CẢM BIẾN VÀ ỨNG DỤNG

Tham khảo tài liệu cảm biến và ứng dụng, kỹ thuật - công nghệ, tự động hoá phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CẢM BIẾN VÀ ỨNG DỤNG CAÛM BIEÁN VAØ ÖÙNG DUÏNG. Trong caùc heä thoáng ñieàu khieån töï ñoäng, caûm bieán ñoùng vai troø heát söùc quan troïng vìnoù laø thieát bò cung caáp thoâng tin cuûa quaù trình ñieàu khieån cho boä ñieàu khieån ñeå boä ñieàu khieånñöa ra nhöõng quyeát ñònh phuø hôïp nhaèm naâng cao chaát löôïng cuûa quaù trình ñieàu khieån. Coù theåso saùnh caùc caûm bieán trong heä thoáng ñieàu khieån töï ñoäng nhö laø caùc giaùc quan cuûa con ngöôøi.Noäi dung cuûa chöông naøy seõ trình baøy moät soá loaïi caûm bieán thoâng duïng trong coâng nghieäpvaø caùc öùng duïng cuûa noù.I. CAÙC ÑÒNH NGHÓA VAØ ÑAËC TRÖNG CHUNG:I.1 Ñònh Nghóa Caûm Bieán: Caùc heä thoáng ñieàu khieån töï ñoäng trong coâng nghieäp coù voâ soá caùc ñaïi löôïng vaät lyù caànño nhö: nhieät ñoä, aùp suaát, dòch chuyeån, löu löôïng, troïng löôïng … caàn ño. Caùc ñaïi löôïng vaät lyùnaøy khoâng coù tính chaát ñieän, trong khi ñoù caùc boä ñieàu khieån vaø caùc cô caáu chæ thò laïi laøm vieäcvôùi tín hieäu ñieän vì theá phaûi coù thieát bò ñeå chuyeån ñoåi caùc ñaïi löôïng vaät lyù khoâng coù tính chaátñieän thaønh ñaïi löôïng ñieän töông öùng mang ñaày ñuû caùc tính chaát cuûa ñaïi löôïng vaät lyù caàn ño.Thieát bò chuyeån ñoåi ñoù laø caûm bieán.a. Caûm bieán: Caûm bieán laø thieát bò chòu taùc ñoäng cuûa caùc ñaïi löôïng vaät lyù khoâng coù tính chaát ñieän mvaø cho ra moät ñaïi löôïng vaät lyù coù tính chaát ñieän x nhö: ñieän trôû, ñieän tích, ñieän aùp, doøng ñieäntöông öùng vôùi m. Ñaïi löôïng Ñaïi löôïng Caûm bieán ñieän x caàn ño mQuan heä giöõa s vaø m x = f(m) ñöôïc goïi laø phöông trình chuyeån ñoåi cuûa caûm bieán, haøm f()phuï thuoäc vaøo caáu taïo, vaät lieäu laøm caûm bieán … Ñeå cheá taïo caûm bieán, ngöôøi ta söû duïng caùchieäu öùng vaät lyù.b. Caûm bieán tích cöïc: Caûm bieán tích cöïc hoaït ñoäng nhö moät nguoàn aùp hoaëc nguoàn doøng ñöôïc bieåu dieãn baèngmoät maïng hai cöûa coù nguoàn.c. Caûm bieán thuï ñoäng: Caûm bieán thuï ñoäng ñöôïc moâ taû nhö moät maïng hai cöûa khoâng nguoàn, coù trôû khaùng phuïthuoäc vaøo caùc kích thích.I.2 Caùc Hieäu ÖÙng Vaät Lyù:a. hieäu öùng hoaû ñieän: Moät soá tinh theå goïi laø tinh theå hoaû ñieän (thí duï nhö tinh theå sulfate triglycine), coù tínhphaân cöïc ñieän töï phaùt phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä. Treân caùc beà maët ñoái dieän cuûa chuùng toàn taïinhöõng ñieän tích traùi daáu coù ñoä lôùi tyû leä thuaän vôùi ñoä phaân cöïc ñieän. Hieäu öùng hoûa ñieän ñöôïcsöû duïng ñeå cheá taïo caûm bieán ño thoâng löôïng buùc xaï cuûa aùnh saùng. Khi tinh theå hoaû ñieän haápthuï aùnh saùng, nhieät ñoä cuûa noù taêng leân laøm thay ñoåi phaân cöïc ñieän. Söï thay ñoäi phaân cöïc naøycoù theå xaùc ñònh ñöôïc baèng caùch ño söï bieán thieân ñieän aùp treân hai cöïc cuûa tuï ñieän. 