Cảm biến sử dụng trong PLC

Thảo luận trong 'PLC, PAC, MATLAB' bắt đầu bởi VQA, 5/10/11.

  1. VQA Administrator

    Cảm biến sử dụng trong PLC

    Bài viết này do tác giả sưu tầm và tổng hợp lại ,nó chỉ có tính chất giới thiệu những hiểu biết cơ bản về các loại cảm biến thường sử dụng trong PLC. Để hiểu cụ thể hơn về từng loại cảm biến ,sinh viên có thể tham khảo thiết bị và tài liệu tại PTN của Bộ môn.
    Trong PLC, Cảm biến phát hiện các trạng thái và đo lường các giá trị của một đại lượng. Dựa trên tín hiệu ra, có thể phân chia thành cảm biến logic, cảm biến tương tự và cảm biến số:
    - Cảm biến logic chỉ xác định hai trạng thái đối lập của một đối tượng: đúng hay sai, tồn tại hay không tồn tại, có hoặc không... Các loại cảm biến tới hạn là loại cảm biến logic: Vị trí tới hạn, nhiệt độ tới hạn, áp suất tới hạn...
    - Cảm biến liên tục biến đổi giá trị của đại lượng vật lý thành các mức tín hiệu đo lường được, thông thường là điện áp hay dòng điện.
    Các loại cảm biến tương tự thường gặp:
    -Góc quay vị trí
    -Gia tốc
    -Nhiệt độ
    -Áp suất hay lưu lượng
    -Ứng suất, biến dạng, lực
    -Ánh sáng
    Các cảm biến liên tục dựa trên cơ sở thuộc tính nhạy cảm về điện của các vật liệu. Sau đó tín hiệu được khuếch đại và loại trừ các yếu tố ngoại lai (nhiễu) để cho ra tín hiệu dạng dòng hay áp thích hợp có thể đo được. - Cảm biến số cũng đo giá trị của đại lượng, và cũng có sensor như cảm biến tương tự, nhưng có khác biệt cơ bản so với cảm biến tương tự: Tín hiệu được xử lý và hiệu chỉnh ngay trong cảm biến và cấp ra dưới dạng tín hiệu số. Do vậy, tín hiệu ra của cảm biến số là giá trị đã được hiệu chỉnh (calibrate) chính xác và có khả năng chống nhiễu đường truyền rất cao. Cảm biến số cũng có thể sử dụng phương pháp đo gián tiếp: Thay vì đo trực tiếp đại lượng, cảm biến số đo vài thông số khác và tổng hợp lại để tạo nên kết quả đo.
    Có thể sử dụng nhiều nguyên tắc khác nhau để xác định cùng một trạng thái của đối tượng. Do vậy, có thể có nhiều loại cảm biến khác nhau. Ví dụ, để xác định khoảng cách giữa vật với cảm biến, người ta có thể sử dụng các nguyên tắc sau:
    - Cảm biến tiệm cận kiểu điện từ
    - Cảm biến tiệm cận kiểu điện dung
    - Cảm biến quang
    - Cảm biến siêu âm
    - Công tắc cơ học
    Cảm biến logic
    Khi cảm biến phát hiện sự thay đổi trạng thái vật lý của đối tượng thì sẽ truyền tín hiệu đến PLC dưới dạng điện áp hay dòng điện . Đầu ra từ cảm biến (đầu vào PLC) thường là transistor mắc theo kiểu NPN (gọi là sinking) hình 1 hoặc PNP (gọi là sourcing) hình 2
    [​IMG]
    Hình 1-Kiểu NPN (Sinking)

    Hình 2 -Kiểu PNP (Sourcing)
    Giao tiếp đầu vào của PLC đối với Sinking sensor được thể hiện như hình 3 , đối với Sourcing sensor như hình 4
    Hình 3. Ngõ vào PLC cho Sinking sensor
    Hình 4. Ngõ vào PLC cho Sourcing sensor
    Để giảm bớt số dây nối,cảm biến 2 dây được sử dụng nhiều. Hình 5
    Ngõ vào PLC cho Sourcing sensor Ngõ vào PLC cho Sinking sensor
    Hình 5. Nối cảm biến 2 dây với PLC
    Công tắc từ
    Công tắc từ giống với rơ le, chỉ khác ở chỗ là nam châm vĩnh cửu thay bằng cuộn dây. Khi nam châm ra xa thì công tắc hở, khi nam châm được mang đến gần hơn thì công tắc đóng lại .

