Tài liệu Sensor basic

BÀI GIẢNG
Sensor
BASIC
CHỦ BIÊN
Gs. Kim Cương
Ts. Quốc Phòng
Trong công nghiệp ngày nay việc sử dụng sensor cảm biến trong máy móc là không thể thiếu trong việc hiện đại hóa các nghành nghề.Chúng tôi lần này đã cố gắng tích lũy kinh nghiệm để viết ra quyển sách lần này dựa vào một số tài liệu trên mạng và tài liệu làm việc và cả trong quá trình làm việc.Chúng tôi mạo phép viết ra quyển sách này giúp mọi người có cách nhìn tổng quát hơn về sensor cảm biến và giúp ích nhiều mọi người trong công việc và cuộc sống hàng ngày.Trong quá trình viết sách có thể không tránh được những sai xót còn mong bạn đọc có thể góp ý kiến. Tôi xin chân thành cảm ơn !!!!
Gs. Kim Cương
Trong quá trình thảo luận của chúng tôi thì chúng tôi thống nhất là sẽ khái quát về cảm biến (CB) và chỉ giới thiệu về những loại cảm biến cơ bản và hay dùng trong công nghiệp và sơ qua cách điều chỉnh một số loại CB.
Khái Niệm
CB có tác dụng là chuyển đổi trạng thái vật lý này ( thường là trạng thái điện , cơ , phi kim , kim loại.. ) sang trạng thái vật lý khác ( thường là điện ).
Phân Loại
CB có thể phân loại theo rất nhiều cách theo tính chất , vật liệu , điện áp  Vậy trong bài viết lần này chúng tôi chỉ phân biệt cảm biến theo tính chất làm việc của nó.
Cảm biến quang nói nôm na là khi ánh sang chiếu vào một vật thì tính chất trong nó sẽ thay đổi
Cảm biến điện cảm nghĩa là kim loại chiếu vào nó sẽ khiến tính chất thay đổi
Cảm biến điện dung nghĩa là những vật phi kim loại chiếu vào sẽ khiến tính chất nó thay đổi
Sau đây chúng tôi sẽ đi sâu vào từng loại cảm biến và ví dụ một số mạch điện đi kèm
Trong thực tế chúng ta sẽ có hai laoij cảm biến kiểu NPN tức kiểu nghịch , PNP và kiểu thuận ( cách phân chia này theo kiểu linh kiện bán dẫn )
Cảm Biến NPN
Cảm Biến PNP
Ta có thể hiểu đơn giản như thế này cho đỡ loằng nhoằng. Dây điều khiển ( thường là chân đen ) được dùng để đóng / cắt dây âm nguồn
Tức ( GND hay V- ).
Ta có thể hiểu đơn giản như thế này cho đỡ loằng nhoằng. Dây điều khiển ( thường là chân đen ) được dùng để đóng / cắt dây dương nguồn .Tức ( Vcc hay V+).
Về chế độ làm việc thường đối cảm biến quang sẽ có chế để Dark on và Light on. Để giải thích về các chế độ này chúng tôi có thể giải thích đơn giản như thế này cho các bạn dễ hiểu mà không phải sử dụng ngôn ngữ gì đó quá trìu tượng.
- Khi bạn để chế độ Linght On nó hoạt động khi có vật cản tác động thì cảm biến sẽ báo tín hiệu đèn trên cảm biến nghĩa là sẽ có tín hiệu được phép đi và chân điều khiển của cảm biến.
- Còn chế độ Dark On sẽ ngược lại với chế độ Linght On ở chỗ khi bạn đang cài ở chế độ Dark On thì có nghĩa là đã có tín hiệu đi qua chân điều khiển khi chưa có vật nhưng khi bạn cho vật cản vào tác động thì chân điều khiển sẽ mất tín hiệu truyền tới.
Để tổng quát hóa vấn đề về nguyên lý hoạt động của cảm biến của một loại cảm biến kiểu NPN và PNP hoạt động như thế nào chúng tôi có một kiểu ví dụ như này cho các bạn có cách nhìn dễ hiểu nhất.Trong bài này chúng tôi sẽ nêu nguyên lý hoạt động của cảm biến NPN
Trong ví dụ này tôi sẽ ký hiểu âm nguồn là nguồn vào của nước và chân điều khiển ( dây đen ) là nguồn ra của nước.Còn nguồn dương là lửa. Để cái bình thông nước này hoạt động ta cần phải có cả lửa và nước thiếu 1 trong 2 yếu tố này sẽ không chạy tức là cảm biến chúng ta cần cung cấp cả dương và âm.Khi bóng đèn được kích thích thì nguồn nước sẽ xả sang đầu OUT nếu không nguồn nước sẽ không sang được đầu OUT. Tức là khi có vật tác động đến cảm biến thì chân điều khiển mới có hoặc không có tín hiệu ( tùy thuộc ta đang chọn chế độ Light hay Dark trong loại cảm biến quang ) nghĩa là xuất ( không ) tín hiệu âm qua chân điều khiển
Đối với cảm biến loại PNP cũng tương tự nhưng lúc này không phải điều khiển nước mà chúng ta lại điều khiển lửa. tức là chúng ta sẽ xuất ( không ) tín hiệu điều khiển sang chân điều khiển là dương.
