intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng kỹ thuật cảm biến và đo lường - Ths.Trần Văn Hùng - Chương 5

Chia sẻ: Nguyen Vu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:33

Thêm vào BST
Báo xấu
143
lượt xem 28
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cảm biến quang điện sử dụng tia sáng để phát hiện sự hiện diện hoặc vắng mặt của đối tượng. Công nghệ này là một ý tưởng khác với Cảm biến tiệm cận cảm ứng khi mà đòi hỏi khoảng cách phát hiện dài hơn hoặc khi vật để cảm biến không phải là kim loại.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng kỹ thuật cảm biến và đo lường - Ths.Trần Văn Hùng - Chương 5

  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 Chương 5: C M BI N L C VÀ • C M BI N TI M C N ÁP SU 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 2:56 PM 1 2:56 PM 2 N I DUNG CHƯƠNG 5 5.1 KHÁI NI M 5.1 Khái ni m 5.2 C m bi n l c (Force sensor) 5.3 C m bi n lưu lư ng (Flowmeters sensor) 5.4 C m bi n áp su t (Pressure sensor) 2:56 PM 3 2:56 PM 4 1
  2. 5.1 KHÁI NI M 5.1 KHÁI NI M Khi dây d n ch u bi n d ng cơ khí thì ñi n Chuy n ñ i ñi n tr ki u này ñư c chia tr c a nó cũng thay ñ i. Hi n tư ng ñó làm 3 lo i: Chuy n ñ i ñi n tr l c căng dây g i là hi u ng tenzo. Chuy n ñ i ñi n tr m nh làm vi c d a trên hi u ng này ñư c g i là Chuy n ñ i ñi n tr l c căng lá chuy n ñ i ñi n tr tenzo hay chuy n ñ i m ng Chuy n ñ i ñi n tr l c căng màng ñi n tr l c căng. m ng 2:56 PM 5 2:56 PM 6 5.1 KHÁI NI M 5.2 C M BI N L C FORCE SENSOR Lo i c m bi n này có 3 thông s chính: Kích thư c c a ñ Giá tr ñi n tr c a c m bi n Dòng ñi n t i ña cho phép 2:56 PM 7 2:56 PM 8 2
  3. 5.2 C M BI N L C 5.2 C M BI N L C Phân lo i: có ba lo i chính C m C m bi n l c căng lo i không dán bi n (unbonded) l c C m bi n l c căng dán (bonded) C m bi n l c căng lo i bán d n 2:56 PM 9 2:56 PM 10 5.2 C M BI N L C 5.2 C M BI N L C Tóm t t: C m • Kh o sát ho t ñ ng c a strain gause. gause. bi n • Trình bày các d ng strain gause. gause. l c • Các m ch c u chuy n ñ i tín hi u. u. • Các ng d ng. ng. 2:56 PM 11 2:56 PM 12 3
  4. 5.2 C M BI N L C 5.2 C M BI N L C Tóm t t: ði n tr c a dây d n: • D a trên s thay ñ i ñi n tr c a dây d n • “strain gauge” ñơn gi n là m t dây d n như hình sau: ho c ch t bán d n khi nó b bi n d ng. • S d ng ñ ño s co - gi n khi v t th b nén l i ho c kéo căng ra. ði n tr c a dây d n : • Có nhi u ng d ng như là ño l c, áp su t, ρ : ði n tr su t gia t c. 2:56 PM 13 2:56 PM 14 5.2 C M BI N L C 5.2 C M BI N L C dR dl C u t o c a strain gauge: • K t qu : = [1 + 2ν + C (1 − 2ν )] Hay dR =G dl R l R l M t s i dây d n n i 2 ñi m - G: H s l c căng - guage factor: 