TR NG Đ I H C CÔNG NGHI P TP.HCMƯỜ Ạ Ọ Ệ
KHOA CÔNG NGH ĐI NỆ Ệ

TI U LU NỂ Ậ
MÔN: T Đ NG HÓA QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỰ Ộ Ệ
Đ TÀI : ỀĐI U KHI N QUÁ TRÌNH S N XU TỀ Ể Ả Ấ
GVHD: NGUY N Đ C TOÀNỄ Ứ
NHÓM SVTH:NGÔ QU C PH NGỐ ƯƠ
L P: DHDI6AỚ
GI I THI UỚ Ệ
Trong các h th ng t đ ng ,c m bi n đóng vai trò h t s c quan tr ng vì nó là thi t b cungệ ố ự ộ ả ế ế ứ ọ ế ị
c p thong tin c a quá trình đi u khi n cho b đi u khi n đ b di u khi n đ a ra quy t đ nhấ ủ ề ể ộ ề ể ể ộ ề ệ ư ế ị
phù h p . Có th so sánh các c m bi n trong h th ng đi u khi n t đ ng nh là nh ng giácợ ể ả ế ệ ố ề ể ự ộ ư ữ
quan c a con ng i.c m bi n đ c đ nh nghĩa nh m t thi t b dùng đ c m nh n và bi nủ ườ ả ế ượ ị ư ộ ế ị ể ả ậ ế
đ i các đ i l ng v t lý và các đ i l ng không mang tính ch t đi n thành các đ i l ngổ ạ ượ ậ ạ ượ ấ ệ ạ ượ
đi n có th đo đ c.nh các ti n b c a khoa h c và công ngh trong lĩnh v c v t li u, thi tệ ể ượ ờ ế ộ ủ ọ ệ ự ậ ệ ế
b đi n t và tin h c, các c m bi n đã đ c gi m thi u kích th c, c i thi n tính năng vàị ệ ử ọ ả ế ượ ả ể ướ ả ệ
ngày càng m r ng ph m vi ng d ngở ộ ạ ứ ụ . Gi đây không có m t lĩnh v c nào mà ờ ộ ự
đó không s d ng c mở ử ụ ả
bi n. Chúng có m t trong các h th ng t đ ng ph c t p, ế ặ ệ ố ự ộ ứ ạ
ng i máy, ki m tra ch t l ng s n ph m, ti t ki mườ ể ấ ượ ả ẩ ế ệ
năng l ng, ch ng ô nhi m môi ượ ố ễ tr ng. C m bi n cũng đ c ng d ng r ng rãi trong lĩnh v c giao thôngv nt i,ườ ả ế ượ ứ ụ ộ ự ậ ả
s n ảxu t hàng tiêu dùng, b o qu n th c ph m, s n xu t ô tô ... B i v y trang b nh ng ki n th c c b n v c m bi nấ ả ả ự ẩ ả ấ ở ậ ị ữ ế ứ ơ ả ề ả ế
tr thành m t yêu c u quan tr ng đ i v i các cán b k thu t.ở ộ ầ ọ ố ớ ộ ỹ ậ
khái ni m ệ
C m bi n là thi t b dùng đ c m nh n bi n đ i các đ i l ng v t lý và các đ i ả ế ế ị ể ả ậ ế ổ ạ ượ ậ ạ
l ng không có tính ch t đi nượ ấ ệ
c n đo thành các đ i l ng đi n có th đo và x lý đ c. ầ ạ ượ ệ ể ử ượ
Các đ i l ng c n đo (m) th ng không có tính ch tạ ượ ầ ườ ấ
