Bài giảng Capacitive Sensors

Chia sẻ: Trương Đăng Khoa | Ngày: | Loại File: PPTX | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

190
lượt xem 20
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Capacitive Sensors trình bày các nội dung chính: các khái niệm cơ bản, cấu tạo và nguyên lý hoạt động, độ nhạy và hệ số khử, nhiễu và khử nhiễu, ứng dụng, một số loại cảm biến. Đây là tài liệu tham khảo dành cho sinh viên ngành Cơ khí - chế tạo máy.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Capacitive Sensors

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CAPACITIVE SENSORS GROUP 1 - 2
NỘI DUNG I. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG III. ĐỘ NHẠY & HỆ SỐ KHỬ IV. NHIỄU VÀ KHỬ NHIỄU V. ỨNG DỤNG VI. MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN
I. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN a. Điện dung là gì? Nếu đặt vào 2 bản cực dẫn điện của tụ điện một điện áp thì các bản cực này sẽ tích các điện tích trái dấu. Khoảng không gian này sẽ tích lũy một điện trường, điện trường này phụ thuộc vào một hệ số C gọi là điện dung của tụ điện.
I. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN b. Cảm biến điện dung là gì? Cảm biến điện dung làm việc như cảm biến cảm ứng nhưng không cần tiếp xúc. Dùng để đo lường chính xác vị trí một đối tượng dẫn hoặc không dẫn, đo được bề dày của đối tượng. Được dùng ở những nơi mà cảm biến cảm ứng không thể đo lường được do yếu tố không tiếp xúc.
I. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Cảm biến điện dung đo lường sự thay đổi điện dung giữa cảm biến và đối tượng bằng cách tạo ra một điện trường xoay chiều giữa các cảm biến và đối tượng, theo dõi sự thay đổi trong điện trường. Điện dung bị tác động bởi 3 yếu tố: § Độ lớn cảm biến và bề mặt đối tượng § Khoảng cách giữa chúng § Điện môi
ii. CẤU TẠO và nguyên lý hoạt động a. Cấu tạo Thành phần cấu tạo gồm một điện cực dạng đĩa bên trong vỏ bọc hình trụ rỗng. Hai điện cực tạo thành một tụ điện với một điện dung Cg.
ii. CẤU TẠO và nguyên lý hoạt động b. Nguyên lý hoạt động Khi một đối tượng tiếp cận cảm biến thì điện dung thay đổi một lượng C. Tụ điện trên là một phần của một bộ dao động RC, điện áp đầu ra phụ thuộc vào sự thay đổi điện dung Ca= Cg + C giữa các điện cực và điện thế vỏ bọc.
ii. CẤU TẠO và nguyên lý hoạt động c. Sơ đồ khối Điện áp đầu ra bộ dao động được chỉnh lưu, qua bộ lọc và khử nhiễu. Chuyển đổi thành một tín hiệu đầu cuối.
ii. CẤU TẠO và nguyên lý hoạt động d. Các phương pháp kích hoạt các cảm biến điện dung non conducting target
ii. CẤU TẠO và nguyên lý hoạt động isolated conducting target
ii. CẤU TẠO và nguyên lý hoạt động earthet conducting target
III. ĐỘ NHẠY & HỆ SỐ KHỬ a. Độ nhạy Trong phần lớn các ứng dụng, độ lớn cảm biến và đối tượng không đổi, vật liệu đối tượng không đổi, chỉ có khoảng cách giữa đối tượng và cảm biến thay đổi. Độ nhạy được tính bằng cách xác định sự thay đổi điện dung ΔC (sự thay đổi khoảng cách), tương ứng với thay đổi tín hiệu ở đầu ra của cảm biến.
III. ĐỘ NHẠY & HỆ SỐ KHỬ b. Hệ số khử Tùy thuộc vào vật liệu của đối tượng không dẫn, thì tạo ra sự thay đổi điện dung ΔC khác nhau. Hệ số khử của một vật liệu phụ thuộc được định nghĩa tương tự như cảm biến tiệm cận.
IV. NHIỄU VÀ KHỬ NHIỄU a. Tác động của nhiễu Yếu tố can thiệp quan trọng là dòng điện xoay chiều. Chúng được liên kết trong mạch vào trở kháng cao của bộ dao động thông qua các điện cực cảm biến và có thể gây ra dao động. Nguồn gốc của các vùng giao thoa là: ví dụ, bóng đèn huỳnh quang, van kích điện, ở đĩa thyristor và máy phát vô tuyến. Nhiễu liên tục chỉ có thể được loại bỏ bằng cách thay đổi tần số dao động.
IV. NHIỄU VÀ KHỬ NHIỄU Nhiễu tạm thời có thể được loại bỏ bởi các bộ lọc nhiễu, cung cấp độ rộng xung nằm trong thời gian điều chỉnh. Nguồn gốc khác của nhiễu là hiệu ứng nhiệt độ. Thay đổi nhiệt độ ảnh hưởng bộ dao động RC. Hiệu ứng này có thể được giảm thiểu bằng cách thiết lập một điểm hoạt động phù hợp. Độ ẩm, bụi và các hình thức ô nhiễm ảnh hưởng đến các bộ cảm biến bằng cách thay đổi hằng số điện môi trong diện tích bề mặt hoạt động. Để bù vào sự ô nhiễm, thì phải cải tiến nhiều ứng dụng.
IV. NHIỄU VÀ KHỬ NHIỄU b. Bù trừ ô nhiễm Mục đích của việc bù trừ ô nhiễm là để duy trì một hằng số phạm vi cảm biến s, khi bề mặt của bộ cảm biến bị ô nhiễm.
IV. NHIỄU VÀ KHỬ NHIỄU Điều này đạt được thông qua việc thêm vào điện cực bù dạng tách giữa các điện cực cảm biến và vỏ bọc, được kết nối với đầu ra bộ dao động.
IV. NHIỄU VÀ KHỬ NHIỄU c. Lọc nhiễu Điện trường có thể dẫn đến trục trặc của bộ dao động. Sau chỉnh lưu và các bộ lọc thông thấp của tín hiệu đầu ra dao động, nó đi qua một bộ lọc nhiễu, ngăn chặn xung nhiễu, bằng cách sử dụng các thành phần bộ lọc phi tuyến cung cấp không vượt quá mức tối đa, lựa chọn, khoảng thời gian.
IV. NHIỄU VÀ KHỬ NHIỄU Tuy nhiên điều này có những bất lợi mà yêu cầu ở tín hiệu chuyển đổi, tín hiệu đó có một độ rộng xung dài hơn, không thể phát hiện, điều này có nghĩa là tần số tối đa chuyển đổi có thể có của các bộ cảm biến điện dung bị giảm. Thông thường tần số nằm trong phạm vi 1Hz đến 10 Hz.
V. ỨNG DỤNG Cảm ứng điện dung được ứng dụng rộng rãi trong dụng cụ bán dẫn, ổ đĩa và các ngành công nghiệp sản xuất chính xác, nơi mà độ chính xác và đáp ứng tần số cao là chỉ tiêu quan trọng.