2.0-4.5 v i kim lo i 2.0- - ði n tr v t d n : >150 v i bán d n - L c căng d c tr c - axial strain : εa =dl/l - Khi v t d n ch u l c kéo: - L c căng vuông góc - transverse strain : dR dρ dl dA εt=-v* εa = - v * dl/l t=- = + − R ρ l A K t lu n : có th dùng c u Wheatstone ñ ño s thay ñ i dρ CdV dl dA − 2νdl = = C (1 − 2ν ) = ñi n tr c a c m bi n ⇒ l c căng ρ V l A l V: h s Poisson C: h s Brigman 2:56 PM 15 2:56 PM 16 4
  5. 5.2 C M BI N L C 5.2 C M BI N L C Khi có l c tác ñ ng vào thì strain gauge s b thay ñ v hình d ng, d n t i ñi n tr thay ñ i. ð gi n n : ði n tr thay ñ i theo ñ giãn n . 2:56 PM 17 2:56 PM 18 5.2 C M BI N L C 5.2 C M BI N L C Strain gauge lo i ñi n tr dán: G m 1 s i dây Các d ng c a strain gauge m ng hay màn m ng s p ñ ng ph ng và ñư c g n (dán) vào thanh ch u l c Ki u tuy n tính Ki u xo n 2:56 PM 19 2:56 PM 20 5
  6. 5.2 C M BI N L C 5.2 C M BI N L C Strain gauge lo i bán d n: - Cũng d a vào hi u ng áp tr (piezoresistive effect) như trư ng h p kim lo i. - Có gauge factor (G) cao hơn ⇒ ñ nh y l n hơn - Giá thành cao. Strain gauge lo i - D b hư t n ñi n tr dán - Ít thông d ng hơn lo i kim lo i. 2:56 PM 21 2:56 PM 22 5.2 C M BI N L C 5.2 C M BI N L C • ði n tr thay ñ i c a strain gauge là r t nh , c vài ph n trăm ho c nh hơn m t Ohm. • ð phát hi n ra s thay ñ i nh như th , ta ph i áp d ng các m ch c u Ho t ñ ng c a strain gauge Ho t ñ ng c a strain gauge 2:56 PM 23 2:56 PM 24 6
  7. 5.2 C M BI N L C 5.2 C M BI N L C Phương pháp ño b ng m ch c u WheatStone Phương pháp ño b ng m ch c u WheatStone • C u¼ (Quarter- (Quarter-bridge) R1=R2=R3=R D ng này nh hư ng D ng này h n ch , nhưng Vo= ñi n tr dây n i không lo i b hoàn toàn 2:56 PM 25 2:56 PM ñi n tr dây n i 26 5.2 C M BI N L C 5.2 C M BI N L C Phương pháp ño b ng m ch c u WheatStone Phương pháp ño b ng m ch c u WheatStone • C u bán (Half bridge) D ng này Lo i b nh hư ng c a nhi t lên strain gage 2:56 PM 27 2:56 PM 28 7
  8. 5.2 C M BI N L C 5.2 C M BI N L C Phương pháp ño b ng m ch c u WheatStone Phương pháp ño b ng m ch c u • ð u tiên ta s ch nh các giá tr ñi n tr sao cho • ð ñơn gi n ta cho các giá tr ñi n tr là b ng V1=V2 nhau=R. nhau=R. Khi có s thay ñ i ñi n tr strain gauge ∆R thì: thì: Sai l ch ñi n áp trên m ch c u (V1 – V2) 4R s l n hơn r t nhi u so v i 2∆R vì th : ∆R = s thay ñ i ñi n tr c a strain-gauge R = giá tr ñi n tr c a các ñi n tr trong m ch c u ∆V = sai l ch ñi n áp Vs= ngu n ñi n áp c p trong m ch c u 2:56 PM 29 2:56 PM 30 5.2 C M BI N L C 5.2 C M BI N L C Phương pháp ño b ng m ch c u WheatStone M i liên h gi a ñ n dài và ñi n tr • C u ñ y ñ (Full bridge) • Khi strain gauge b tác ñ ng, ñi n tr nó tăng lên. lên. M i quan h gi a ñ n dài và ñi n tr ñư c bi u di n như sau: sau: V i: ε = ñ n dài(∆L/L) R = ñi n tr strain-gauge GF =gauge factor, h s ñư c cung c p b i nhà s n xu t (GF là t s (∆R/R)/(∆L/L) 2:56 PM 31 2:56 PM 32 8