đi n (nh nhi t đ , áp su t ệ ư ệ ộ ấ ...) Tác đ ng lên c m bi n cho ta m t đ c tr ng (s) mang tính ch t đi n (nh đi n tích,ộ ả ế ộ ặ ư ấ ệ ư ệ
đi n áp, dòng đi n ho c tr kháng) ch a đ ng thông tin cho phép xác đ nh giá tr c a ệ ệ ặ ở ứ ự ị ị ủ đ i l ng đo. Đ c tr ng (s) làạ ượ ặ ư
hàm c a đ i l ng c n đo (m): ủ ạ ượ ầ s =f(m) .ng i ta g i (s) là đ i l ng đ u ra ho c là ph n ng c a c m bi n, (m) làườ ọ ạ ượ ầ ặ ả ứ ủ ả ế
đ i ạl ng đ u vào hay kích thích (có ngu n g c là đ i l ng c n đo). Thông qua đo đ c (s) ượ ầ ồ ố ạ ượ ầ ạ cho phép nh n bi t giá trậ ế ị
c a (m). ủ
Đ nh y c a c m bi n:ộ ạ ủ ả ế đ i v i c m bi n tuy n tính, gi a bi n thiên đ u ra δs và bi n thiên đ u vào δm ố ớ ả ế ế ữ ế ầ ế ầ có s liênự
h tuy n tính: ệ ế δs=sδm g i s là đ nh y c a c m bi n ta có:ọ ộ ạ ủ ả ế
1: PHÂN LO I C M BI N Ạ Ả Ế
Các b c m bi n đ c phân lo i theo các đ c tr ng c b n sau đây: ộ ả ế ượ ạ ặ ư ơ ả
- theo nguyên lý chuy n đ i gi a đáp ng và kích thíchể ổ ữ ứ
Hi n t ng v t lý:nhi t đi n, quang đi n, quang t ,đi n t , quang đàn h i ,t đi n, nhi t t …ệ ượ ậ ệ ệ ệ ừ ệ ừ ồ ừ ệ ệ ừ
Hi n t ng hóa h c: bi n đ i hóa h c , bi n đ i đi n hóa , phân tích ph …ệ ượ ọ ế ổ ọ ế ổ ệ ổ
Hi n t ng sinh h c : bi n đ i sinh hóa, bi n đ i v t lý, hi u ng trên c th s ng…ệ ượ ọ ế ổ ế ổ ậ ệ ứ ơ ể ố
-phân lo i theo d ng kích thích ạ ạ
Âm thanh:biên pha , phân c c , t c đ truy n songự ố ộ ề
Đi n: ệđi n tích, dòng đi n ệ ệ , đi n th , đi n ápệ ế ệ , đi n tr ng (biên, pha, phân c c, ph ), ệ ườ ự ổ đi n d n, h ng s đi n môi ... ệ ẫ ằ ố ệ
T : t tr ng (biên, pha, phân c c, ph ) ừ ừ ườ ự ổ , t thông, c ng đ t tr ngừ ườ ộ ừ ườ , đ t th m ... ộ ừ ẩ
Quang: biên, pha, phân c c, ph , ự ổ t c đ truy nố ộ ề , h s phát x , khúc x ệ ố ạ ạ , h s h p th , h s b c x ... ệ ố ấ ụ ệ ố ứ ạ
C : ơl c, áp su t, ự ấ gia t c, v n t c ố ậ ố , ng su t, đ c ngứ ấ ộ ứ , mô men , kh i l ng, t tr ng, ố ượ ỉ ọ v n t c ch t l u, đ nh t ... ậ ố ấ ư ộ ớ
Nhi t: nhi t đ , ệ ệ ộ thông l ngượ , nhi t dung, t nhi t ... ệ ỉ ệ
B c x : ki u, ứ ạ ể năng l ng, c ng đ ... ượ ườ ộ
