chænh caûm bieán Compact Range II, Compact Range III vaø Compact Range M18. Vôùi caûm bieán sieâu aâm SONPROG coù theå phuïc vuï cho töøng yeâu caàu cuûa töøng öùng duïng thöïc teá. Moät giao dieän ñöôïc keát noái giöõa caûm bieán vaø coång RS232 cuûa maùy tính. SONPROG coù theå duøng ñeå thieát laäp caùc thoâng soá sau : • Khoaûng baét ñaàu vaø keát thuùc chuyeån maïch. • Ñoä treå cuûa chuyeån maïch. • Baét ñaàu vaø keát thuùc cuûa ñaëc tröng töông töï. • Keát thuùc cuûa vuøng khoâng nhìn thaáy ñöôïc. • Keát thuùc cuûa vuøng caûm bieán ñöôïc. • Tieáp ñieåm loaïi NC hay NO. • Baät/taét ñieàu chænh bieán aùp treân caûm bieán Nhöõng giaù trò naøy coù theå in ra vaø löu tröõ trong file, khi caàn coù theå laáy töø file ñeå thieát laäp laïi cho caûm bieán. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 47
  48. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Loaïi Compact Range II. Caûm bieán Compact Range II coù beà ngoaøi gioáng nhö caûm bieán Compact Range I. Söï khaùc nhau chính laø Compact Range II coù theå ñieàu chænh baèng tay hoaëc vôùi SONPROG. Caûm bieán naøy goàm coù hai loaïi NC vaø NO döôùi 3 daïng : moät NC, moät NO hoaëc moät NC vaø moät NO. Caáu taïo chung cuûa loaïi naøy laø hình truï (M30x150mm). Coù vaøi kieåu bao goàm caû kieåu boä phaùt vaø boä thu rôøi. Caûm bieán Compact Range II laøm vieäc trong khoaûng ñieän aùp 20 – 30 VDC vaø coù theå keùo taûi ñeán 300mA. Caûm bieán Compact Range II coù theå ñoàng boä ñeå ngaên chaën söï giao thoa khi söû duïng nhieàu caûm bieán quaù gaàn nhau. Tuyø thuoäc vaøo loaïi caûm bieán maø khoaûng caûm bieán naèm trong khoaûng 6-30 cm, 20-130 cm, 40-300 cm hay 60-600 cm. Taàn soá chuyeån maïch bieán ñoåi töø 1 ñeán 8Hz. Loaïi caûm bieán Compact Range I coù theå trieät nhieãu neàn (background supression) vaø nhieãu xung quanh (foreground superession). Ñieàu naøy coù nghóa laø giôùi haïn treân vaø giôùi haïn döôùi cuûa khoaûng caûm bieán coù theå ñieàu chænh ñöôïc vôùi bieán aùp rieâng leõ. Nhöõng vaät theå trong khoaûng caûm bieán nhöng ôû ngoaøi khoaûng chuyeån maïch cuûa giôùi haïn treân vaø giôùi haïn döôùi cuûa caûm bieán thì thieát bò seõ khoâng xaùc ñònh ñöôïc. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 48
  49. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Kieåu Compact Range II töông töï. Compact Range II coù kieåu töông töï. Giaù trò töông töï caûm bieán ñöôïc ñoåi sang xung soá. Moät boä ñeám trong LOGO hoaëc trong PLC seõ ñeám soá xung chuyeån ñoåi giaù trò ño löôøng. Ví duï, chuyeån maïch ngoõ ra cuûa caûm bieán ñöôïc thieát laäp 50 Hz töông öùng vôùi 50 cm vaø coång thôøi gian cuûa LOGO set 1 giaây. Ñieàu naøy coù nghóa laø trong moät giaây (tính theo ñoàng hoà cuûa PLC), neáu coù bao nhieâu xung thì khoaûng caùch caûm bieán ñöôïc seõ töông öùng. LOGO coù theå chuyeån ñoåi chính xaùc moät taàn soá sang khoaûng caùch töông öùng. Kieåu Compact Range III. Gioáng nhö Compact Range II, caûm bieán Compact Range III coù theå ñieàu chænh ñöôïc baèng tay hoaëc baèng SONPROG. Caûm bieán naøy goàm