intTypePromotion=1
ADSENSE

Bài giảng kỹ thuật cảm biến và đo lường - Ths.Trần Văn Hùng - Chương 2 - Phần 2

Chia sẻ: Nguyen Vu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

184
lượt xem
36
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Như chúng ta đã biết cảm biến hình ảnh với cấu tạo phức tạp, được lựa chọn cho những ứng dụng khó hơn, yêu cầu độ tin cậy và chính xác cao hơn cảm biến quang điện. Bài viết này sẽ tập trung làm rõ hơn cấu tạo bên trong và nguyên lý hoạt động cảm biến hình ảnh.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng kỹ thuật cảm biến và đo lường - Ths.Trần Văn Hùng - Chương 2 - Phần 2

  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 2: C M BI N TI M C N T • 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 1 2 2:45 PM N I DUNG CHƯƠNG 2 2.4 C M BI N ðI N DUNG • C m bi n ti m c n C M BI N ĐI N DUNG (Capacitive Sensor) • C m bi n ti m c n ñi n c m • C m bi n ti m c n t c m • C m bi n ti m c n ñi n dung • C m bi n ti m c n siêu âm 3 2:45 PM 4 1
  2. 2.4 C M BI N ðI N DUNG 2.4 C M BI N ðI N DUNG 2:45 PM 5 6 2:45 PM 2.4 C M BI N ðI N DUNG 2.4 C M BI N ðI N DUNG V t C m Bi n • B ph n c m bi n (các b n Nguyên T c Ho t Đ ng: c c(ñi n c c) cách ñi n) Phát hi n theo nguyên t c tĩnh đi n (s thay đ i đi n dung gi a v t c m bi n và đ u sensor), có th phát hi n t t c v t • M ch dao ñ ng • M ch ghi nh n tín hi u • M ch ñi n ngõ ra 2:45 PM 7 2:45 PM 8 2
  3. 2.4 C M BI N ðI N DUNG 2.4 C M BI N ðI N DUNG NGUYÊN LÝ HO T Đ NG NGUYÊN LÝ HO T Đ NG T đi n g m hai b n c c b ng kim lo i đ t cách nhau qua v t li u đi n môi. C m bi n dung là t đi n “m ”: g m hai b n c c đ t hư ng ra phía trư c như hình 2:45 PM 9 2:45 PM 10 2.4 C M BI N ðI N DUNG 2.4 C M BI N ðI N DUNG NGUYÊN LÝ HO T Đ NG NGUYÊN LÝ HO T Đ NG B m t c m bi n là m t b n c c. Khi có đi n áp xoay chi u đ t vào b m t t o ra m t đi n trư ng bi n thiên. Đi n áp này l y đi m đ t như móc chu n Không có v t th gi a đi n c c 2:45 PM 11 2:45 PM 12 3
  4. 2.4 C M BI N ðI N DUNG 2.4 C M BI N ðI N DUNG NGUYÊN LÝ HO T Đ NG NGUYÊN LÝ HO T Đ NG εr : H ng s đi n môi gi a hai b n c c. N u không có v t th gi a hai b n c c. ε0 A ε0 : H ng s đi n môi chân không ε r = 1; C= d N u gi a hai Đi n dung t đi n: ε 0ε r A b nc ct nt i C= v t th không C= ε 0ε r A d d n đi n: d Khi có v t th gi a hai b n c c thì: − 12 ε 0 = 8 . 854187 . 10 F /m εr >1⇒ C tăng Do đó s tăng giá tr c a C đư c s d ng đ phát hi n v t th . 2:45 PM 13 2:45 PM 14 2.4 C M BI N ðI N DUNG 2.4 C M BI N ðI N DUNG NGUYÊN LÝ HO T Đ NG NGUYÊN LÝ HO T Đ NG N u v t th gi a hai b n c c d n đi n Trong trư ng h p đi n ε 0ε r A c c th hai cách ly v i C= d −e m t đ t. Vì môi trư ng gi a hai b n c c là không khí nên: Nguyên t c như các trư ng h p trên. ε0 A εr =1⇒ C = C n tìm đư ng liên k t d −e b n c c v i đi m n i S có m t c a v t d n đi n đ t. gi a hai b n c c cũng làm Phát hi n m c nư c bên đi n dung tăng trong bình 2:45 PM 15 2:45 PM 16 4