- phân lo i theo thông s c a mô hình m ch thay th : ạ ố ủ ạ ế
+ c m bi n tích c c có đ u ra là ngu n áp ho c ngu n dòng. ả ế ự ầ ồ ặ ồ
+ c m bi n th đ ng đ c đ c tr ng b ng các thông s r, l, c, m .... Tuy n tính ho c phi tuy n.ả ế ụ ộ ượ ặ ư ằ ố ế ặ ế
2: NGUYÊN LÝ CHUNG CH T O C M BI N Ế Ạ Ả Ế
Các c m bi n đ c ch t o d a trên c s các hi n t ng v t lý và đ c phân làm hai lo i: ả ế ượ ế ạ ự ơ ở ệ ượ ậ ượ ạ
-c m bi n tích c c: là các c m bi n ho t đ ng nh m t máy phát, đáp ng (s)ả ế ự ả ế ạ ộ ư ộ ứ
Là đi n tích, đi n áp hay dòng.ệ ệ
C m bi n th đ ng: là các c m bi n ho t đ ng nh m t tr kháng trong đó ả ế ụ ộ ả ế ạ ộ ư ộ ở
đáp ng (s) là đi n tr , đ t c m ho c đi n dung. ứ ệ ở ộ ự ả ặ ệ
Nguyên Lý Ch T o Các C m Bi n Tích C c ế ạ ả ế ự
Các c m bi n tích c c đ c ch t o d a trên c s ng d ng các hi u ng v t lý ả ế ự ượ ế ạ ự ơ ở ứ ụ ệ ứ ậ bi n đ i m t d ng năng l ngế ổ ộ ạ ượ
nào đó (nhi t, c ho c b c x ) thành năng l ng đi nệ ơ ặ ứ ạ ượ ệ
Nguyên Ch T o C m Bi n Th Đ ng ế ạ ả ế ụ ộ
C m bi n th đ ng th ng đ c ch t o t m t tr kháng có các thông s ch y u nh y ả ế ụ ộ ườ ượ ế ạ ừ ộ ở ố ủ ế ạ v i đ i l ng c n đo. Giáớ ạ ượ ầ
tr c a tr kháng ph thu c kích th c hình h c, tính ch t đi n c a ị ủ ở ụ ộ ướ ọ ấ ệ ủ v t li u ch t o (nh đi n tr su t ρ, đ tậ ệ ế ạ ư ệ ở ấ ộ ừ
th m μ, h ng s đi n môi ε). Vì v y tác đ ng c a ẩ ằ ố ệ ậ ộ ủ đ i l ng đo có th nh h ng riêng bi t đ n kích th c hìnhạ ượ ể ả ưở ệ ế ướ
h c, tính ch t đi n ho c đ ng ọ ấ ệ ặ ồ th i c hai. ờ ả
3: M T S HI U NG V T LÝ KHI CH T O C M Ộ Ố Ệ Ứ Ậ Ế Ạ Ả BI NẾ
3.1: Hi u ng Nhi t Đi n ệ Ứ ệ ệ
Hai dây d n (mẫ1) và (m2) có b n ch t hoá h c khác nhau đ c hàn l i v i nhau ả ấ ọ ượ ạ ớ thành m t m ch đi n kín, n u nhi tộ ạ ệ ế ệ
đ hai m i hàn là tộ ở ố 1 và t2 khác nhau, khi đó trong m ch xu t hi n m t su t đi n đ ng e(tạ ấ ệ ộ ấ ệ ộ 1, t2) mà đ l n c a nóộ ớ ủ
ph thu c chênh ụ ộ l ch nhi t đ gi a tệ ệ ộ ữ 1 và t2.
hi u ng nhi t đi n đ c ng d ng đ đo nhi t đ tệ ứ ệ ệ ượ ứ ụ ể ệ ộ 1 khi bi t tr c nhi t đ tế ướ ệ ộ 2, th ng ch n tườ ọ 2 = 0oc.
