Giáo trình Kỹ thuật cảm biến (Nghề: Điện tử công nghiệp - CĐ/TC): Phần 2 - Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:34

Thêm vào BST

Báo xấu

25
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Kỹ thuật cảm biến với mục tiêu giúp các bạn có thể phân tích, giải thích cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cảm biến thông dụng trong lĩnh vực: điện tử, kỹ thuật điện tử, điện công nghiệp. Phân tích, giải thích nguyên lý của mạch điện cảm biến và bộ điều khiển cho cảm biến. Phân tích, giải thích các thông số kỹ thuật cho các loại cảm biến. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 2 giáo trình!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Kỹ thuật cảm biến (Nghề: Điện tử công nghiệp - CĐ/TC): Phần 2 - Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp

59 Bài 5. CẢM BIẾN TIỆM CẬN – CẢM BIẾN ĐO KHOẢNG CÁCH Mã bài: MĐ 15-5 Giới thiệu: Cảm biến tiếp cận điện (proximity sensor) là loại cảm biến dùng để phát hiện sự có mặt của một vật thể mà không cần tiếp xúc trực tiếp với vật thể đó ở khoảng cách gần. Một số loại cảm biến tiệm cận như: cảm biến tiệm cận điện cảm, điện dung, siêu âm, ... Cảm biến tiệm cận có các đặc điểm: (Phát hiện vật không cần tiếp xúc; Tốc độ đáp ứng cao; Đầu sensor nhỏ, có thể lắp đặt nhiều nơi; Có thể sử dụng trong môi trường khắc nghiệt). Mục tiêu - Kiến thức: + Phân tích, giải thích cấu tạo, Nguyên lý của các cảm biến tiệm cận. + Phân tích, giải thích nguyên lý của mạch điện cảm biến tiệm cận và bộ điều khiển cho cảm biến. + Phân tích, giải thích các thông số kỹ thuật cho các loại cảm biến tiệm cận - Kỹ năng + Lắp, đấu nối và đo các thông số đặc trưng của các cảm biến tiệm cận. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Rèn luyện tính an toàn, tỷ mỉ, cẩn thận, nghiêm túc, thẩm mỹ, vệ sinh công nghiệp, hình thành tư duy khoa học phát triển năng lực làm việc theo nhóm + Rèn luyện tính chính xác khoa học và tác phong công nghiệp Nội dung chính: 1. Cảm biến tiệm cận điện cảm: Xem thêm 1.1. Cấu tạo: - Cấu trúc cảm biến tiệm cận điện cảm: GT-KTCB-MĐ15
60 Vật cảm biến Vỏ bảo vệ Cuộn dây Tín hiệu ra Vùng từ trường Tạo từ trường Biến đổi Hình 7.1. Cấu tạo cảm biến tiệm cận điện cảm Các bộ phận chính: + Tạo từ trường gồm: bộ tạo dao động và cuộn dây cảm ứng, + Biến đổi gồm: cuộn dây so sánh, bộ so sánh, bộ khuếch đại + Tín hiệu ra: Các loại ngõ ra: 1.2. Nguyên lý hoạt động: Bộ tạo dao động sẽ phát ra tần số cao và truyền tần số này qua cuộn cảm ứng để tạo ra vùng từ trường ở phía trước. Đồng thời năng lượng từ bộ tạo dao động cũng được gửi qua bộ so sánh để làm mẫu chuẩn. Khi không có vật cảm biến nằm trong vùng từ trường thì năng lượng nhận về từ cuộn dây so sánh sẽ bằng với năng lượng do bộ dao động gửi qua như vậy sẽ không có tác động gì xảy ra. Khi có vật cảm biến bằng kim loại nằm trong vùng từ trường, dưới tác động của vùng từ trường trong kim loại sẽ hình thành dòng điện xoáy. Khi vật cảm biến càng gần vùng từ trường của cuộn cảm ứng thì dòng điện xoáy sẽ tăng lên đồng thời năng lượng phát trên cuộn cảm ứng