coù hai loaïi NC vaø NO döôùi 3 daïng : moät NC, moät NO hoaëc loaïi coù hai ngoõ ra töông töï, 0-20mA hoaëc 0-10 VDC. Caûm bieán laøm vieäc taïi ñieän aùp 20-30VDC vaø coù theå hoaït ñoäng vôùi taûi leân ñeán 300mA. Caûm bieán Compact Range III coù theå ñoàng boä ñeå ngaên chaën söï giao thoa khi söû duïng nhieàu caûm bieán quaù gaàn nhau. Theâm vaøo ñoù, caûm bieán naøy coù tích hôïp moät tính trung bình soá hoïc, coù ích cho caûm bieán möïc chaát loûng hay nhöõng öùng duïng khaùc nôi coù söï thay ñoåi cuûa möùc chaát loûng. Boä trung bình soá hoïc buø ñoùng vai troø quaân bình giaù trò ñoù. Tuyø thuoäc vaøo loaïi caûm bieán maø khoaûng caûm bieán naèm trong khoaûng 6-30 cm, 20-130 cm, 40-300 cm, 60- 600 cm hoaëc 80-1000 cm. Taàn soá chuyeån maïch bieán ñoåi töø 0.5 ñeán 5Hz. Loaïi caûm bieán Compact Range III coù theå trieät Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 49
  50. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC nhieãu neàn (background supression) vaø nhieãu xung quanh (foreground superession). Loaïi Compact Range M18 Kích thöôùc nhoû (M18 x 101 mm) cuûa loaïi caûm bieán Compact Range M18 laøm cho noù thích öùng vôùi nhöõng öùng duïng nôi khoâng gian giôùi haïn. Caûm bieán Compact Range M18 coù hai daïng NO vaø NC, ngoøai ra noù coøn coù loaïi moät ngoõ ra töông töï ( 4-20mA, 0-20mA, hay 0-10 VDC). Caûm bieán laøm vieäc ôû möùc ñieän aùp 20- 30VDC vaø coù theå keùo taûi ñeán 100mA. Tuøy töøng loaïi caûm bieán maø khoaûng caûm bieán laø 5-30 cm hoaëc 15-100 cm vaø taàn soá chuyeån maïch laø 4 hay 5 Hz. Caûm bieán M18 coù choáng nhieãu neàn (background suppression) Söû duïng Compact Range vôùi AS-i. Siemens cuõng saûn xuaát daïng caûm bieán sieâu aâm ñeå söû duïng vôùi AS-i. Goàm 4 khoaûng caûm bieán sau : 6-30 cm, 20-130 cm, 40-300 cm vaø 60-600 cm. Taàn soá chuyeån maïch thay ñoåi töø 1 ñeán 8 Hz. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 50
  51. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Loaïi Modular Range II vaø boä ñeám xung (Sígnal Evaluator). Nhoùm keá tieáp cuûa caûm bieán sieâu aâm laø Modular Range II. Noù goàm nhöõng caûm bieán vaø boä ñeám xung töông öùng. Boä ñeám tín hieäu caàn thieát cho nhöõng caûm bieán Modular Range II. Giaù trò caûm bieán ñöôïc thieát laäp söû duïng nhöõng nuùt treân boä ñeám. Hai doøng maøn hình LCD hieån thò giaù trò thieát laäp. Boä ñeám xung coù theå laøm vieäc toái ña vôi 2 caûm bieán Modular Range II. Noù ñöôïc caáp nguoàn töø 20-30 VDC. Noù coù 2 ngoõ ra chuyeån maïch, moät ngoõ ra loãi vaø moät ngoõ ra töông töï. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 51
