Mô đun /môn học nhằm cung cấp cho học sinh những kiến thức vê các hệ thống mạch tự động điều khiển ứng dụng trong ngành sửa chữa Ôtô, giúp cho học sinh phân tích đúng mạch điện và lắp đặt, sửa chữa được các hệ thống mạch điện đó.
66 trang |
Chia sẻ: haohao89 | Lượt xem: 2120 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Giáo trình môn học Kỹ thuật tự động điều khiển bằng điện tử, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI
TỔNG CỤC DẠY NGHỀ
Dự án giáo dục kỹ thuật và dạy nghề (VTEP)
GIÁO TRÌNH
Hà Nội - 2004
Logo
TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO
cc
Mô đun/môn học : KỸ THUẬT TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
BẰNG ĐIỆN TỬ
MÃ SỐ HAR 02 07
NGHỀ :(ĐIỀN TÊN NGHỀ)
Trình độ( lành nghề)
(Chèn một hình minh hoạ biểu tượng cho mô đun/ môn học )
(Mặt sau trang bìa)
Tuyên bố bản quyền :
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình
Cho 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 có ý đồ lệch lạc hoặc
sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành
mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
Tổng Cục Dạy nghề sẽ làm mọi cách để bảo vệ bản quyền của mình.
Tổng Cục Dạy Nghề cám ơn và hoan nghênh các thông tin giúp cho việc tu sửa
và hoàn thiện tốt hơn tàI liệu này.
Địa chỉ liên hệ:
Dự án giáo dục kỹ thuật và nghề nghiệp
Tiểu Ban Phát triển Chương trình Học liệu
………………………………………………
................................................................
Mã tàI liệu:……….
Mã quốc tế ISBN :……..
LỜI TỰA
(Vài nét giới thiệu xuất xứ của chương trình và tài liệu)
Tài liệu này là một trong các kết quả của Dự án GDKT-DN …..
(Tóm tắt nội dung của Dự án)
(Vài nét giới thiệu quá trình hình thành tài liệu và các thành phần tham gia)
(Lời cảm ơn các cơ quan liên quan, các đơn vị và cá nhân đã tham gia … )
(Giới thiệu tài liệu và thực trạng)
TàI liệu này được thiết kế theo từng mô đun/ môn học thuộc hệ thống mô đun/môn học của một chương trình, để đào tạo hoàn chỉnh
nghề …………… ………………………ở cấp trình độ ……..
và được dùng làm Giáo trình cho học viên trong các khoá đào tạo, cũng có thể được sử dụng cho đào tạo ngắn hạn hoặc cho các công nhân kỹ thuật, các nhà quản lý và người sử dụng nhân lực tham khảo.
Đây là tài liệu thử nghiệm sẽ được hoàn chỉnh để trở thành giáo trình chính thức trong hệ thống dạy nghề.
Hà nội, ngày …. tháng…. năm….
Giám đốc Dự án quốc gia
MỤC LỤC
ĐỀ MỤC TRANG
Lời tựa .....................................................................................................................2
Mục ..........................................................................................................................3
Bài 1: sơ đồ khối và các chu trình hoạt động của mạch tự động điều khiển....7
Bài 2: Cảm biến. ................................................................................................... 10
Bài 3 : Mạch điều khiển trạng thái cửa xe............................................................20
Bài 4: mạch tự động điều khiển thời điểm đánh lửa ..........................................29
Bài 5: Mạch điện kiểm soát và khai báo mức nhiên liệu...................................34
Bài 6 :Mạch điều khiển hổn hợp nhiên liệu - không khí ...................................38
Bài 7 :mạch tự động đếm tốc độ...........................................................................44
Bài 8 : mạch tự động điều khiển chuyển mạch đa chức năng...........................60
GIỚI THIỆU VỀ MÔ ĐUN/MÔN HỌC
Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun/môn học :
Mô đun /môn học nhằm cung cấp cho học sinh những kiến thức vê các hệ thống mạch tự động điều khiển ứng dụng trong ngành sửa chữa Ôtô, giúp cho học sinh phân tích đúng mạch điện và lắp đặt, sửa chữa được các hệ thống mạch điện đó.