càng giảm. Qua đó, năng lượng mà cuộn dây so sánh nhận được sẽ nhỏ hơn năng lượng mẫu chuẩn do bộ dao động cung cấp. Sau khi qua bộ so sánh tín hiệu sai lệch sẽ được khuếch đại và dùng làm tín hiệu điều khiển ngõ ra 1.3. Ưu nhược điểm của cảm biến tiệm cận điện cảm < Ưu điểm của cảm biến tiệm cận > • Vì không có lực cơ học nên tuổi thọ của công tắc tiệm cận rất dài. • Khi đối tượng nằm trong phạm vi phát hiện, cảm biến có thể phát hiện không chỉ sự hiện diện, mà còn là đối tượng chuyển động. • Vì không có bộ phận chuyển động, nên rất dễ bịt kín cảm biến, bảo vệ nó khỏi môi trường. • Một số loại công tắc tiệm cận nhất định chỉ đáp ứng với các vật liệu cụ thể. chẳng hạn như: đặc tính có thể được sử dụng trong việc phát hiện các loại vật liệu cụ thể. GT-KTCB-MĐ15
61 < Nhược điểm của cảm biến tiệm cận > • Độ lệch nhiệt độ môi trường xung quanh có thể phát hiện sai lệch. • Dễ bị nhiễu ngoài. • Để điều khiển điện áp lớn hoặc dòng điện cao, cần có bộ đệm, chẳng hạn như rơle. • Yêu cầu nguồn cấp năng lượng cho mạch cảm biến. Độ tin cậy bị giảm do số lượng thành phần tăng lên trong bộ cảm biến. 1.4. Các loại ngõ ra: Loại cảm biến tiếp cận điện cảm có 3 dây đầu ra (sử dụng điện áp DC) có thể có ngõ ra là PNP hoặc là NPN. Hình vẽ dưới đây minh họa cho loại cảm biến có ngõ ra là PNP. Thiết bị tải được mắc giữa ngõ ra (ký hiệu A) và dây (-) của nguồn điện (ký hiệu L-). Một transistor loại PNP được mắc giữa ngõ ra (A) và dây (+) (ký hiệu L+) của nguồn điện. Khi transistor hoạt động ở chế độ ON, có một dòng điện đi từ dây (L+) qua tải đến dây (L-). Trong trường hợp này, dòng điện này được gọi là dòng điện nguồn (dòng điện quy ước), nó đi từ chiều (+) đến chiều (-) của nguồn điện và đi qua tải. Thuật ngữ này gây khó khăn cho những người mới sử dụng cảm biến, vì dòng electron (dòng điện thực) đi từ chiều (-), qua tải và sau đó đến chiều (+) của nguồn khi transistor PNP hoạt động ở chế độ ON. Hình 5.1. Kiểu ngõ ra NPNP Hình vẽ dưới đây minh họa cho loại cảm biến có ngõ ra là loại NPN. Thiết bị tải được mắc giữa ngõ ra (ký hiệu A) và dây (+) của nguồn (ký hiệu L+). Một transistor loại NPN được mắc giữa ngõ ra (A) và dây (+) (ký hiệu L+) của nguồn điện. Khi transistor hoạt động ở chế độ ON, dòng điện di qua tải được gọi là dòng điện mát (dòng điện quy ước). Dòng điện này có chiều ngược lại so với dòng electron (dòng điện thực). Hình 5.2. Kiểu ngõ ra NPN Ngõ ra được gọi là thường mở (NO) hoặc thường đóng (NC) tùy thuộc vào trạng thái của transistor khi chưa phát hiện ra vật thể. Ví dụ, ngõ ra PNP là OFF khi chưa phát hiện ra vật thể, khi đó nó là một thiết bị thường mở. Ngược lại nếu ngõ ra PNP là ON khi chưa phát hiện được vật thể, khi đó nó là một thiết bị thường đóng. GT-KTCB-MĐ15
