Đề cơng bài giảng Môn: Kỹ thuật cảm biến ! "#$%&'!()*+,-"#& *. ,/012#345. +67661+5 8#*+ 9*54!+:+;<++. 6=4*#>?*--*("2 6@*("*("+*2 A=#=B(6** 4!+(*CA" 9+:C*54!A A**<ADA-BE= 9*54!"45#F7"G;( 4$+5+H+/I+ J/B854!6:=FB:6F ?+ Chơng I KháI niệm cơ bản về các bộ cảm biến 1.1. Định nghĩa 1+*AK4<*+,"$+L *!+(*MJ56*#;6A5644?6** 9*!+( **("2JN44E-O6 *<*+,F#26(6?BP !@C*! +(*C<*+,9*54! >Q6= *#>*---6=04R3C*(5 2C 9*54!"I.?.+5!I4 *#>*--- 94! !IB84!@*( "' *μ − μ ( "2-;F *( " G7− μ − μ  ' "− 9*( "FS4T 2-;S 56*#− − −  ;T*5/4!45$+ ST4-;S − − -6*#6B:$+L*T> 2#U#G* I*+IC( "$+ ST  4C( "FS4TM− − μ μ − VWS4T SXXT J ST ( "F+$ #>C4!6S4T − μ − μ μ (  "F --SYA ( "FT12<− μ μ − ( ST#U#!*+ICS4T 1+! /*DA*#>*-/ $-*6B +/ +@-BE(5CF  1+*<*+,… 2"+G7' BB( +C*7 1?42,4(54!454(76+ 7!+(*FSGT7+*#>STC54!  --FG Z54! KÝch thÝch §¸p øng yx H×nh 1.1. M« h×nh m¹ch cña bé c¶m biÕn [D+,42<&*#>--GC54! B(M V\SGT SX]T ^5A-45DYAM H×nh 1.2: HÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng qu¸ tr×nh 1+<*+,SA"T"$+N*!+(*" *54!F+54!"#AU#5G7'< *BF+5G7'"U#D;;#N4*5/ <*+,SA"T_DY 5<*+,+54 !+:46(***2ACAZ5G7 '44EG7'2+-`<*+, 1.2. Ph©n lo¹i c¶m biÕn. 9*54! "#_(?*$+ D_M− − - Theo nguyªn lý chuyÓn ®æi gi÷a ®¸p øng v kÝch thÝch (b¶ng 1.1).μ ZXX HiÖn t îng− ChuyÓn ®æi ®¸p øng v kÝch thÝchμ a "'− KJ K) )*+, S9*!+(*T 9D; ;# Z5 4! 9bD+, Z5G7' K)c Kc K) Yμ K1c KJc a* KZ!@* KZ!@* K[_-#@ d KZ!@* KZ!@' Ka>+/DA - Ph©n lo¹i theo d¹ng kÝch thÝch ( b¶ng 1.2 ) ZX] KÝch thÝch C¸c ®Æc tÝnh cña kÝch thÝch e4 KZ/#6#_  K[@ K1A5+  K-6B: K!6*# K+ S/6#6#_ 6#@T− KBf6NA42 1c K1c+ S/6#6#_ 6#@T− K1c26 5c+ − − K5cg4 ) KZ/6#6#_ 6#@ K1A5+ KaA#*G(6=G( KaA;#E6A>G( 9D KhI+- Ki 6*#; KjA6A K>;65> K^24? KA "6O+− KhA; 65− J KJ5 K12 "− KJB6O Z>G( K KJQ "− K9 5− - Theo tÝnh n¨ng cña bé c¶m biÕn ( b¶ng 1.3) ZXk K5( K5-G* K5#_ K5 KQ<* K1A5*#> K5@I K1@ K5!- K92;/E KlF K5+m K42+ − K- 6+ "− − - Ph©n lo¹i theo ph¹m vi sö dông ( b¶ng 1.4). ZXn K92# KJ/> K^2+ 6- "− − K126m2 KJ2# Kl_BE Kj2 Kho+E K)_ - Ph©n lo¹i theo th«ng sè cña m« h×nh m¹ch thay thÕ : p94!- F+ Y*#$YB:μ p94!E5 "$+ N*2Aq6i696^!− − -$#! 1.3. §¬n vÞ ®o lêng. 9*DIDLCDI<A!dr?M Đại lợng Tên gọi Ký hiệu 9B ^U ^ A" 4 1 j_ l: s4#? r *# h2 h J5 ? 1.4. Các đặc trng cơ bản của bộ cảm biến. 1?<442,4(54!455#?6< *#>t--"BmN#D+,SXXT)" $+N("DC54!1I.*( "$+DC54!M 1.4.1. Hàm truyền. )&*#>--C54!BB( *+I$>* jG--6-*#>64 +<&*#>--a4+"Bm BB(!-6#!64i++64c44o )!-&*#>--B(M VpG SXkT L_NAN-+-Nu65(645 +&$+C-+/56FA$#v?- ;C54! a4++M VXpG l(4oM V? G l(cM V u p X G  L_NA 9*54!#!2"$+L*4+L+/ 1++"#4F=4+#!N#K D#*#!-*c( 1.4.2. §é nh¹y cña c¶m biÕn A4!!-6&!/F+∆ !/F μ μ ∆4 /!-M ∆Vd∆4 ( "dG*IL>− dV∆w∆4  " 5(C4!− μ 1+ "#@<*6>G*I5(dC4!G− <*+I4  C( "G*ILxA&!/− ∆C(  "F+ !/− μ ∆4 D>C( "LF <*− − μ +IM dV∆w∆4S4V4  T #U#(5-G*6!! 7BE4!F 4μ μ 5(dC2@6. -#E5; *!AMμ μ Kj*+IC( "F4 FA@C− μ K17BE K LC*( "'*S2# ( "TC− − μ − 42+ G<− 12  G;;#*+IC5(d D>− μ − & 4;IC4!