Mục tiêu của mô đun/môn học:
Nhằm đào tạo cho học viên có đày đủ kiến thức:
Trình bày đúng sơ đồ, chức năng của các khối trong một mạch điện tự động điều khiển
Phân tích đúng các chu trình hoạt động cơ bản của một mạch tự đồng điều khiển.
Trình bày đúng sơ đồ khối và chu trình làm việc của mạch điện (tự động điều khiển trạng thái cửa, điều khiển thời điểm đánh lửa, điều khiển nhiên liệu không khí, khai báo nhiên liệu, đo tốc độ và hệ thống chuyển mạch đa chức năng) trong ôtô .
Kiểm tra và thay thế được các khối bị hư hỏng trong các mạch điện (tự động điều khiển trạng thái cửa, điều khiển thời điểm đánh lửa, điều khiển nhiên liệu không khí, khai báo nhiên liệu, đo tốc độ và hệ thống chuyển mạch đa chức năng) trong ôtô .
Mục tiêu thực hiện của mô đun/môn học:
Học xong mô đun này học viên thực hiện được:
- Trình bày đúng sơ đồ khối và chu trình làm việc của mạch điện (tự động điều khiển trạng thái cửa, điều khiển thời điểm đánh lửa, điều khiển nhiên liệu không khí, khai báo nhiên liệu, đo tốc độ và hệ thống chuyển mạch đa chức năng) trong ôtô .
- Kiểm tra và thay thế được các khối bị hư hỏng trong các mạch điện (tự động điều khiển trạng thái cửa, điều khiển thời điểm đánh lửa, điều khiển nhiên liệu không khí, khai báo nhiên liệu, đo tốc độ và hệ thống chuyển mạch đa chức năng) trong ôtô .
Nội dung chính của mô đun/môn học
Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của mạch điện tự động điều khiển.
Chức năng và nguyên lý hoạt đông của các khối trong mạch điện tự động điều khiển.
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các phần tử cảm biến.
Phân tích chu trình hoạt động của một số mạch điện tự động điều khiển thông dụng trong ôtô.
Kiểm tra và thay thế các khối bị hư hỏng trong các mạch điều khiển chức năng dùng trong ôtô.
Bảo quản tốt thiết bị trong quá trình thực hiện công việc.
Danh sách các bài học :
BÀI 1: SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CÁC CHU TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN .
BÀI 2: CẢM BIẾN.
BÀI 3 : MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRẠNG THÁI CỬA XE
BÀI 4: MẠCH TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN THỜI ĐIỂM ĐÁNH LỬA
BÀI 5: MẠCH ĐIỆN KIỂM SOÁT VÀ KHAI BÁO MỨC NHIÊN LIỆU
BÀI 6 :MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỔN HỢP NHIÊN LIỆU - KHÔNG KHÍ
BÀI 7 :MẠCH TỰ ĐỘNG ĐẾM TỐC ĐỘ
BÀI 8 : MẠCH TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN MẠCH ĐA CHỨC NĂNG.