3.2: Hi u ng Ho Đi n ệ Ứ ả ệ
m t s tinh th g i là tinh th ho đi n (ví d tinh th sulfate triglycine) có tính ộ ố ể ọ ể ả ệ ụ ể phân c c đi n t phát v i đ phânự ệ ự ớ ộ
c c ph thu c vào nhi t đ , làm xu t hi n trên các m t đ i di n c a chúng nh ng đi n tích trái d u. Đ l n c aự ụ ộ ệ ộ ấ ệ ặ ố ệ ủ ữ ệ ấ ộ ớ ủ
đi n áp gi a hai m t ph ệ ữ ặ ụ thu c vào đ phân c c c a tinh th ho đi n. ộ ộ ự ủ ể ả ệ Hi u ng ho đi n đ c ng d ng đ đoệ ứ ả ệ ượ ứ ụ ể
thông l ng c a b c x ánh sáng. Khi ta ượ ủ ứ ạ chi u m t chùm ánh sáng vào tinh th ho đi n, tinh th h p th ánh sáng vàế ộ ể ả ệ ể ấ ụ
nhi t đ ệ ộ c a nó tăng lên, làm thay đ i s phân c c đi n c a tinh th . Đo đi n áp v ta có th ủ ổ ự ự ệ ủ ể ệ ể xác đ nh đ c thôngị ượ
l ng ánh sáng φ. ượ
3.4: Hi u ng Áp Đi n ệ Ứ ệ
m t s v t li u g i chung là v t li u áp đi n (nh th ch anh ch ng h n) khi b bi n d ng ộ ố ậ ệ ọ ậ ệ ệ ư ạ ẳ ạ ị ế ạ d c tác đ ng c a l c cướ ộ ủ ự ơ
h c, trên các m t đ i di n c a t m v t li u xu t ọ ặ ố ệ ủ ấ ậ ệ ấ hi n nh ng l ng đi n tích b ng nhau nh ng trái d u, đ c g iệ ữ ượ ệ ằ ư ấ ượ ọ
là hi u ng áp đi n. Đo v ta ệ ứ ệ có th xác đ nh đ c c ng đ c a l c tác d ng f. ể ị ượ ườ ộ ủ ự ụ
3.5: Hi u ng C m ng Đi n T ệ Ứ ả Ứ ệ ừ
khi m t dây d n chuy n đ ng trong t tr ng không đ i, trong dây d n xu t hi n ộ ẫ ể ộ ừ ườ ổ ẫ ấ ệ m t su t đi n đ ng t l v i tộ ấ ệ ộ ỷ ệ ớ ừ
thông c t ngang dây trong m t đ n v th i gian, nghĩa ắ ộ ơ ị ờ là t l v i t c đ d ch chuy n c a dây. T ng t nh v y,ỷ ệ ớ ố ộ ị ể ủ ươ ự ư ậ
trong m t khung dây đ t ộ ặ trong t tr ng có t thông bi n thiên cũng xu t hi n m t su t đi n đ ng t l v i t c ừ ườ ừ ế ấ ệ ộ ấ ệ ộ ỷ ệ ớ ố độ
bi n thiên c a t thông qua khung dây. ế ủ ừ Hi u ng c m ng đi n t đ c ng d ng đ xác đ nh t c đ d ch chuy n c aệ ứ ả ứ ệ ừ ượ ứ ụ ể ị ố ộ ị ể ủ
v t ậthông qua vi c đo su t đi n đ ng c m ngệ ấ ệ ộ ả ứ
3.6: Hi u ng Quang Đi n ệ Ứ ệ
Hi u ng quang d n: (hay còn g i là hi u ng quang đi n n i) là hi n t ng gi i phóng ra các h t d n t do trong v tệ ứ ẫ ọ ệ ứ ệ ộ ệ ượ ả ạ ẫ ự ậ
li u (th ng là bán d n) khi chi u vào chúng ệ ườ ẫ ế
m t b c x ánh sáng (ho c b c x đi n t nói chung) có b c sóngộ ứ ạ ặ ứ ạ ệ ừ ướ
nh h n m t ng ng nh t đ nh. ỏ ơ ộ ưỡ ấ ị
Hi u ng quang phát x đi n t : (hay còn g i là hi u ng quang đi n ngoài) ệ ứ ạ ệ ử ọ ệ ứ ệ là