  52. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Nhöõng caûm bieán Modular Range II. Caûm bieán Modular Range II coù 3 kieåu : caûm bieán hình khoái, caûm bieán hình truï vaø caûm bieán hình caàu. Chuùng coù nhöõng ngoõ ra NC, NO vaø ngoõ ra töông töï. Nhö ñaõ ñeà caäp ôû treân, taát caû caùc thieát laäp vaø hoaït ñoäng ñeàu coù theå vôùi boä ñeám xung. Tuøy thuoäc vaøo loaïi caûm bieán maø khoaûng caûm bieán naèm trong khoaûng 6-30 cm, 20-130 cm, 40-300 cm, 60-600 cm hoaëc 80-1000 cm. Taàn soá chuyeån maïch bieán ñoåi töø 1 ñeán 20Hz. Loaïi caûm bieán Modular Range II coù theå trieät nhieãu neàn (background supression) vaø nhieãu xung quanh (foreground superession). Phuï tuøng. Caûm bieán hình caàu M30 caàn moät thieát bò ñieàu chænh (adjusting device) vôùi moät giaù ñôõ (coù trong hình) hay gioû (khoâng coù trong hình) vaø moät göông phaûn xaï 900 (900 diverting reflector) Thieát bò ñieàu chænh cho pheùp caûm bieán ñöôïc ñònh vò chaéc chaéc. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 52
  53. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC XIII. Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa caûm bieán quang. Caûm bieán quang ñieän laø moät loaïi khaùc cuûa thieát bò caûm bieán vò trí. Caûm bieán quang ñieän duøng söï ngaên chaën hay phaûn xaï cuûa chuøm tia saùng ñaõ ñöôïc ñieàu cheá khi gaëp vaät theå ñeå xaùc ñònh vaät theå. Boä ñieàu khieån goàm moät boä phaùt (nguoàn aùnh saùng), moät boä thu ñeå xaùc ñònh aùnh saùng phaùt ra, vôùi söï hoå trôï cuûa maïch ñieän töû ñaùnh giaù vaø khuyeách ñaïi tín hieäu baét ñöôïc ñeå thay ñoåi traïng thaùi ngoõ ra cuûa caûm bieán. Chuùng ta khaù gaàn guûi vôùi nhöõng öùng duïng cuûa caûm bieán quang ñieän ví duï nhö ñöôïc ñaët tröôùc ngoõ vaøo cuûa cöûa ñeå caûnh baùo khi coù ngöôøi vaøo. Ñieàu cheá aùnh saùng. Ñieàu cheá aùnh saùng ñeå taêng khoaûng caûm bieán trong khi giaûm taùc ñoäng cuûa nguoàn saùng xung quanh. Ñieàu cheá aùnh saùng laø taïo ra xung coù taàn soá giöõa 5 ñeán 30 KHz. Caûm bieán quang ñieän coù theå phaân bieät aùnh saùng ñieàu cheá vôùi aùnh saùng xung quanh. Nguoàn saùng ñöôïc söû duïng trong nhöõng khoaûng caûm bieán naøy trong quang phoå aùnh saùng töø vuøng aùnh aùng xanh cho ñeán vuøng tia hoàng ngoaïi. Nguoàn saùng LED thöôøng hay ñöôïc duøng cho caûm bieán naøy. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 53
  54. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Khoaûng hôû. Coù theå xaûy ra tröôøng hôïp hai thieát bò quang ñieän hoaït ñoäng quaù gaàn nhau gaây nhieãu giao thoa. Vaán ñeà coù theå khaéc phuïc vôùi canh laïi hay ñieàu chænh buùp soùng. Khoaûng hôû giöõa hai caûm bieán ñöôïc cho ôû baûng sau. Trong moät vaøi tröôøng hôïp, caàn thieát phaûi coù söï taêng khoaûng caùch giöõa hai caûm bieán. Ñoä lôïi Excess. Nhieàu moâi tröôøng, nhaát laø trong nhöõng öùng duïng coâng nghieäp, bao goàm buïi, baån, khoùi, hôi aåm hay chaát thaûi gaây oâ nhieåm. Moät caûm bieán hoaït ñoäng trong moâi tröôøng maø coù nhöõng nhöõng chaát oâ nhieãm naøy caàn nhieàu aùnh saùng hôn. Coù 6 caáp moâi truôøng nhö sau : 1. Khoâng khí saïch (ñieàu kieän lyù töôûng) 2. OÂ nhieãm nheï (trong nhaø, khoâng phaûi vuøng coâng nghieäp, trong vaên phoøng) 3. OÂ nhieãm ít (kho haøng, coâng nghieäp nheï) 4. OÂ nhieãm vöøa phaûi (quaù trình xay nghieàn, ñoä aåm cao, hôi nöôùc) 5. OÂ nhieãm naëng ( Khoâng khí nhieãm buïi naëng, moâi tröôøng coù buïi nöôùc) 6. Cöïc kì oâ nhieãm (haàm moû, buïi