Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
3 Tổng quát nguyên lý cảm biến quang điện

3 Tổng quát nguyên lý cảm biến quang điện

Tải bản đầy đủ - 0trang

2.3.1 Nguyên lý cảm bi



q



đ ện



Hình 2.3 Nguyên lý cảm biến quang điện



Khối đầu ti n là mảng ma trận 8x8 (TCS3200) gồm các photodiode. Bao gồm 16

photodiode c thể lọc màu sắc xanh dương (Blue) 16 photodiode c thể lọc màu đỏ

(Red) 16 photodiode c thể lọc màu xanh lá (Green) và 16 photodiode trắng không lọc

(Clear). Tất cả photodiode cùng màu được kết nối song song với nhau, và được đặt xen kẽ

nhau nhằm mục đích chống nhiễu. Bản chất của 4 loại photodiode tr n như là các bộ lọc

ánh sáng có màu sắc khác nhau. C nghĩa n chỉ tiếp nhận các ánh sáng c cùng màu với

loại photodiode tương ứng và không tiếp nhận các ánh sáng c màu sắc khác.

Khối thứ 2 là bộ chuyển đổi dòng điện từ đầu ra khối thứ nhất thành tần số.



Hình 2.4 Ma trận photodiode



Nguồn sáng trắng làm tăng độ linh hoạt cho phép phân tích bất kì màu nào tr n màu

nền bất kì. Ánh sáng trắng là hỗn hợp rất nhiều ánh sáng c bước s ng màu sắc khác

nhau. Khi ta chiếu ánh sáng trắng vào một vật thể bất kì. Tại bề mặt vật thể sẽ xảy ra hiện

tượng hấp thụ và phản xạ ánh sáng.



13



Hình 2.5 Cấu tạo cảm biến quang



Cảm biến màu phân tách ánh sáng phản xạ từ một đối tượng thành các thành phần đỏ,

xanh lá cây và xanh da trời. Mỗi thành phần được đánh giá và xác định xem có thuộc

phạm vi cảm nhận được thiết lập trước đ cho mỗi màu riêng biệt. Tiếp cận này rất hiệu

quả khi giám sát màu trong những ứng dụng công nghiệp hiện nay. Một kênh nhạy màu

cho phép ta thiết lập những đặc tuyến của vật thể cần phát hiện với một lối ra riêng biệt,

với những giá trị được lưu ở bộ nhớ trong của cảm biến. Cảm biến màu lấy tích phân trên

tồn diện tích của điểm sáng. Vì thế, nếu một khoảng sáng có hai hay nhiều màu, cảm

biến sẽ “xem xét” độ tổ hợp của các màu và phân tích từng màu riêng biệt. Đây là phần

rất quan trọng trong các ứng dụng nơi mà điểm cần phân tích phức tạp về cấu trúc bề mặt

và độ bóng.

Những ứng dụng như phân loại sản phẩm thường dựa tr n vài màu cơ bản, có thể được

thực hiện với những cảm biến màu đơn giản nhưng những ứng dụng phức tạp hơn cần

điều khiển thông minh hơn cho những cảm biến với đầy đủ tính năng.

2.3.2 Những cân nhắ



ƣ ý



ựa chọn cảm bi n màu sắc



Các thiết bị điện tử hiện đại đều là những tổ hợp của các bộ phận cơng nghệ mới. Với

những tính năng vượt trội các thiết bị c thể phân tích điều kiện mơi trường đưa ra lệnh

nhờ những lập trình c sẵn. Việc xác định các yếu tố mơi trường chính xác là điều kiện

quan trọng cho hiệu quả của thiết bị đi n tử. Cảm biến là bộ phận đ ng vai trò quan trọng

trong xác định các yếu tố cần thiết. Do vậy việc lựa chọn sử dụng cảm biến cần được

đảm bảo đúng và chuẩn. Dưới đây là lưu



giúp người dùng lựa chọn sử dụng cảm biến



đúng cách mang lại hiệu quả cao cho thiết bị:



14



-



Cảm biến được phân thành nhiều loại khác nhau dựa tr n tính năng môi trường



làm việc, nguyên lý làm việc hay vật liệu chế tạo cảm biến. Do vậy, việc sử dụng đúng

cảm biến với tính năng phù hợp cho nhu cầu thiết bị là điều cần thiết.

-



Người dùng lưu



xác định nhu cầu thực tế của thiết bị các yếu tố thông số kỹ



thuật cần khảo sát để lựa chọn cảm biến cho tính năng phù hợp.

-



Lưu



đến y u cầu về độ chính xác và sai số của thiết bị. Lựa chọn cảm biến c sai



số kỹ thuật trong mức cho phép để cung cấp thơng tin chính xác hiệu quả.

