Cảm biến và đo lường Tài liệu giảng dạy

Môn: Cậm biến đo lường TQT to V/J to 1- LỞI NÓI DẪU 11 ỉồ Tài liệu “CẢM BIEN đo LƯỜNG’’ soạn để làm tài liệu tham khảo môn lý thuyết “CẢM BIẾN đo LƯỜNG” làm tài liệu tham khảo cho số môn thuộ.c chuyên ngành điện - điện tử khác nội dung, tài liệu đề cập số kiến thức quan trọng lĩnh vực đo lường cảm biến như: > Các kiến thức sở kỹ thuật đo lường > Cách tính đánh giá loại sai số đo lường > Cấu tạo tính máy đo, thao tác kỹ thuật để đạt yêu cầu cần thiết phép đo > Các phương pháp đo dòng điện, điện áp, công suất, điện trờ đo điện với đồng hồ đo ampe kế, vòn kế, wat kế, công tơ điện > Nguyên lý hoạt động dao động ký, cách sử dụng dao động ký đo lường tín hiệu > Nguyên lý lọại cảm biến đo lường ứng dụng cảm biến thực tế Tài liệu soạn đề cập nội dung bản, cốt yếu Tùy theo tính chất ngành học, khoa chuyên môn sinh viên, giáo viên điều chỉnh nội dung, thời lưựng giảng dạy cho thích hợp Tài liệu soạn dựa kiến thức tải tham khảo từ số giáo trình khác đưực thực thời gian tương đối ngắn, chắn cịn có nhiều thiếu sót Rất mong nhận nhiều ý kiến đóng góp Giáo viên Học sinh để tài liệu hoàn thiện Thủ Đức, ngày 02/02/2012 Mân: Cám Ịrtền & ứữ ỉưồrng TQT CHƯƠNG 1: TỎNG QUAN VÈ ĐO LƯỜNG oOo - TÊN BÀI CHƯƠNG 1: TÓNG QUAN VÈ ĐO LƯỜNG THỜI LƯỢNG (3Tiết) LT BT TH 0 MỤC TIÊU THỰC HIỆN: +Trình bày nguyên lý đo lường tổng quát +Trình bày nguyên nhân gây sai số cách hạn chế +Trình bày ý nghĩa cấp xác đặc điểm cấu đo thông thường MỤC TIÊU BÀI HỌC: Sau học xong môn học học sinh có khả năng’ *Kiến thức: +Trình bày cấu trúc tổng quát thiết bị đo lường +Trình bày khái niệm, phân loại nguyên nhân gây sai số đo lường *Kỹ năng: +Học sinh tính tốn sai số đo lường *Thái độ: +Khắc phục số nguyên nhân gây sai số đo lường NỘI DUNG: Chương ỉ: Tống quan đo lường I.cấu trúc tổng quát thiết bị đo lường II.Sai số đo lường III.Nguyên nhân gây sai số đo lường Môn: Cảm biến & đo hrịug TQT I CÁU TRÚC TỊNG QT CỦA THIÉT BI ĐO LƯỜNG: 1.1 KHÁI NIÊM ĐO LƯỜNG: Là trình đánh giá định lượng đại lượng cần đo để kêt số so vói đơn vị đo X = A Xo Với : X : đại lượng cần đo Xo : đơn vị đo A : sô kết đo VD1: U = 5V u : hiệu điện : số kết đo V: đơn vị đo 1.2 ĐƠN VI ĐO: - Hệ đơn vị quốc tế SI : đời năm 1960 gồm đơn vị 29 đơn vị dẫn xuất - Đơn vị : đơn vị chọn độc lập với đơn vị khác VD : m, s, A, K, mol, Cd, kg - Đơn vị dẫn xuất: đơn vị xây dựng từ đơn vị VD : J = Ws , V = m/s Các đại lượng l.Các đại lưựng : Độ dài Khối lượng Thời gian Dòng điện Nhiệt độ Số lượng vật chất Cường độ ánh sáng Tên đơn vị mét kilơgam giây ampe Kelvin mon Candeta Kí hiệu m kg s A K mol Cd 2.Các đại lưựng học : Tốc độ Gia tốc Năng lượng công Lực Công suất Năng lượng met / giây met/giây bình phương Jun Niutơn Watt Watt giây m/s m/s2 J N w Ws 3.Các đại lượng điện : Lượng điện Điện áp , thê điện động Cường độ điện trường Điện dung Điện trở Điện trở riêng Culơng Vịn Vơn / mét Fara Ơm ơm mét c V v/m F Q Q.m Môn: Cảm biền & đo lường TQT Hệ số điện môi tuyệt đôi Fara / mét F/m Vebe Tesla Ampe / mét