  5. 2.4 C M BI N ðI N DUNG 2.4 C M BI N ðI N DUNG NGUYÊN LÝ HO T Đ NG C UT O Vùng c m nh n N u không có đư ng n i đ t cho b n c c th 2. Dùng phát hi n các lo i B m t tác đ ng Đi n c c đ t n i tr c v t th có Đi n c c ti p ngu n ti p trên b m t c m h ng s đi n bi n Đi n c c ti p đ t môi l n hơn Đi u này t o ra m t không khí: Led ch báo đi n trư ng đ c l p v i Nh a, th y đi m c c đ t. Nút đi u ch nh tinh, g , kim lo i,... Cáp k t n i 2:45 PM 17 2:45 PM 18 2.4 C M BI N ðI N DUNG 2.4 C M BI N ðI N DUNG V tc n V tc n Ho t đ ng Ho t đ ng Sensor Sensor T ns T ns tín hi u tín hi u Tín hi u ra c a Tín hi u ON ON Sensor ra c a Sensor OFF OFF 2:45 PM 19 2:45 PM 20 5
  6. 2.4 C M BI N ðI N DUNG 2.4 C M BI N ðI N DUNG V tc n V tc n Ho t đ ng Ho t đ ng Sensor Sensor T ns T ns tín hi u tín hi u Tín hi u Tín hi u ra c a ra c a Sensor ON Sensor ON OFF OFF 21 2:45 PM 22 2:45 PM 2.4 C M BI N ðI N DUNG 2.4 C M BI N ðI N DUNG V tc n V tc n Ho t đ ng Ho t đ ng Sensor Sensor T ns T ns tín hi u tín hi u Tín hi u Tín hi u ra c a ra c a Sensor ON Sensor ON OFF OFF 23 24 2:45 PM 2:45 PM 6
  7. 2.4 C M BI N ðI N DUNG 2.4 C M BI N ðI N DUNG V tc n V tc n Ho t đ ng Ho t đ ng Sensor Sensor T ns T ns tín hi u tín hi u Tín hi u Tín hi u ra c a ON ra c a ON Sensor Sensor OFF OFF 25 2:45 PM 26 2:45 PM 2.4 C M BI N ðI N DUNG 2.4 C M BI N ðI N DUNG V tc n Ho t đ ng Ho t đ ng Sensor Phát hi n đư c các v t có h ng s đi n môi l n hơn h ng s đi n môi không khí Đi u ch nh đư c đ nh y T ns tín hi u B nh hư ng b i tác đ ng c a môi trư ng xung quanh (b i, khói ) Tín hi u ra c a ON Sensor OFF 27 2:45 PM 28 2:45 PM 7
  8. 2.4 C M BI N ðI N DUNG 2.4 C M BI N ðI N DUNG Ho t đ ng Ho t đ ng M c ch t l ng còn dư i m c nh hư ng c a c m bi n 2:45 PM 29 2:45 PM 30 2.4 C M BI N ðI N DUNG 2.4 C M BI N ðI N DUNG Ho t đ ng Đ C ĐI M C M BI N DUNG • Có th phát hi n s t, kim lo i, nh a, nư c, ñá s i, g ,… • Tu i th dài và ñ tinh c y cao. • Có m ch b o v ch ng n i ngư c c c ngu n. • D dàng ñi u ch nh kho ng cách b ng volume. ði u ch nh ñư c ñ nh y bên trong. C m bi n tác đ ng • Có th ki m tra tình tr ng ho t ñ ng b i ch th LED ñ . • D dàng ki m tra m c và v trí. 2:45 PM 31 2:45 PM 32 8
