- 1 -
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG DU LỊCH VÀ CÔNG THƯƠNG
GIÁO TRÌNH
MÔ ĐUN: KỸ THUẬT CẢM BIẾN
NGÀNH/NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
Ban hành kèm theo Quyết định số……./QĐ-DLCT ngày ….. /……./……
của Hiệu trưởng Trường Cao Du lịch và Công Thương
Hải Dương, năm……
- 2 -
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép
dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh
thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
- 3 -
LỜI GIỚI THIỆU
Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo ngành Điện tử công nghiệp ở trình độ
Cao Đẳng, giáo trình Kỹ thuật Cảm biến là một trong những giáo trình mô đun đào tạo
chuyên ngành được biên soạn theo nội dung chương trình khung đã được phê duyệt.
Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có
liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung
lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong sản xuất đồng thời
có tính thực tiển cao.
Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 68 giờ
gồm có:
Bài 1: Cảm biến nhiệt độ
Bài 2: Cảm biến tiệm cận
Bài 3: Cảm biến xác định vị trí và khoảng cách
Bài 4: Đo vận tốc vòng quay
Bài 5: Cảm biến quang
Bài 6: Cảm biến khác
Bài 7: Ôn tập và kiểm tra kết thúc
Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và công
nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới cho phù
hợp. Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực tập của từng bài để người học
cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng. Tuy nhiên, tuy theo điều kiện cơ sở
vật chất và trang thiết bị, các trường có thề sử dụng cho phù hợp.
Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng
không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của các
thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn. Các ý kiến
đóng góp xin gửi về Khoa Công nghệ Điện tử, Trường Cao đẳng Du lịch và Công
thương.
Hải Dương, ngày tháng năm 20
Nhóm biên soạn
- 4 -
MỤC LỤC
ĐỀ MỤC TRANG LỜI GIỚI THIỆU
........................................................................................... 3 MỤC
LỤC........................................................................................................ 4 BÀI
1. CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ ................................................................... 13 1.
Khái niệm chung ......................................................................................... 13
1.1. Thang đo nhiệt độ..........................................................................................
13 1.2 Nhiệt độ đo được và nhiệt độ cần đo
.......................................................... 14 1.3. Giới thiệu bộ điều khiển nhiệt độ
.................................................................. 14
2. Nhiệt điện trở kim loại ................................................................................
15 2.1 Điện trở kim loại thay đổi theo nhiệt
độ......................................................... 15 2.2. Nhiệt điện trở
Platin...................................................................................... 20
2.3. Nhiệt điện trở Nickel................................................................................
21 3. Cảm biến nhiệt độ với vật liệu silic
............................................................ 21 4. IC cảm biến nhiệt độ.
................................................................................ 26 5. Nhiệt điện trở NTC,
PTC ......................................................................... 29 5.1. Nhiệt điện trở
NTC................................................................................... 29 5.2. Nhiệt điện
trở PTC................................................................................ 30 6. Cảm biến
cặp nhiệt...................................................................................... 32
6.1. Cấu tạo cặp nhiệt điện (Thermocouples: TC). ..............................................
32 6.2. Nguyên lý hoạt
động:..................................................................................... 32 6.3. Mạch ứng
dụng.............................................................................................. 34
BÀI 2. CẢM BIẾN TIỆM CẬN .....................................................................
35 1. Cảm biến tiệm cận (Proximity Sensor)
................................................... 35 1.1 Cảm biến tiệm cận điện cảm (Inductive
Proximity Sensor).................... 38 1.2 Cảm biến tiệm cận điện dung (Capacitive
Proximity Sensor) ................. 43 2. Cảm biến siêu
âm........................................................................................ 47 2.2. Nguyên lý
hoạt động..................................................................................... 47 BÀI 3. CẢM
BIẾN VỊ TRÍ VÀ KHOẢNG CÁCH.................................... 50 1. Xác định
vị trí và khoảng cách dùng biến trở (Resistance Transducer)... 50 1. Xác định
vị trí và khoảng cách dùng biến trở ............................................. 50 1.1.
Nguyên lý:................................................................................................ 50
1.3. Lắp ráp, khảo sát cảm biến vị trí dùng biến trở............................................. 51 2.
Xác định vị trí khoảng cách bằng tự cảm (Inductance Transducers)............... 53 2.1.
Nguyên lý: ..................................................................................................... 53 2.2.
Nguyên lý hoạt động ..................................................................................... 55 2.3.
Sơ đồ đo:........................................................................................................ 55
3. Xác định vị trí khoảng cách bằng cảm biến điện dung (Capacitance
Transducers )...................................................................................................
56
- 5 -
3.1. Cấu tạo:..........................................................................................................
56 3.2. Nguyên lý
...................................................................................................... 57 3.3. Lắp ráp,
khảo sát cảm biến ............................................................................ 58
4. Cảm biến từ .................................................................................................
60 4.1. Cấu
tạo:.......................................................................................................... 60 4.2.