62 Ngoài ra còn có loại cảm biến có ngõ ra bổ sung (có 4 dây ở ngõ ra). Ngõ ra bổ sung là loại ngõ ra có cả tiếp điểm thường đóng và thường mở trên cùng một cảm biến. Hình 5.3. Cảm biến có ngõ ra 2-dây, 3-dây, 4-dây 2. Cảm biến tiệm cận điện dung Khái quát: Cảm biến kiểu tụ không tiếp xúc đo những thay đổi về tính chất điện tương ứng thường gọi là cảm biến điện dung. Các cảm biến kiểu tụ (hay điện dung) sử dụng điện thế xoay chiều tạo ra điện tích trái dấu ở phía của bản cực. Sự dịch chuyển của điện tích tạo ra dòng xoay chiều và được cảm biến phát hiện. Bất kì vật nào đi qua trong vùng nhạy của cảm biến điện dung thì điện dung của tụ điện tăng lên. Sự thay đổi điện dung này phụ thuộc vào khoảng cách, kích thước và hằng số điện môi của vật liệu. Bên trong có mạch dùng nguồn DC tạo dao động cho cảm biến dòng, cảm biến dòng sẽ đưa ra một dòng điện tỉ lệ với khoảng cách giữa 2 tấm cực. Dải đo của cảm biến điện dung: Cảm biến điện dung thông thường có dải đo từ 2mm đến dưới 50mm. Cảm biến điện dung 2mm, Cảm biến điện dung 4mm, Cảm biến điện dung 8mm, Cảm biến điện dung 12mm, Cảm biến điện dung 16mm,Cảm biến điện dung 25mm, Cảm biến điện dung ON-OFF, Hình 5.4. Hình dạng thực tế cảm biến điện dung – E2K-C (Nguyên lý: xem thêm ) Cấu tạo cảm biến điện dung: GT-KTCB-MĐ15
63 Hình 5.5. Cấu tạo cảm biến điện dung (cuộn dây điện từ, bộ dao động, mạch Trigger, khối Output) Kiểu ngõ ra cảm biến điện dung (a) (b) (a) (b) Hình 5.6. Sơ đồ mạch ngõ ra cảm biến tiệm cận điện dung Omron E2K 3. Các bài thực hành ứng dụng các loại cảm biến tiệm cận 3.1. Thực hành với cảm biến tiệm cận điện cảm NỘI DUNG THỰC NGHIỆM GT-KTCB-MĐ15
64 (i) Không cấp nguồn, nối dây như sơ đồ hình 3-39 Sơ đồ kết mô hình thực nghiệm cảm biến tiệm cận điện cảm o Nối 24V (bộ nguồn) --- chân V+(Brown) (cảm biến)---24V (Control unit) --- chân 9 (relay). o Nối 0V (bộ nguồn) --- chân 0V (cảm biến)(Blue) --- 0V (Control unit)--- chân – của đèn--- Chân A2 (Relay). o Nối ngõ ra (cảm biến)(Black) --- chân A1 (relay). o Nối chân + của tải đèn --- chân 5 (Relay). (ii) Đặt tốc độ motor ở vị trí min (0) (iii) Cấp nguồn, tăng dần tốc độ động cơ và quan sát LED khi đối tượng qua biến tiệm cận. Loại đối tượng nào thì LED on? (iv) Dừng động cơ khi LED trên cảm biến on. Tăng dần dần khoảng cách giữa đối tượng và cảm biến để tìm khoảng cách lớn nhất. 3.2. Thực hành với cảm biến tiệm cận điện dung NỘI DUNG THỰC NGHIỆM (i) Không cấp nguồn, nối dây như sơ đồ hình GT-KTCB-MĐ15
65 Hình 5.7. Sơ đồ kết mô hình thực nghiệm cảm biến tiệm cận điện dung o Nối 24V (bộ nguồn) --- chân V+(Brown) (cảm biến) ---24V (Control unit) --- chân A1,9 (relay). o Nối 0V (bộ nguồn) --- chân 0V (cảm biến) (Blue) --- 0V (Control unit)--- chân – của đèn. o Nối ngõ ra (cảm biến) (Black) --- chân A2 (relay). o Nối chân + của tải đèn --- chân 5 (Relay). (ii) Đặt tốc độ motor ở vị trí min (0) (iii) Cấp nguồn, tăng dần tốc độ động cơ và quan sát LED khi đối tượng qua biến tiệm cận. Loại đối tượng nào thì LED on? (iv) Dừng động cơ khi LED trên cảm biến on. Tăng dần dần khoảng cách giữa đối tượng và cảm biến để tìm khoảng cách lớn nhất. 3.3. Thực hành với cảm biến siêu âm - Cấu tạo, Nguyên lý, đặc điểm và sử dụng cảm biến siêu âm - Mạch tương đương và đặc tuyến điện kháng đầu dò siêu âm được biểu diễn như hình C Điện cảm C' L Tần số fa fa R fr : Cộng hưởng nối tiếp R,L,C Điện fa : Cộng hưởng song song L,C,C (a) (b) GT-KTCB-MĐ15