μ 1.4 .§é lín cña tÝn hiÖu.… 1.4.3. Sai sè v ®é chÝnh x¸cμ 9*54!o *BEE *6 ( "F− − μ −  S4T:I*5C( "'*_/A− &*+I " *+I C( "Fj− μ − ∆G 5μ A&*+I *+I GSAAT6A DAC54μ − ! "-NM− δV∆GwGXuuSyT dAC54!4-; -L,2!-− G**+I C( "F**AC4!6 − −  #_= (MdAA Af/− μ μ KdAAM A2#E5 AF6*+I2@μ μ $@4? /4 4552@&*μ μ +I  *+I "dAA B !!6μ − − B 7BE2A_+9*/__+AA  Mμ l/'C4! pl*+IC( "g2=− pl$-C54! pl !57BEμ plG7'!< KdAf/M AG;5 2G*I1μ μ B * "45A/__+Af/ 2− −  B * "5 B;CJ&/__+Af/− μ   Mμ pl @$-C!I pl-mf/ pl*( " L2 "-!g4!− − − 9=4Af/N45A#*#  4-"# *4(+* LCm6 5− −  O*#Y268* L56FA6 =!− μ 5 $ #U# A/− 1.5. §é tuyÕn tÝnh ^54! " !-+45BG*I!+− μ B !565(2#E5 ( "μ − 1+!5.65!--  2#E5C5(μ C4! *+IC( "6L*(z+/$μ − + .C4! (5C4! !-c (− μ μ μ  ":N4+8 − μ 1+!5565!-Y4 2#E5C5(L !5.dSuT ( "6Y*2A<!I Y*#μ − S FA+/\− u CB52R6ARBF ξ o2#E5  ( "Tμ − J!4!2!-6   4(*!I− − μ O- "LF+O @C( "− −  LF d O "  !-*μ − μ 1.6. § êng cong chuÈn cña c¶m biÕn− 1.6.1. Kh¸i niÖm [...]... hợp cảm biến cần chuẩn với một cảm biến so sánh đã có sẵn đờng cong chuẩn, cả hai đợc đặt trong cùng điều kiện lm việc Khi tác động lên hai cảm biến với cùng một giá trị của đại lợng đo ta nhận đợc giá trị tơng ứng của cảm biến so sánh v cảm biến cần chuẩn Lặp lại tơng tự với các giá trị khác của đại lợng đo cho phép ta xây dựng đợc đờng cong chuẩn của cảm biến cần chuẩn b) Chuẩn nhiều lần Khi cảm biến. .. của cảm biến bị thay đổi v những thay đổi ny mang tính không thuận nghịch, tức l khi trở về vùng lm việc danh định các đặc trng của cảm biến không thể lấy lại giá trị ban đầu của chúng Trong trờng hợp ny cảm biến vẫn còn sử dụng đợc, nhng phải tiến hnh chuẩn lại cảm biến 1.9 Nguyên lý chung chế tạo cảm biến Các cảm biến đợc chế tạo dựa trên cơ sở các hiện tợng vật lý v đợc phân lm hai loại: - Cảm biến. .. 90% biến thiên biến thiên tổng cổng của nó Các thông số về thời gian tr, tdm, tm, tdc, tc của cảm biến cho phép ta đánh giá về thời gian hồi đáp của nó 1.8 Giới hạn sử dụng của cảm biến Trong quá trình sử dụng, các cảm biến luôn chịu tác động của ứng lực cơ học, tác động nhiệt Khi các tác động ny vợt quá ngỡng cho phép, chúng sẽ lm thay đổi đặc trng lm việc của cảm biến Bởi vậy khi sử dụng cảm biến, ... lm hai loại: - Cảm biến tích cực: l các cảm biến hoạt động nh một máy phát, đáp ứng (s) l điện tích, điện áp hay dòng - Cảm biến thụ động: l các cảm biến hoạt động nh một trở kháng trong đó đáp ứng (s) l điện trở, độ tự cảm hoặc điện dung 1.9.1 Nguyên lý chế tạo các cảm biến tích cực Các cảm biến tích cực đợc chế tạo dựa trên cơ sở ứng dụng các hiệu ứng vật lý biến đổi một dạng năng lợng no đó (nhiệt,... hoặc phần tử biến dạng của cảm biến Trong các cảm biến có phần tử chuyển động, mỗi vị trí của phần tử động sẽ ứng với một giá trị xác định của trở kháng, cho nên đo trở kháng có thể xác định