treân thaáu kính) Ñoä lôïi Excess moâ taû soá löôïng aùnh saùng phaùt ra töø boä phaùt vöôït quaù soá löôïng caàn ñeå taùc ñoäng ñeán boä thu. Trong moâi tröôøng saïch, ñoä lôïi baèng 1 hay lôùn hôn 1 ñuû ñeå taùc ñoäng ñeán boä thu. Ví duï, moät moâi tröôøng chöùa oâ nhieãm khí thaûi maùy bay haáp thuï 50% aùnh saùng phaùt ñi cuûa boä phaùt. Luùc naøy ta caàn ñoä lôïi nhoû nhaát laø 2 ñeå taùc ñoäng ñeán caûm bieán boä thu. Ñoä lôïi Excess ñöôïc xaây döïng treân bieåu ñoà Logarit. Ví duï trình baøy sau ñaây laø bieåu ñoà ñoä lôïi cuûa caûm bieán thru-beam M12. Neáu khoaûng caûm bieán caàn laø 1m thì ñoä lôïi cuûa noù seõ laø 30. Ñieàu naøy coù nghóa laø caàn gaáp 30 laàn ñoä saùng so vôùi trong moâi tröôøng saïch ñeå taùc ñoäng ñöôïc boä thu. Ñoä lôïi giaûm khi khoaûng caûm bieán taêng. Chuù yù raèng khoaûng caûm bieán cuûa caûm bieán thru-beam baét ñaàu töø boä phaùt cho ñeán boä thu vaø khoaûng caûm bieán cho caûm bieán phaûn xaï laø töø boä phaùt cho ñeán vaät theå. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 54
  55. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Vuøng chuyeån maïch (switching Zones) Caûm bieán quang ñieän coù moät vuøng chuyeån maïch. Vuøng chuyeån maïch ñöôïc ñaét cô sôû treân hình daïng vaø ñöôøng kính cuûa luoàng saùng töø boä phaùt cuûa caûm bieán. Boä thu seõ ñöôïc tích cöïc khi moät vaät theå ñi vaøo vuøng naøy. Kí hieäu. Nhieàu loaïi kí hieäu khaùc nhau ñöôïc duøng trong catalog caûm bieán (SFPC-08000) ñeå giuùp ñôõ xaùc ñònh loaïi caûm bieán ñieän quang. Moät vaøi kí hieäu ñöôïc duøng ñeå xaùc ñònh kyõ thuaät queùt cuûa caûm bieán, chaúng haïn khuyeách taùn, phaûn xaï laïi, hay thrru-beam. Nhöõng kí hieäu khaùc xaùc ñònh ñieåm ñaëc tröng ñaëc bieát cuûa caûm bieán, chaúng haïn nhö Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 55
  56. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC caûm bieán sôïi quang, caûm bieán raõnh, caûm bieán maøu. Kyõ thuaät queùt. Kyõ thuaät queùt laø phöông phaùp söû duïng bôûi caûm bieán ñieän quang ñeå phaùt hieän moät vaät theå. Trong nhieäm vuï naøy, kyõ thuaät toát nhaát ñeå söû duïng phuï thuoäc vaøo vaät theå. Moät vaøi vaät theå môø ñuïc vaø moät vaøi vaät theå khaùc laïi coù ñoä phaûn xaï cao. Trong moät vaøi tröôøng hôïp, noù caàn thieát ñeå phaùt hieän söï thay ñoåi maøu cuûa vaät theå. Khoaûng caùch queùt cuõng laø moät heä soá trong löïa choïn kyõ thuaät queùt. Moät vaøi kyõ thuaät laøm vieäc toát taïi khoaûng caùch lôùn trong khi moät vaøi kyõ thuaät khaùc laïi laøm vieäc toát lôn taïi khoaûng caùch gaàn. Caûm bieán thru-beam caàn boä phaùt vaø boä thu rieâng leõ. Nhöõng thieát bò naøy ñöôïc canh theo caùch maø boä thu coù theå nhaän ñöôïc soá löôïng lôùn nhaát aùnh sang töø boä phaùt. Khi coù moät vaät theå naèm treân ñöôøng aùnh saùng ngaên chaën khoâng cho aùnh saùng ñeán ñöôïc vôùi boä thu, laøm choâ ngoõ ra boä thu thay ñoåi traïng thaùi. Khi vaät theå khoâng coøn chaén tia saùng, ngoõ ra boä thu seõ trôû veà traïng thaùi ñaàu. Caûm bieán thru-beam coù theå phuø hôïp