intTypePromotion=3

Bài giảng kỹ thuật cảm biến và đo lường - Ths.Trần Văn Hùng - Chương 1

Chia sẻ: Nguyen Vu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

0
133
lượt xem
30
download

Bài giảng kỹ thuật cảm biến và đo lường - Ths.Trần Văn Hùng - Chương 1

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ở bài viết cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến hình ảnh, các thành phần cấu tạo chính và nguyên lý hoạt động cơ bản của cảm biến hình ảnh đã được trình bày. Bài viết tiếp sau này sẽ phân tích chi tiết hơn hoạt động của loại cảm biến này.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng kỹ thuật cảm biến và đo lường - Ths.Trần Văn Hùng - Chương 1

  1. KHOA CÔNG NGH ðI N T N I DUNG MÔN H C K THU T C M BI N VÀ ðO LƯ NG • KHÁI NI M CHUNG • C M BI N TI M C N Chương 1: KHÁI NI M CHUNG • C M BI N QUANG • C M BI N V TRÍ VÀ KHO NG CÁCH Biên so n: ThS. Tr n Văn Hùng • C M BI N L C VÀ ÁP SU T 03-2012 • C M BI N NHI T ð 2:38 PM 1 2 N I DUNG CHƯƠNG 1 1.1 KHÁI NI M VÀ PHÂN LO I • Sơ ñ h th ng ñi u khi n • Khái ni m và phân lo i • ðư ng cong chu n c a c m bi n • Các ñ c trưng cơ b n c a c m bi n C m bi n thư ng • Nguyên lý ch t o c m bi n th y ñâu? • M ch ño 3 2:38 PM 4 1
  2. 1.1 KHÁI NI M VÀ PHÂN LO I 1.1 KHÁI NI M VÀ PHÂN LO I Khái ni m c m bi n (Sensor): Các ñ i lư ng c n ño (m) không có tính Các ñ i lư ng v t lý → các tín hi u ñi n ch t ñi n: Nhi t ñ , Áp su t ...) Dùng trong h th ng ñi u khi n kín C m bi n ño (m) cho ta m t ñ c trưng (s) (Feedback). mang tính ch t ñi n (như ñi n tích, ñi n áp, Ngõ ra c m bi n: Tín hi u analoge ho c dòng ñi n ho c tr kháng) tín hi u Digital. (s) ch a ñ ng thông tin cho phép xác ñ nh B mã hoá v trí, mã hoá góc d ch chuy n Encoder, Resolver… giá tr c a ñ i lư ng ño. 5 6 2:38 PM 2:38 PM 1.1 KHÁI NI M VÀ PHÂN LO I 1.1 CÁC KHÁI NI M CHUNG ð c trưng (s) là hàm c a ñ i lư ng c n ño Phân lo i theo thông s c a mô hình m ch thay th (m): Ngư i ta g i: C m bi n tích c c có ñ u ra là ngu n áp s: là ñ i lư ng ñ u ra c a c m bi n ho c ngu n dòng. m: là ñ i lư ng ñ u vào. C m bi n th ñ ng ñư c ñ c trưng b ng Thông qua ño ñ c s cho phép ta nh n bi t các thông s R, L, C, M ... tuy n tính ho c giá tr c a m. phi tuy n. 7 8 2:38 PM 2:38 PM 2
  3. 1.1 CÁC KHÁI NI M CHUNG 1.1 CÁC KHÁI NI M CHUNG Theo nguyên lý và d ng kích thích c a Các lo i c m bi n c m bi n. Ta thư ng g p các lo i c m bi n như sau: Optical – Through-beam Inductive Capacitive C m bi n áp su t C m bi n quang C m bi n ño góc C m bi n nhi t ñ C m bi n v n t c C m bi n t Optical – Retro-reflective Reed switch Symbols C m bi n gia t c và rung C m bi n l c và bi n d ng C m bi n v trí và d ch chuy n Optical - Diffuse Inductive Connection magnetic 9 2:38 PM 10 2:38 PM 1.1 CÁC KHÁI NI M CHUNG 1.1 CÁC KHÁI NI M CHUNG Hình nh minh h a Hình nh minh h a C m bi n quang hãng Festo Encoder ng d ng các lo i c m bi n quang trong công nghi p 2:38 PM 11 2:38 PM 12 3