-



Lưu



lựa chọn cảm biến c độ bền và tuổi thọ sản phẩm cao, có khả năng làm việc



hiệu quả trong điều kiện môi trường cho phép.

-



Lưu



lựa chọn mua cảm biến tại các đại l cung cấp thiết bị điện tử chính hãng uy



tín chuy n nghiệp để được đảm bảo về chất lượng và giá cả ổn định.

Thông thường, lựa chọn cảm biến đúng cách c li n quan tới việc xem xét những tính

năng của vật cần phát hiện và xác định trường nhận diện hữu hạn. Người đọc cần hiểu rõ

những ti u chí sau đây trước khi lựa chọn cho mình một loại cảm biến phù hợp:

-



Bạn cần phát hiện tính chất nào của vật thể. Chúng ta phải có những lựa chọn phù



hợp nhất, tránh sử dụng cảm biến khơng đúng cách gây lãng phí cả về tiền bạc và thời

gian.

-



Chỉ c 1 điều kiện hay có nhiều điều kiện cấu thành vật cần phát hiện. Khi có



nhiều hơn một điều kiện cấu thành, cần vài cảm biến tương phản hoặc một cảm biến màu

để tiến hành phép tích phân khi đo đạc.

-



Tính chất bề mặt. Đối với bề mặt b ng c độ phản xạ cao thường chúng ta phải



gắn cảm biến vào gá và tạo thành một góc nhọn so với bề mặt vật thể thường là 15°. Nếu

như độ bóng là một đặc tính cần phát hiện khi đ cần phải gắn cảm biến vuông góc so

với bề mặt đ . Bề mặt mờ khuếch tán ánh sáng theo nhiều cách bất đồng nhất làm tăng

khả năng phát hiện của cảm biến.

-



Kích thước đối tượng là bao nhiêu. Dấu hoặc vật thể cần phải lớn hơn kích thước



điểm sáng để đảm bảo tính ổn định khi hoạt động. Kích thước của đối tượng và tốc độ cần

được cân nhắc kỹ nhưng ở quy trình với tốc độ nhỏ. Phép kiểm tra đòi hỏi đối tượng cần

được chiếu sáng đủ lâu để cảm biến có thể nhận ra chúng.

15



-



Đối tượng dịch chuyển nhanh thế nào là vừa đủ. Kiểm tra tin cậy là một hàm của



độ đáp ứng của cảm biến, tốc độ lấy mẫu kích thước đối tượng, và tốc độ dịch chuyển

của đối tượng qua điểm sáng của cảm biến. Một cách dễ hiểu đối tượng cần hiện hữu

trong điểm sáng (do cảm biến phát ra) đủ lâu so với độ đáp ứng.

-



Khoảng cách lớn/nhỏ nhất từ bộ gá cảm biến tới đối tượng. Khoảng cách càng xa



càng đòi hỏi cảm biến phải c độ nhậy cao. Một vài cảm biến màu, cảm biến tương phản,

cảm biến huỳnh quang cho điểm sáng c kích thước lớn vì vậy chúng có thể hoạt động tốt

ở những khoảng cách xa hơn so với đối tượng. Nói chung, nên chọn cảm biến có khả

năng đánh giá ổn định và đặt chúng ở khoảng cách tối ưu hơn là cố định nó trên một

khoảng cách cần thiết và xem nó có hoạt động tốt hay khơng.

-



Khoảng cách cảm biến - đối tượng nên cố định hay n n thay đổi. Biến thiên



khoảng cách cảm biến - đối tượng thường được hiểu như hiện tượng “phách động” là

một yếu tố thành cơng của phép kiểm tra. Vì mọi cảm biến quang điện đều đo sự sai khác

về ánh sáng do cảm biến quang thu thập, vì thế thay đổi về khoảng cách sẽ gây ra thay đổi

về lượng ánh sáng tới trên các thấu kính góp. Dù ít dù nhiều điều này cũng sẽ làm ảnh

hưởng độ tin cậy của phép đo vốn phụ thuộc vào mức có mặt hoặc vắng mặt của đối

tượng: sự khác nhau càng lớn, biến thiên khoảng cách càng lớn.