vôùi vieäc xaùc ñònh vaät theå môø ñuïc hay coù ñoä phaûn xaï cao. Noù khoâng theå duøng ñeå xaùc ñònh caùc vaät theå trong suoát. Theâm vaøo ñoù, söï dao ñoäng coù theå gaây neân vaán ñeà alignment. Ñoä lôïi excess cao cuûa caûm bieán thru-beam laøm cho chuùng coù theå ñöôïc öùng duïng cho moâi tröôøng coù ñoä oâ nhieãm cao. Khoaûng caûm bieán toái ña cuûa noù vaøo khoaûng 300 feed. Vuøng hieäu löïc cuûa Thru-beam. Vuøng hieäu löïc cuûa caûm bieán quang laø ñöôøng kính chuøm tia coù theå phaùt hieän ñöôïc vaät. Vuøng hieäu löïc cuûa caûm bieán thru-beam laø ñöôøng kính cuûa thaáu kính phaùt vaø thaáu kính thu. Vuøng hieäu löïc keùo daøi töø thaáu kính phaùt ñeán thaáu kính thu. Kích thöôùc nhoû nhaát cuûa vaät phaûi baèng ñöôøng kính cuûa thaáu kính. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 56
  57. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Caûm bieán duøng kyõ thuaät phaûn xaï. Ngöôøi ta öùng duïng kyõ thuaät phaûn xaï trong caûm bieán quang, trong ñoù boä phaùt vaø boä thu ñöôïc ñaët trong moät khoái. Aùnh saùng töø boä phaùt ñöôïc truyeàn theo ñöôøng thaúng ñeán maët phaûn xaï vaø ñöôïc phaûn xaï veà boä thu. Coù hai daïng maët phaûn xaï h goùc (corner-cube) hoaëc maët phaûn xaï bình thöôøng. Khi vaät theå ngaên chaën chuøm tia, ngoõ ra cuûa caûm bieán seõ chuyeån traïng thaùi. Khi vaät theå khoâng coøn ngaên chuøm tia saùng, traïng thaùi ngoõ ra trôû laïi bình thöôøng. Khoaûng caùch caûm bieán toái ña cuûa loaïi naøy khoaûng 35 feet. Vuøng hieäu löïc cuûa caûm bieán duøng kyõ thuaät phaûn xaï. Kyõ thuaät phaûn xaï coù daïng hình noùn töø thaáu kính cuûa caûm bieán ñeán maët phaúng cuûa boä phaûn xaï. Kích thöôùc nhoû nhaát cuûa vaät phaûi baèng kích thöôùc cuûa boä phaûn xaï. Boä phaûn xaï. Boä phaûn xaï ñöôïc ñaët caùch bieät vôùi caûm bieán. Boä phaûn xaï coù raát nhieàu kích côû vaø coù nhieàu hình daïng khaùc nhau. Khoaûng caùch caûm bieán chæ phuø hôïp vôùi moät boä phaûn xaï ñaëc bieät naøo ñoù. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 57
  58. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Caûm bieán duøng kyõ thuaät phaûn xaï vaø caùc vaät theå coù ñoä phaûn xaï cao. Caûm bieán duøng kyõ thuaät phaûn xaï khoâng theå duøng ñeå phaùt hieän caùc vaät theå coù ñoä phaûn xaï cao vì caùc vaät theå naøy phaûn xaï laïi chuøm tia saùng veà boä thu. Caûm bieán khoâng theå xaùc ñònh ñöôïc chuøm tia saùng töø vaät theå hay töø boä phaûn xaï. Söï phaân cöïc cuûa caûm bieán duøng kyõ thuaät phaûn xaï. Söï bieán ñoåi cuûa tia phaûn xaï ñöôïc goïi laø phaân cöïc phaûn xaï. Boä loïc phaân cöïc ñöôïc ñaët tröôùc thaáu kính phaùt vaø thaáu kính thu. Boä loïc phaân cöïc bieán ñoåi chuøm tia phaùt vaøo trong moät maët phaúng. Luùc ñoù ta goïi laø chuøm tia saùng ñaõ ñöôïc phaân cöïc. Moät boä phaûn xaï goùc (corner-cube) ñöôïc duøng ñeå quay chuøm tia saùng laïi hình daïng ban ñaàu vaø phaûn xaï laïi boä thu. Boä phaân cöïc treân boä thu cho pheùp chuøm tia saùng ñaõ ñöôïc bieán ñoåi xuyeân qua vaø ñeán boä thu. Caûm bieán coù boä phaân cöïc