Vậy chung quy lại chúng ta cần hiểu đơn giản là cảm biến có tác dụng không khác gì một cái công tắc điện để bật tắt bóng đèn đó bóng đèn.
Trong phần tiếp theo chúng tôi sẽ hướng dẫn các bạn sử dụng một số loại cảm biến và giới thiệu sơ qua một vài loại cảm biến trong công ty và cũng như cách đấu dây một số mạch điện đơn giản sử dụng role và timer điều khiển.
Loại 1 :
Đối với loại cảm biến màu loại này.Đây là loại cảm biến màu.Loại này rất hay nó có thể bắt màu một cách chuẩn xác với nhiều loại màu dây khác nhau để sử dụng loại cảm biến này theo mong muốn của mình ta cần làm như sau :
Ở chế độ bình thường cảm biến đang ở công tắc Run. Sau đó ta cho mẫu vào cáp cảm biển để cho nhìn thấy mẫu.Rồi ta gạt công tắc sang Teach sau đó ấn nút Button Teach tiếp theo chuyển sang nút gạt ADJ để chỉnh độ nhạy cảm biến bằng cách sử dụng 2 nút select. Sau đó chuyển nút gạt sang Run để hoàn thành thao tác học mẫu.
Loại 2
Đối với loại cảm biến loại này thì nó khác so với loại cảm biến quang của loại 1 ở trên chúng tôi giới thiệu cho các bạn.Loại này nó sẽ thông minh bằng loại 1 bên trên nhưng mà loại này nó sẽ bắt theo kiểu phản xạ phát thu của cáp cảm biến chuyền về.Trong một số trường hợp nó cũng có khả năng phân biệt màu dây nhờ khả năng mỗi loại màu dây có độ hấp thụ ánh sáng khác nhau.Ở loại này ta sẽ thực hiện cách thức hoạt động như sau:
Ta cho mẫu vào tiếp nhận tín hiệu cảm biến:
-Trước tiên ban sử dụng nút Mode rồi chọn xuống Teach sau đó ở nút gạt bạn ấn xuống.Khi đèn Teach báo nhấp nháy bạn cho mẫu vào rồi ấn tiếp nút gạt ấn xuống một lần nữa.Sau khi chữ Good hiện ra thì coi như chúng ta đã hoàn thành cách cài đặt.
-Sau đây chúng tôi sẽ giải thích một số chế độ cài đặt của sensor loại này :
+ Run : chế độ chạy nghĩa là chỉ số thu nhận được tín hiệu của mẫu chuyền về cảm biến
+ Teach: Chế độ học tự động chúng tôi đã hướng dẫn ở trên
+ ADJ : đây là cách chỉnh ngưỡng cài đặt.Để cảm biến có thể tiếp nhận được tín hiệu khi phát hiện vật mẫu ta phải đặt mức ngưỡng nhỏ hơn so với tín hiệu vật mẫu truyền về cảm biến. Ví dụ “ Khi ta đặt ngưỡng là 50 mà mẫu truyền về là 40 thì ta cần điều chỉnh ngưỡng nhỏ hơn 40 thì cảm biến mới hoạt động được bằng cách ta sử dụng nút gạt + hoặc – tùy theo thực tế.
+ L/D : đây là ta chọn chế độ học Dark on và Light on cho cảm biến.
+ Timer : đây là thời gian trễ để cảm biến có thể hoạt động sau một khoảng thời gian định sẵn.
+ Pro : đây là các kiểu chế độ của loại cảm biến này trong phần này chúng ta không cần quan tâm đến nó.
Loại 3 :
 Ở loại cảm biến này nó cũng có nguyên lý hoạt động như chúng tôi đã trình bày ở trên nhưng điều khác biệt của nó. Là nằm ở chỗ
 ta không thể học tự động mà sẽ học bằng tay cho cảm biến.Bằng việc ta sử dụng hai nút down và uo để điều chỉnh chỉ số ngưỡng để bắt mẫu. Nó cũng có chế độ L.on và D.on và độ trễ và tốc độ bắt nhanh hay chậm như ở loại cảm biến trên trên.Trong con cảm biến ta cũng có thể reset cảm biến về mặc định nhưng tôi bỏ qua về vấn đề đó.