đợc vị trí của đối tợng Trong cảm biến có phần tử biến dạng, sự biến dạng của phần tử biến dạng dới tác động của đại lợng đo (lực hoặc các đại lợng gây ra lực) gây ra sự thay đổi của trở kháng của cảm biến Sự thay... giản Trong trờng hợp đại lợng đo chỉ có một đại lợng vật lý duy nhất tác động lên một đại lợng đo xác định v cảm biến sử dụng không nhạy với tác động của các m1 m2 Hình vẽ Hình 1.2 Phơng pháp chuẩn cảm biến Hình 1.1 Đờng cong chuẩn cảm biến a) Dạng đờng cong chuẩn b) Đờng cong chuẩn của cảm biến tuyến tính Hình vẽ đại lợng ảnh hởng, ngời ta dùng phơng pháp chuẩn đơn giản Thực chất của chuẩn đơn giản... chuẩn cảm biến l đờng cong biểu diễn sự phụ thuộc của đại lợng điện (s) ở đầu ra của cảm biến vo giá trị của đại lợng đo (m) ở đầu vo Đờng cong chuẩn có thể biểu diễn bằng biểu thức đại số dới dạng s = F(m), hoặc bằng đồ thị nh hình 1.1a Hình vẽ Dựa vo đờng cong chuẩn của cảm biến, ta có thể xác định giá trị mi cha biết của m thông qua giá trị đo đợc si của s Để dễ sử dụng, ngời ta thờng chế tạo cảm biến. .. cong chuẩn l đờng thẳng ( hình 1.1b) 1.6.2 Ph ơng pháp chuẩn cảm biến Chuẩn cảm biến l phép đo nhằm mục đích xác lập mối quan hệ giữa giá trị s đo đợc của đại lợng điện ở đầu ra v giá trị m của đại lợng đo có tính đến các yếu tố ảnh hởng, trên cơ sở đó xây dựng đờng cong chuẩn dới dạng tờng minh ( đồ thị hoặc biểu thức đại số) Khi chuẩn cảm biến, với một loạt giá trị đã biết chính xác mi của m, đo giá... phụ thuộc đơn trị giữa giá trị đại lợng cần đo v giá trị trở kháng của cảm biến Trên bảng 1.1 giới thiệu các đại lợng cần đo có khả năng lm thay đổi tính chất điện của vật liệu sử dụng chế tạo cảm biến Bảng 1.1 Đại lợng cần đo Đặc trng nhạy cảm Loại vật liệu sử dụng Nhiệt độ Kim loại (Pt, Ni, Cu) Bán dẫn Bức xạ ánh sáng Bán dẫn Biến dạng Từ thẩm () Hợp kim Ni, Si pha tạp Hợp kim sắt từ Vị trí (nam... của trở kháng của cảm biến Sự thay đổi trở kháng do biến dạng liên quan đến lực tác động, do đó liên quan đến đại lợng cần đo Xác định trở kháng ta có thể xác định đợc đại lợng cần đo Sự thay đổi tính chất điện của cảm biến phụ thuộc vo bản chất vật liệu chế tạo trở kháng v yếu tố tác động (nhiệt độ, độ chiếu sáng, áp suất, độ ẩm ) Để chế tạo cảm biến, ngời ta chọn sao cho tính chất điện của nó chỉ . Đề cơng bài giảng Môn: Kỹ thuật cảm biến ! "#$%&'!()*+,-"#& *. ,/012#345. +67661+5 8#*+ 9*54!+:+;<++ 6=4*#>?*--*("2 6@*("*("+*2 A=#=B(6** 4!+(*CA" 9+:C*54!A A**<ADA-BE= 9*54!"45#F7"G;( 4$+5+H+/I+ J/B854!6:=FB:6F ?+ Chơng I KháI niệm cơ bản về các bộ cảm biến 1.1. Định nghĩa 1+*AK4<*+,"$+L *!+(*MJ56*#;6A5644?6** 9*!+( **("2JN44E-O6 *<*+,F#26(6?BP. gọi Ký hiệu 9B ^U ^ A" 4 1 j_ l: s4#? r *# h2 h J5 ? 1.4. Các đặc trng cơ bản của bộ cảm biến. 1?<442,4(54!455#?6< *#>t--"BmN#D+,SXXT)" $+N("DC54!1I.*( "$+DC54!M 1.4.1.