ñöôïc duøng ñeå phaùt hieän caùc vaät theå coù ñoä phaûn xaï cao. Hieän töôïng khuyeách taùn. Boä phaùt vaø boä thu ñöôïc tích hôïp trong moät boä. AÙnh saùng töø boä phaùt khi gaëp vaät theå vaø tia saùng phaûn xaï ñöôïc khuyeách taùn ôû beà maët cuûa taát caû caùc goùc. Neáu boä thu nhaän ñuû soá tia saùng phaûn xaï seõ laøm cho ngoõ ra cuûa caûm bieán chuyeån traïng thaùi. Neáu khoâng coù aùnh saùng phaûn xaï laïi, ngoõ ra seõ trôû veà traïng thaùi bình thöôøng. Trong vuøng khuyeách taùn, boä thu ñöôïc ñaët vuoâng goùc vôùi vaät theå. Boä thu seõ ñöôïc ñaët ôû moät goùc naøo ñoù ñeå nhaän laïi soá tia phaûn xaï. Chæ moät löôïng nhoû cuûa chuøm tia phaùt ñeán ñöôïc boä thu. Vì theá, kyõ thuaät naøy coù vuøng hieäu löïc trong khoaûng 40 inch. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 58
  59. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Heä soá hieäu chænh ño khueách taùn. Khoaûng caûm bieán theo lyù thuyeát cuûa nhöõng caûm bieán khuyeách taùn ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch duøng moät tôø giaáy traéng môø. Caùc giaù trò hieäu chænh sau ñöôïc öùng duïng cho töøng beø maët cuï theå. Nhöõng giaù trò naøy chæ laø giaù trò lyù thuyeát vaø ta caàn thöû nghieäm laïi ñeå tìm ñuùng giaù trò trong nhöõng öùng duïng cuï theå. Caûm bieán khuyeách taùn vôùi boä trieät. Vuøng khuyeách taùn vôùi boä trieät ñöôïc duøng ñeå phaùt hieän vaät theå ôû khoaûng caùch lôùn hôn khoaûng caùch bình thuôøng. Nhöõng vaät theå, ngoaïi tröø ôû nhöõng khoaûng caùch ñaëc bieät ñeàu ñöôïc boû qua. Boä trieät neàn ñöôïc duøng trong boä caûm bieán vò trí (PSD). Chuøm tia phaûn xaï töø vaät theå quay veà PSD ôû nhöõng goùc khaùc nhau tuøy thuoäc vaøo khoaûng caùch giöõa chuùng. Khoaûng caùch caøng lôùn thì goùc phaûn xaï caøng heïp. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 59
  60. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Vuøng hieäu löïc cuûa caûm bieán khuyeâch taùn. Vuøng hieäu löïc baèng kích thöôùc cuûa vaät theå khi ñöôïc ñònh vò trong chuøm tia chuaån. Caùc mode hoaït ñoäng : Coù 2 mode oaït ñoäng : mode toái (DO) vaø mode saùng (LO). Mode toái laø mode hoaït ñoäng maø taûi ñöôïc tích cöïc khi aùnh saùng töø boä phaùt khoâng ñeán ñöôïc boä thu. Moe toái laø mode hoaït ñoäng maø taûi ñöôïc tích cöïc khi aùnh saùng töø boä phaùt ñeán ñöôïc boä thu. Baûng sau cho thaáy söï lieân heä giöõa moe hoaït ñoäng vaø traïng thaùi ngoõ ra cuûa caùc loaïi caûm bieán Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 60
  61. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC thru, phaûn xaï, khuyeách taùn. Sôïi quang. Caûm bieán sôïi quang duøng moät boä phaùt, thu vaø moät ñaàu caùp quang vôùi nhöõng nhöõng sôïi caùp quang nhoû duøng ñeå truyeàn aùnh saùng. Tuøy thuoäc vaøo caûm bieán coù hai ñaàu caùp rieâng leõ cho boä phaùt vaø boä thu, hay noù coù theå duøng moät chung moät ñaàu caùp. Khi duøng chung moät ñaàu caùp, boä phaùt vaø boä thu duøng nhöõng phöông phaùp khaùc nhau ñeå saüp xeáp sôïi phaùt vaø sôïi thu khaùc nhau trong cuøng