Tự động điều khiển thiết bị điện P3

Chia sẻ: Hai Dang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:47

0
174
lượt xem
139
download

Tự động điều khiển thiết bị điện P3

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cảm biến (Sensor) - khái niệm chung - một số tiêu chí đánh giá cảm biến - nguyên lý làm việc của một số cảm biến

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Tự động điều khiển thiết bị điện P3

  1. ThiÕt bÞ lËp tr×nh C¶m biÕn (Sensor) 1. Kh¸i niÖm chung 2. Mét sè tiªu chÝ ®¸nh gi¸ c¶m biÕn 3. Nguyªn lý lµm viÖc cña mét sè c¶m biÕn 1. Kh¸i niÖm chung Lµ nh÷ng thiÕt bÞ cã kh¶ n¨ng c¶m nhËn nh÷ng ®¹i l−îng ®iÖn vµ kh«ng ®iÖn, chuyÓn ®æi chóng trë thµnh nh÷ng tÝn hiÖu ®iÖn phï hîp víi thiÕt bÞ thu nhËn tÝn hiÖu. Lµ nh÷ng thiÕt bÞ kh«ng thÓ thiÕu trong c¸c hÖ thèng tù ®éng ho¸ vµ s¶n xuÊt c«ng nghiÖp. 1
  2. ThiÕt bÞ lËp tr×nh 2. Mét sè tiªu chÝ ®¸nh gi¸ c¶m biÕn 2.1 Ph¹m vi c¶m nhËn hoÆc kho¶ng c¸ch c¶m nhËn. 2.2 Sai sè. Sai sè do m¾t trÔ Sai sè vÒ ®é ph©n gi¶i Sai sè do tuyÕn tÝnh ho¸ 2.1. Ph¹m vi c¶m nhËn Lµ giíi h¹n c¶m nhËn cña c¶m biÕn ®èi víi ®¹i l−îng vËt lý cÇn ®o. VÝ dô: C¶m biÕn nhiÖt cã tÝn hiÖu ra b»ng ®iÖn tØ lÖ víi nhiÖt ®é cÇn ®o. Do ®ã trong kho¶ng giíi h¹n nhiÖt ®é trªn vμ d−íi, mèi quan hÖ nμy cÇn ph¶i tuyÕn tÝnh. Vïng tuyÕn tÝnh ®ã ®−îc gäi lμ ph¹m vi c¶m nhËn. §èi víi c¶m biÕn tiÖm cËn lμ kho¶ng giíi h¹n trªn vμ d−íi mμ c¶m biÕn cã thÓ ph¸t hiÖn ra ®èi t−îng, lμm cho ®Çu ra chuyÓn tÝn hiÖu mét c¸ch ch¾c ch¾n. 2
  3. ThiÕt bÞ lËp tr×nh U Cao ThÊp t §Æc tÝnh ra cña mét ®iÖn trë nhiÖt (RTD) Sn: Kho¶ng c¸ch c¶m nhËn §èi t−îng cña c¶m biÕn tiÖm cËn C¶m biÕn 2.2. Sai sè Sai sè do m¾t trÔ tÝn hiÖu Sù kh¸c biÖt lín nhÊt gi÷a gi¸ trÞ ®Çu ra ®o ®−îc víi gi¸ trÞ ®Çu ra lý thuyÕt khi tÝn hiÖu ®Çu vμo t¨ng hoÆc gi¶m. V D¶i nhiÖt ®é øng víi ®iÖn ¸p V1 D¶i ®iÖn ¸p øng víi t1 t1 t M¾t trÔ cña ®iÖn trë nhiÖt (RTD) 3