  9. 5.2 C M BI N L C 5.2 C M BI N L C H ng s liên h gi a áp và ñ n dài H ng s liên h gi a áp và ñ n dài • Young’s modulus (E) h ng s mô t m i quan h • Young’s modulus (E) h ng s mô t m i quan h gi a áp và ñ n dài c a v t: gi a áp l c và ñ n dài c a v t: Young’s modulus (E) Pound-force per square Ch t li u Lb/in2 N/cm2 V i: S t 30.106 2,07.107 inch (Lb/in2 = psi) E = H ng s (h ng s ph thu c vào v t li u) ð ng 15.106 1,07.107 Lb: vi t t t t ti ng la Nhôm 10.106 6,9.106 ρ = L c tác ñ ng trên m t vùng tinh Libra=pound-foot ðá 7,3.106 5,0.106 G c ng 1,5 . 106 1,0.106 ε = ð n dài 2:56 PM 33 2:56 PM 34 5.2 C M BI N L C 5.2 C M BI N L C M ch ño th c t Ngư i ta phân loadcell thành nhi u lo i d a trên các cơ s sau: Tr ng thái tương tác l c T m ño Nhu c u c a ngư i s d ng Môi trư ng làm vi c 2:56 PM 35 2:56 PM 36 9
  10. 5.2 C M BI N L C 5.2 C M BI N L C Có hai d ng tín hi u ñư c ñưa ra t Loadecell Analog Volt output: 0 to ± 5 V , 0 to± 10 V Current output: 4 to 20 mA Ưu ñi m: kích thư c nh g n, d s d ng, giá thành th p Digital Ph n ñi n tr bù nhi t ñư c ñ t g n strain Gauges A/D 24 bit ch u tác ñ ng, ñ ñ m b o cùng nhi t ñ . Nó không Ưu ñi m: ñáp ng cao, ch ng nhi u t t b thay ñ i dư i tác ñ ng c a l c. 2:56 PM 37 2:56 PM 38 5.2 C M BI N L C 5.2 C M BI N L C Cho m ch ño strain Ví d Ví d Gi i gain như hình. Di n hình. ð thay ñ i ñi n tr khi thanh ch u tác ñ ng tích b m t tr (c u t o b ng thép) là 2 in2 R=120 R=120 th a s GF=2 GF=2. Ngu n cung c p 10 V. Khi thanh chưa b ð n dài : tác ñ ng ngõ ra c u là 0V. Khi thanh ch u tác ñ ng, ngõ ra c u là 0.0005V. Tìm l c tác 0005V ñ ng lên thanh. thanh. 2:56 PM 39 2:56 PM 40 10
  11. 5.2 C M BI N L C 5.2 C M BI N L C Ví d Gi i Áp d ng công th c : ð tính toán l c tác ñ ng lên thanh. Tra b ng Young’s modulus. T b ng, ta tìm ñư c 30,000,000 lb/in2 cho b i: ðó là l c tác ñ ng lên m t in2 m t c t, theo ñ là 2.in2 nên l c tác ñ ng ph i là 6000lb/in2 Dùng bán c u 2:56 PM 41 2:56 PM 42 5.2 C M BI N L C 5.2 C M BI N L C Dùng bán c u Ngõ ra c u bán ph n ñây có hai train gain chính, 2 train gain ph 2:56 PM 43 2:56 PM 44 11
  12. 5.2 C M BI N L C 5.2 C M BI N L C Dùng m ch c u ñ y ñ Dùng m ch c u ñ y ñ 2:56 PM 45 2:56 PM 46 5.2 C M BI N L C 5.2 C M BI N L C ði n áp ra m ch c u ñ y ñ S d ng Loadcell ñúng cách ñ tránh làm hư h i Loadcell Lưa ch n t m ño phù h p tránh tình tr ng quá t i L a ch n lo i Loadcell phù h p v i môi trư ng làm vi c Khi s d ng Loadcell thì chúng ta ph i quan tâm ñ n tu i th c a nó 2:56 PM 47 2:56 PM 48 12