66 Đặc tuyến MA40A3R Độ nhạy (dB) Đặc tuyến MA40A3S Mức áp suất(dB) 120 -60 110 -70 100 -80 Điện áp ngõ vào 10VRMS RL = 3.9kΩ (c) Khoảng cách 30cm (d) Khoảng cách 30cm 35 40 45 35 40 45 Tần số (kHz) Tần số (kHz) Hình 5.8. Đặc tuyến cảm biến siêu âm (a) Mạch tương đương ; (b) Đặc tuyến điện kháng (c) Đặc tuyến cảm biến truyền; (d) Đặc tuyến cảm biến nhận Ngõ ra máy phát của bộ cảm biến (SU-6806B): Ngõ ra của bộ phát này được sử dụng làm ngõ vào cho bộ chuyển đổi (bộ phát sóng siêu âm) là dạng sóng vuông. Tuy nhiên dạng sóng của ngõ ra sóng âm là dạng sin. Thiết bị được yêu cầu cho nhóm thực hành  Bộ thực hành cảm biến SU-6809: 1 đơn vị  SU-6806B: 1 đơn vị  Bộ cấp nguồn thay đổi 0 đến 20V: 1 đơn vị  Dao động ký 2 kênh; 1 đơn vị  Máy phát chức năng: 1 đơn vị  Bộ đếm tần số: 1 đơn vị NỘI DUNG (i) Không cấp nguồn, nối (lắp) theo sơ đồ hình sau. Đặt Osc về 40kHz, 0.1V/Div (ii) Đặt máy (bộ) phát 40kHz, và chuyển công tắc của mạch khuếch đại cảm biến về vị trí on. (iii) Mở nguồn, đưa module phát (siêu âm) che vào cảm biến thu siêu âm, và kiểm tra trên Osc tín hiệu nhận được. Thay đổi khoảng cách giữa phát và thu quan sát và đo điện áp đỉnh – đỉnh. Ghi những giá trị này vào cột 40kHz. Giải thích mối quan hệ độ lớn tín hiệu và khoảng cách. Bảng 5-1 Tần số 20kHz 25kHz 30kHz 40kHz 50kHz 60kHz 70kHz 80kHz k.cách .... ...... ...... cm GT-KTCB-MĐ15
67 .... ...... ...... cm .... ...... ...... cm (iv) Cố định khoảng cách giữa phát và thu. Thay đổi tần số bộ phát theo bảng 3-2, và đo điện áp đỉnh – đỉnh. Ghi các giá trị vào bảng. GT-KTCB-MĐ15
68 Bài 6. Cảm Biến Áp Suất Và Cảm Biến Khối Lượng Mã bài: MĐ 15-6 GIỚI THIỆU Cảm biến đo áp suất, khối lượng được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực cân, đo chất lỏng, chất khí, chất rắn, ... dùng trong các môi trường có tính chất lý hoá cao, độc hại, ngoài ra nó còn làm nhiệm vụ giám sát và điều khiển tự động trong quá trình sản xuất. Mục tiêu - Kiến thức: + Phân tích, giải thích cấu tạo, Nguyên lý của các cảm biến áp suất và khối lượng. + Phân tích, giải thích nguyên lý của mạch điện cảm biến và bộ điều khiển cho cảm biến áp suất và khối lượng. + Phân tích, giải thích các thông số kỹ thuật cho các loại cảm biến áp suất và khối lượng - Kỹ năng + Lắp, đấu nối và đo các thông số đặc trưng của các cảm biến áp suất và khối lượng. + Cài đặt các thông số đặc trưng cho các bộ cảm biến áp suất và khối lượng. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Rèn luyện tính an toàn, tỷ mỉ, cẩn thận, nghiêm túc, thẩm mỹ, vệ sinh công nghiệp, hình thành tư duy khoa học phát triển năng lực làm việc theo nhóm + Rèn luyện tính chính xác khoa học và tác phong công nghiệp NỘI DUNG Giới thiệu: Tại thời điểm hiện nay có 2 loại cảm biến áp suất: Loại thứ nhất là Load Cell thường được sử dụng trong cân điện tử. hình 6.1 (a) (b) Hình 6.1. (a) Load Cell; (b) Cầu điện trở Wheatstone của Load Cell Một loại khác là một bộ cảm biến dựa trên cơ sở công nghệ trạng thái rắn được sử dụng trong đo áp suât chất khí và lỏng. 1. Cảm biến áp suất Cảm biến áp suất bán dẫn sử dụng hiệu ứng điện trở Piezo của vật liệu bán dẫn mà sự thay đổi áp suất ngõ vào dẫn đến điện trở vật liệu thay đổi. hình 4-2 mô tả cảm biến áp suất bán dẫn GT-KTCB-MĐ15