  4. ThiÕt bÞ lËp tr×nh Sai sè do ®é ph©n gi¶i §é ph©n gi¶i: Lμ sù thay ®æi lín nhÊt cña ®¹i l−îng vËt lý cÇn ®o mμ kh«ng g©y ra sù thay ®æi vÒ tÝn hiÖu ®Çu ra cña c¶m biÕn. §é ph©n gi¶i +/- 0.25oC t §é ph©n gi¶i cña ®iÖn trë nhiÖt (RTD) víi ®Çu ra sè Sai sè do tuyÕn tÝnh ho¸ Víi mét sensor lÝ t−ëng th× tÝn hiÖu ®Çu vμo lu«n tØ lÖ tuyÕn tÝnh víi tÝn hiÖu ®Çu ra. Nh−ng trªn thùc tÕ ®Ó cã tÝn hiÖu ®o tuyÕn tÝnh, ng−êi ta lu«n ph¶i tiÕn hμnh tuyÕn tÝnh ho¸. §iÒu nμy sÏ t¹o ra sai sè cña tÝn hiÖu cao d¶i ®o V sai sè lín nhÊt ®−êng cong lÝ t−ëng ®−êng cong thùc tÕ thÊp thÊp p cao TuyÕn tÝnh ho¸ trong c¶m biÕn ¸p suÊt 4
  5. ThiÕt bÞ lËp tr×nh 3. Nguyªn lý lμm viÖc cña mét sè c¶m biÕn 3.1 C¸c lo¹i c¶m biÕn ®ãng c¾t (d¹ng ON-OFF). C«ng t¾c giíi h¹n hμnh tr×nh. C¶m biÕn tiÖm cËn. 3.2 C¸c c¶m biÕn sö dông bé chuyÓn ®æi (transducer) 3.3 Mét sè c¶m biÕn vÝ trÝ 3.1. C¸c c¶m biÕn ®ãng c¾t d¹ng ON - off C«ng t¾c giíi h¹n hµnh tr×nh. C¸c kÝ hiÖu ®iÖn Nguyªn lý lμm viÖc KiÓu t¸c ®éng tøc thêi KiÓu t¸c ®éng cã trÔ Bè trÝ tiÕp ®iÓm C¸c kÝ hiÖu ®iÖn Khi më TiÕp ®iÓm th−êng hë (NO) Khi ®ãng Khi ®ãng TiÕp ®iÓm th−êng kÝn (NC) Khi më 5
  6. ThiÕt bÞ lËp tr×nh Nguyªn lÝ lµm viÖc Qu·ng ®−êng chuyÓn ®éng VÞ trÝ ®ãng VÞ trÝ nh¶ Qu·ng ®−êng dù tr÷ phÇn chÊp hμnh §é sai lÖch gi÷a hai vÞ trÝ phÇn ®Çu Hμnh tr×nh nh¶ §T phÇn th©n KiÓu t¸c ®éng tøc thêi TiÕp ®iÓm th−êng ®ãng TiÕp ®iÓm th−êng hë Trôc ®éng §Æc ®iÓm Khi phÇn chÊp hμnh bÞ t¸c TiÕp ®iÓm tÜnh ®éng, lß xo chèt sÏ tr÷ TiÕp ®iÓm ®éng n¨ng l−îng, ®Õn vÞ trÝ ®ãng lß xo chèt gi¶i phãng n¨ng l−îng Lß xo ph¶n håi Lß xo chèt 6
  7. ThiÕt bÞ lËp tr×nh KiÓu t¸c ®éng cã trÔ §ãng tr−íc khi ng¾t Ng¾t tr−íc khi ®ãng §Æc ®iÓm §Æc ®iÓm TiÕp ®iÓm NO TiÕp ®iÓm NC ®ãng tr−íc, bÞ ng¾t tr−íc, tiÕp ®iÓm NC tiÕp ®iÓm NO bÞ ng¾t sau ®ãng sau §Æc ®iÓm chung T¹o ra mét kho¶ng thêi gian trÔ ®ñ nhá gi÷a hai lo¹i tiÕp ®iÓm Bè trÝ tiÕp Trôc ®éng ®iÓm TiÕp ®iÓm tÜnh TiÕp ®iÓm ®éng (SPDT) Lß xo ph¶n håi (DPDT) 7