  13. 5.2 C M BI N L C 5.2 C M BI N L C T m ño c a m t vài lo i Loadcell HC 2001: 0 to 50 - 100-200 - 300Kg. (Al). HC 2001: 0 to 500 - 1000 Kg. (Fe). HC 2002: 0 to 2 ton. HC 2005: 0 to 5 tons. HC 2015: 0 to 10 – 15 tons. HC 2030: 0 to 30 tons. HC 2080: 0 to 50 – 80 tons. Hình d ng th c t Loadcell 2:56 PM 49 2:56 PM 50 5.2 C M BI N L C 5.2 C M BI N L C Loadcell lo i vòng tròn Hình d ng th c t Loadcell 2:56 PM 51 2:56 PM 52 13
  14. 5.2 C M BI N L C 5.2 C M BI N L C ng d ng: Loadcell lo i tr 2:56 PM 53 2:56 PM 54 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG FLOWMETERS SENSOR Khái ni m S lư ng v t ch t ñư c xác ñ nh b ng kh i lư ng và th tích c a nó tương ng v i các ñơn v ño (kg, t n) hay ñơn v th tích (m3, lít) Lưu lư ng v t ch t là s lư ng ch t y ch y qua ti t di n ngang c a ng d n trong m t ñơn v th i gian. V • Lưu lư ng th tích: QV = t m • Lưu lư ng kh i: Qm = t 2:56 PM 55 2:56 PM 56 14
  15. 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG V n t c dòng ch y và lưu lư ng ð c trưng c a lưu ch t Các c m bi n lưu lư ng s d ng các nguyên lý sau ñây: • Áp su t sai l ch (chênh áp - Differential Pressure) M i lưu ch t ñư c ñ c trưng b i nh ng y u • T o ñ xoáy (Vortex/Swir generation) t sau: • T trư ng (Electromagnetic) • Kh i lư ng riêng • Th ch (Positive displacement) • H s nh t ñ ng l c • Tua bin • H s nh t ñ ng h c • C m bi n kh i lư ng (Mass) • Nhi t 2:56 PM 57 2:56 PM 58 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG Tính nh t Kh i lư ng riêng H s nh t ñ ng l c s ñư c tính theo phương trình Kh i lư ng riêng là kh i lư ng c a 1 ñơn 2 2.∆ρ .g .r sau: µ= v th tích lưu ch t 9.u m • µ: H s nh t ñ ng l c (Pa s) ρ= (kg / m 3 ) V • ∆ρ: S khác nhau gi a kh i lư ng riêng qu c u m: kh i lư ng c a kh i lưu ch t và ch t l ng (kg/m3). V: th tích c a kh i lưu ch t • g: Gia t c tr ng trư ng 9,81 m/s2. • r: Bán kính qu c u (m). • u: V n t c rơi c a qu c u u= d/t (m/s) • Pa s= Ns/m2= 103 cP (centiPoise) = 10 P (Poise) 2:56 PM 59 2:56 PM 60 15
  16. 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG Tính nh t Tr s Reynold: (Re) µ.103 H s nh t ñ ng h c: V = ρ ρ .u.D Tr s Reynold: Re = µ • v: h s nh t ñ ng h c, ñơn v centistokes (cSt) • ρ: Kh i lư ng riêng c a lưu ch t (kg/m3) • µ: H s nh t ñ ng l c. • D: ðư ng kính trong c a ng d n lưu ch t (m) • ρ: Kh i lư ng riêng c a lưu ch t (kg/m3). • u: V n t c c a lưu ch t (m/s) • ðơn v h s nh t ñ ng h c là cSt (centistokes), St • µ: H s nh t ñ ng l c (Pa s) (stokes), m2/s. (1St=100 cSt=1cm2/s=10-4 m2/s) 2:56 PM 61 2:56 PM 62 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG Hi u chu n kh i lư ng riêng Tr ng thái dòng ch y • Kh i lư ng riêng thư ng không là m t h ng s N u b ñi nh hư ng c a ñ nh t và s ma sát v i • Kh i lư ng riêng c a ch t l ng tùy thu c vào nhi t thành ng d n thì v n t c dòng ch y s như nhau ñ . ð hi u chu n kh i lư ng riêng ta ch c n ño m i v trí trên m t c t ngang c a ng d n nhi t ñ . • Khí thư ng là m t h n h p g m nhi u thành ph n. • Kh i lư ng riêng l thu c vào áp su t và nhi t ñ . Lý tư ng Th c t 2:56 PM 63 2:56 PM 64 16
  17. 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG Tr ng thái dòng ch y ðo lưu lư ng Xác ñ nh lư ng lưu ch t ñi qua ti t di n Các khí ( tr ng thái bão ngang c a ng d n trong 1 ñơn v th i gian. hòa) và h u h t các ch t Có r t nhi u phương pháp khác nhau ñ ño l ng thư ng ñư c v n lưu lư ng, tuỳ thu c vào ñ i tư ng ñư c ño chuy n b ng ng d n và m c ñ chính xác yêu c u. tr ng thái dòng ch y r i. Tr s Reynold. 2:56 PM 65 2:56 PM 66 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG T i sao c n ph i ño lưu lư ng? Các phương pháp ño lưu lư ng ð nh lư ng ch t l ng trong bình ch a, có Phương pháp dùng Tuabin th tích không xác ñ nh S d ng Piston Lưu l ơng nh ñ n áp su t và nhi t ñ ðo lưu lư ng thông qua s chênh l ch áp Tính toán và phân b h th ng ng d n su t trên cùng 1 ñư ng dây d n (nư c ho c gas) cho phù h p ð dâng cao c a các c t ch t l ng trên ng ðo th tích xăng ñã bơm tr m xăng… r ng có 1 ñ u n i v i ñư ng ng c n ño Quang h c, siêu âm,…. 2:56 PM 67 2:56 PM 68 17
  18. 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG S d ng hai ñ ng h ño S d ng m t ñ ng h chênh áp C m bi n d a vào ñ xoáy c a dòng ño chênh áp ch t l ng (C m bi n ki u Vortex) 2:56 PM 69 2:56 PM 70 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG C m bi n lưu lư ng ki u t trư ng C m bi n ki u th ch 2:56 PM 71 2:56 PM 72 18
  19. 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG C m bi n lưu lư ng ki u tuabin Các c m bi n lưu lư ng kh i 2:56 PM 73 2:56 PM lư ng 74 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG Các c m bi n d a vào nhi t Các c m bi n d a vào kh i lư ng 2:56 PM 75 2:56 PM 76 19
  20. 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG Hình d ng các lo i c m bi n ño lưu Hình d ng các lo i c m bi n ño lưu lư ng lư ng Magnetic-Flowmeter Mass-Flow-Meter Vortex Flowmeters 2:56 PM 77 2:56 PM 78 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG 5.3 C M BI N LƯU LƯ NG Hình d ng các lo i c m bi n ño lưu lư ng Hình d ng các lo i c m bi n ño lưu lư ng C m bi n lưu lư ng ki u tuabin C m bi n lưu lư ng ki u tuabin 2:56 PM 79 2:56 PM 80 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2