Loại 4:
Loại cảm biến cách thức học vât mẫu một cách nhanh chóng và tự động mà không có thông số thông báo về chỉ số ngưỡng như những loại trên
Điều đầu tiên chúng ta để ý đến. Tín hiệu cảm biến đang hoạt động là màu xanh. Còn đèn màu đỏ là chế độ hoạt động khi phát hiện vật hay không.Để có sử dụng được loại cảm biến này ta làm như sau:
Ta gạt nút set để ở SET ta chưa cho vật vào vội tiếp theo ta ấn nút OFF khi đèn xanh nháy nháy liên tiếp khoảng 2s ta bắt đầu cho vật mẫu vào rồi ấn nút ON vậy là ta đã hoàn thành quá trình học mẫu cho vật.Để an toàn không bị lỗi ta gạt nút set về Lock .
Còn một số loại cảm biến khác sau đây chúng tôi sẽ giới thiệu để các bạn có thể hiểu sơ qua về nó
Loại 5 :
Ở loại cảm biến này rất đơn giản hơn so với các loại cảm biến trên ở cách thức học và chỉnh các chế độ.
Ở loại cảm biến này ta cũng chỉ cần dùng thiết bị vặn 2 nút như trên chú thích của chúng tôi là các bạn có thể chỉnh được cho cảm biến hoạt động.Theo kinh nghiệm của chúng tôi thì loại cảm biến loại này bắt màu trắng rất tốt
Trên thị trường còn rất nhiều loại cảm biến khác nhau nhưng về cơ bản thì cách thức thực hiện và cài đặt cảm biến cũng cơ bản như gì chúng tôi hướng dấn ở trên.Tôi mong rằng bài viết này của chúng tôi có ý nghĩa quan trọng đối với các bạn.
Sau đây tôi xin hướng dẫn các bạn sơ qua một số loại những loại cảm biến từ.Ngoài loại cảm biến có 3 dây thì chúng ta cũng có những loại cảm biến có 2 dây như một số loại sau :
Ở loại cảm biến này chỉ có 2 dây. Để đấu được loại cảm biến này chúng ta chỉ coi là một công tắc chế độ bình thường. Ở đây ta sẽ cho nguồn dương vào đầu 1 ( thường dây đỏ của cảm biến ) và đầu 2 chính là đầu ra một tại.Khi được tác động thì cảm biến sẽ hoạt động và sẽ có điện đi từ 1 sang 2 mạch thông và sẽ được báo đèn như hình trên.
 Trong thực tế thì có rất nhiều loại cảm biến khác nhau.Thì chúng tôi có mạo phép xin giới thiệu cho mọi người một cấu tạo và phương thức hoạt động của loại cảm biến rung để các bạn có cách nhìn tổng quát hơn về nó !
Rung động ở đây là gì : là hiện tượng thường gặp trong kỹ thuật,ảnh hưởng rất lớn đến tính năng làm việc, độ an toàn và tuổi thọ của máy móc, thiết bị
Rung động được xác định bởi các yếu tố : Độ dịch chuyển và tốc độ hoặc gia tốc ở các điểm trên vật mẫu rung.
Như vậy cảm biến rung là loại cảm biến thực chất đo các yếu tố trên đó là : Đo đọc dịch chuyển
, đo tốc độ hoặc đo gia tốc trên vật dung.
Vỏ hộp 
Khối rung 
Lõi nam châm 
Cuộn dây
Lò xo 
Giảm chấn
-Cấu tạo của một loại cảm biến rung đo tốc độ :
Vỏ hộp
Khối Rung
Lõi lam châm
Cuộn Dây
Lò xo
Giảm chấn
b
b
M
2
1
3
4
5
6
Từ đó ta có thể hiểu được cảm biến rung thực chất là nó hoạt động như thế nào: như đo biến dạng vật , đo vị trí tương đối của vật rung so với vị trí cảm biến , đo lực và tốc độ tương đối của vật rung
 Hình ảnh của một cảm biến đo độ rung trong thực tế !
Tôi xin kết thúc bài viết ở đây.Mong là bạn đọc đóng góp ý kiến để chúng tôi sửa lại những sai xót cho những lần xuất bản lần sau.Chúng tôi xin chân thành cảm ơn mọi người đã ủng hộ trong thời gian qua.Cảm ơn những đơn vị tài trợ đã giúp chúng tôi hoàn thành cuốn sách này !
Biên tâp : Quốc Phòng
Chỉ đạo xuất bản : GS Kim Cương