69 Kim loại bán dẫn Áp suất Chip cảm biến (a) (b) Hình 6.2. (c) Hình 6.3. Sơ đồ khối cảm biến áp suất bán dẫn Hình 6.4. Mạch nhận biết ngõ ra cảm biến áp suất 2. Cảm biến khối lượng: Đại cương về phương pháp đo lực Theo định luật cơ bản của động lực học, lực được xác định theo biểu thức ⃗ ⃗ (6-1) F: Lực tác dụng (N) M: Khối lượng của vật (kg) a: Gia tốc của vật (m/s2) Hoặc theo công thức xác định trọng lực của một vật trong trọng trường trái đất. ⃗⃗ ⃗ (6-2) P: Trọng lực của vật (N) M: Khối lượng của vật (kg) GT-KTCB-MĐ15
70 g: Gia tốc trọng trường (m/s2) Từ công thức (6-1) hoặc (6-2) ta có thể suy ra khối lượng M của vật. Đo lực bằng cảm biến load cell Khái niệm: Load cell: Là thiết bị điện dùng để chuyển đổi lực thành tín hiệu điện. Strain gage: Cấu trúc có thể biến dạng đàn hồi khi chịu tác động của lực tạo ra một tín hiệu điện tỷ lệ với sự biến dạng này Cấu tạo: Cấu tạo Loadcell được cấu tạo bởi hai thành phần, thành phần thứ nhất là "Strain gage" và thành phần còn lại là "Load". Strain gage là một điện trở đặc biệt nhỏ, có điện trở thay đổi khi bị nén hay kéo dãn và được nuôi bằng một nguồn điện ổn định, được dán chết lên “Load” - một thanh kim loại chịu tải có tính đàn hồi. Nguyên lý: dựa trên nguyên lý cầu điện trở cân bằng Wheatstone. Giá trị lực tác dụng tỉ lệ với sự thay đổi điện trở cảm ứng trong cầu điện trở, và do đó trả về tín hiệu điện áp tỉ. Cầu điện trở gồm các miếng điện trở lực căng làm việc trên nguyên lý hiệu ứng Tenzo. Hình 6.5 Hình 6.5. Điện trở lực căng miếng mỏng và màng mỏng. Phân loại  Phân loại Loadcell theo lực tác động: chịu kéo (shear loadcell), chịu nén (compression loadcell), dạng uốn (bending), chịu xoắn (Tension Loadcells) ...  Phân loại theo hình dạng: dạng đĩa, dạng thanh, dạng trụ, dạng cầu, dạng chữ S…  Loadcells tương tự và Loadcells số. (1) Loadcells tương tự Trước đây, hầu hết các thiết bị cân trong công nghiệp sử dụng load cell cảm biến sức căng, biến đổi thành tín hiệu điện (load cell tương tự). Tín hiệu này được chuyển thành thông tin hữu ích nhờ các thiết bị đo lường như bộ chỉ thị. Một hệ thống cân dùng load cell tương tự điển hình thông thường bao gồm một hoặc một vài load cell nối song song với nhau qua một hộp nối (Junction Box) như hình vẽ. H-1 Sơ đồ hệ thống cân dùng load cell tương tự điển hình. GT-KTCB-MĐ15
71 Mỗi load cell tải một đầu ra độc lập, thường 1 đến 3 mV/V. Đầu ra kết hợp được tổng hợp dựa trên kết quả của đầu ra từng load cell. Các thiết bị đo lường hoặc bộ hiển thị khuyếch đại tín hiệu điện đưa về, qua chuyển đổi ADC, vi xử lý với phần mềm tích hợp sẵn thực hiện tính toán chỉnh định và đưa kết quả đọc được lên màn hình. o Ưu điểm Ưu điểm chính của công nghệ này là xuất phát từ yêu cầu thực tế, với những tham số xác định trước, sẽ có các sản phẩm thiết kế phù hợp cho từng ứng dụng của người dùng. Ở đó các phần tử cảm ứng có