  9. 2.4 C M BI N ðI N DUNG 2.4 C M BI N ðI N DUNG Y UT NH HƯ NG Đ N T M PHÁT HI N ƯU NHƯ C ĐI M • Kích thư c c a ñi n ƯU ðI M • Có th c m nh n v t d n ñi n và không d n c c c a c m bi n. ñi n. • V t li u và kích thư c • Tính ch t tuy n tính và ñ nh y không tùy thu c vào v t li u kim lo i. ñ i tư ng. • Nó có th c m nh n ñư c v t th nh , nh . • Nhi t ñ môi trư ng. • V n t c ho t ñ ng nhanh. • Tu i th cao và ñ n ñ nh cũng cao ñ i v i → ð i tư ng tiêu chu n nhi t ñ . và h ng s ñi n môi 2:45 PM 33 2:45 PM 34 2.4 C M BI N ðI N DUNG 2.4 C M BI N ðI N DUNG ƯU NHƯ C ĐI M NG D NG C M NHƯ C ðI M BI N ĐI N DUNG • B nh hư ng b i ñ m • Dây n i v i sensor ph i ng n ñ ñi n dung dây không nh hư ng ñ n b c ng hư ng c a b dao ñ ng. 2:45 PM 35 2:45 PM 36 9
  10. NG D NG C M BI M ĐI N DUNG NG D NG C M BI M ĐI N DUNG Trong công nghi p th c ph m Đo m c ch t l ng Ch bi n g Ki m tra b n i truy n đ ng 2:45 PM 37 2:45 PM 38 PHÁT HI N S A / NƯ C TRÁI CÂY BÊN TRONG H P APPLICATION Phát hi n đư c s a / nư c trái cây bên trong h p gi y C m Bi n Ti m C n C m ng Đi n Dung Các Lo i Thông D ng OMRON E2K-C là sensor ti m c n công su t l n và có th phát hi n đư c SOLUTION ch t l ng bên trong h p hay không. b t Đi u ch nh đ nh y Ch t l ng E2K Dây ra E2KQ-X10ME1 E2KQ : Đo m c ch t l ng E2K-L : Đo m c ch t l ng Không b nh hư ng b i b t khí nh Không b nh hư ng b i màu c a ch nh đư c đ nh y c a sensor ng nh a hay màu c a ch t l ng 2:45 PM 39 2:45 PM 40 10
  11. M c đ b o v nư c và các v t r n tác đ ng t bên ngoài, d a theo Chu n IP: chu n c a IEC (International Electrotechnical Commission) 2.5 C M BI N SIÊU ÂM • IP M c ñ b o v c a ch s th 2 0 (B o v s thâm nh p c a nư c) Không b o v C M BI N SIÊU ÂM M c ñ b o v c a ch s th 1 (B o v các v t r n tác ñ ng t bên ngoài) 1 Không hư h i n u có tác đ ng c a nư c rơi t trên xu ng (theo hư ng th ng đ ng) phía (Ultrasonic sensor) Không hư h i n u có tác đ ng c a nư c rơi t phía 0 Không b o v 2 trên xu ng (theo hư ng 15º so v i phương th ng đ ng) B o v ch ng va ch m v i Không hư h i n u có tác đ ng c a nư c rơi t phía 1 3 trên xu ng (theo hư ng 60º so v i phương th ng v t có Φ l n hơn 50mm đ ng) B o v ch ng va ch m v i Không hư h i n u có tia nư c văng vào t b tc 2 4 v t có Φ l n hơn 12.5mm hư ng nào B o v ch ng va ch m v i Không hư h i n u có tác đ ng c a tia nư c b n 3 5 v t có Φ l n hơn 2.5mm m nh tr c ti p t b t c hư ng nào t xung quanh B o v ch ng va ch m v i Không b nư c th m vào n u có tác đ ng c a tia 4 6 nư c b n m nh tr c ti p t b t c hư ng nào t v t có Φ l n hơn 1mm xung quanh B o v ch ng kh i b i đ m 5 b o không làm nh hư ng Không b nư c th m vào n u nhúng vào nư c 7 đ n ho t đ ng c a thi t b (trong m t s trư ng h p nh t đ nh) B o v thi t b 6 8 S d ng đư c n u nhúng vào trong nư c kh i nh hư ng b i 2:45 PM 41 2:45 PM 42 2.5 C M BI N SIÊU ÂM 2.5 C M BI N SIÊU ÂM Các lo i c m bi n siêu âm Các lo i c m bi n siêu âm 2:45 PM 43 2:45 PM 44 11
