Bài giảng Kỹ thuật cảm biến: Cảm biến

Chia sẻ: Thi Thi | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:60

Thêm vào BST

Báo xấu

191
lượt xem 51
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Kỹ thuật cảm biến: Cảm biến" cung cấp cho bạn đọc khái niệm, phân loại và nguyên lý hoạt động của cảm biến. Để hiểu rõ hơn, mời các bạn tham khảo chi tiết nội dung bài giảng.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật cảm biến: Cảm biến

CẢM BIẾN (SENSOR) Giảng viên: Vũ Hoàng Nghiên
7.1.1 Khái niệm  Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lượng vật lý và các đại lượng không có tính chất điện cần đo thành các đại lượng có thể đo và xử lý được.  Các đại lượng đo (M) thường không có tính chất điện (như nhiệt độ, áp suất, trọng lượng…) tác động lên cảm biến cho ta đại lượng đặc trưng (S) mang tính chất điện như (như điện tích, điện áp, dòng điện hay trở kháng) chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị của đại lượng đó.  Đặc trưng (s) là hàm của đại lượng cần đo (M) S = F(M)  Người ta gọi (S) là đại lượng đầu ra hoặc phản ứng của cảm biến. (M) là đại lượng đầu vào hay kích thích ( có nguồn gốc đại lượng cần đo). Thông qua đo đạc (S) cho phép nhận biết giá trị (M)
7.1.2 Phân loại cảm biến  Các bộ cảm biến được phân loại theo đặc trưng sau đây:  Theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng kích thích.  Phân loại theo dạng kích thích  Phân loại theo phạm vi sử dụng  Phân loại theo thông số mô hình mạch thay thế
Theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng kích thích Hiện Chuyển đổi và đáp ứng kích thích tượng Vật lý Nhiệt điện; Quang điện; Quang từ Điện từ; Quang đàn hồi; Từ điện Nhiệt từ.... Hoá học Biến đổi hoá học ; Biến đổi điện hoá Phân tích phổ….. Sinh Học Biến đổi sinh hoá; Biến đổi vật lý. Hiệu ứng trên cơ thể sống
Phân loại theo dạng kích thích Âm Biên pha, phân cực; Phổ; Tốc độ truyền sóng thanh Điện Điện tích, dòng điện; Điện thế, điện áp Điện trường; Điện dẫn, hằng số điện môi Từ Từ trường; Từ thông, cường độ điện trường; Độ từ thẩm Quang Biên, pha, phân cực,phổ; Tốc độ truyền Hệ số phát xạ, khúc xạ; Hệ số hấp thụ, hệ số bức xạ Cơ Vị trí; lực ,áp suất; Gia tốc, vận tốc Ứng suất, độ cứng; Moment; Khối luợng tỷ trọng Vân tốc chất lưu, độ nhớt… Nhiệt Nhiệt độ; Thông lượng; Nhiệt dung, tỉ nhiệt Bức xạ Kiểu; Năng lượng; Cường độ
Theo tính năng của bộ cảm biến  Độ nhạy  Độ chính xác  Độ phân giải  Độ chọn lọc  Độ tuyến tính  Công suất tiêu thụ  Dải tần  Độ trễ
Theo tính năng của bộ cảm biến  Độ nhạy  Độ trễ  Độ chính xác  Khả năng quá tải  Độ phân giải  Tốc độ đáp ứng  Độ chọn lọc  Độ ổn định  Độ chính xác  Tuổi thọ  Độ tuyến tính  Điều kiện lựa chọn  Công suất tiêu thụ  Kích thước, trọng lượng  Dải tần
Phân loại theo phạm vi sử dụng  Khả năng quá tải  Tốc độ đáp ứng  Độ ổn định  Tuổi thọ  Điều kiện lựa chọn  Kích thước, trọng lượng
Phân loại theo phạm vi sử dụng  Công nghiệp  Nghiên cứu khoa học  Môi trường, khí tượng  Thông tin, viễn thông  Nông nghiệp  Dân dụng  Vũ trụ  Quân sự