Sơ đồ quan hệ theo trình tự học nghề ( sơ đồ này sẽ được thay bằng sơ đồ của nghề cụ thể)
( In đậm tên mô đun hoặc môn học được đề cập tới trong tài liệu này. Dưới đây là ví dụ minh hoạ)
26. .S.C PAN ĐỘNG CƠ XĂNG
27. .S.C PAN ĐỘNG CƠ DIESEL
12.S.C. CƠ CẤU CHÍNH VÀ THÂN ĐỘNG CƠ
11. .S.C HỆ THỐNG
KHỞI ĐỘNG KHÍ NÉN
23. .S.C HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN TÀU
20. .S.C HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL BƠM CAO ÁP PHÂN PHỐI
17. .S.C HỆ THỐNG
TĂNG ÁP
15. .S.C HỆ THỐNG
TÍN HIỆU ĐỘNG CƠ
25. CHẠY RÀ VÀ ĐIỀU CHỈNH ĐỘNG CƠ
10. .S.C HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG BẰNG ĐIỆN
22. .S.C HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC THỦY LỰC
19. .S.C HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL BƠM CAO ÁP THẲNG HÀNG
16. .S.C CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ
14. .S.C HỆ THỐNG
BÔI TRƠN
13. .S.C HỆ THỐNG
LÀM MÁT
9. .S.C HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
18. .S.C HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL BƠM CAO ÁP ĐƠN
21. .S.C HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CƠ KHÍ
24. .S.C HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU XĂNG DÙNG BỘ CHẾ HÒA KHÍ
30.TRANG BỊ ĐIỆN MÁY TÀU
31. KỸ THUẬT MÁY
TÀU THỦY
32. CÔNG NGHỆ
SỬA CHỮA
8.S.C HỆ THỐNG
CUNG CẤP ĐIỆN
7. DUNG SAI VÀ VẼ
KỸ THUẬT
2. ĐIỆN KỸ THUẬT
CHÍNH TRỊ
GIÁO DỤC
QUỐC PHÒNG
TIN HỌC
29. NGUYÊN LÝ
ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
6. VẬT LIỆU TRONG NGÀNH CƠ KHÍ
4. NGUỘI CƠ BẢN TRONG SỬA CHỮ A
5. HÀN CƠ BẢN TRONG SỬA CHỮ A
3. CƠ KỸ THUẬT
PHÁP LUẬT
1.HỘI NHẬP NGHỀ SỬA CHỮA MÁY TÀU THỦY
28. CẤU TẠO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GIÁO DỤC THỂ CHẤT
NGOẠI NGỮ
KỸ THUẬT AN TOÀN VÀ BẢO HỘ LAO ĐỘNG
Ghi chú:
(Giải thích sơ đồ, đưa ra phương sách thực hiện mô đun/môn học tuỳ thuộc các đối tượng học: công nhân đã qua sản xuất, chỉ dạy phần lý thuyết ...)
Kỹ thuật An toàn và bảo hộ lao động là mô đun cơ bản và bắt buộc. Mọi học viên phải học và đạt kết quả chấp nhận được đối với các bài kiểm tra đánh giá và thi kết thúc như đã đặt ra trong chương trình đào tạo.
Những học viên qua kiểm tra và thi mà không đạt phải thu xếp cho học lại những phần chưa đạt ngay và phải đạt điểm chuẩn mới được phép học tiếp các mô đun/ môn học tiếp theo.
Học viên, khi chuyển trường, chuyển ngành.nếu đã học ở một cơ sở đào tạo khác rồi thì phải xuất trình giấy chứng nhận; Trong một số trường hợp có thể vẫn phải qua sát hạch lại.
CÁC HÌNH THỨC HỌC TẬP CHÍNH TRONG MÔ ĐUN/MÔN HỌC
Học trên lớp về :
- Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của mạch điện tự động điều khiển.
- Chức năng và nguyên lý hoạt đông của các khối trong mạch điện tự động điều khiển.
- Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các phần tử cảm biến.
- Phân tích chu trình hoạt động của một số mạch điện tự động điều khiển thông dụng trong ôtô.
Học tại phòng học chuyên môn hoá về :
Thực tập tại xưởng trường về :
- Kiểm tra và thay thế các khối bị hư hỏng trong các mạch điều khiển chức năng dùng trong ôtô.
- Bảo quản tốt thiết bị trong quá trình thực hiện công việc.
Tham quan thực tế về :
Tự nghiên cứu và làm bài tập về :
YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔ ĐUN/MÔN HỌC
Kiến thức:
Trình bày được đầy đủ các yêu cầu, nhiệm vụ và cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của các bộ phận hệ thống khởi động ôtô.