  8. ThiÕt bÞ lËp tr×nh C¶m biÕn tiÖm cËn. TiÖm cËn ®iÖn c¶m (Inductive proximity) TiÖm cËn ®iÖn dung (Capacitive proximity) TiÖm cËn siªu ©m (Ultrasonic proximity) TiÖm cËn quang häc (Photoelectric proximity) TiÖm cËn ®iÖn c¶m (Inductive proximity) Lμ lo¹i c¶m biÕn sö dông tr−êng ®iÖn-tõ ®Ó ph¸t hiÖn ®èi t−îng b»ng kim lo¹i. §iÖn ¸p lμm viÖc DC, AC hoÆc AC/DC Ph©n lo¹i: Theo chøc n¨ng ®−îc chia ra lμm hai lo¹i: PNP (sourcing) vμ NPN (sinking) Nguyªn lÝ ho¹t ®éng: Tr−êng ®iÖn tõ Cuén d©y t¹o tõ tr−êng Bé dao ®éng Bé ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p §Çu ra t¶i 8
  9. ThiÕt bÞ lËp tr×nh Nèi d©y cho lo¹i PNP (sourcing): PNP transistor T¶i Nèi d©y cho lo¹i NPN (sinking): T¶i NPN transistor 9
  10. ThiÕt bÞ lËp tr×nh Lo¹i 2 d©y PNP T¶i Lo¹i 3 d©y PNP T¶i Lo¹i 4 d©y PNP T¶i CÊu h×nh c¶m biÕn lo¹i transistor PNP 2 d©y song song 3 d©y 2 d©y nèi tiÕp 3 d©y 10
  11. ThiÕt bÞ lËp tr×nh Theo kho¶ng c¸ch ®−îc chia ra lμm hai lo¹i: cã b¶o vÖ (shielded) vμ kh«ng b¶o vÖ (unshielded) BÒ mÆt sensor Cã b¶o vÖ Kh«ng b¶o vÖ NhËn xÐt: Kho¶ng c¸ch c¶m nhËn tõ 0.6 - 20 (mm) TiÖm cËn ®iÖn c¶m phô thuéc vμo mét sè yÕu tè sau cña ®èi t−îng: H×nh d¸ng ®èi t−îng §é dÇy cña ®èi t−îng VËt liÖu cña ®èi t−îng TiÖm cËn ®iÖn dung (Capacitive proximity) Lμ lo¹i c¶m biÕn sö dông tr−êng tÜnh ®iÖn ®Ó ph¸t hiÖn ®èi t−îng b»ng kim lo¹i vμ phi kim lo¹i. §iÖn ¸p lμm viÖc DC, AC hoÆc AC/DC Ph©n lo¹i: Theo chøc n¨ng ®−îc chia ra lμm hai lo¹i: PNP (sourcing) vμ NPN (sinking) TÊt c¶ c¶m biÕn ®iÖn dung cña siemens ®Òu cã b¶o vÖ (shielded) BÒ mÆt sensor §èi t−îng 11
  12. ThiÕt bÞ lËp tr×nh Nguyªn lÝ ho¹t ®éng: NhËn xÐt: Kho¶ng c¸ch c¶m nhËn tõ 5 - 20 (mm) Cã kh¶ n¨ng ph¸t hiÖn møc chÊt láng xuyªn qua thïng trong suèt (ChÊt láng ph¶i cã h»ng sè ®iÖn m«i cao h¬n vá thïng) M«i tr−êng lμm viÖc ph¶i kh«, bëi v× khi cã chÊt láng trªn bÒ mÆt cña c¶m biÕn, c¶m biÕn cã thÓ t¸c ®éng nhÇm. 12
  13. ThiÕt bÞ lËp tr×nh H»ng sè ®iÖn m«i cña mét sè vËt liÖu TiÖm cËn siªu ©m (Ultrasonic proximity) Lμ lo¹i c¶m biÕn sö dông bé thu ph¸t tÝn hiÖu siªu ©m, tÇn sè cao. a/ Nguyªn lÝ lμm viÖc b/ §Æc ®iÓm c/ C¸c chÕ ®é ho¹t ®éng d/ ¶nh h−ëng cña m«i tr−êng 13