  12. 2.5 C M BI N SIÊU ÂM 2.5 C M BI N SIÊU ÂM Các lo i c m bi n siêu âm Các lo i c m bi n siêu âm 2:45 PM 45 2:45 PM 46 2.5 C M BI N SIÊU ÂM 2.5 C M BI N SIÊU ÂM Sóng siêu âm là gì? Gi i thi u v c m bi n siêu âm • Siêu âm là sóng cơ h c có t n s l n hơn t n s • C m bi n siêu âm là thi t b dùng ñ xác ñ nh v âm nghe th y (trên 20kHz). 20kHz). trí c a các v t thông qua phát sóng siêu âm. âm. • Thính giác c a con ngư i r t nh y c m v i d i • C m bi n siêu âm có th phát hi n ra h u h t các t n s t âm tr m (vài ch c Hz) ñ n các âm ñ i tư ng là kim lo i, phi kim, l ng ho c ch t thanh r t cao (g n 20kHz). 20kHz). r n,v t trong ho c m ñ c (nh ng v t có h s • M t s loài v t như dơi, ong có th c m nh n ph n x sóng âm thanh ñ l n). n). ñư c siêu âm. âm. 2:45 PM 47 2:45 PM 48 12
  13. 2.5 C M BI N SIÊU ÂM 2.5 C M BI N SIÊU ÂM Nguyên t c ho t ñ ng c a c m bi n siêu âm Nguyên t c ho t ñ ng c a c m bi n Sóng siêu âm ñư c truy n ñi trong không khí siêu âm v i v n t c kho ng 343m/s. N u m t c m bi n phát ra sóng siêu âm và thu Quãng ñư ng di chuy n c a sóng s v các sóng ph n x ñ ng th i ño ñư c kho ng b ng 2 l n kho ng cách t c m bi n t i th i gian t lúc phát ñi t i lúc thu v , thì máy chư ng ng i v t, theo hư ng phát c a tính có th xác ñ nh ñư c quãng ñư ng mà sóng siêu âm. sóng ñã di chuy n trong không gian. 2:45 PM 49 2:45 PM 50 2.5 C M BI N SIÊU ÂM 2.5 C M BI N SIÊU ÂM Nguyên t c ho t ñ ng c a c m bi n siêu âm Kho ng cách làm vi c c a c m bi n siêu âm Kho ng cách t c m bi n t i chư ng ng i v t s ñư c tính theo nguyên lý TOF (Time Of Flight): Kho ng cách chu n và kho ng cài ñ t l i c a c m bi n siêu âm Nguyên lý TOF 2:45 PM 51 2:45 PM 52 13
  14. 2.5 C M BI N SIÊU ÂM 2.5 C M BI N SIÊU ÂM C m bi n ti m c n siêu âm có 4 ph n chính: • B ph n phát và nh n sóng siêu âm (Transducer / Receiver): • B ph n so sánh (Comparator) • M ch phát hi n (Detector Circuit) • M ch ñi n ngõ ra (Output) Sóng âm thanh ph n h i khi ñ i tư ng là ch t r n, ch t l ng. 2:45 PM C u t o c m bi n siêu âm 53 2:45 PM 54 2.5 C M BI N SIÊU ÂM 2.5 C M BI N SIÊU ÂM Nguyên lý ho t ñ ng c a c m bi n siêu âm Nguyên lý ho t ñ ng c a c m bi n siêu âm 2:45 PM 55 2:45 PM 56 14
  15. 2.5 C M BI N SIÊU ÂM 2.5 C M BI N SIÊU ÂM Vùng ho t ñ ng c a c m bi n ti m c n siêu âm. Kho ng cách ho t ñ ng c a c m 2:45 PM 57 2:45 PM bi n ti m c n siêu âm. 58 2.5 C M BI N SIÊU ÂM 2.5 C M BI N SIÊU ÂM B trí c m bi n siêu âm B trí c m bi n siêu âm 2:45 PM 59 2:45 PM 60 15