Giải thích đúng những hiện tượng, nguyên hư hỏng và phương pháp bảo dưỡng, kiểm tra và sữa chữa các bộ phận hệ thống điều khiển bằng điện tử
Phương pháp đánh giá:
Qua các bài kiểm tra viết và trắc nghiệm điền khuyết đạt yêu cầu 60%
Cơ sở đánh giá:
Qua sự đánh giá của giáo viên và tập thể giáo viên
kỹ năng:
Tháo lắp, kiểm tra và bảo dương, sửa chữa được các hư hỏng chi tiết, bộ phận đúng quy trình, quy phạm và đúng các tiêu chuẩn kỹ thuật trong sửa chữa.
Sử dụng đúng, hợp lý các dụng cụ kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa đảm bảo chính xác và an toàn.
Chuẩn bị, bố trí và sắp xếp nơi làm việc vệ sinh,an toàn và hợp lý.
Qua các bài kiểm tra viết và trắc nghiệm điền khuyết đạt yêu cầu 60%
Cơ sở đánh giá:
Qua sự nhận xét, tự đánh giá của học viên, của khách hàng và của tập thể giáo viên.
Kết quả bài thực hành đạt yêu cầu 70% .
Thái độ:
Chấp hành nghiêm túc các quy định về kỹ thuật, an toàn và tiết kiệm trong bảo dưỡng, sửa chữa.
Có tinh thần trách nhiệm hoàn thành công việc đảm bảo chất lượng và đúng thời gian .
Cẩn thận, chu đáo trong công việc luôn quan tâm đúng, đủ không để xảy ra sai sót.
Phương pháp đánh giá:
Qua sự quan sát trực tiếp trong qúa trình học tập của học viên.
Cơ sở đánh giá:
Qua nhận xét của giáo viên, tự đánh giá của học viên, tập thể giáo viên và của khách hàng
Bài 1
SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CÁC CHU TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN MÃ BÀI : HAR 02 07 01
Giới thiệu :
Bài học nhằm cung cấp cho học sinh những kiến thức vê các hệ thống mạch tự động điều khiển ứng dụng trong ngành sửa chữa Ôtô, giúp cho học sinh phân tích đúng mạch điện và lắp đặt, sửa chữa được các hệ thống mạch điện đó.
Mục tiêu thực hiện:
- Trình bày đúng sơ đồ khối tổng thể của một mạch tự động điều khiển.
- Trình bày đúng chức năng và nhiệm vụ của các khối trong mạch tự động điều khiển
- Trình bày đúng nguyên lý hoạt động và lĩnh vực sử dụng của các chu trình tự động điều khiển cơ bản.
Nội dung chính:
I. Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động tổng thể của một mạch điện tự động điều khiển.
II Chức năng và nhiệm vụ của các khối trong mạch điện tự động điều khiển.
Khối giao diện thông tin điều khiển
Khối đệm và phối hợp trở kháng ngõ vào
Khối xử lý thông tin điều khiển .
Khối xử lý tín hiệu điều khiển.
Cơ cấu chấp hành.
III. Các chu trình hoạt động cơ bản của mạch tự động điều khiển.
Chu trình đường thẳng.
Chu trình theo vòng kính.
Chu trình rẻ nhánh.
HỌC TẠI PHÒNG HỌC LÝ THUYẾT THEO PHƠNG PHÁP THUYẾT TRÌNH CÓ THẢO LUẬN
I. Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động tổng thể của một mạch điện tự động điều khiển.
Thông thường một mạch điều khiển tự động có sơ đồ khối tổng thể như sau :
Khối giao tiếp thông tin điều khiển
Khối đệm và phối hợp trở kháng ngõ vào
Khối xử lý thông tin điều khiển
Khối xử lý tín hiệu điều khiển
Cơ cấu chấp hành
Thông tin điều khiển
Đối tượng điều khiển
II. Chức năng và nhiệm vụ của các khối trong mạch điện tự động điều khiển.
Khối giao diện thông tin điều khiển
- Tiép nhận thông tin điều khiển ở các dạng vật lý như ánh sáng, độ ẩm ,nhiệt độ ,áp suất ,âm thanh..vv.