58 φ V→φ Hình 1.2 Hieäu öùng hoûa ñieänb. Hieäu öùng aùp ñieän: Khi taùc ñoäng moät löïc cô hoïc leân moät vaät laøm baèng chaát aùp ñieän (Ví duï nhö Thaïchanh), seõ laøm cho vaät ñoù bò bieán daïng vaø laøm xuaát hieän treân hai maët ñoái dieän cuûa vaät ñoù moätlöôïng ñieän tích baèng nhau nhöng traùi daáu. Hieäu öùng naøy ñöôïc duøng ñeå cheá taïo caùc caûm bieánño löïc, ño aùp suaát, gia toác … thoâng qua vieäc ño ñieän tích treân 2 cöïc cuûa tuï ñieän. F V→φ Hình 1.3 Hieäu öùng aùp ñieän Hieäu öùng naøy do nhaø vaät lyù hoïc ngöôøi phaùp laø Pierre Curie phaùt hieän vaøo naêm 1880.c. Hieäu öùng caûm öùng ñieän töø: Khi moät thanh daãn chuyeån ñoäng trong töø tröôøng seõ xuaát hieän moät söùc ñieän ñoäng tyû leävôùi bieán thieân cuûa töø thoâng nghóa laø tyû leä vôùi toác ñoä chuyeån ñoäng cuûa thanh daãn. Hieäu öùngñieän töø ñöôïc öùng duïng ñeå cheá taïo caûm bieán ño toác ñoä dòch chuyeån cuûa vaät thoâng qua vieäc ñosöùc ñieän ñoäng caûm öùng. B ω e Hình 1.4 Hieäu öùng ñieän töø Hieäu öùng naøy do nhaø vaät lyù hoïc ngöôøi Anh laø M.Faraday phaùt hieän vaøo naêm 1831.d. Hieäu öùng quang ñieän: Baûn chaát cuûa hieäu öùng quang ñieän laø hieän töôïng giaûi phoùng caùc haït daãn töï do trongvaät lieäu döôùi taùc duïng cuûa böùc xaï aùnh saùng. Hieäu öùng naøy do Einstein phaùt hieän vaøo naêm1905 vaø ñöôïc öùng duïng ñeå cheá taïo caùc caûm bieán quang.e. Hieäu öùng quang ñieän trong chaát baùn daãn: Khi moät chuyeån tieáp P-N ñöôïc chieáu saùng seõ phaùt sinh ra caùc caëp ñieän töû – loã troáng,chuùng chuyeån ñoäng döôùi taùc duïng cuûa ñieän tröôøng cuûa chuyeån tieáp laøm thay ñoåi hieäu ñieäntheá giöõa hai ñaàu chuyeån tieáp. Hieäu öùng naøy cuõng thöôøng ñöôïc duøng ñeå cheá taïo caûm bieánquang. 59f. Hieäu öùng nhieät ñieän: Khi hai daây daãn coù baûn chaát hoùa hoïc khaùc nhau, ñöôïc haøn kín seõ xuaát hieän moät söùcñieän ñoäng tyû leä vôùi nhieät ñoä moái haøn. Hieäu öùng naøy do Seebeck phaùy hieän vaøo naêm 1821 vaøñöôïc öùng duïng ñeå cheá taïo caûm bieán nhieät ñoä.I.2 Caùc thoâng soá ñaëc tröng cuûa caûm bieán:a. Ñoä nhaïy cuûa caûm bieán: Ñoä nhaïy cuûa caûm bieán ôû giaù trò m = m0 laø tyû soá giöõa bieán thieân ôû ngoõ ra cöûa caûm bieán∆x vaø bieán thieân ôû ngoõ vaøo ∆m trong laân caän cuû ...