moät caùp. Caùp thuûy tinh ñöôïc duøng khi nguoàn phaùt laø loaïi tia hoàng ngoaïi. Caùp baèng chaát deûo ñöôïc duøng khi nguoàn phaùt coù theå nhìn thaáy ñöôïc. Caùp quang coù theå ñöôïc duøng cho loaïi caûm bieán thru-beam, phaûn xaï hay khuyeách taùn. Trong caûm bieán thru-beam, aùnh saùng ñöôïc phaùt vaø thu treân caùp rieâng leõ. Trong caûm bieán quang phaûn xaï vaø khuyeách taùn, aùnh saùng ñöôïc phaùt vaø thu treân cuøng moät caùp (chia ñoâi). Caùp quang duøng caûm bieán lyù töôûng trong vuøng caûm bieán nhoû hay nhöõng vaät theå nhoû. Caûm bieán quang coù khoaûng caûm bieán nhoû bôûi vì aùnh saùng suy hao trong sôïi caùp quang. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 61
  62. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Laser. Laser thænh thoaûng ñöôïc duøng nhö moät nguoàn saùng. Siemens duøng laser lôùp 2 coù naêng löôïng böùc xaï lôùn nhaát khoaûng 1mW. Laser lôùp 2 khoâng nguy hieåm laém, tuy nhieân caàn phaûi chuù yù khi söû duïng caûm bieán laser. Caûm bieán laser coù theå laø laø loaïi thru-beam, khuyeách taùn vaø khuyeách taùn coù boä trieät. Laser coù cöôøng ñoä aùnh saùng maïnh do ñoù coù theå thay ñoåi, ñieàu chænh deã daøng. Coâng ngheä laser cho pheùp phaùt hieän moät vaät voâ cuøng nhoû ôû moät khoaûng caùch. Ví duï caûm bieán L18 cuûa Siemens coù theå phaùt hieän ñöôïc moât vaät theå 0.03mm ôû khoaûng caùch 80cm. Caûm bieán Laser coù theå duøng öùng duïng trong ñieàu khieån chính xaùc vò trí, kieåm soaùt toác ñoä, kieåm tra ñoä daøy töø 0.1mm trôû leân. XIV. Caùc loaïi caûm bieán quang. Siemens cung caáp moät soá lôùn caùc loaïi caûm bieán quang bao goàm caûm bieán thru- beam, phaûn xaï vaø khuyeách taùn. Vieäc löïa choïn phuï thuoäc nhieàu heä soá nhö : mode queùt, ñieän aùp laøm vieäc, moâi tröôøng vaø caáu hình ngoõ ra. Phaàn lôùn caùc loaïi caûm bieán coù theå ñöôïc duøng vôùi moät vaøi hay taát caû caùc kyõ thuaät queùt. Theâm vaøo ñoù, nhöõng caûm bieán ñaëc bieät sôïi quang, laser vaø caûm bieán maøu cuõng ñöôïc cung caáp. Ñeå coù Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 62
  63. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC theå choïn löïa ñuùng loaïi caûm bieán, ta caàn tham khaûo taøi lieäu höôùng daãn sau. Taøi lieäu naøy cung caáp taát caû caùc loaïi caûm bieán vaø caùc thoâng soá cuûa noù. Caûm bieán Thru-beam : Caûm bieán phaûn xaï. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 63
  64. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Caûm bieán khuyeách taùn. Caûm bieán khuyeách taùn coù boä trieät. “Daïy” cho caûm bieán. Moät vaøi loaïi caûm bieán chaúng haïn nhö CL40 coù moät ñieåm ñaëc tröng laø coù theå “daïy”. Ñieåm ñaëc tröng naøy cho pheùp ngöôøi duøng “daïy” cho caûm bieán raèng noù phaûi xaùc ñònh caùi gì. Vaät muoán xaùc ñònh phaûi ñöôïc ñaët tröôùc caûm bieán ñeå noù bieát ñöôïc chuøm tia phaûn xaï seõ nhö theá naøo. Caûm bieán seõ ñöôïc laäp trình ñeå nhaän bieát chæ khi naøo vaät theå naøy xuaát hieän. Caûm bieán CL40 duøng nuùt “SET” ñeå “daïy”. Nhöõng loaïi caûm bieán khaùc coù nhöõng caùch khaùc ñeå “daïy”. Caùc loaïi caûm bieán naøy coù theå ñöôïc duøng ñeå nhaän bieát nhöõng maøu ñaëc bieät hay phaùt hieän nhöõng vaät theå trong suoát. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 64