- Cảm biến những thông tin đièu khiển ở các trạng tháI vật lý thánh tín hiệu điện tương ứng .Tín hiệu này có quy luật biến đổi phản ánh đúng trạng tháI của thông tin điều khiển tác động vào.
Khối đệm và phối hợp trở kháng ngõ vào
- Sau khi thông tin điều khiển được cảm biến thành tín hiệu điện, tín hiệu này có biên độ rất nhỏ. Bởi vậy,khối đệm và phối hợp trở kháng ngõ vào có nhiệm vụ phối hợp trở kháng giữ khối giao diện điều khiển với khối xử lý thông tin điều khiển nhằm giảm nhỏ mức suy hao trên đường truyền đối với tín hiệu đượccảm biến.
Khối xử lý thông tin điều khiển .
-Thông thường tín hiêu đưa đến cho khối này gồm tín hiệu cảm biến thông tin điều khiển, tín hiệu đặt chuẩn và tín hiệu phản hồi từ đối tượng điều khiển. Khối xử lý thông tin điều khiển có nhiệm vụ :
- Lọc loại bỏ nhiễu và sửa dạng tín hiệu để được hình dáng theo yêu cầu kỹ thuật.
- So sánh các tín hiệu cảm biến và tín hiệu phản hồi từ đối tượng điều khiển với mức đặt chuẩn đề tạo tín hiệu điều khiển.
Khối xử lý tín hiệu điều khiển.
- Trong các mạch tự động điều khiển khối xử lý tín hiệu điều khiển có tảI là các cơ cấu chấp hành, các tảI này thường có công suất tương đối lớn .Do đó tín hiệu điều khiển có đủ công suất để động tác các cơ cấu chấp hành thì nó phảI có biên độ khá lớn . Bởi vậy, khối xử lý tín hiệu điều khiển có tác dụng khuếch đại tuyến tính tín hiệu điều khiển .
Cơ cấu chấp hành.
III Các chu trình hoạt động cơ bản của mạch tự động điều khiển.
Chu trình đường thẳng.
- Chu trình đường thẳng hay có thể gọi là (chu trình hở) . Loại chu trình này mô tả đường đI của thông tin điều khiển trong các mạch điện không cần có khai báo của đại lường phản hồi từ phía đối tượng điều khiển.
- Quá trình chuyển vận của thông tin điều khiển trong mạch điện theo chu trình đường thẳng được mô tả trong sơ đồ khối sau:
Khối giao tiếp thông tin điều khiển
Khối đệm và phối hợp trở kháng ngõ vào
Khối xử lý thông tin điều khiển
Khối xử lý tín hiệu điều khiển
Cơ cấu chấp hành
Thông tin điều khiển
Đối tượng điều khiển
Chu trình theo vòng kính.
- Chu trình đường vòng hay có thể gọi là (chu trình kính) . Loại chu trình này mô tả đường đI của thông tin điều khiển trong các mạch điện cần có khai báo của đại lường phản hồi từ phía đối tượng điều khiển.
- Quá trình chuyển vận của thông tin điều khiển trong mạch điện theo chu trình đường vòng được mô tả trong sơ đồ khối sau:
Khối giao tiếp thông tin điều khiển
Khối đệm và phối hợp trở kháng ngõ vào
Khối xử lý thông tin điều khiển
Khối xử lý tín hiệu điều khiển
Cơ cấu chấp hành
Thông tin điều khiển
Đối tượng điều khiển
-M
Trong sơ đồ trên (-M)là đại lượng khai báo trạng tháI đầu ra của đối tượng điều khiển
Chu trình rẻ nhánh.
- Chu trình rẻ nhánh hay có thể gọi là (chu trình điều kiện) . Loại chu trình này mô tả đường đI của thông tin điều khiển trong các mạch điện cần có điều kiện rẻ nhánh.