  14. ThiÕt bÞ lËp tr×nh Nguyªn lÝ lμm viÖc §Æc ®iÓm Vïng mï: Vïng nµy tån t¹i ngay phÝa tr−íc c¶m biÕn, tuú theo lo¹i c¶m biÕn mµ vïng mï nµy cã kho¶ng c¸ch chõng 6 - 80 cm. NÕu ®èi t−îng ®−îc ®Æt trong vïng nµy sÏ khiÕn cho tr¹ng th¸i ®Çu ra kh«ng æn ®Þnh. 14
  15. ThiÕt bÞ lËp tr×nh C¸c c¶m biÕn ®Æt song song: Gi¶ thiÕt 2 c¶m biÕn cã cïng kho¶ng c¸ch c¶m nhËn ®−îc ®Æt song song víi nhau. §èi t−îng ®Æt vu«ng gãc víi nguån ©m. VËy kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c c¶m biÕn ®−îc x¸c ®Þnh th«ng qua kho¶ng c¸ch c¶m nhËn. VÝ dô nÕu kho¶ng c¸ch c¶m nhËn lµ 6 cm, th× kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c c¶m biÕn lµ 15 cm. Kho¶ng c¸ch X (cm) c¶m nhËn (cm) 6-30 > 15 20-130 > 60 40-300 > 150 60-600 > 250 80-1000 > 350 NhiÔu giao nhau gi÷a c¸c c¶m biÕn NhiÔu x¶y ra khi c¸c c¶m biÕn ®−îc ®Æt gÇn nhau, chïm ph¶n x¹ cña c¶m biÕn nµy l¹i t¸c ®éng ®Õn c¶m biÕn kh¸c Trong tr−êng hîp nµy kho¶ng c¸ch X cÇn ®−îc x¸c ®Þnh th«ng qua thö nghiÖm. 15
  16. ThiÕt bÞ lËp tr×nh Kho¶ng c¸ch tèi thiÓu cho hai c¶m biÕn ®Æt ®èi nhau Gi¶ thiÕt 2 c¶m biÕn cã cïng kho¶ng c¸ch c¶m nhËn ®−îc ®Æt ®èi diÖn nhau. Kho¶ng c¸ch X ®−îc x¸c ®Þnh sao cho 2 c¶m biÕn kh«ng g©y nhiÔu cho nhau. Kho¶ng c¸ch X (cm) c¶m nhËn (cm) 6-30 > 120 20-130 > 400 40-300 > 1200 60-600 > 2500 80-1000 > 4000 Gãc nghiªng: Gãc nghiªng gi÷a ®èi t−îng víi ph−¬ng truyÒn sãng ph¶i ®−îc c©n nh¾c khi l¾p ®Æt. NÕu gãc nghiªng qu¸ lín sãng ph¶n x¹ cã thÓ kh«ng ®Õn ®−îc c¶m biÕn. 16
  17. ThiÕt bÞ lËp tr×nh §èi víi chÊt láng vμ vËt liÖu d−íi d¹ng h¹t: §èi víi chÊt láng (vÝ dô n−íc) giíi h¹n gãc nghiªng ë 3o §èi víi vËt liÖu d−íi d¹ng h¹t th× gãc nghiªng cã thÓ lín tíi 45o. Lo¹i bá ®èi t−îng nhiÔu: Mét ®èi t−îng nhiÔu bÊt k× cã thÓ n»m trong ph¹m vi c¶m nhËn cña c¶m biÕn. §iÒu nµy sÏ g©y ra t¸c ®éng nhÇm cña c¶m biÕn. §Ó lo¹i bá ®èi t−îng nhiÔu ng−êi ta dïng mét lo¹i vËt liÖu cã kh¶ n¨ng hÊp thô ©m, chØ ®Ó l¹i mét khe hë khiÕn cho nguån ©m kh«ng thÓ tíi ®èi t−îng nhiÔu ®−îc. §èi t−îng nhiÔu Khe hë VËt liÖu hÊp thô ©m 17