hi n t ng các đi n t đ c gi i phóng và thoát kh i b m t v t li u t o thành dòng ệ ượ ệ ử ượ ả ỏ ề ặ ậ ệ ạ có th thu l i nh tác d ng c aể ạ ờ ụ ủ
đi n tr ng. ệ ườ
3.7: Hi u ng Quang - Đi n - T ệ Ứ ệ ừ
khi tác d ng m t t tr ng b vuông góc v i b c x ánh sáng, trong v t li u bán ụ ộ ừ ườ ớ ứ ạ ậ ệ
d n đ c chi u sáng s xu t hi nẫ ượ ế ẽ ấ ệ
m t hi u đi n th theo h ng vuông góc v i t tr ng b và h ng b c x ánh sáng. ộ ệ ệ ế ướ ớ ừ ườ ướ ứ ạ
3.8:Hi u ng Hall ệ Ứ
Khi đ t m t t m m ng v t li u m ng (th ng là bán d n), trong đó có dòng đi n ch y ặ ộ ấ ỏ ậ ệ ỏ ườ ẫ ệ ạ qua, vào trong m t t tr ngộ ừ ườ
b có ph ng t o v i dòng đi n i trong t m m t góc θ, s xu t ươ ạ ớ ệ ấ ộ ẽ ấ hi n m t hi u đi n th vệ ộ ệ ệ ế h theo h ng vuông góc v iướ ớ
b và i. Bi u th c hi u đi n th có d ng: ể ứ ệ ệ ế ạ
Vh=khibsinθ
trong đó kh là h s ph thu c vào v t li u và kích th c hình h c c a t m v t li uệ ố ụ ộ ậ ệ ướ ọ ủ ấ ậ ệ
4: M CH ĐOẠ
M ch đo bao g m toàn b thi t b đo (trong đó có c m bi n) cho phép xác đ nh chính ạ ồ ộ ế ị ả ế ị xác giá tr c a đ i l ng c nị ủ ạ ượ ầ
đo trong nh ng đi u ki n t t nh t có th . đ u vào c a m ch, c m bi n ch u tác đ ng c a đ i l ng c n đo gâyữ ề ệ ố ấ ể Ở ầ ủ ạ ả ế ị ộ ủ ạ ượ ầ
nên tín hi u đi n ệ ệ mang theo thông tin v đ i c n đo. ề ạ ầ
đ u ra c a m ch, tín hi u đi n đã qua x lý đ c chuy nỞ ầ ủ ạ ệ ệ ử ượ ể
đ i sang d ng có th đ c ổ ạ ể ọ
đ c tr c ti p giá tr c n tìm c a đ i l ng đo. Vi c chu n h đo đ m b o cho m i giáượ ự ế ị ầ ủ ạ ượ ệ ẩ ệ ả ả ỗ
tr c a ị ủ
ch th đ u ra t ng ng v i m t giá tr c a đ i l ng đo tác đ ng đ u vào c a m ch. ỉ ị ầ ươ ứ ớ ộ ị ủ ạ ượ ộ ở ầ ủ ạ D ng đ n gi n c a m chạ ơ ả ủ ạ
đo g m m t c m bi n, b ph n bi n đ i tín hi u và thi t b ch th , ồ ộ ả ế ộ ậ ế ổ ệ ế ị ỉ ị
M t s ph n t c b n c a m ch đo ộ ố ầ ử ơ ả ủ ạ
4.1: B Khu ch Đ i Thu t Toán (Kđtt) ộ ế ạ ậ
B khu ch đ i thu t toán m ch tích h p là b khu ch đ i dòng m t chi u có hai đ u vào ộ ế ạ ậ ạ ợ ộ ế ạ ộ ề ầ
và m t ộ
Đ u ra chung, th ng g m hàng trăm tranzito và các đi n tr , t đi n ghép n i v i nhauầ ườ ồ ệ ở ụ ệ ố ớ
Các đ c tính c b n c a b khu ch đ i thu t toán: ặ ơ ả ủ ộ ế ạ ậ
- b khu ch đ i có hai đ u vào: m t đ u đ o (-), m t đ u không đ o (+). ộ ế ạ ầ ộ ầ ả ộ ầ ả - đi n tr vào r t l n, c hàng trăm mω đ nệ ở ấ ớ ỡ ế
gω.