  65. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Caûm bieán quang. Coù hai loaïi : baèng kính hay baèng plastic. Hoaït ñoäng cuûa hai loaïi naøy veà cô baûn gioáng nhau. Sôïi quang ñöôïc ñaët tröôùc boä phaùt vaø boä thu ñoùng vai troø “con maét” cuûa boä caûm bieán. Sôïi caùp quang nhoû vaø meàm deûo coù theå ñöôïc söû duïng trong nhieàu öùng duïng khaùc nhau. Caûm bieán phaûn xaï laser vôùi ngoõ ra analog. Caûm bieán laser analog coù theå ñöôïc duøng ñeå ño chính xaùc khoaûng caùch cuûa moät vaät theå trong khoaûng caûm bieán cuûa chuùng. Caûm bieán naøy duøng moät ñeøn laser vôùi ñoä chính xaùc cao vaø moät ngoõ ra tuyeán tính. Caûm bieán BERO maøu. Caûm bieán BERO maøu duøng 3 LED vôùi 3 maøu ñoû, xanh laù caây vaø xanh da trôøi. AÙnh saùng ñöôïc phaùt ñeán vaät theå vaø qua vieäc xaùc ñònh maøu phaûn xaï ñeå bieát maøu cuûa vaät theå. Loaïi caûm bieán naøy duøng phöông phaùp “daïy” ñeå thieát laäp maøu caàn xaùc ñònh. CL40 laø moät loaïi trong chuùng. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 65
  66. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Caûm bieán maøu Mark BERO. Caûm bieán naøy thöôøng duøng ñeå xaùc ñònh nhöõng maøu ñaëc bieät, chuùng coù caùch laøm vieäc khaùc vôùi CL40. Caûm bieán naøy duøng maøu xanh laù caây hay aùnh saùng ñoû ôû cöïc phaùt. Maøu ñöôïc löïa choïn phuï thuoäc vaøo ñoä töông phaûn cuûa vaät theå. Vaät theå vaø maøu neàn coù theå ñöôïc set rieâng bieät nhau. Caûm bieán khe BERO. Vaät theå ñöôïc ñaët trong raõnh cuûa caûm bieán. Ñeøn phaùt queùt qua vaät theå. Ñoä töôngphaûn khaùc, choå hoûng, hay loã trong vaät theå seõ laøm thay ñoåi chaát löôïng cuûa aùnh saùng khi phaûn xaï laïi boä thu. Caûm bieán naøy coù theå “daïy” ñöôïc. Coù hai daïng : duøng tia hoàng ngoaïi hay LED saùng xanh/ñoû. Höôùng daãn löïa choïn. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 66
  67. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC XV. Öùng duïng cuûa caûm bieán. Coù raát nhieàu öùng duïng cho caûm bieán nhö caùc baïn ñaõ bieát. Thoâng qua taøi lieäu naøy coù theå choïn löïa moät soá loaïi caûm bieán. Vieäc choïn ñuùng loaïi caûm bieán tuøy thuoäc vaøo caùch nghó vaø vieäc laäp keá hoaïch cuûa töøng kyõ sö. Thöôøng coù theå söû duïng nhieàu loaïi caûm bieán cho moät öùng duïng. Moät soá ví duï sau nhaèm giuùp caùc baïn coù moät soá yù nieäm veà chuùng. Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 67
  68. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 68
  69. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 69
  70. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 70
  71. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 71
  72. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 72
  73. Sensors Taøi lieäu giaûng daïy Phoøng PLC Kyõ sö Traàn vaên Thaønh Trang 73