  18. ThiÕt bÞ lËp tr×nh C¸c chÕ ®é ho¹t ®éng: KhuÕch t¸n Ph¶n x¹ Xuyªn suèt KhuÕch t¸n: §©y lµ chÕ ®é lµm viÖc phæ biÕn cña c¶m biÕn siªu ©m. Khi ®èi t−îng bÞ ph¸t hiÖn trong ph¹m vi c¶m nhËn th× c¶m biÕn sÏ chuyÓn tr¹ng th¸i ®Çu ra, chÕ ®é nµy ho¹t ®éng nh− mét c¶m biÕn tiÖm cËn. Ph¹m vi c¶m nhËn Ph¶n x¹: Trong chÕ ®é nµy cã dïng thªm mét bé ph¶n x¹ ®−îc ®Æt trong vïng lµm viÖc. Bé ph¶n x¹ ®−îc ®iÒu chØnh sao cho c¸c sãng ©m sau khi ®Ëp vµo bé ph¶n x¹ sÏ quay trë vÒ c¶m biÕn. Khi ®èi t−îng cÇn ph¸t hiÖn c¶n trë sãng ph¶n x¹ th× c¶m biÕn sÏ t¸c ®éng. Bé ph¶n x¹ th−êng ®−îc dïng khi ®èi t−îng cã h×nh d¹ng ®Æc biÖt, hoÆc hÊp thô ©m thanh. 18
  19. ThiÕt bÞ lËp tr×nh §èi t−îng cã h×nh d¹ng ®Æc biÖt §èi t−îng hÊp thô ©m Xuyªn suèt: Trong chÕ ®é nµy ng−êi ta sö dông hai bé thu ph¸t riªng biÖt, khi chïm ©m bÞ gi¸n ®o¹n bëi ®èi t−îng th× ®Çu ra c¶m biÕn sÏ thay ®æi tr¹ng th¸i. Bé thu Bé ph¸t 19
  20. ThiÕt bÞ lËp tr×nh ¶nh h−ëng cña m«i tr−êng: NhiÖt ®é: NhiÖt ®é cao g©y ¶nh h−ëng tíi chÕ ®é lμm viÖc cña c¶m biÕn, th«ng th−êng ®èi víi c¶m biÕn siªu ©m ®Òu cã bï nhiÖt ®é ¸p suÊt: Khi ¸p suÊt thay ®æi ±5% so víi ¸p suÊt mÆt n−íc biÓn, th× tèc ®é ©m thay ®æi kho¶ng ±0,6%. Khi c¶m biÕn ®Æt cao h¬n mùc n−íc biÓn 3 km th× tèc ®é ©m gi¶m 3,6%. CÇn ®iÒu chØnh kho¶ng c¸ch c¶m biÕn cho hîp lÝ. Ch©n kh«ng: Trong m«i tr−êng nμy th× c¶m biÕn kh«ng ho¹t ®éng ®−îc. §é Èm: Khi ®é Èm t¨ng th× tèc ®é ©m t¨ng Tèc ®é giã: < 50km/h, c¶m biÕn kh«ng bÞ ¶nh h−ëng; 50- 100km/h, c¶m biÕn lμm viÖc kh«ng ch¾c ch¾n; > 100km/h, c¶m biÕn kh«ng lμm viÖc ®−îc Thêi tiÕt: M−a nhá vμ tuyÕt nhá kh«ng ¶nh h−ëng tíi ho¹t ®éng cña c¶m biÕn. Tuy nhiªn bÒ mÆt cña bé chuyÓn ®æi nªn ®−îc gi÷ kh« r¸o. Líp s−¬ng mï: Nãi chung lμ kh«ng cã ¶nh h−ëng g× tíi c¶m biÕn, tuy nhiªn kh«ng nªn ®Ó chóng ®äng trªn bÒ mÆt bé chuyÓn ®æi. Bôi: M«i tr−êng bôi lμm gi¶m ph¹m vi c¶m nhËn cña c¶m biÕn xuèng 25-33% 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản