Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và thử nghiệm hệ thống mạch đo di động cho cảm biến chất lỏng ion

Bài viết trình bày kết quả nghiên cứu phát triển hệ thống mạch đo nhỏ gọn (portable), ứng dụng cho đo đạc các cảm biến đo biến dạng dải rộng sử dụng chất lỏng ion. Hệ thống mạch đo được thiết kế dựa trên phương pháp đo 4 điểm. Một tín hiệu hình sine được tạo ra bởi mạch cầu Wien đi qua nguồn dòng Howland trước khi được đưa đến hai đầu của cảm biến.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và thử nghiệm hệ thống mạch đo di động cho cảm biến chất lỏng ion Hội nghị Quốc gia lần thứ 23 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2020) Nghiên Cứu, Thiết Kế, Chế Tạo Và Thử Nghiệm Hệ Thống Mạch Đo Di Động Cho Cảm Biến Chất Lỏng Ion Trần Như Chí, Phạm Tiến Mạnh, Nguyễn Thị Thanh Vân, Bùi Thanh Tùng, Chử Đức Trình, Nguyễn Ngọc An. Khoa Điện tử - Viễn thông, Trường Đại học Công nghệ, Đại Học Quốc Gia Hà Nội Email: tungbt@vnu.edu.vn. Abstract— Báo cáo này trình bày kết quả nghiên cứu như giám sát biến dạng địa hình, giám sát vết nứt của phát triển hệ thống mạch đo nhỏ gọn (portable), ứng vật liệu, các công trình xây dựng, giám sát hỗ trợ dụng cho đo đạc các cảm biến đo biến dạng dải rộng sử người bệnh phục hồi chức năng, hỗ trợ các bài tập vật dụng chất lỏng ion. Hệ thống mạch đo được thiết kế dựa lý trị liệu trong y học... trên phương pháp đo 4 điểm. Một tín hiệu hình sine được tạo ra bởi mạch cầu Wien đi qua nguồn dòng Howland Gần đây, có nhiều nghiên cứu đang tập trung vào trước khi được đưa đến hai đầu của cảm biến. Điện trở phát triển các cảm biến đo biến dạng có dải đo rộng để của cảm biến được xác định thông qua giá trị điện áp đo thay thế các cảm biến đo biến dạng truyền thống. Các được trên hai đầu cảm biến và giá trị của dòng điện đã cảm biến đo biến dạng dải rộng thường được chế tạo được cài đặt từ nguồn dòng Howland. Một vi điều khiển được sử dụng để hiển thị và thu thập dữ liệu thông qua bằng các vật liệu như sợi quang [2], polymer [3], các module Bluetooth thương mại giá rẻ. Hoạt động của hệ chất đàn hồi pha tạp [4]–[6]. Đặc biệt, một số loại cảm đo được mô phỏng trên phần mềm mô phỏng Multisim biến đo biến dạng dải rộng sử dụng chất lỏng ion có và thực nghiệm thực tế cho kết quả điện trở đo được có nhiều ưu điểm vượt trội như giá thành rẻ, thân thiện độ chính xác cao (99.51%), hệ thống có dải đo lớn (0 ÷ với môi trường, hiệu quả cao, trong khi đó công nghệ 700kΩ) và dải tần làm việc rộng (0 ÷ 200kHz). Hệ thống chế tạo cảm biến lại đơn giản [7]-[9]. Có nhiều ứng mạch đo được chế tạo và kết nối với cảm biến đo biến dụng được phát triển dựa trên cảm biến đo biến dạng dạng dải rộng dựa trên chất lỏng ion ứng dụng cho các dải rộng cũng như cảm biến đo biến dạng sử dụng chất thiết bị mặc được (wearable). Kết quả thực nghiệm lỏng ion chẳng hạn như giám sát chuyển động của tay chứng tỏ hệ thống đã phát triển nhỏ gọn, làm việc ổn định, đáp ứng bài toán đo lường cho cảm biến biến dạng [10], phát hiện các chuyển động của cơ thể người [11]- sử dụng cho các ứng dụng thực tế. [12], hay sử dụng trong lĩnh vực y tế [13]-[14]. Tuy nhiên, việc khảo sát cảm biến này chủ yếu dựa trên các Keywords- Cảm biến đo biến dạng, Nguồn dòng hệ đo và các thiết bị cồng kềnh, phức tạp và đắt tiền. Howland, Điện trở. Trong bài báo cáo này, chúng tôi đề xuất xây dựng một hệ đo nhỏ gọn, dải đo rộng, độ chính xác cao, giá I. GIỚI THIỆU thành rẻ, có khả năng sử dụng cho các thiết bị sách tay (portable) hay thiết bị mặc được (wearable) phục vụ Dưới tác động của ứng suất cơ học, biến dạng xuất cho việc đo đạc và khảo sát các cảm biến đo biến hiện trong môi trường chịu ứng suất. Sự biến dạng của dạng. cấu trúc ảnh hưởng rất lớn tới khả năng làm việc cũng như độ an toàn khi làm việc của kết cấu chịu lực. Mặt II. THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG khác giữa ứng suất và biến dạng có mối quan hệ với nhau, dựa vào mối quan hệ đó người ta có thể xác định A. Nguồn dòng Howland được ứng suất khi đo biến dạng do nó gây ra. Bởi vậy, đo biến dạng là một vấn đề được quan tâm nhiều trong Nguồn dòng Howland được đề xuất vào đầu những năm 1960, bao gồm một bộ khuếch đại thuật toán và kỹ thuật. Có nhiều loại cảm biến đo biến dạng nhưng phổ biến nhất là cảm biến đo biến dạng kiểu điện trở. một cầu điện trở như thấy trong hình 1. Chúng được chế tạo từ vật liệu có điện trở biến thiên Để cầu điện trở cân bằng: theo mức độ biến dạng, thường là các hợp kim và các R2 R4 vật liệu bán dẫn (silic) [1]. Tuy nhiên các cảm được (1) R1 R3 chế tạo từ các vật liệu này có dải đo thấp (5%) nên khó có thể áp dụng vào các ứng dụng yêu cầu dải đo lớn Tại nút Vn : ISBN: 978-604-80-5076-4 59 Hội nghị Quốc gia lần thứ 23 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2020) Vn Vout Vn Tuy nhiên, với loại cảm biến sử dụng chất lỏng ion, (2) việc sử dụng điện áp một chiều tác dụng lên hai đầu R1 R2 điện cực thì sẽ hình thành điện dung kí sinh giữa điện ...