  16. 2.5 C M BI N SIÊU ÂM 2.5 C M BI N SIÊU ÂM B trí c m bi n siêu âm B trí c m bi n siêu âm 2:45 PM 61 2:45 PM 62 2.5 C M BI N SIÊU ÂM 2.5 C M BI N SIÊU ÂM ð c ñi m c a c m bi n siêu âm • ð u ra analog: dòng 4 → 20mA, ñi n áp 0→10Volt → • ð phân gi i cao: kho ng 0,172mm • Ngu n vào: 10 →30VDC • Kho ng cách phát hi n lên ñ n 6m B trí c m bi n siêu âm 2:45 PM 63 2:45 PM 64 16
  17. 2.5 C M BI N SIÊU ÂM 2.5 C M BI N SIÊU ÂM Ưu ñi m c a c m bi n siêu âm Như c ñi m c a c m bi n siêu âm • C m bi n ti m c n siêu âm yêu c u ñ i tư ng có m t di n • Kho ng cách c m bi n có th phát hi n v t th lên tích b m t t i thi u . t i 15m. • Sóng ph n h i c m bi n nh n ñư c có th ch u nh hư ng • Sóng ph n h i c a c m bi n không ph thu c màu c a các sóng âm thanh t p âm. s c c a b m c ñ i tư ng hay tính ch t ph n x • C m bi n ti m c n siêu âm yêu c u m t kho ng th i gian ánh sáng c a ñ i tư ng sau m i l n sóng phát ñi ñ s n sàng nh n sóng ph n h i. • Tín hi u ñáp ng c a c m bi n ti m c n siêu âm Nên c m bi n ti m c n siêu âm ch m hơn các c m bi n analog là t l tuy n tính v i kho ng cách. khác kho ng 0,1s. 2:45 PM 65 2:45 PM 66 2.5 C M BI N SIÊU ÂM 2.5 C M BI N SIÊU ÂM Như c ñi m c a c m bi n siêu âm • V i các ñ i tư ng có m t ñ v t ch t th p như b t hay v i r t khó ñ phát hi n v i kho ng cách l n. • C m bi n ti m c n siêu âm b gi i h n kho ng cách phát hi n nh nh t. • S thay ñ i c a môi trư ng như nhi t ñ , áp su t, s chuy n không ñ ng ñ u c a không khí, b i b n nh hư ng c a nhi t ñ bay trong không khí gây nh hư ng ñ n k t qu ño. 2:45 PM 67 2:45 PM 68 17
  18. 2.5 C M BI N SIÊU ÂM 2.5 C M BI N SIÊU ÂM ð i tư ng có b m t g gh không yêu c u c m bi n ñ t v trí chính xác. ð i tư ng có b m t ph ng yêu c u c m bi n ñ t v trí S ph n x c a sóng siêu âm trên b m t v t li u t o thành góc ph i b ng ho c nh hơn 30 2:45 PM 69 2:45 PM 70 2.5 C M BI N SIÊU ÂM 2.5 C M BI N SIÊU ÂM Hi n tư ng Sai s do Forecasting nhi t ñ ñ i là hi n tư ng tư ng c n ph n x góc ño, nhi t ñ sai l ch c a và ñ m c m bi n môi trư ng 2:45 PM 71 2:45 PM 72 18
  19. 2.5 C M BI N SIÊU ÂM 2.5 C M BI N SIÊU ÂM nh hư ng c a nhi t ñ ñ i tư ng c n ño nh hư ng c a nhi t ñ ñ i tư ng c n ño 2:45 PM 73 2:45 PM 74 2.5 C M BI N SIÊU ÂM 2.5 C M BI N SIÊU ÂM Hi n crosstalk là hi n tư ng mà c m bi n siêu âm này ghi nh n tín hi u ph n x ho c tr c ti p t c m nh hư ng c a nhi t ñ ñ i v i môi trư ng bi n siêu âm khác 2:45 PM 75 2:45 PM 76 19
  20. 2.5 C M BI N SIÊU ÂM 2.5 C M BI N SIÊU ÂM ` ng d ng c m bi n siêu âm ng d ng c m bi n siêu âm Tìm l i c a các Phát hi n m c khay trong ch t l ng hòa su t tan 2:45 PM 77 2:45 PM 78 2.5 C M BI N SIÊU ÂM 2.5 C M BI N SIÊU ÂM ng d ng c m bi n siêu âm Tìm l i trên v xe ng d ng c m bi n siêu âm 2:45 PM 79 2:45 PM 80 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2