Cảm biến và thiết bị chấp hành

Cảm biến và thiết bị chấp hành

ChChơơngngI: I: CCảảmmbiếnbiến(Sensor)(Sensor)1. Khái niệm chung2. Một số tiêu chí đánh giá cảm biến3. Nguyên lý làm việc của một số cảm biến 1.Khái niệm chung))LLàànhnhữữngngthiếtthiếtbịbịcócókhkhảảnnăăngngccảảmmnhnhậậnnnhnhữữngngđạđại i llợợngngđđiiệệnnvvààkhkhôôngngđđiiệệnn, , chuychuyểểnnđđổổiichchúúngngtrtrởởththàànhnhnhnhữữngngtíntínhihiệệuuđđiiệệnnphphùùhhợợppvvớớiithiếtthiếtbịbịthuthunhnhậậnntíntínhihiệệuu ))LLàànhnhữữngngthiếtthiếtbịbịkhkhôôngngththểểthiếuthiếutrongtrongccáácchhệệththốốngngttựựđđộộngnghohoáávvààssảảnnxuấtxuấtccôôngngnghinghiệệpp 2.12.1PhPhạạm vi m vi ccảảmmnhnhậậnnhohoặặcckhokhoảảngngccááchchccảảmmnhnhậậnn 2.22.2SaiSaissốố ))SaiSaissốốdo mdo mắắt t trễtrễ))SaiSaissốốvềvềđộđộphphâânngigiảảii))SaiSaissốốdo do tuyếntuyếntínhtínhhohoáá2.Một số tiêu chí đánh giá cảm biến 2.1.Phạm vi cảm nhận))LLààgigiớớiihhạạn n ccảảmmnhnhậậnnccủủaaccảảmmbiếnbiếnđđốốiivvớớiiđạđại i llợợngngvvậậttlýlýccầầnnđđo.o.))Ví Ví dụdụ::))CCảảmmbiếnbiếnnhinhiệệttcócótíntínhihiệệuurarabbằằngngđđiiệệnnttỉỉllệệvvớớiinhinhiệệttđộđộccầầnnđđo. Do o. Do đđóótrongtrongkhokhoảảngnggigiớớiihhạạn n nhinhiệệttđộđộtrtrêênnvvddớớii, , mmốốiiquanquanhhệệnnyyccòònnđđợợcccoicoilltuyếntuyếntínhtính. . VVùùngngtuyếntuyếntínhtínhđđóóđđợợccggọọiillphphạạm vi m vi ccảảmmnhnhậậnn ))ĐĐốốiivvớớiiccảảmmbiếnbiếntitiệệmmccậậnnllkhokhoảảngnggigiớớiihhạạn n trtrêênnvvddớớiimmccảảmmbiếnbiếncócóththểểphpháátthihiệệnnrarađđốốiittợợngng, , llmmchochođđầầuurarachuychuyểểnntíntínhihiệệuummộộttccááchchchchắắc chc chắắnn tUCaoThấpĐặc tính ra của một điện trở nhiệt (RTD)Đối tợngCảm biếnSn: Khoảng cách cảm nhậncủa cảm biến tiệm cận ??SaiSaissốốdo mdo mắắt t trễtrễtíntínhihiệệuu))SSựựkhkhááccbibiệệttllớớnnnhấtnhấtgigiữữaagigiáátrịtrịđđầầuurarađđo o đđợợccvvớớiigigiáátrịtrịđđầầuuraralýlýthuyếtthuyếtkhikhitíntínhihiệệuuđđầầuuvvoottăăngnghohoặặccgigiảảmm 2.2.Sai sốtVMắt trễ của điện trở nhiệt (RTD)Dải nhiệt độ ứng với điện áp V1Dảiđiệnáp ứngvớit1t1 ??SaiSaissốốdo do độđộphphâânngigiảảii))ĐĐộộphphâânngigiảảii: L: Lssựựthaythayđđổổiillớớnnnhấtnhấtccủủaađạđại i llợợngngvvậậttlýlýccầầnnđđo mo mkhkhôôngngggââyyrarassựựthaythayđđổổiivềvềtíntínhihiệệuuđđầầuuraraccủủaaccảảmmbiếnbiến Độ phân giải của điện trở