    Hình 6. Mô tả công tắc từ
    2.Cảm biến quang.
    Cảm biến quang gồm bộ phát và bộ thu ánh sáng .Bộ phát sẽ tạo ra ánh sáng nằm trong phổ thấy được hoặc không thấy được bằng đèn LED hoặc đi ốt laser . Bộ thu được làm bằng các đi ốt quang hay transistor quang . Bộ thu và bộ nhận có thể bố trí thành một khối hay tách rời theo yêu cầu sử dụng

    Hình 7. Nguyên tắc cơ bản của cảm biến quang
    3.Cảm biến xuyên tia
    Bộ thu và bộ phát nằm đối diện nhau.

    4. Cảm biến phản xạ ánh sáng
    Bộ phát và bộ thu ánh sáng được đặt trong một chỗ và có một gương phản xạ bố trí phía đối diện .

    5.Cảm biến khuyếch tán ánh sáng
    Loại này hạn chế khả năng phát hiện vật thể do ánh sáng bị phân tán khi gặp đối tượng


    Phát hiện sản phẩm khác loại
    6. Cảm biến từ
    Biến đổi từ trường sang điện áp



    7.Cảm biến điện dung
    Phát hiện hầu hết các loại vật liệu ở khoảng cách vài cm. Cảm biến điện dung biến đổi điện dung sang điện áp


    8. Cảm biến siêu âm
    Dựa trên quá trình phát và phản hồi của sóng âm thanh giữa đối tượng và bộ phận nhận. Tần số sóng âm thường trên ngưỡng nghe được là 16KHz
    Cảm biến tương tự
    Cảm biến tương tự biến đổi trạng thái vật lý của đối tượng thành tín hiệu điện áp hay dòng điện . Phần này chỉ đề cập đến một số cảm biến thường dùng trong công nghiệp .
    1.Chuyển vị góc - chiết áp
    Các chiết áp đo lường vị trí quay của trục thực chất một biến trở cấu tạo đặc biệt để chịu được điều kiện làm việc liên tục, sai số nhỏ và trục rất trơn để ít ảnh hưởng đến đại lượng đo.
    Thông thường, chiết áp đo lường thường sử dụng loại màng mỏng bằng than vì có độ nhạy cao, trơn và chịu mài mòn tốt.



    Chiết áp
    Chiết áp là phổ biến vì giá thành rẻ ,không cần các điều kiện xử lý tín hiệu đặc biệt . Nhưng chúng bị giới hạn về độ chính xác ,thường khoảng 1% và hao mòn cơ học.
    Cảm biến áp suất và chất lỏng
    Cảm biến áp suất để đo áp suất của dòng lưu chất ,cảm biến lưu lượng đo tốc độ của dòng chảy qua một tiết diện nào đó .Tín hiệu ra của cảm biến thường là điện áp với giá trị rất bé .Do đó người ta phải khuyếch đại tín hiệu rồi mới đưa vào mạch điều khiển .

    Chuyển đổi áp suất
    Cảm biến ánh sáng
    Cảm biến ánh sáng thực chất là quang trở (LDR-Light Dependant Resistor hay Photoresistor) có điện trở thay đổi theo cường độ ánh sáng chiếu vào.

    4.Cảm biến nhiệt
    Đo lường nhiệt độ là rất phổ biến trong hệ thống điều khiển
    -Nhiệt điện trở (RTD-Resistance Tempereture Device): Dựa trên hệ số nhiệt của điện trở: Điện trở của vật dẫn thay đổi theo nhiệt độ: Các chất kim loại có hệ số nhiệt điện trở dương, bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở âm.
    Khi dây kim loại bị đốt nóng thì điện trở tăng lên. Nên nhiệt độ có thể được đo lường bắng cách sử dụng điện trở của dây dẫn.
    Tương tự như thế, các nhiệt điện trở có nguồn gốc bán dẫn hoặc phi kim loại sẽ có điện trở giảm khi bị đốt nóng.
    Các nhiệt điện trở bán dẫn có độ nhạy cao hơn, nhưng dải nhiệt độ làm việc thấp cỡ dưới 150độ. Các nhiệt điện trở kim loại có độ nhạy thấp hơn nhưng làm việc được ở dải nhiệt độ cao hơn.
    -Cặp nhiệt ngẫu
    Dựa trên nguyên tắc ,mỗi kim loại đều có mức điện thế tự nhiên ,và khi hai kim loại khác nhau chạm với nhau thì có một sự khác nhau rất nhỏ về điện thế đó là điện áp
     

Chia sẻ trang này