kích thước và hình dạng khác nhau phù hợp với yêu cầu của ứng dụng. Các dạng phổ biến: dạng kéo (shear), dạng uốn (bending), dạng nén (compression) o Nhược điểm Tín hiệu điện áp đầu ra của load cell rất nhỏ (thường không quá 30mV). Những tín hiệu nhỏ như vậy dễ dàng bị ảnh hưởng của nhiều loại nhiễu trong công nghiệp như: - Nhiễu điện từ: sinh ra bởi quá trình truyền phát các tín hiệu điện trong môi trường xung quanh, truyền phát tín hiệu vô tuyến điện trong không gian hoặc do quá trình đóng cắt của các thiết bị chuyển mạch công suất lớn… - Sự thay đổi điện trở dây cáp dẫn tín hiệu: Do thay đổi thất thường của nhiệt độ môi trường tác động lên dây cáp truyền dẫn Thực tế còn rất nhiều yếu tố khác liên quan đến độ chính xác của hệ thống cân như: - Quá trình chỉnh định hệ thống. - Nhiễu rung và ồn. - Do tác dụng chuyển hướng lực trong các cơ cầu hình ống. - Quá trình phân tích dò tìm lỗi. - Thay thế các thành phần trong hệ thống cân hoặc các hệ thống liên quan. - Đi dây cáp tín hiệu dài. - Môi trường hoạt động quá kín ... (2) Loadcells số Load Cell kĩ thuật số QSD Mk solution USA Hình 6.6. Load Cell kĩ thuật số QSD Mk solution USA Các thông kỹ thuật GT-KTCB-MĐ15
72 - Mức tải cảm biến trọng lượng trên mỗi loadcell kĩ thuật số: - Điện áp kích thích V: 5～12 20 tấn, 30tấn, 40 tấn, 50 tấn. - Điện áp kích thích tối đa V: 18 - Cấp chính xác: OIML R60 C3 - Điện trở đầu vào Ω: 700 ± 7 - Điện áp biến đổi mV/V: 2.0 ± 0.002 - Điện trở đầu ra Ω: 700 ± 7 - Sai số tổng hợp %FS: ≤ ± 0.023 - Điện trở cách điện MΩ: ≥ 5000 (50VDC) - Quá tải an toàn of Emax (%FS): 150% - Nhiệt độ môi trường oC: -10～+40 - Quá tải tối đa of Emax (%FS): 300% - Cân bằng tại điểm “0” of (%FS): ≤ ± 1.5% - Nhiệt độ hoạt động oC: -35～+65 Khái niệm Mỗi Loadcell số đơn giản cũng mang trong nó một cấu trúc khá phức tạp. Thứ nhất: Phải có một Loadcell cơ bản với độ chính xác, độ ổn dịnh và khả năng lặp lại rất cao trong mọi điều kiện làm việc. Thứ hai: Phải có một bộ chuyển đổi tương tự-số (ADC) 16 đến 20 bit tốc độ cao để chuyển đổi tín hiệu điện tương tự sang dạng số. Thứ ba: Phải có hệ vi mạch xử lý để thực hiện điều khiển toàn bộ quá trình chuyển đổi từ tín hiệu lực đo được thành dữ liệu số thể hiện trung thực nhất và giao tiếp với các thiết bị khác để trao đổi thông tin. Kết nối Loadcell tương tự +Excitation (Điện áp kích thích) là đầu vào dương của điện áp cung cấp –Excitation là đầu vào âm của điện áp cung cấp +Output là tín hiệu ra dương của Loadcell –Output là tín hiệu ra âm của Loadcell +sense và –sense là các dây dẫn đựoc nối trực tiếp với Excitation. Để tránh nhiễu. Có loại Loadcell thì có, có loại thì không. Có thể nối cũng dược mà không nối cũng được. Nhưng nhà sản xuất khuyến cáo là nên nối. Chống quá tải Loadcell các tình huống chú ý khi sử dụng Loadcell Điện áp đầu vào vượt quá ngưỡng cho phép: gây sai số lớn trong việc đo lường. ngoài ra gây hiện tượng đoản mạch làm hỏng Loadcell Đo lực quá lớn: khi đo lực vượt mức giới hạn đo của Loadcell gây sai số lớn. có thể gây hỏng phần cứng của Loadcell, ảnh hưởng tuổi thọ của Loadcell. GT-KTCB-MĐ15