nhiệt(RTD) với đầu ra sốtĐộ phân giải+/- 0.25oC ??SaiSaissốốdo do tuyếntuyếntínhtínhhohoáá))VVớớiimmộộttsensor sensor lílíttởởngngththììtíntínhihiệệuuđđầầuuvvooluluôônnttỉỉllệệtuyếntuyếntínhtínhvvớớiitíntínhihiệệuuđđầầuurara. . NhNhngngtrtrêênnththựựcctếtếđểđểcócótíntínhihiệệuuđđo o tuyếntuyếntínhtính, , ngngờiờitataluluôônnphphảảiitiếntiếnhhnhnhtuyếntuyếntínhtínhhohoáá. . ĐĐiềuiềunnyyssẽẽttạạo o rarasaisaissốốccủủaatíntínhihiệệuupVTuyến tính hoá trong cảm biến áp suấtcaothấpthấpcaodải đođờng cong thực tếđờng cong lí tởngsai số lớn nhất 3.Nguyên lý lm việc của một số cảm biến3.13.1CCááccloloạại i ccảảmmbiếnbiếnđđóngóngccắắt (dt (dạạng ONng ON--OFF).OFF).))CCôôngngttắắc c gigiớớiihhạạn n hhnhnhtrtrììnhnh ))CCảảmmbiếnbiếntitiệệmmccậậnn 3.23.2CCááccccảảmmbiếnbiếnssửửdụngdụngbbộộchuychuyểểnnđđổổii(transducer)(transducer)3.33.3MMộộttssốốccảảmmbiếnbiếnvívítrítrí [...]... 3. Nguyên lý lm việc của một số cảm biến 3.1 3.1 C C á á c c lo lo ạ ạ i i c c ả ả m m biến biến đ đ óng óng c c ắ ắ t (d t (d ạ ạ ng ON ng ON - - OFF). OFF). ) ) C C ô ô ng ng t t ắ ắ c c gi gi ớ ớ i i h h ạ ạ n n h h nh nh tr tr ì ì nh nh . . ) ) C C ả ả m m biến biến ti ti ệ ệ m m c c ậ ậ n n . . 3.2 3.2 C C á á c c c c ả ả m m biến biến s s ử ử dụng dụng b b ộ ộ chuy chuy ể ể n n đ đ ổ ổ i i (transducer) (transducer) 3.3 3.3 M M ộ ộ t t s s ố ố c c ả ả m m biến biến ví ví trí trí ... chuy chuy ể ể n n đ đ ổ ổ i i ch ch ú ú ng ng tr tr ở ở th th à à nh nh nh nh ữ ữ ng ng tín tín hi hi ệ ệ u u đ đ i i ệ ệ n n ph ph ù ù h h ợ ợ p p v v ớ ớ i i thiết thiết bị bị thu thu nh nh ậ ậ n n tín tín hi hi ệ ệ u u . . ) ) L L à à nh nh ữ ữ ng ng thiết thiết bị bị kh kh ô ô ng ng th th ể ể thiếu thiếu trong trong c c á á c c h h ệ ệ th th ố ố ng ng t t ự ự đ đ ộ ộ ng ng ho ho á á v v à à s s ả ả n n xuất xuất c c ô ô ng ng nghi nghi ệ ệ p p . . 2.1. Phạm vi cảm nhận ) ) L L à à gi gi ớ ớ i i h h ạ ạ n n c c ả ả m m nh nh ậ ậ n n c c ủ ủ a a c c ả ả m m biến biến đ đ ố ố i i v v ớ ớ i i đạ đạ i... m t t ă ă ng ng T T ố ố c c độ độ gió gió : : < 50km/h, < 50km/h, c c ả ả m m biến biến kh kh ô ô ng ng bị bị ả ả nh nh h h ở ở ng ng ; 50 ; 50 - - 100km/h, 100km/h, c c ả ả m m biến biến l l m m vi vi ệ ệ c c kh kh ô ô ng ng ch ch ắ ắ c ch c ch ắ ắ n; > 100km/h, n; > 100km/h, c c