Henri Henri / mét Wb T A/m H H/m Lumen Candela / mét vuông Lux Im Cd/m2 4.Các đại lưựng từ : Từ thông Cảm ứng từ Cường độ từ trường Điện cảm Hệ số từ thẩm 5.Các đại lượng quang : Luồng ánh sáng Cường độ sáng riêng Độ chiếu sáng lx Ngoài đơn vị kéo theo hệ thống đơn vị quốc tê SI, người ta sử dụng bội số ước số chúng: Tên tiếp đầu ngữ Đềxi Centi Mili Micrị Nanơ Picơ Giá trị ước sơ' Kí hiệu 10 10'2 10'3 10’6 10‘9 102 d c m n p Tên tiếp ngữ đầu Giá trị ước sô' 10' 102 ' 103 106 109 1012 Đềca Hectơ Kilơ Mêga Giga Têra Kí hiệu de h K M G T * ước bôi tháp phân đơn vi irons SI: Gx —> Mx —> kx -> X —> mx -> px -> nx —> px đọc giá trị điện trở -> chỉnh VOM với thang đo = 1/10 giá trị điện trở -» chạm que đo vào đầu điện trỏ -> sau tráo que đo đo lại lần -> Nêu kết lấn đo không chênh lệch nhiều (hoặc không lệch nhiều so với giá trị đọc ) điện trở tốt -> ngược lại điện trở hư +Chú ý chọn giai đo thích hợp cho kim lên khoảng 2/3 vạch thị TQT +Nguyên tắc đo : Rcẩn = < số kim > X < giai đo > *** DO BIẾN TRỞ *** Cơ sở lý thuyết: a Muc đích tìm giá trị điện trở sai lệch biến trở , từ đánh giá chất lượng biế trở „ b Kí hiêu hình dang biên trở : — - H—1- + Đo hai chân : so sánh giá trị đo với số ghi biến trở + Đo chân chân : từ từ xoay trục biến trở theo hai chiều Quan Sí nếù kim đồng hồ lên xuống đặn ,thì biến trở tốt Nếu trình xoay trục mà kim c vài vị trí bị khựng ,hay nhảy vọt; biến trỏ bị mịn , dơ khơng tiếp xúc + Đo chân ngòai lại chân (tương tự) * * * DO DIODE * * * Cơ sờ lý thuyết : a Muc đích : xác định cực tính kiểm tra chất lượng diode b Câu tao ký hiêu Diode : Cách kiểm diode VOM ĩ *Các bước thưc hiên : BI : Chọn giai đo X PMOmc 44 Môh: Càm biến & đo lường TQT B2 : Đo lần : đặt que đo vào chân diode ,đọc giá trị đo R! ,sau đảo que đo, đọc giá trị đo Rọ : cho ta kết luận sau : + Chỉ lần kim lên : Diode tốt lần kim lên : D phân cực thuận (đầu cắm que đen Anod (+), đầu cắm que đỏ Catod (-)) -Và ngược lại ■ + Trường hợp khác : Diode hư : ví dụ : * Cả lần kim không lên : R1 = R? = 00 : Diode đứt * Cả lần kim lên : Rị = R; = : Diode bị nối tắt *Cách xác đinh loai chát bán dẫn Diode Si hay Ge : Phân cực thuận Phân cực nghịch Kết Kim lên cao Kim khơng lên Loại Si Kim lên cao Kim lên Loại Ge * * * DO TỤ ĐIỆN * * * Cư sỏ lý thuyết ĩ a Muc đích : tìm giá trị điện trở rỉ tụ , từ đánh giá chát lượng tụ b Kí hỉêu hình dang tu điên : -Ịp' lì R' « c Cách doc điện dung tụ ceramic, mica : Loại sô" Loại số Loại khác pF pF pF VD: 104 -> 10.104pF = 0, lpF VD: 47 —> 47pF = 47.10'6 j.iF VD: 01->0,001 pF Cách đo kiểm tụ : + Bước : xả tụ , nối tụ // với tải + Bước : chọn giai đo : giá trị điện dung nhỏ chọn giai đo lớn ngược lại + Bước : Chập que đen vào chân (+) tụ , que đỏ vào chân (-) tụ + Kết : Kim lên trả vô : tụ tốt. Kim lên trả xa vô : tụ bị rỉ Kim lên dứng yên : tụ bị khô. Kim không lên : tụ bị đứt.Trừ tụ có c < 0,1 pF Kim lên đến trị số đứng yên : tụ bị chập TQT MƠ»:CtabiêB&aol«img * * * ĐO TRANSISTOR * * * Cơ sỏ lý thuyết ĩ PUP NPM a Muc đích : xác định phân loại NPN hay PNP b Câu tao ký hiêu Transistor BJT : Emitter aS! :• n gp Collector ■n Collector Base- PHP Emitter Base I Collector Base Collector Cách xác đinh chân BJT VO1ĨI ĩ Bước (tìm chân B) Đê’ giai đo X1 íì Thực lần đo (giả sử chưa biết loại BJT) tên chán : 1-2 ,1-3 ,2-3,2-1 ,3-1 , 3-2 Sẽ có hai lần kim lẽn Trong lần kim lên chân lặp lại lần chân B >Nếu chân lặp lai lần ứng với >Nếu chân lặp lại lần ứng với que que đen loại NPN đỏ loại PNP Bước (tìm chân E C) Đế giai đo xlkQ Khi biết loại Transistor (Bướcl) Loại NPN >Chạm ngón tay phải vào que đen chạm tiêp que đen vào chân chưa biết ,đồng thời kích ngón tay trái vào chân B > Nếu kim không lên đảo que đo chân đến kim : ,bây ta tìm chân E c sau : Loại PNP >Chạm ngón tay phải vào que đỏ chạm liếp que đỏ vào chân chưa biết ,đồng thời kích ngón tay trái vào chân B >Nếu kim khơng lên đảo que đo chân đến kim lên : W- Câm biến & đo Immg TQT 'r Khi kim lên : que đen chân > Khi kim lên : que đỏ chân thì chân cưc c chân cực c * * * DO SCR * * * Ctf sở lý thuyết : -Muốn SCR dẫn phải phân cực thuận ( VAK > ) cần xung điều khiển ( xung kích ) vào cực G (VGK > ) Khi SCR dẫn dù có ngưng xung kích vào cực G SCR dẫn -Cách tắt SCR : + Ngắt nguồn cấp điện VAK khỏi SCR ( trường hợp dùng phải tổn hao lượng ngắt, dễ tạo xung áp ngược biên độ cao làm hỏng SCR , tốc độ làm việc chậm ) + Giảm dòng qua SCR xuống giá trị dòng trì IH + Đảo cực tính điện áp càp cho AK -ứng dung : SCR sử dụng để thực : - Khóa điện có điều khiển ( đóng mở nhân đơi điện áp ) - khóa điện động lực phận Switching - Mạch bảo vệ Cách kiểm :đonguội - Xác định chân = VOM : để giai đo xl —> đo 3chân -> lần kim lên que đen chân A , que đỏ chân K , chân lại chân G - Dùng thang đo xl , xio , xioo, xlK Đặt que đen tới G , que đỏ tới K —> kim sô Ohm nhỏ - Đảo chiều que đo đo cặp chân kim nằm vị trí 00 (Q) Khi gắn que đen với chân A , que đỏ với chân K , dùng tay kích G dùng kim đồng hồ kích A G ( nối tắt A-G tức thời ) -> kim đồng hồ số Ohm nhỏ -» SCR tốt Lưu ý sô' Ohm nhỏ trì ta ngưng kích vào chân G Môn: Cảm biên & đo Itrửng TQT PHỤ LỤC : GIỚI THIỆU MỘT SỐ MÁY ĐO LƯỜNG ĐIỆN ũũũ Micro ohmmeter 6214 - Chauvin-amoux Đo điện: - Dải đo: 4000pí2 - 400 Q - Độ xác: 0.25% + 2cts - Độ phân giải: pQ - lOOmQ - Dòng điện kiểm tra: ImA-lOA - Chế độ đo: Đo đcm đo tự động - Nguồn: Pin 6V xạc - Bộ nhớ: lưu tới 99 kết đo, dự liệu nhớ hiển thị hình hiển thị, máy tính nối trực tiếp máy in Hiển thị - Kiểu hiển thị: 4000 count LCD - Cổng giao tiếp: USB Phụ Kiện: - Đâu dị - Kìm kẹp - Đĩa cài Mê gôm mét (Megger MIT 1020/2) Mê gôm mét -Jr Chức Dải đo điện trở Cấp xác Điện áp đo Hiển thị Giao diện Nguồn Phụ kiện kèm theo: Megger MIT 1020/2 Đo cách điện thiết bị như: Máy phát, MBA, máy cắt, Cáp, động cơ, mạch điện Đến 35 TQ ±5% to TQ, ±20% to 20 TQ 10 kV Backlit display RS232 or USB Pin 8h, AC 100V-240V, 50/60HZ Que Túi đựng chuyên dụng Tài liệu hướng dẫn sử dụng AM-600: Ampe kể đo cng độ dịng điện nguồn AC 600A (600A AC Analog Clamp Mete (HSX: EXTECH-USA) ' Môn: Cảm biến & đo