- đi n tr ra r t nh , c ph n ch c ω. ệ ở ấ ỏ ỡ ầ ụ
- đi n áp l ch đ u vào r t nh , c vài nv. ệ ệ ầ ấ ỏ ỡ
- h s khu ch đ i h m ch r t l n, c 100.000. - d i t n làm vi c r ng. ệ ố ế ạ ở ạ ấ ớ ỡ ả ầ ệ ộ
H s suy gi m theo cách n i chung cmrr là t s h s khu ch đ i c a b khu ch ệ ố ả ố ỷ ố ệ ố ế ạ ủ ộ ế
Đ i thu t toán đ i v i các tín hi u sai l ch và h s khu ch đ i theo cách n i chung c a cùng ạ ậ ố ớ ệ ệ ệ ố ế ạ ố ủ b khu ch đ i thu tộ ế ạ ậ
toán. Thông th ng cmrr vào kho ng 90 db. ườ ả
- t c đ tăng h n ch s bi n thiên c c đ i c a đi n áp tính b ng v/μs. ố ộ ạ ế ự ế ự ạ ủ ệ ằ
4.2: B Khu ch Đ i Đo L ng Iaộ ế ạ ườ
b khu ch đ i đo l ng ia có hai đ u vào và m t đ u ra. Tín hi u đ u ra t l v i hi u c a hai đi n áp đ u vào:ộ ế ạ ườ ầ ộ ầ ệ ầ ỷ ệ ớ ệ ủ ệ ầ
4.3: Kh Đi n Áp L chử ệ ệ
đ i v i m t b khu ch kđtt lý t ng khi h m ch ph i có đi n áp ra b ng không khi hai đ u vào n i mát. Th c tố ớ ộ ộ ế ưở ở ạ ả ệ ằ ầ ố ự ế
vì các đi n áp bên trong nên t o ra m t đi n áp nh (đi n áp phân c c) đ u vào kđtt c vài mv, nh ng khi sệ ạ ộ ệ ỏ ệ ự ở ầ ỡ ư ử
d ng m ch kín đi n áp này đ c khu ch đ i và t o nên đi n áp khá l n đ u ra. Đ kh đi n áp l ch có th sụ ạ ệ ượ ế ạ ạ ệ ớ ở ầ ể ử ệ ệ ể ử
d ng s đ hình 2.11, b ng cách đi u ch nh bi n tr r .ụ ơ ồ ằ ề ỉ ế ở
4.4: M ch L p L i Đi n Ápạ ặ ạ ệ
Đ l p l i đi n áp chính xác, ng i ta s d ng b kđtt làm vi c ch đ không đ o v i h s khu ch đ i b ngể ặ ạ ệ ườ ử ụ ộ ệ ở ế ộ ả ớ ệ ố ế ạ ằ
1 s đ nh hình 2.12. Trong b l p đi n áp, c c d ng c a kđtt đ c n i tr c ti p v i tín hi u vào, còn c c âmơ ồ ư ộ ặ ệ ự ươ ủ ượ ố ự ế ớ ệ ự
đ c n i tr c ti p v i đ u ra, t o nên đi n áp ph n h i 100% do đó h s khu ch đ i b ng 1. M ch l p đi n ápượ ố ự ế ớ ầ ạ ệ ả ồ ệ ố ế ạ ằ ạ ặ ệ
có ch c năng tăng đi n tr đ u vào, do v y th ng dùng đ n i gi a hai khâu trong m ch đo.ứ ệ ở ầ ậ ườ ể ố ữ ạ
4.5: M ch C uạ ầ
C u wheatstone th ng đ c s d ng trong các m ch đo nhi t đ , l c, áp su t, t tr ng... C u g m b n đi nầ ườ ượ ử ụ ạ ệ ộ ự ấ ừ ườ ầ ồ ố ệ
tr r1, r2, r3 c đ nh và r4 thay đ i (m c nh hình 2.13) ho t đ ng nh c u không cân b ng d a trên vi c phátở ố ị ổ ắ ư ạ ộ ư ầ ằ ự ệ
hi n đi n áp qua đ ng chéo c a c u.ệ ệ ườ ủ ầ
5: C M BI N VÀ NG D NG Ả Ế Ứ Ụ