  4. 1.1 CÁC KHÁI NI M CHUNG 1.1 CÁC KHÁI NI M CHUNG Hình nh minh h a Hình nh minh h a C m bi n ño t c ñ C m bi n ño dòng ñi n - Tachometter Hall 2:38 PM 13 2:38 PM 14 1.1 CÁC KHÁI NI M CHUNG 1.1 CÁC KHÁI NI M CHUNG Hình nh minh h a Hình nh minh h a 15 16 2:38 PM 2:38 PM 4
  5. 1.2 ðƯ NG CONG CHU N C A C M BI N 1.2 ðƯ NG CONG CHU N C A C M BI N 1.2.1 Khái ni m 1.2.1 Khái ni m ðư ng cong chu n có th bi u di n b ng ðư ng cong chu n c m bi n là ñư ng bi u th c ñ i s dư i d ng s=F(m), ho c cong bi u di n s ph thu c c a ñ i lư ng b ng ñ th (Hình (a) là ñư ng cong chu n, ñi n (s) ñ u ra c a c m bi n vào giá tr hình (b) là ñư ng cong chu n c a c m bi n c a ñ i lư ng ño (m) ñ u vào. tuy n tính hóa) 17 18 2:38 PM 2:38 PM 1.2 ðƯ NG CONG CHU N C A C M BI N 1.2 ðƯ NG CONG CHU N C A C M BI N 1.2.1 Khái ni m 1.2.1 Khái ni m D a vào ñư ng cong chu n c a ð d s d ng, ngư i ta thư ng ch t o c m bi n có s ph thu c tuy n tính gi a c m bi n, ta có th xác ñ nh giá tr ñ i lư ng ñ u ra và ñ i lư ng ñ u vào, mi chưa bi t c a m thông qua giá phương trình s= F(m) có d ng s = am +b tr ño ñư c si c a s. v i a, b là các h s , khi ñó ñư ng cong chu n là ñư ng th ng 2:38 PM 19 20 2:38 PM 5
  6. 1.2 ðƯ NG CONG CHU N C A C M BI N 1.2 ðƯ NG CONG CHU N C A C M BI N 1.2.2 Phương pháp chu n hoá c m bi n 1.2.2 Phương pháp chu n hoá c m bi n Chu n c m bi n là phép ño nh m: Chu n ñơn gi n Xác l p m i quan h gi a giá tr s ño ñư c c a Khi có m t ñ i lư ng v t lý duy nh t tác ñ ng lên ñ i lư ng ñi n ñ u ra m t ñ i lư ng ño, c m bi n s d ng không nh y Giá tr m c a ñ i lư ng ño có tính ñ n các y u v i tác ñ ng c a các ñ i lư ng nh hư ng → t nh hư ng dùng phương pháp chu n ñơn gi n. Khi chu n c m bi n, v i m t lo t giá tr ñã bi t Chu n ñơn gi n là ño các giá tr c a ñ i lư ng ñ u chính xác mi c a m, ño giá tr tương ng si c a ra ng v i các giá tr xác ñ nh không ñ i c a ñ i s và d ng ñư ng cong chu n. lư ng ño ñ u vào. 2:38 PM 21 2:38 PM 22 1.2 ðƯ NG CONG CHU N C A C M BI N 1.2 ðƯ NG CONG CHU N C A C M BI N 1.2.2 Phương pháp chu n hoá c m bi n 1.2.2 Phương pháp chu n hoá c m bi n Vi c chu n ti n hành theo 2 cách: Chu n nhi u l n • Chu n tr c ti p: các giá tr khác nhau c a ñ i Khi c m bi n có ph n t b tr (tr cơ ho c tr t ), lư ng ño l y t các m u chu n ho c các ph n t so giá tr ño ñư c ñ u ra ph thu c không nh ng vào sánh có giá tr bi t trư c v i ñ chính xác cao. giá tr t c th i c a ñ i lư ng c n ño ñ u vào mà • Chu n gián ti p: k t h p c m bi n c n chu n còn ph thu c vào giá tr trư c ñó c a c a ñ i lư ng v i m t c m bi n so sánh ñã có s n ñư ng cong này. Trong trư ng h p như v y, ngư i ta áp d ng chu n, c hai ñư c ñ t trong cùng ñi u ki n làm phương pháp chu n nhi u l n và ti n hành như sau: vi c. 23 2:38 PM 24 2:38 PM 6