ả ả m m biến biến kh kh ô ô ng ng l l m m vi vi ệ ệ c c đ đ ợ ợ c c L L ọ ọ c c ph ph â â n n c c ự ự c c đ đ ố ố i i v v ớ ớ i i đ đ ố ố i i t t ợ ợ ng ng ph ph ả ả n n quang quang : : & & Đ Đ ố ố i i v v ớ ớ i i c c ả ả m m biến biến ph ph ả ả n n x x ạ ạ vi vi ệ ệ c c ph ph á á t t hi hi ệ ệ n n đ đ ố ố i i t t ợ ợ ng ng ph ph ả ả n n quang quang l l à à kh kh ô ô ng ng th th ể ể ,... Kho Kho ả ả ng ng c c á á ch ch t t ố ố i i thi thi ể ể u u cho cho hai hai c c ả ả m m biến biến đ đ ặ ặ t t đ đ ố ố i i nhau nhau & & Gi Gi ả ả thiết thiết 2 2 c c ả ả m m biến biến có có c c ù ù ng ng kho kho ả ả ng ng c c á á ch ch c c ả ả m m nh nh ậ ậ n n đ đ ợ ợ c c đ đ ặ ặ t t đ đ ố ố i i di di ệ ệ n n nhau nhau . . Kho Kho ả ả ng ng c c á á ch ch X X đ đ ợ ợ c c x x á á c c đ đ ịnh ịnh sao sao cho cho 2 2 c c ả ả m m biến biến kh kh ô ô ng ng g g â â y y nhiễu nhiễu cho cho nhau nhau . . Khoảng... giá cảm biến 1. Khái niệm chung ) ) L L à à nh nh ữ ữ ng ng thiết thiết bị bị có có kh kh ả ả n n ă ă ng ng c c ả ả m m nh nh ậ ậ n n nh nh ữ ữ ng ng đạ đạ i i l l ợ ợ ng ng đ đ i i ệ ệ n n v v à à kh kh ô ô ng ng đ đ i i ệ ệ n n , , chuy chuy ể ể n n đ đ ổ ổ i i ch ch ú ú ng ng tr tr ở ở th th à à nh nh nh nh ữ ữ ng ng tín tín hi hi ệ ệ u u đ đ i i ệ ệ n n ph ph ù ù h h ợ ợ p p v v ớ ớ i i thiết thiết bị bị thu thu nh nh ậ ậ n n tín tín hi hi ệ ệ u u . . ) ) L L à à nh nh ữ ữ ng ng thiết thiết bị bị kh kh ô ô ng ng th th ể ể thiếu thiếu trong trong c c á á c c h h ệ ệ th th ố ố ng ng t t ự ự đ đ ộ ộ ng ng ho ho á á v v à à s s ả ả n n xuất xuất c c ô ô ng ng nghi nghi ệ ệ p p . . ... ra ra sai sai s s ố ố c c ủ ủ a a tín tín hi hi ệ ệ u u p V Tuyến tính hoá trong cảm biến áp suất caothấp thấp cao dải đo đờng cong thực tế đờng cong lí tởng sai số lín nhÊt ) ) Ki Ki ể ể u u t t á á c c đ đ ộ ộ ng ng t t ứ ứ c c thời thời Tiếp điểm thờng đóng Tiếp điểm thờng hở Trục động Tiếp điểm tĩnh Tiếp điểm động Lò xo phản hồi Lò xo chốt Đ Đ ặ ặ c c đ đ i i ể ể m m ) ) Khi Khi ph ph ầ ầ n n chấp chấp h h nh nh bị bị t t á á c c đ đ ộ ộ ng ng ,... Chế Chế độ độ l l m m vi vi ệ ệ c c s s á á ng ng & & Khi Khi c c ả ả m m biến biến quang quang l l à à m m vi vi ệ ệ c c ở ở chế chế độ độ n n à à y y , , th th ì ì đ đ ầ ầ u u ra ra s s ẽ ẽ chuy chuy ể ể