73 Do sót trong lắp ghép: có thể khiến load cell không hoạt động hoặc hoạt động nhưng cho kết quả sai Phương pháp đo áp suất Định nghĩa áp suất: Áp suất là lực tác dụng vuông góc lên một đơn vị diện tích, ký hiệu P. P = F/S [kG/cm2] (4-3) Các đơn vị của áp suất: Pa; mm Hg; mm H2O; bar; at; mmH2O. 1Pa = 1 N/m2 1 mm H2O = 9,8 N/m² 1 at = 9,8. 10 4N/m² = 1 kG/ cm² = 10 mmH2O 1 mm Hg = 133,322 N/m² 1 bar = 10 5N/m Phân loại phương tiện đo áp suất Có thể phân loại phương tiện đo áp suất theo dạng áp suất, nguyên lý và theo cấp chính xác.  Theo dạng áp suất: Bao gồm các dạng sau: áp suất khí quyển, áp suất dư, áp suất âm. Tuỳ theo các dạng áp suất mà sử dụng phương tiện đo khác nhau.  Khí áp kế (barômét): đo áp suất khí quyển  Áp kế, áp – chân kế, hoặc áp kế chính xác: đo áp suất dư  Chân không kế, áp – chân không kế, khí áp kế chân không, và áp kế hút: đo áp âm  Áp kế hiệu số: đo áp suất hiệu  Để đo áp suất tuyệt đối phải dùng hai phương tiện đo là áp kế và khí áp kế khi áp suất tuyệt đối lớn hơn áp suất khí quyển hoặc phải dùng khí áp kế và chân không kế khi áp suất tuyệt đối nhỏ hơn áp suất khí quyển.  Theo Nguyên lý:Có 5 nhóm chính l (Áp kế kiểu lò xo; Áp kế píttông; Áp kế kiểu chất lỏng; Áp kế theo nguyên lý điện; Áp kế liên hợp)  Theo cấp chính xác: Tất cả các phương tiện đo áp suất dùng vào các mục đích khác nhau đều được phân loại theo cấp chính xác. Đối với áp kế lò xo hay hiện số, cấp chính xác được ký hiệu bằng một chữ số thập phân tương ứng với độ lớn của giới hạn sai số cho phép biểu thị theo phần trăm giá trị đo lớn nhất, ví dụ: áp kế lò xo cấp chính xác 2.5, phạm vi đo 100 bar thì sai số cho phép là 2.5 bar Đối với áp kế pittông hoặc chất lỏng thì sai số này được tính theo phần trăm giá trị tại điểm đo. Ví dụ: áp kế píttông 3DP 50, có phạm vi đo (1-50) bar, cấp chính xác 0.1, sai số cho phép lớn nhất tại điểm đo 15 bar sẽ là 0.015 bar và tại 50 bar là 0.05 bar. Cấp chính xác của các phương tiện đo áp suất được qui định theo hai dãy cấp chính xác sau: 0.0005; 0.005; 0.02; 0.05; 0.1; 0.16; 0.20; 0.25; 0.4; 0.5; 1; 1.6; 2.5; 4; 6. THỰC HÀNH CẢM BIẾN ĐO KHỐI LƯỢNG Load Cell UBA: GT-KTCB-MĐ15
74 Hình 6.7. Load Cell UBA35 Các thông số cho Load cell UBA mô tả như bảng sau: Bảng thông số: Load Cell UBA35 UBA UBX UBAX Maximum Capacity Kg 3/6/12/20/35 30/50/100/200 30/50/100/200 Material AlUMINUM Recommended Excitation V 10 Maximum Excitation V 15 Rated Output(=RO) mV/V 2 ± 0.05 Zero Balance %RO ±0.030 Creep Error (20minutes) %RO ± 0.025 Repeatability %RO ± 0.02 Input Resistance Ω 394 ± 3 Output Resistance Ω 350 ± 3 O Compensated Temperature Range C -10 ~ 40 O Operating Temperature Range C -20 ~ 60 Temperature Effect On Output %Load/10℃ 0.02 Temperature Effect On Zero %RO/10℃ 0.02 Safe Load limit %of rat.cap 150 Ultimate load %of rat.cap. 200 Sealing Potted Protection class IP 66 Maximum Platform Size mm 380 X 380 Bộ điều khiển trọng lượng BST106-B60[T] Weighing Controlle Hình 6.8. Sơ đồ giao tiếp bộ điều khiển trọng lượng GT-KTCB-MĐ15