  7. 1.2 ðƯ NG CONG CHU N C A C M BI N 1.2 ðƯ NG CONG CHU N C A C M BI N 1.2.2 Phương pháp chu n hoá c m bi n 1.2.2 Phương pháp chu n hoá c m bi n - ð t l i ñi m 0 c a c m bi n: ñ i lư ng c n - L p l i quá trình ño v i các giá tr gi m d n ño và ñ i lư ng ñ u ra có giá tr tương ng t giá tr c c ñ i. v i ñi m g c, m=0 và s=0. - Khi chu n nhi u l n cho phép xác ñ nh - ðo giá tr ñ u ra theo m t lo t giá tr tăng ñư ng cong chu n theo c hai hư ng ño d n ñ n giá tr c c ñ i c a ñ i lư ng ño tăng d n và ño gi m d n. ñ u vào. 2:38 PM 25 2:38 PM 26 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3.1 ð nh y c a c m bi n 1.3.1 ð nh y c a c m bi n Khái ni m Trư ng h p t ng quát, bi u th c xác ñ nh ð i v i c m bi n tuy n tính, gi a bi n thiên ñ nh y S c a c m bi n xung quanh giá tr ñ u ra ∆s và bi n thiên ñ u vào ∆m có s mi c a ñ i lư ng ño xác ñ nh b i t s gi a liên h tuy n tính: bi n thiên ∆s c a ñ i lư ng ñ u ra và bi n thiên ∆m tương ng c a ñ i lư ng ño ñ u :ñư c g i là ñ nh y c a c m vào quanh giá tr ñó: bi n 2:38 PM 27 2:38 PM 28 7
  8. 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3.1 ð nh y c a c m bi n 1.3.1 ð nh y c a c m bi n Lưu ý: ð phép ño ñ t ñ chính xác cao, khi nh hư ng c a các ñ i lư ng v t lý khác thi t k và s d ng c m bi n c n làm sao (không ph i là ñ i lư ng ño) c a môi cho ñ nh y S c a nó không ñ i, nghĩa là ít trư ng xung quanh. ph thu c nh t vào các y u t sau: Thông thư ng nhà s n xu t cung c p giá - Giá tr c a ñ i lư ng c n ño m và t n s tr c a ñ nh y S tương ng v i nh ng thay ñ i c a nó. ñi u ki n làm vi c nh t ñ nh c a c m bi n. - Th i gian s d ng. 2:38 PM 29 2:38 PM 30 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3.2 ð tuy n tính c a c m bi n 1.3.2 ð tuy n tính c a c m bi n ðư ng th ng t t nh t: Khái ni m: M t c m bi n ñư c g i là tuy n tính • Khi chu n c m bi n, ta nh n ñư c nhi u ñi m trong m t d i ño xác ñ nh n u trong d i ch ñ ñó, ñ tương ng (si ,mi) c a ñ i lư ng ñ u ra và ñ i nh y không ph thu c vào ñ i lư ng ño. lư ng ñ u vào. N u c m bi n không tuy n tính, ta ñưa vào m ch • V i các c m bi n tuy n tính, ñư ng cong chu n là ño các thi t b hi u ch nh ñ tín hi u ñi n nh n ñư c m t ñư ng th ng. ñ u ra t l v i s thay ñ i c a ñ i lư ng ño ñ u • Do sai s khi ño, các ñi m chu n (mi, si) nh n vào. S hi u ch nh ñó ñư c g i là s tuy n tính hoá. ñư c b ng th c nghi m thư ng không n m trên cùng m t ñư ng th ng. 31 2:38 PM 32 2:38 PM 8
  9. 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3.2 ð tuy n tính c a c m bi n 1.3.2 ð tuy n tính c a c m bi n ðư ng th ng t t nh t: Phương trình có d ng: ðư ng th ng ñư c xây d ng trên cơ s các s li u th c nghi m sao cho sai s là bé nh t, bi u di n s tuy n tính c a c m bi n ñư c g i là ñư ng th ng t t V i: nh t. Phương trình bi u di n ñư ng th ng t t nh t ñư c l p b ng phương pháp bình phương bé nh t. Gi s khi chu n c m bi n ta ti n hành v i N ñi m ño 2:38 PM 33 2:38 PM 34 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3.2 ð