n n tr tr ạ ạ ng ng th th á á i i khi khi á á nh nh s s á á ng ng t t ớ ớ i i đ đ ợ ợ c c thiết thiết bị bị thu thu . . Phát Thu Thu Phát Đối tợng Thời Thời tiết tiết : : M M a a nh nh ỏ ỏ v v tuyết tuyết nh nh ỏ ỏ kh kh ô ô ng ng ả ả nh nh h h ở ở ng ng t t ớ ớ i i ho ho ạ ạ t... c c ả ả m m nh nh ậ ậ n n c c ủ ủ a a c c ả ả m m biến biến xu xu ố ố ng ng 25 25 - - 33% 33% ả ả nh nh h h ở ở ng ng c c ủ ủ a a m m ô ô i i tr tr ờng ờng : : Nhi Nhi ệ ệ t t độ độ : : Nhi Nhi ệ ệ t t độ độ cao cao g g â â y y ả ả nh nh h h ở ở ng ng t t ớ ớ i i chế chế độ độ l l m m vi vi ệ ệ c c c c ủ ủ a a c c ả ả m m biến biến , , th th ô ô ng ng th th ờng ờng đ đ ố ố i i v v ớ ớ i i c c ả ả m m biến biến si si ê ê u u â â m... Khi Khi c c ả ả m m biến biến đ đ ặ ặ t t cao cao h h ơ ơ n n m m ự ự c c n n ớ ớ c c bi bi ể ể n n 3 km 3 km th th ì ì t t ố ố c c độ độ â â m m gi gi ả ả m m 3,6%. 3,6%. C C ầ ầ n n đ đ iều iều ch ch ỉ ỉ nh nh kho kho ả ả ng ng c c á á ch ch c c ả ả m m biến biến cho cho h h ợ ợ p p lí lí . . Ch Ch â â n n kh kh ô ô ng ng : : Trong Trong m m ô ô i i tr tr ờng ờng n n y y th th ì ì c c ả ả m m biến biến kh kh ô ô ng ng ho ho ạ ạ t... b b ở ở i i v v ì ì khi khi có có chất chất l l ỏ ỏ ng ng tr tr ê ê n n bề bề m m ặ ặ t t c c ủ ủ a a c c ả ả m m biến biến , , c c ả ả m m biến biến có có th th ể ể t t á á c c đ đ ộ ộ ng ng nh nh ầ ầ m m . . Đối tợng có hình dạng đặc biệt Đối tợng hấp thụ ©m ) ) Ti Ti ệ ệ m m c c ậ ậ n n đ đ i i ệ ệ n n dung (Capacitive proximity) dung (Capacitive proximity) & & L L lo lo ạ ạ i i c c ả ả m m biến biến s s ử ử dụng dụng tr tr ờng ờng t t ĩ ĩ nh nh đ đ i i ệ ệ n n để để ph ph á á t t hi hi ệ ệ n n đ đ ố ố i i t t ợ ợ ng ng b b ằ ằ ng ng kim kim lo lo ạ ạ i . chuychuyểểnnđđổổiichchúúngngtrtrởởththàànhnhnhnhữữngngtíntínhihiệệuuđđiiệệnnphphùùhhợợppvvớớiithiếtthiếtbịbịthuthunhnhậậnntíntínhihiệệuu..))LLàànhnhữữngngthiếtthiếtbịbịkhkhôôngngththểểthiếuthiếutrongtrongccáácchhệệththốốngngttựựđđộộngnghohoáávvààssảảnnxuấtxuấtccôôngngnghinghiệệpp.. 2.12.1PhPhạạm. ChChơơngngI: I: CCảảmmbiếnbiến(Sensor)(Sensor)1. Khái niệm chung2. Một số tiêu chí đánh giá cảm biến3 . Nguyên lý làm việc của một số cảm biến 1.Khái niệm chung))LLàànhnhữữngngthiếtthiếtbịbịcócókhkhảảnnăăngngccảảmmnhnhậậnnnhnhữữngngđạđại