16



CHƢƠNG 3. GIỚI THIỆU VỀ PLC SIMATIC S7-1200, WINCC VÀ PHẦN MỀM

TIA PORTAL (V13)

3.1 Giới thiệu về PLC SIMATIC S7-1200

3.1.1 Giới thiệu chung

PLC (Programmable Logic Control) là thiết bị có thể lập trình, được thiết kế chuyên

dùng trong công nghiệp để điều khiển các tiến trình xử lí từ đơn giản đến phức tạp, tuỳ

thuộc vào người điều khiển mà có thể thực hiện một loạt các chương trình hoặc sự kiện

này được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích (hay còn gọi là ngõ vào) tác động vào PLC

hoặc qua các bộ định thời (Timer) hay các sự kiện được đếm qua bộ đếm. Khi một sự

kiện được kích hoạt PLC bật ON, OFF hoặc phát ra một chuỗi xung ra các thiết bị bên

ngoài được gắn vào ngõ ra của PLC.

Như vậy nếu thay đổi các chương trình được cài đặt trong PLC là có thể thực hiện các

chức năng khác nhau trong các môi trường điều khiển khác nhau. Hiện nay PLC đã được

nhiều hãng khác nhau sản xuất như: Siemens Omron Mitsubishi Pesto Alan Bradley,

Shneider. Hitach... Mặt khác ngoài PLC cũng đã bổ sung thêm các thiết bị mở rộng khác

như: Các cổng mở rộng AI (Analog Input), DI (Digital Input), các thiết bị hiển thị, kết nối

khác…

3.1.2 Đặ đ ểm bộ đ ều khiển lập trình

Nhu cầu về một bộ điều khiển dễ sử dụng, linh hoạt và có giá thành thấp đã thúc đẩy

sự phát triển những hệ thống điều khiển lập trình được (programmable control systems)

hệ thống sử dụng CPU và bộ nhớ để điều khiển máy móc hay q trình hoạt động. Trong

bối cảnh đ



bộ điểu khiển lập trình (PLC – Programmable Logic Controller) được thiết



kế nhằm thay thế phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơ-le và thiết bị rời cồng

kềnh và nó tạo ra một khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập

trình trên các lệnh logic cơ bản. Ngồi ra, PLC còn có thể thực hiện những tác vụ khác

như định thời đếm… làm tăng khả năng điều khiển cho những hoạt động phức tạp, ngay

cả với loại PLC nhỏ nhất.

Hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả các trạng thái tín hiệu ngõ vào được đưa về từ

quá trình điều khiển, thực hiện các thao tác logic được lập trong chương trình và đưa ra

17



tín hiệu điều khiển cho thiết bị tương ứng, với các mạch giao tiếp chuẩn ở khối vào và

khối ra của PLC cho phép nó kết nối trực tiếp đến những cơ cấu tác động có cơng suất

nhỏ ở ngõ ra và những mạch chuyển đổi tín hiệu ở ngõ vào, mà khơng cần có các mạch

giao tiếp hay rơ-le trung gian. Tuy nhi n khi dùng PLC điều khiển những thiết bị có cơng

suất lớn cần phải có mạch điện tử công suất trung gian gắn thêm vào.

Việc sử dụng PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống điều khiển mà khơng cần có

sự thay đổi nào về mặt kết nối dây, sự thay đổi chỉ là thay đổi chương trình điều khiển

trong bộ nhớ thơng qua thiết bị lập trình chuy n dùng. Hơn nữa chúng ta còn c ưu điểm

là thời gian lắp đặt và đưa vào hoạt động nhanh hơn so với những hệ thống truyền thống

mà đòi hỏi cần phải thực hiện việc nối dây phức tạp giữa các thiết bị rời.

Về phần cứng PLC tương tự như máy tính “truyền thơng” và chúng c các đặc điểm

thích hợp cho mục đích điều khiển trong công nghiệp.

-



Khả năng kháng nhiễu tốt.



-



Cấu trúc dạng Modul cho phép dễ dàng thay thế tăng khả năng (nối thêm Modul mở

rộng vào/ ra) và thêm chức năng (nối thêm Modul chuyên dùng).



-



Việc kết nối dây và mức điện áp tín hiệu ở ngõ vào và ngõ ra được chuẩn hố.



-



Ngơn ngữ lập trình chun dùng Ladder, Instruction và Funtion Chart, dễ hiểu và dể

sử dụng.



-



Thay đổi chương trình điều khiển dễ dàng.



-



Những đặc điểm tr n làm cho PLC được sử dụng rộng rãi trong việc điểu khiển các

máy móc cơng nghiệp và trong điền khiển q trình (Process – control).



3.1.3 Giới thiệu về PLC S7-1200

3.1.3.1 Tổng quan về PLC S7-1200

Bộ điều khiển logic khả trình PLC S7-1200 mang lại tính linh hoạt và sức mạnh để

điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển tự động. Sự kết hợp

giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ đã khiến cho S7- 1200 trở

thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác

nhau.

Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các mạch ngõ vào và mạch ngõ ra

18



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

3 Tổng quát nguyên lý cảm biến quang điện

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×