tuy n tính c a c m bi n 1.3.3 Sai s và ñ chính xác c a c m bi n Sai s ð l ch tuy n tính C m bi n cũng như các d ng c ño lư ng khác, ð i v i các c m bi n không hoàn toàn ngoài ñ i lư ng c n ño còn ch u tác ñ ng c a nhi u tuy n tính, ngư i ta ñưa ra khái ni m ñ l ch ñ i lư ng v t lý khác gây nên sai s gi a giá tr ño tuy n tính, xác ñ nh b i ñ l ch c c ñ i gi a ñư c và giá tr th c c a ñ i lư ng c n ño. G i ∆x là ñ l ch tuy t ñ i gi a giá tr ño và giá tr th c x (sai ñư ng cong chu n và ñư ng th ng t t nh t, s tuy t ñ i), sai s tương ñ i c a b c m bi n ñư c tính b ng % trong d i ño. tính b ng: 2:38 PM 35 2:38 PM 36 9
  10. 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3.3 Sai s và ñ chính xác c a c m bi n 1.3.3 Sai s và ñ chính xác c a c m bi n Sai s c a c m bi n mang tính ch t ư c tính b i vì • Sai s ng u nhiên: là sai s xu t hi n có ñ l n và không th bi t chính xác giá tr th c c a ñ i lư ng chi u không xác ñ nh. Ta có th d ñoán ñư c m t s c n ño. Khi ñánh giá sai s c a c m bi n, ta thành nguyên nhân gây ra sai s ng u nhiên nhưng không hai lo i: sai s h th ng và sai s ng u nhiên. th d ñoán ñư c ñ l n và d u c a nó. Nh ng • Sai s h th ng: là sai s không ph thu c vào s nguyên nhân gây ra sai s ng u nhiên có th là: l n ño, có giá tr không ñ i ho c thay ñ i ch m theo + Do s thay ñ i ñ c tính c a thi t b . th i gian ño và thêm vào m t ñ l ch không ñ i + Do tín hi u nhi u ng u nhiên. gi a giá tr th c và giá tr ño ñư c. + Do các ñ i lư ng nh hư ng không ñư c tính ñ n khi chu n c m bi n. 2:38 PM 37 2:38 PM 38 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3.4 ð nhanh và th i gian h i ñáp c a c m bi n 1.3.4 ð nhanh và th i gian h i ñáp c a c m bi n • ð nhanh là ñ c trưng c a c m bi n cho phép • Th i gian h i ñáp tương ng v i ε% xác ñánh giá kh năng theo k p v th i gian c a ñ i ñ nh kho ng th i gian c n thi t ph i ch ñ i lư ng ñ u ra khi ñ i lư ng ñ u vào bi n thiên. Th i sau khi có s bi n thiên c a ñ i lư ng ño ñ gian h i ñáp là ñ i lư ng ñư c s d ng ñ xác ñ nh giá tr s c a ñ nhanh. l y giá tr c a ñ u ra v i ñ chính xác ñ nh ð nhanh tr là kho ng th i gian t khi ñ i lư ng ño trư c. Th i gian h i ñáp ñ c trưng cho ch ñ thay ñ i ñ t ng t ñ n khi bi n thiên c a ñ i lư ng quá ñ c a c m bi n và là hàm c a các thông ñ u ra ch còn khác giá tr cu i cùng m t lư ng gi i s th i gian xác ñ nh ch ñ này. h n ε tính b ng % 2:38 PM 39 40 2:38 PM 10
  11. 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3.4 ð nhanh và th i gian h i ñáp c a c m bi n 1.3.4 ð nhanh và th i gian h i ñáp c a c m bi n • Trong trư ng h p s thay ñ i c a ñ i • Kho ng th i gian tr khi tăng tdm là th i lư ng ño có d ng b c thang, các thông s gian c n thi t ñ ñ i lư ng ñ u ra tăng t th i gian g m th i gian tr khi tăng (tdm), giá tr ban ñ u c a nó ñ n 10% c a bi n th i gian tăng (tm) ng v i s tăng ñ t ng t thiên t ng c ng c a ñ i lư ng này và c a ñ i