hròng TQT AC Current 6,15,60, 150, 600A AC Voltage 600, 600V DC Voltage 75V Resistance 2k Temperature -4 to 302°F (-20 to 150°C) Dimension/Weight 8.4x3.3x1.7" (214x85x43mm)/12.3oz (350g) Máy đo tông họp pha (CHAUVIN ARNOUX 8332) Đo thông số p, Q, u, I, s, Coscp MBA,MFD, động điện 480V 830V 3000 A ±0.5% 40 - 70Hz Chức Điện áp pha Điện áp pha-pha Đo dịng điện AC, DC Câp xác Dài tần số làm việc Phụ kiện kèm theo: — H'H gỄĩv g j ị ỉ Phan mem đọc liệu QualistarView Software Cáp ket với máy tính cổng RS232 dây đo áp dài 3m hàm kẹp cá sấu Kim đo dòng đến 3000A Pin tái nạp 9.6V loại NiMH lăp máy Dây nguồn Sách hướng dẫn sử dụng Dao động ký sỗ Unique UQ3022C kênh 25MHz Đăc tính kỹ thuât: - kênh analoge, băng thông 25MHz - Tốc độ lấy mẫu 500MHzsa/s; Equivalent 10GSa/s - Memory Depth: 4K/CH - Trigger types: Edge Pulse Width Video, Slope, Alternative - Unique Digital Filter function and Waveform recorder function - Lưu trữ cài đặt, dạng sóng, hình ành, excel - Hỗ trợ in lưu trữ qua cổng USB (lưu qua đĩa USB) Phu kiên kèm theo: - Que đo, tài liệu hướng dẫn, cáp USB, dây điện nguồn Xuất xứ : Trung Quốc , Dao dộng kỷ màu 25MHz GDS-1022 Hãng SX: GWInstek Đài Loan hãng Hiển thị hình màu TFT LCD 5,6" Bộ nhớ lưu trữ 4k cho kênh có khà lưu/gọi lại 15 bảng điều chỉnh dạng sóng trước Hỗ trợ lưu trữ SD card giao tiếp qua USB Với công nghệ đo xác, dễ dàng sử dụng cugn cấp đầy đủ thơng tin tạo cho bước đột phí sản phẩm đáp ứng nhu cầu kỹ sư với chi phí tiết kiệm • Mơn: Càm biển & đo lường TQT Mắt Thần Cảm Biến Hổng Ngoại +Khi có người vùng quàn lý , tự động ON đèn +Khi khơng có người tự động OFF +ứng dụng lắp cho chuông báo động chống trộm , chuông cảnh báo, đèn cầu thang, đèn nhà tăm +Các chế độ hiệu chỉnh cực mạnh hoạt động xác điều kiện khắc nghiệt +GĨC qt hình nón tồn phần , cực rộng : 140 độ +Tầm kiểm soát: trung binh mét ( »8 ) +Thiết kế hoạt động tốt: từ âm 20 độ c đến 50 độ c +Thời gian trễ hiệu chinh cực rộng : từ 16 giây đến 350 giây +VÌ hiệu chỉnh thời gian dài, nên lắp cho nơi ,mọi chỗ +CĨ the lap cho phịng ngủ , phòng khách , bếp , toilet, cầu thang , hành lang +Đóng ngắt bàng rơ-le nên đóng ngắt cho thứ chịu tải 200 wát MAX +Điện áp đầu vào dải rộng : 180 V - 250V +Tần số điện áp dải rộng ,hoạt động tốt 50 - 60 Hz +Chính thơng số dải rộng định em hoạt động xác & ổn định +CĨ hiệu chinh ban ngày không hoạt động dài cực rộng : LUX - 500 LƯX +Phụ kiện kèm gồm để bắt tường : đế thẳng + đế xoay Cảm biên tiệm cận Sanil, loại từ, tròn M30, nguôn xoay chiêu Cảm biến tiệm cận Sanil, loại từ tính, hình trịn, đường kính 30mm, loại dây, sử dụng nguồn xoay chiều 20-250V Dùng đe phát vật kim loại Có thể ứng dụng để phát hiện, đếm sản phẩm, hiển thị tốc độ động cơ, tốc độ quay, tốc độ dài Có thể sử dụng với vi điều khiến loại thiết bị hiển thị số ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CHÍNH Nguyên lý phát vật : từ trường Khoáng cách phát : 10mm, 15mm Tần số chuyển mạch tối đa : 25Hz TQT Tiêu thụ dòng điện : < 1.8mA Dòng tài tối đa : 4001Ĩ1A Điện áp rơi :