- Quá trình chuyển vận của thông tin điều khiển trong mạch điện theo chu trình rẻ nhánh được mô tả trong sơ đồ khối sau:
Trong sơ đồ khối ta thấy rằng, tạikhối xử lý thông tin điều khiển
Nếu thông tin điều khiển trùng với điều kiện đặt ra thì tín hiệu điều khiển sẽ được truyền theo đường y1 đến đối tượng .
Nếu thông tin điều khiển khác với điều kiện đặt ra thì tín hiệu điều khiển sẽ được truyền theo đường y2.
Khối giao tiếp thông tin điều khiển
Khối đệm và phối hợp trở kháng ngõ vào
Khối xử lý thông tin điều khiển
Khối xử lý tín hiệu điều khiển
Cơ cấu chấp hành
Thông tin điều khiển
Đối tượng điều khiển
Y2
Y1
TỰ NGHIÊN CỨU VÀ LÀM BÀI TẬP
- Trình bày sơ đồ khối tổng thể của một mạch tự động điều khiển.
- Trình bày chức năng và nhiệm vụ của các khối trong mạch tự động điều khiển
- Trình bày nguyên lý hoạt động và lĩnh vực sử dụng của các chu trình tự động điều khiển cơ bản.
Bài 2
TÊN BÀI : CẢM BIẾN. MÃ BÀI : HAR 02 0702
Giới thiệu :
Cảm biến trông hệ thống điều khiển tự động,tự động hoá sản xuất công nghiệp cũng như các hệ thống thông tin đo lường,bộ cảm biến làm nhiệm vụ cảm biến thông tin , xác định đối tượng ,vị trí đối tượng các thống số của đối tượng và biến đổi thông tin cảm nhận được đó thành tín hiệu điện các bộ cảm biến đó có thể tiếp xúc trực tếp hoặc gián tiếp với đối tượng cần cảm nhận. Các bộ cảm biến tiếp xúc ngày càng được áp dụng rộng rải để thay thế cho các cảm biến tiếp xúc
Mục tiêu thực hiện:
Học xong bài này học viên sẽ có khả năng:
Trình bày đúng cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các phần tử cảm biến thường dùng trong mạch điện ôtô.
Kiểm tra được chất lượng, cực tính của các phần tử cảm biến bằng VOM
Nội dung chính:
I- Cấu tạo ,nguyên lý hoạt động và lĩnh vựic sử dụng của các phần tử cảm biến thường dùng trong mạch điện ôtô.
Cảm biến quang - điện
Cảm biến nhiệt - điện .
Cảm biến cơ - điện
Cảm biến từ trường - điện
II- Kiểm tra chất lượng, cực tính và cân chỉnh các phần tử cảm biến
Cảm biến quang - điện.
Cảm biến nhiệt - điện .
Cảm biến cơ - điện
Cảm biến từ trường - điện
HỌC TẠI PHÒNG HỌC LÝ THUYẾT THEO PHƠNG PHÁP THUYẾT TRÌNH CÓ THẢO LUẬN
I- Cấu tạo ,nguyên lý hoạt động và lĩnh vựic sử dụng của các phần tử cảm biến thường dùng trong mạch điện ôtô.
Cảm biến quang - điện
Trong kỹ thuật người ta có thể dùng nhiều cấu trúc để cảm biến quang điện như :
Cảm biến vị trí kiểu quang học hay cảm biến lân cận kiểu quang học bao gồm 2 phần .
Nguồn phát sáng E (hay bộ phát);
Bộ nhận sáng R.
Bộ phát sáng sẽ phát ra ánh sáng hướng tới bộ nhận .Phần tử chủ yếu của bộ phát là một bóng đèn nhỏ hay một LED. ánh sáng phát ra có thể là ánh sáng trong thấy hay ánh sáng hồng ngoại không trông thấy .ánh sáng thường được tập trung và định hướng qua một hệ thấu kính hay ở ngay đầu LED rồi hướng tới bộ nhận .