lư ng ño ho c th i gian tr khi gi m kho ng th i gian tăng tm là th i gian c n (tdc), th i gian gi m (tc) ng v i s gi m ñ t thi t ñ ñ i lư ng ñ u ra tăng t 10% ñ n ng t c a ñ i lư ng ño. 90% bi n thiên bi n thiên t ng c ng c a nó. 41 2:38 PM 42 2:38 PM 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3.4 ð nhanh và th i gian h i ñáp c a c m bi n 2.3.4 ð nhanh và th i gian h i ñáp c a c m bi n • Tương t cho các ñ i lư ng tdc là th i Xác ñ nh các gian tr khi gi m và tc là th i gian c n thi t kho ng th i ñ ñ i lư ng ñ u ra gi m t 10% ñ n gian ñ c trưng 90% bi n thiên bi n thiên t ng c ng c a cho ch ñ quá nó ñ 2:38 PM 43 44 2:38 PM 11
  12. 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3.5 Gi i h n s d ng c a c m bi n 1.3.5 Gi i h n s d ng c a c m bi n Trong quá trình s d ng: các c m bi n a) Vùng làm vi c danh ñ nh Vùng làm vi c danh ñ nh tương ng v i nh ng ñi u luôn ch u tác ñ ng c a ng l c cơ h c, tác ki n s d ng bình thư ng c a c m bi n. ñ ng nhi t... Khi các tác ñ ng này vư t quá Gi i h n c a vùng là các giá tr ngư ng mà các ñ i ngư ng cho phép, chúng s làm thay ñ i lư ng ño là các ñ i lư ng v t lý có liên quan ñ n ñ i ñ c trưng làm vi c c a c m bi n. B i v y lư ng ño ho c các ñ i lư ng nh hư ng có th thư ng khi s d ng c m bi n, ngư i s d ng c n xuyên ñ t t i mà không làm thay ñ i các ñ c trưng ph i bi t rõ các gi i h n này. làm vi c danh ñ nh c a c m bi n. 2:38 PM 45 2:38 PM 46 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3.5 Gi i h n s d ng c a c m bi n 1.3.5 Gi i h n s d ng c a c m bi n b) Vùng không gây nên hư h ng b) Vùng không gây nên hư h ng • Vùng không gây nên hư h ng là vùng mà • Các ñ c trưng c a c m bi n có th b thay khi mà các ñ i lư ng ño ho c các ñ i lư ng ñ i nhưng nh ng thay ñ i này mang tính v t lý có liên quan và các ñ i lư ng nh thu n ngh ch, t c là khi tr v vùng làm hư ng vư t qua ngư ng c a vùng làm vi c vi c danh ñ nh các ñ c trưng c a c m bi n danh ñ nh nhưng v n còn n m trong ph m l y l i giá tr ban ñ u c a chúng. vi không gây nên hư h ng. 2:38 PM 47 2:38 PM 48 12
  13. 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.3.5 Gi i h n s d ng c a c m bi n 1.3.5 Gi i h n s d ng c a c m bi n c) Vùng không phá h y Các c m bi n ñư c ch t o d a trên cơ s các • Là vùng khi các ñ i lư ng ño ho c các ñ i lư ng có liên hi n tư ng v t lý và ñư c phân làm hai lo i: quan vư t qua ngư ng c a vùng không gây nên hư C m bi n tích c c: là các c m bi n ho t ñ ng h ng nhưng v n còn n m trong ph m vi không b phá như m t máy phát, ñáp ng (s) là ñi n tích, ñi n h y áp hay dòng. • Vùng này các ñ c trưng c a c m bi n b thay ñ i và C m bi n th ñ ng: là các c m bi n ho t ñ ng nh ng thay ñ i này mang tính không thu n ngh ch. như m t tr kháng trong ñó ñáp ng (s) là ñi n • Trong trư ng h p này c m bi n v n còn s d ng ñư c, tr , ñ t c m ho c ñi n dung. nhưng ph i ti n hành chu n l i c m bi n. 