Nguyên lý hoạt động ..................................................................................... 60 4.3.
Lắp ráp mạch và khảo sát .............................................................................. 60
5. Công tắc hành trình .....................................................................................
61 5.1. Cấu
tạo........................................................................................................... 61 5.2.
Nguyên lý làm việc........................................................................................ 61 5.3.
Lắp ráp và khảo sát mạch sử dụng công tắc hành trình ................................ 62
CÂU HỎI ÔN TẬP.........................................................................................
62 BÀI 4. ĐO VẬN TỐC VÒNG QUAY
......................................................... 63 1. Đo vận tốc vòng quay bằng
phương pháp Analog ................................. 63 2. Đo vận tốc vòng quay
bằng phương pháp quang điện tử ..................... 65 3.
Encoder....................................................................................................... 67
3.1. Cấu tạo...........................................................................................................
68 3.2. Nguyên lý hoạt động của encoder quang
...................................................... 69 3.3. Lắp ráp và vận hành
...................................................................................... 70
BÀI 5. CẢM BIẾN QUANG ĐIỆN ...............................................................
75 1. Cảm biến quang loại thu phát độc lập
.................................................... 77 1.1. Cấu
tạo........................................................................................................... 77 1.2.
Nguyên lý hoạt động ..................................................................................... 78 1.3.
Lắp ráp và vận hành ...................................................................................... 80 2.
Cảm biến quang loại phản xạ gương....................................................... 82
2.1. Cấu tạo........................................................................................................... 82
2.2. Nguyên lý hoạt động ..................................................................................... 83
2.3. Lắp ráp và vận hành ...................................................................................... 85
3. Cảm biến quang loại phản xạ khuếch tán ..............................................
86 3.1. Cấu tạo...........................................................................................................
86 3.2. Nguyên lý hoạt động : ...................................................................................
87 4. Cảm biến màu.................................................................................................
89 4.1. Cấu tạo...........................................................................................................
89 4.2. Nguyên lý ......................................................................................................
90 4.3. Lắp ráp và khảo sát mạch ..............................................................................
90 BÀI 6. CẢM BIẾN KHÁC
........................................................................... 92 1. Cảm biến rung
............................................................................................. 92 1.1. Cấu
tạo........................................................................................................... 92 1.2.
Nguyên lý hoạt động ..................................................................................... 93
- 6 -
1.3. Khảo sát hoạt động cảm biến rung ................................................................
94 2. Cảm biến khói
............................................................................................. 95 1.1. Cấu
tạo........................................................................................................... 95 1.2.
Nguyên lý hoạt động ..................................................................................... 96 1.3.
Khảo sát hoạt động cảm biến khói ................................................................ 96 3.
Cảm biến độ ẩm........................................................................................... 96
1.1. Cấu tạo........................................................................................................... 97
1.2. Nguyên lý hoạt động ..................................................................................... 97
1.3. Khảo sát hoạt động cảm biến độ ẩm.............................................................. 98 4.
Cảm biến áp suất ......................................................................................... 98
1.1. Cấu tạo........................................................................................................... 98
1.2. Nguyên lý hoạt động ..................................................................................... 99
1.3. Khảo sát hoạt động cảm biến áp suất .......................................................... 100
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………….63
- 7 -
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN
1. Tên mô-đun: Kỹ thuật Cảm biến
2. Mã môđun: MĐ 18
3. Vị trí, ý nghĩa, vai trò của môđun:
Vị trí của mô đun: Mô đun được bố trí dạy sau các môn học cơ bản như linh
kiện điện tử, đo lường điện tử, kỹ thuật xung - số, có thể học song song với các môn
cơ bản khác như điện cơ bản, Kỹ thuật mạch điện tử, trang bị điện...
Trong nền công nghiệp sản xuất hiện đại ngày nay, rất nhiều nhà máy xí nghiệp
đang trang bị cho mình những dây chuyền sản xuất tự động hoặc bán tự động. Các loại
cảm biến đã có mặt trong hầu hết các lĩnh vực điều khiển tự động, nó đóng một vai trò
rất quan trọng, không một thiết bị nào có thể thay thế được. Việc trang bị cho mình
những kiến thức về các loại cảm biến là nhu cầu bức xúc của các kỹ thuật viên, kỹ sư
của ngành Điện tử công nghiệp cũng như những ngành khác.
Mô đun Kỹ thuật cảm biến là một mô đun chuyên môn của học viên ngành Điện
tử công nghiệp.Mô đun này nhằm trang bị cho học viên các trường cao đẳng nghề,
trung cấp nghề và các trung tâm dạy nghề những kiến thức về nguyên lý, cấu tạo, các