Phân loại theo thông số mô hình mạch thay thế  Cảm biến tích cực đầu ra là nguồn áp, nguồn dòng (NPN, PNP…)  Cảm biến thụ động được đặc trưng bởi thông số R, L, C, M…..tuyến tính hoặc phi tuyến  Đường cong chuẩn của cảm biến là đường cong được biểu diễn sự phụ thuộc vào đại lượng điện (S) ở đầu ra của cảm biến vào giá trị của đại lượng đo (m) ở đầu vào.
7.1.3. Đường cong chuẩn của cảm biến  Đường cong được biểu thể biểu diễn bằng biểu thức đại số dưới dạng S = F (M) hoặc bằng đồ thị sau đây: s s 0 m 0 m a) b) Hinh 1:Ñöôøng cong chuaån cuûa caûm bieán
7.1.3. Đường cong chuẩn của cảm biến  Dạng đường cong chuẩn  Dựa vào đường cong chuẩn của cảm biến, ta có thể xác định giá trị chuẩn Mi chưa biết của M thông qua giá trị đo được Si của S  Để dễ sử dụng, người ta thường chế t ạo cảm biến có sự phụ thuộc tuyến tính giữa đại lượng đầu ra và đầu vào, phương trình S = F(M) có dạng S = AM+B với A,B là các hệ số, đường cong chuẩn là đường thẳng
7.2 CẢM BIẾN TIỆM CẬN  7.2.1 Đặc điểm  7.2.2 Các thuật ngữ thường sử dụng  7.2.3 Cảm biến tiệm cận cảm ứng  7.2.4 Cảm biến tiệm cận điện dung  7.2.5 Cảm biến quang  7.2.6 Các ứng dụng cảm biến trong công nghiệp
7.2.1.Đặc điểm  Phát hiện vật không cần tiếp xúc  Tốc độ đáp ứng nhanh  Đầu cảm biến nhỏ có thể lắp đặt nhiều nơi  Có thể sử dụng trong môi trường khắc nghiệt
7.2.2. Các thuật ngữ thường sử dụng  Vật chuẩn (standard sensing object)  Khoảng cách phát hiện (sensing distance)  Khoảng cách cài đặt (Setting distance)  Thời gian đáp ứng (Response time)  Tần số đáp ứng (Response Frequency)
Vật chuẩn (standard sensing object)  Một vật được là vật chuẩn nếu hình dạng, vật liệu kích cỡ… của vật liệu phải phù hợp để phát huy hết đặc tính kỹ thuật của sensor.
Khoảng cách phát hiện (sensing distance)  là khoảng cách từ bề mặt cảm biến ở đầu sensor tới vị trí vật chuẩn xa nhất mà sensor có thể phát hiện được. Beà maët Caûm bieán OFF ON caûm tieäm caän bieán bieán Ñoái töôïn g Caûm Bieán Khoaûng caùch Phaùt hieän Khoaûng caùch Reset
Khoảng cách cài đặt (Setting distance)  là khoảng cách từ bề Khoaûng caùch Caûm bieán caøi ñaët tieäm caän mặt cảm biến ở đầu sensor tới vị trí vật cảm biến để sensor Ñoái töôïn có thể phát hiện vật g Ngoõ ra cuûa Beà maët caûm ổn định (thường Caûm bieán Bieán khoảng cách này bằng 7080% khoảng Khoaûng caùch öôùc löôïng cách phát hiện)
Thời gian đáp ứng (Response time) Caûm bieán T1: Khoảng thời Daõi hoaït ñoäng tieäm caän gian từ lúc đối tượng chuẩn chuyển động đi Ñoái vào vùng phát hiện töôïng cuûa Ngoõ của sensor tới lúc ra Caûm bieán Beà maët caûm đầu ra của sensor Bieán Trong daõi hoaït ñoäng lên ON Ngoaøi daõy T2: Khoảng thời hoaït ñoäng gian từ lúc đối ON tượng chuẩn OFF chuyển động đi ra khỏi vùng phát hiện của sensor T1 T2 tới khi đầu ra của sensor tắt về
Tần số đáp ứng (Response Frequency) là số lần tác động lập lại khi cảm biến đi vào vùng  hoạt động của senso / f =1 T1 +T2 M 2M Khoaûng zM caùch ½ caûm bieán T1 T2 T3 Vaät caûm bieán