2:38 PM 49 2:38 PM 50 2.4.1 Hi u ng nhi t ñi n 1.3 CÁC ð C TRƯNG CƠ B N C A C M BI N 1.4 NGUYÊN LÝ CH T O C M BI N 1.3.5 Gi i h n s d ng c a c m bi n 1.4.1 Hi u ng nhi t ñi n Hi u ng nhi t ng dùng trong ch t o c m bi n nhi t ñ Các c m bi n tích c c ñư c ch t o d a Hai dây d n (M1) và (M2) có b n ch t hoá h c khác nhau trên cơ s ng d ng các hi u ng v t lý ñư c hàn l i v i nhau thành m t m ch ñi n kín, n u nhi t bi n ñ i m t d ng năng lư ng nào ñó ñ hai m i hàn là T1 và T2 khác nhau, khi ñó trong m ch (nhi t, cơ ho c b c x ) thành năng lư ng xu t hi n m t su t ñi n ñ ng e(T1, T2) mà ñ l n c a nó ph thu c chênh l ch nhi t ñ gi a T1 và T2. ñi n. Hi u ng nhi t ñi n ñư c ng d ng Sau ñây mô t khái quát ng d ng m t s ñ ño nhi t ñ T1 khi bi t trư c hi u ng v t lý khi ch t o c m bi n nhi t ñ T2, thư ng ch n T2 = 0oC. 2:38 PM 51 52 2:38 PM 13
  14. 2.4 NGUYÊN LÝ CH T O C M BI N 2.4 NGUYÊN LÝ CH T O C M BI N 1.4.2 Hi u ng ho nhi t 1.4.3 Hi u ng áp ñi n M t s tinh th g i là tinh th ho ñi n, có tính phân c c M t s v t li u g i chung là v t li u áp ñi n, khi b bi n ñi n t phát v i ñ phân c c ph thu c vào nhi t ñ , làm d ng dư i tác ñ ng c a l c cơ h c, trên các m t ñ i di n xu t hi n trên các m t ñ i di n c a chúng nh ng ñi n tích c a t m v t li u xu t hi n nh ng lư ng ñi n tích b ng trái d u. ð l n c a ñi n áp gi a hai m t ph thu c vào ñ nhau nhưng trái d u, ñư c g i là hi u ng áp ñi n. ðo V ta phân c c c a tinh th ho ñi n. có th xác ñ nh ñư c cư ng ñ c a l c tác d ng F. Hi u ng ho ñi n ñư c ng d ng ñ ño thông lư ng c a b c x ánh sáng. Hi u ng áp ñi n ðo ñi n áp V ta có th xác ñ nh ñư c thư ng dùng ch t o thông lư ng ánh sáng Φ. c m bi n l c. 53 2:38 PM 54 2:38 PM 2.4 NGUYÊN LÝ CH T O C M BI N 2.4 NGUYÊN LÝ CH T O C M BI N 1.4.4 Hi u ng c m ng ñi n ñi n 1.4.5 Hi u ng quang ñi n Khi m t dây d n chuy n ñ ng trong t trư ng không Hi u ng quang d n: (hay còn g i là ñ i, trong dây d n xu t hi n m t su t ñi n ñ ng t l v i hi u ng quang ñi n n i) là hi n tư ng t thông c t ngang dây trong m t ñơn v th i gian, nghĩa là t l v i t c ñ d ch chuy n c a dây (Tương t cho m t gi i phóng ra các h t d n t do trong v t khung dây) Hi u ng c m ng ñi n li u (thư ng là bán d n) khi chi u vào t ñư c ng d ng ñ xác chúng m t b c x ánh sáng (ho c b c x ñ nh t c ñ d ch chuy n ñi n t nói chung) có bư c sóng nh hơn c a v t thông qua vi c ño su t ñi n ñ ng c m ng. m t ngư ng nh t ñ nh. 2:38 PM 55 2:38 PM 56 14
  15. 2.4 NGUYÊN LÝ CH T O C M BI N 2.4 NGUYÊN LÝ CH T O C M BI N 1.4.5 Hi u ng quang ñi n 1.4.6 Hi u ng quang - ñi n - t Khi tác d ng m t t trư ng B vuông góc v i b c x Hi u ng quang phát x ñi n t : (hay còn ánh sáng, trong v t li u bán d n ñư c chi u sáng s g i là hi u ng quang ñi n ngoài) là hi n xu t hi n m t hi u ñi n th theo hư ng vuông góc v i tư ng các ñi n t ñư c gi i phóng và thoát t trư ng B và hư ng b c x ánh sáng. Hi u ng kh i b m t v t