75 Sơ đồ chân BST106-B60[T] Weighing Controlle Kết nối Load cell với bộ điều khiển trọng lượng Hình 6.9. Sơ đồ kết nối Load cell với bộ điều khiển trọng lượng Cài đặt (Xem hướng dẫn kèm theo sản phẩm)  CÁC THÔNG SỐ CÀI ĐẶT CƠ BẢN :  Hiệu chỉnh cân :  Nhấn giữ Zero  [-zero-]  clear loadcell  Menu/  F2_CALL  ENT/  DATA  toH: đặt giá trị max của loadcell (35kg)  ENT-SENS : đặt độ phân giải loadcell (2.0000 mV/V)  ENT (lưu)  Menu/  F2_CALL  ENT/ LOAD  ENT  LOAD : calib cân : đặt vật mẫu lên loadcell và nhập đúng khối lượng vật mẫu đó.  ENT (lưu)  Cách cài đặt ngõ ra :  Nhấn   200 : đặt ngõ ra SP1(K1) ấn ENT để đặt  Nhấn   201: đặt ngõ ra SP2(K2) ấn ENT để đặt GT-KTCB-MĐ15
76  202: đặt ngõ ra SP3(K3) ấn ENT để đặt  203: đặt ngõ ra SP4(K4) ấn ENT để đặt  204: đặt ngõ ra No-load zero ấn ENT để đặt NỘI DUNG (i) Không cấp nguồn, kết nối theo sơ đồ sau: Hình 6.10. Sơ đồ kết nối Thực nghiệmcảm biến trọng lượng o Nối Ex+ (cảm biến) --- chân Ex+(bộ hiển thị). o Nối Ex- (cảm biến) --- chân Ex-(bộ hiển thị). o Nối Sign+ (cảm biến) --- chân SIG+(bộ hiển thị). o Nối Sign- (cảm biến) --- chân SIG- (bộ hiển thị). o Nối ngõ 220VAC L (bộ nguồn) --- chân L (bộ hiển thị). o Nối ngõ 220VAC N (bộ nguồn) --- chân N (bộ hiển thị). o Nối cổng RS232 với máy tính. (ii) Bật công tắc nguồn, nhấn nút POWER và quan sát bộ hiển thị. (iii) Cân chỉnh và calib bộ hiển thị theo hướng dẫn kèm theo. Ghi lại các thông sô hiệu chỉnh THỰC HÀNH CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT Cảm biến áp suất PSA-1P Mpa và DP-100-MPa GT-KTCB-MĐ15
77 (a) (b) Hình 6.11. (a) Cảm biến áp suất PSA -1P MPA; (b) Mạch chính cảm biến PSA-1P MPA (a) (b) Hình 6.12. (a) Cảm biến áp suất DP-100 MPa; (b) Sơ đồ mạch chính DP-100-MPa Cài đặt các thông số cho cảm biến áp suất (Xem hướng dẫn kèm theo sản phẩm) (1) Thực nghiệm cảm biến áp suất PSA-1P MPa (i) Không cấp nguồn, kết nối theo sơ đồ sau Hình 6.13. Sơ đồ kết nối Thực nghiệmcảm biến áp suất PSA-01 MPa GT-KTCB-MĐ15
78 o Nối 24V (bộ nguồn) --- chân V+(Brown) (cảm biến) --- chân 9 (relay 1) --- chân 9 (relay 2). o Nối 0V (bộ nguồn) --- chân 0V (cảm biến)(Blue) --- chân - (A2 của relay 1)--- chân - (A2 của relay 2)--- Chân – của đèn 1--- Chân – của đèn 2. o Nối ngõ ra OUT1 (cảm biến)(Black) --- chân + ( A1 của relay1). o Nối ngõ ra OUT2 (cảm biến)(White) --- chân + ( A1 của relay2). o Nối chân 5 (Relay1)--- Chân + của đèn 1. o Nối chân 5 (Relay2)--- Chân + của đèn 2. (ii) Bật công tắc nguồn, cài đặt áp suất về giá trị mặc định, đóng van xả, nhấn xylanh khí và quan sát, đồng hồ đo áp suất và đồng hồ đo Volt. Ghi lại các thông số trren đồng hồ (iii) Vặn van xả và quan sát đồng hồ đo áp suất và đồng hồ đo Volt. Ghi lại các thông số trren đồng hồ (2) Thực nghiệm cảm biến áp suất DP 100 MPa (i) Không cấp nguồn, kết nối theo sơ đồ sau: Hình 6.14. Sơ đồ kết nối Thực nghiệmcảm biến áp suất DP-100 MPa o Nối 24V (bộ nguồn) --- chân V+(Brown) (cảm biến)--- chân 14 (relay)--- Chân 9(Relay). o Nối 0V (bộ nguồn) --- chân 0V (cảm biến)(Blue)--- chân 0V(đèn). o Nối ngõ ra (cảm biến)(Black) --- chân 13 (relay). GT-KTCB-MĐ15