Chuyên đề 3 vl11 (bài 7,8,9)

GV: Phạm Văn Đoàn CHUYÊN ĐỀ 3: MỞ ĐẦU VỀ ĐIỆN TỬ HỌC CẢM BIẾN BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN VÀ THIẾT BỊ ĐẦU RA MẠCH ĐIỆN ĐƠN GIẢN CÓ SỬ DỤNG THIẾT BỊ ĐẦU RA BÀI CẢM BIẾN CẢM BIẾN KHÁI NIỆM PHÂN LOẠI NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG I KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI CẢM BIẾN Khái niệm Cảm biến thiết bị điện tử cảm nhận trạng thái hay trình vật lí, hóa học, sinh học biến đổi thành tín hiệu điện để thu thập thông tin trạng thái hay q trình Phân loại Biến đổi trực tiếp tín hiệu thành tín hiệu điện Dựa nguyên tắc hoạt động Biến đổi dạng tín hiệu thành biến đổi đại lượng vật lí Y tế Cảm biến Môi trường Dựa phạm vi sử dụng Công nghiệp Giá thành Dựa hiệu kinh tế Cảm biến đo oxi máu Cảm biến đo PH Nông nghiệp Năng lượng tiêu thụ Cảm biến khói Độ xác, độ bền Hiệu kinh tế mang lại Cảm biến đo độ ẩm đất II NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA CẢM BIẾN SỬ DỤNG QUANG NHIỆTđiện ĐIỆN TRỞ Điện trở phụ thuộcĐIỆN ánh TRỞ sángVÀ (quang trở) KN: Quang điện trở linh kiện điện tử mà điện trở phụ thuộc mạnh vào ánh sáng - Khi ánh sáng có bước sóng thích hợp chiếu vào, số electron bị bứt khỏi nguyên tử trở thành electron tự do, làm cho điện trở giảm Ánh sáng mạnh điện trở nhỏ II NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA CẢM BIẾN SỬ DỤNG QUANG NHIỆTđiện ĐIỆN TRỞ Điện trở phụ thuộcĐIỆN ánh TRỞ sángVÀ (quang trở) - Trong bóng tối, điện trở quang điện trở lên đến vài MΩ, chiếu sáng điện trở giảm xuống cịn vài trăm ơm Sự thay đổi khơng tuyến tính - Khi quang điện trở nối vào mạch điện thay đổi điện trở làm thay đổi dòng điện điện áp nó, tức biến tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện Quang điện trở sử dụng để đo cường độ sáng dùng ứng dụng điều khiển thiết bị từ xa xạ điện từ II NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA CẢM BIẾN SỬ DỤNG QUANG ĐIỆN TRỞ VÀ NHIỆT ĐIỆN TRỞ Điện trở nhiệt (nhiệt điện trở) KN: nhiệt điện trở loại điện trở mà điện trở thay đổi rõ rệt nhiệt độ thay đổi II NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA CẢM BIẾN SỬ DỤNG QUANG ĐIỆN TRỞ VÀ NHIỆT ĐIỆN TRỞ Điện trở nhiệt (nhiệt điện trở) Điện trở tăng nhiệt độ Điện trở giảm nhiệt độ tăng tăng Khi điện trở điện trở nhiệt thay đổi làm dòng điện điện áp thay đổi: điện trở nhiệt biến thay đổi nhiệt thành tín hiệu điện Điện trở nhiệt thường sử dụng làm cảm biến nhiệt độ II NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA CẢM BIẾN SỬ DỤNG QUANG ĐIỆN VÀ NHIỆT ĐIỆN TRỞ Sử dụng quang điện trởTRỞ điện trở nhiệt làm cảm biến Khi sử dụng điện trở để làm cảm biến cần mạch điện để biến đổi thay đổi điện trở thành thay đổi điện áp - Sơ đồ mạch điện đơn giản gồm: R điện trở xác định, Rs điện trở cảm biến, E nguồn điện không đổi - Khi Rs thay đổi điệu áp URs UR R thay đổi theo - Ứng với thay đổi cường độ sáng nhiệt độ có thay đổi tương ứng điện áp cảm biến điện trở R Do đó, sử dụng Hệ số khuếch đại thuật tốn vơ Cho phép khuếch đại tín hiệu có cơng suất nhỏ mà khơng làm suy giảm tín hiệu Băng thơng khuếch đại thuật tốn lí tưởng hoạt động tần số Khơng có thời gian trễ Khơng gây nhiễu q trình khuếch đại MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TỐN LÍ TƯỞNG III THIẾT BỊ ĐẦU RA Relay điện từ • Relay điện từ cơng tắc đóng, ngắt chuyển mạch tải điện lực từ • Q trình đóng ngắt thực dòng điện (dòng điều khiển) cỡ vài chục mA Cấu tạo hoạt động relay điện từ - Khi chưa có dịng điều khiển, hai tiếp điểm điện cực tách rời nhau: relay trạng thái ngắt mạch - Khi có dịng điều khiển, lực từ hút miếng sắt non phía làm tiếp điểm điện cực tiếp xúc với nhau: relay trạng thái đóng mạch - Điện áp lối khuếch đại thuật tốn sử dụng để cấp dịng điều khiển cho relay: relay đóng mạch điện áp đầu mạch khuếch đại có giá trị dương, ngắt mạch điện áp có giá trị âm Diode phát quang (LED) LED linh kiện điện tử biến đổi điện thành quang với hiệu suất cao - LED diode bán dẫn, phát sáng có dịng điện chạy theo chiều thuận - LED phù hợp để mắc vào lối khuếch đại thuật toán, nhiên cần phải mắc nối tiếp với điện trở để đảm bảo điện áp hoạt động Kí hiệu LED Bộ hiển thị • Thay phải đọc giá trị điện áp quy đổi thành đại lượng cần khảo sát, ta sử dụng hiển thị để thị trực tiếp giá trị cần đo Vôn kế thị kim mắc trực tiếp vào lối khuếch đại thuật tốn sử dụng làm hiển thị Đo đại lượng cần khảo sát thiết bị chuẩn, đồng thời quan sát giá trị góc quay vơn kế Ứng với giá trị đo máy đo, có giá trị góc quay tương ứng Đánh dấu góc quay ghi lại giá trị tương ứng đại lượng vừa đo, có vạch chia thang chia độ đại lượng cần đo Thang chia độ tuyến tính (màu xanh) phi tuyến (màu đỏ) BÀI MẠCH ĐIỆN ĐƠN GIẢN CÓ SỬ DỤNG THIẾT BỊ ĐẦU RA MẠCH ĐIỆN TẠO TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG CẢM BIẾN MỘT SỐ MẠCH ĐIỆN ỨNG DỤNG CẢM BIẾN I MẠCH ĐIỆN TẠO TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG CẢM BIẾN Mạch điện Tín hiệu từ cảm biến Tín hiệu đầu Thiết bị cần điều khiển - Nếu điện áp đầu vào không đảo (chân +)cao điện áp đầu vào đảo (chân -) điện áp đầu (Ur) điện áp dương nguồn (mức cao) Ngược lại, điện áp đầu điện áp âm nguồn (mức thấp) - Biến trở R0 : tạo điện áp U0 đầu vào đảo - Điện trở R1, R2 : tạo điện áp Us đầu vào không đảo - Nếu thay R1 R2 cảm biến điện áp Us thay đổi theo thay đổi điện trở cảm biến - Nếu Us vượt qua U0 điện áp đầu thay đổi mức giá trị - Nếu nối đầu với relay thiết bị cảnh báo: có thiết bị đóng ngắt mạch điện cảnh báo ngưỡng tự động