li u t o thành dòng có th quang ñi n thư ng dùng ch t o c m bi n t . thu l i nh tác d ng c a ñi n trư ng. Hi u ng quang ñi n dùng ch t o các lo i c m bi n quang 2:38 PM 57 58 2:38 PM 2.4 NGUYÊN LÝ CH T O C M BI N 2.4 NGUYÊN LÝ CH T O C M BI N 1.4.7 Hi u ng Hall 1.4.7 Hi u ng Hall Khi ñ t m t t m m ng v t li u m ng (thư ng là bán Hi u ng Hall ñư c ng d ng ñ xác ñ nh v trí d n), trong ñó có dòng ñi n ch y qua, vào trong m t t c a m t v t chuy n ñ ng. V t c n xác ñ nh v trí liên trư ng B có phương t o v i dòng ñi n I trong t m m t góc k t cơ h c v i thanh nam châm, m i th i ñi m, v θ, s xu t hi n m t hi u ñi n th VH theo hư ng vuông góc v i B và I. Bi u th c hi u ñi n th có d ng: trí thanh nam châm xác ñ nh giá tr c a t trư ng B và góc tương ng v i t m bán d n m ng làm v t trung gian. Vì v y, hi u ñi n th VH ño ñư c gi a hai Trong ñó KH là h s ph thu c vào v t li u và kích thư c hình c nh t m bán d n là hàm ph thu c vào v trí c a h c c a t m v t li u. v t trong không gian. 59 2:38 PM 60 2:38 PM 15
  16. 2.4 NGUYÊN LÝ CH T O C M BI N 2.4 NGUYÊN LÝ CH T O C M BI N 1.4.8 Nguyên lý ch t o c m bi n th ñ ng 1.4.8 Nguyên lý ch t o c m bi n th ñ ng C m bi n th ñ ng thư ng ñư c ch t o t m t S thay ñ i thông s hình h c c a tr kháng tr kháng có các thông s ch y u nh y v i ñ i gây ra do chuy n ñ ng c a ph n t chuy n ñ ng lư ng c n ño. Giá tr c a tr kháng ph thu c kích ho c ph n t bi n d ng c a c m bi n. Trong các thư c hình h c, tính ch t ñi n c a v t li u ch t o c m bi n có ph n t chuy n ñ ng, m i v trí c a (như ñi n tr su t ρ, ñ t th m µ, h ng s ñi n môi ph n t ñ ng s ng v i m t giá tr xác ñ nh c a ε). Vì v y tác ñ ng c a ñ i lư ng ño có th nh tr kháng, cho nên ño tr kháng có th xác ñ nh hư ng riêng bi t ñ n kích thư c hình h c, tính ch t ñư c v trí c a ñ i tư ng. ñi n ho c ñ ng th i c hai. 2:38 PM 61 2:38 PM 62 2.4 NGUYÊN LÝ CH T O C M BI N 2.4 NGUYÊN LÝ CH T O C M BI N 1.4.7 Hi u ng Hall 1.4.7 Hi u ng Hall Nguyên ch t o c m bi n th ñ ng: C m S thay ñ i thông s hình h c: Trong bi n th ñ ng thư ng ñư c ch t o t m t các c m bi n có ph n t chuy n ñ ng, tr kháng có các thông s ch y u nh y m i v trí c a ph n t ñ ng s ng v i v i ñ i lư ng c n ño. Giá tr c a tr kháng m t giá tr xác ñ nh c a tr kháng, ph thu c kích thư c hình h c, tính ch t nên ño tr kháng có th xác ñ nh ñư c ñi n c a v t li u ch t o (như ñi n tr v trí c a ñ i tư ng. su t ρ, ñ t th m µ, h ng s ñi n môi ε). 2:38 PM 63 2:38 PM 64 16
  17. 2.4 NGUYÊN LÝ CH T O C M BI N 2.4 NGUYÊN LÝ CH T O C M BI N 1.4.7 Hi u ng Hall Các ñ i lư ng c n ño có kh năng làm thay ñ i tính Ph n t bi n d ng c a c m bi n: S ch t ñi n c a v t li u s d ng ch t o c m bi n: thay ñ i tr kháng do bi n d ng liên quan ñ n l c tác ñ ng, do ñó liên quan ñ n ñ i lư ng c n ño. Xác ñ nh tr kháng ta có th xác ñ nh ñư c ñ i lư ng c n ño. 2:38 PM 65 2:38 PM 66 1.5 M CH ðO 1.5 M CH ðO 1.5.1 Sơ ñ m ch ño 