Phần tử chủ yếu của bộ nhận là điôt quang,điện trở quang,tranzito quang hoặc thyritsto quang. Khi các phần tử này bị ánh sáng chiếu vào ,điện trở của chúng thay đổi hoặc chúng làm thông mạch và từ đó tác động vào mạch điều khiển .
Bộ phát E và bộ nhận R trong cảm biến quang học có thể tách rời nhau (hình 3 - 4a)hoặc ghép trong cùng một khối (hình 3- 4b,c,d).
E
R
E
R
E
R
E
a)
R
b)
ĐT
c)
ĐT
ĐT
ĐT
d)
Hình 3- 4 :Các cách bố trí bộ phát E và bộ nhận R
Có 4 cách bố trí bộ phát và bộ nhận thường dùng :
- Kiểu bố trí ánh sáng xuyên (hình 3- 4a) :Bộ nhận luôn nhận được ánh sáng .Khi đối tượng cần nhận biết lướt qua ,ánh sáng sẽ bị chặn và lượng ánh sáng tới bộ nhân bị thay đổi sẽ làm bộ nhân phản ứng và tác động vào mạch .
- Kiểu bố trí ánh sáng phản xạ ngược ( hình 3- 4b):cách làm việt tương tự kiểu ánh sáng xuyên.
- Kiểu bồ trí ánh sáng phản xạ (hình 3 - 4c): Bình thường ,bộ nhận không nhận được ánh sáng . Khi có đối tượng cần nhận biết ,ánh sáng bị phản xạ từ đối tượng
và bộ nhận nhận được ánh sáng và mạch bị thay đổi trạng thái .
- kiểu bố trí ánh sáng phản xạ khuếch tán (hình 3 - 4d):bộ nhận sẻ tác động khi có ánh sáng phản xạ khuếch tán từ đối tượng cần nhận biết hắt lại.
Các cảm biến quang học được sử dụng phổ biến trong các trong các công tắc quang học vì chúng có thể phát hiện được cả vật thể phi kim loại mà không cần tiếp xúc với vật , có tuổi thọ cao ,không rung động và tắc động nhanh .Nhược điểm của cảm biến loại này là độ chính xác của tắc đông sẻ bị hạn chế khi môi trường làm việc gây ảnh hưởng đến luồng ánh sáng như bụi khói hoặc khi vật nhận biết là trong suốt với mọi ánh sáng (trong cách bố trí ở hình (8.5.a,b)
Hoạc khi vật cần nhận biết là màu tối(trong cách bố trí ở hình 3 - 4,c,d)
xảy ra khi gốc tới lớn hơn gốc phản xạ toàn phần (hình 3 - 5).
Gần đây, trong kỹ thuật đã sử dụng nhiều cảm biến quang học có sợi quang .Sợi quang ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần khi ánh sánh chiếu từ môi trường trong suốt có hệ số chiết quang lớn qua mặt phân cách sang một môi trường khác có môi trường chiết suất n2 nhỏ hơn .Hiện tượng phản xạ toàn phần (hình 3 - 5)
Khúc xạ
Phản xạ toàn phần
Hình 3 - 5
Sợi quang thông thường có dạng trụ với lõi bằng vật liệu thạch anh hoạc thuỷ tin đa thành phần hoặc bằng nhựa tổng hợp trông suốt với chiết suất lớn hơn rất nhiều so với không khí .Bên ngoài lõi là một màng vỏ lam fbằng chất có chiết suất nhỏ hơn .Như trên hình (3 - 6),ánh sáng đi vào sợi quang qua mặt đầu của sợi quang và phẩn xạ toàn phần liên tục giữa mặt phân cách và màng vỏ rồi ra ngôẳi mặt đầu kia của sợi .
Những tia sáng không phản xạ toàn phần được thì xuyên ra ngoài sợi quang và gây ra hiện tư