1.5.1 Sơ ñ m ch ño M ch ño bao g m toàn b thi t b ño ñ u ra c a m ch, tín hi u ñi n ñã qua x lý ñư c chuy n ñ i sang d ng có th ñ c ñư c tr c ti p giá tr (trong ñó có c m bi n) cho phép xác ñ nh c n tìm c a ñ i lư ng ño. Vi c chu n h ño ñ m b o chính xác giá tr c a ñ i lư ng c n ño trong cho m i giá tr c a ch th ñ u ra tương ng v i m t nh ng ñi u ki n t t nh t có th . giá tr c a ñ i lư ng ño tác ñ ng ñ u vào c a m ch. ñ u vào c a m ch, c m bi n ch u tác Sơ ñ m ch ño nhi t ñ ng c a ñ i lư ng c n ño gây nên tín hi u ñ b ng c p nhi t ñi n mang theo thông tin v ñ i c n ño. 2:38 PM 67 2:38 PM 68 17
  18. 1.5 M CH ðO 1.5 M CH ðO 1.5.1 Sơ ñ m ch ño 2.5.1 Sơ ñ m ch ño M ch ño thư ng g m nhi u thành ph n 1) Máy phát ch c năng g m: các kh i ñ t i ưu hoá vi c thu th p, x 2) C m bi n ñi n tích lý d li u, m ch tuy n tính hoá tín hi u nh n 3) Ti n khu ch ñ i t c m bi n, m ch kh ñi n dung ký sinh, các 4) So pha l c nhi u 5) Khu ch ñ i b chuy n ñ i nhi u kênh, b khu ch ñ i, b 6) Chuy n ñ i tương so pha l c nhi u, b chuy n ñ i tương t -s , t s 7) Máy tính b vi x lý, các thi t b h tr ... M ch ño ñi n th b m t 2:38 PM 69 2:38 PM 70 1.5 M CH ðO 1.5 M CH ðO 1.5.2 M t s ph n t cơ b n c a m ch ño 1.5.2 M t s ph n t cơ b n c a m ch ño B khu ch ñ i thu t toán (KðTT) B khu ch ñ i ño lư ng IA: có hai ñ u vào Là b khu ch ñ i dòng m t chi u có hai ñ u vào và và m t ñ u ra. Tín hi u ñ u ra t l v i hi u m t ñ u ra. ñ u vào c a m ch, c m bi n ch u tác c a hai ñi n áp ñ u vào: ñ ng c a ñ i lư ng c n ño gây nên tín hi u ñi n mang Sơ ñ m ch theo thông tin v ñ i c n ño. khu ch ñ i ño Sơ ñ m ch khu ch ñ i lư ng g m 3 b thu t toán KðTT ghép ñi n tr 2:38 PM 71 2:38 PM 72 18
  19. 1.5 M CH ðO 1.5 M CH ðO 1.5.2 M t s ph n t cơ b n c a m ch ño 1.5.2 M t s ph n t cơ b n c a m ch ño Kh ñi n áp l ch Kh ñi n áp l ch ð i v i m t b khu ch KðTT lý tư ng khi h m ch ph i có ñi n áp ra b ng không khi hai ñ u vào n i Sơ ñ m ch mass. Th c t vì các ñi n áp bên trong nên t o ra kh ñi n áp m t ñi n áp nh (ñi n áp phân c c) ñ u vào KðTT l ch c vài mV, nhưng khi s d ng m ch kín ñi n áp này ñư c khu ch ñ i và t o nên ñi n áp khá l n ñ u ra. 2:38 PM 73 2:38 PM 74 1.5 M CH ðO 1.5 M CH ðO 1.5.2 M t s ph n t cơ b n c a m ch ño 1.5.2 M t s ph n t cơ b n c a m ch ño M ch c u ñ u ra c a m ch, tín hi u ñi n ñã qua x lý ñư c C u Wheatstone thư ng ñư c s d ng chuy n ñ i sang d ng có th ñ c ñư c tr c ti p giá tr c n tìm c a ñ i lư ng ño. Vi c chu n h ño ñ m trong các m ch ño nhi t ñ , l c, áp su t, b o cho m i giá tr c a ch th ñ u ra tương ng v i t trư ng... C u g m b n ñi n tr R1, R2, m t giá tr c a ñ i lư ng ño tác ñ ng ñ u vào c a R3 c ñ nh và R4 thay ñ i, ho t ñ ng như m ch. c u không cân b ng d a trên vi c phát Sơ ñ m ch c u hi n ñi n áp qua ñư ng chéo c a c u. 2:38 PM 75 2:38 PM 76 19
  20. C M BI N TI M C N 2:38 PM 77 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản