Moân hoïc 1 THIẾT BỊ VÀ CẢM BIẾN Giảng viên PHÓ BẢO BÌNH Bộ môn Điện kỹ thuật khoa Cơ khí Email binhpb@huce edu vn Phone 0904549979 Học phần mailto binhpb@huce edu vn 2 ❖ Chương 1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ[.]
Học phần THIẾT BỊ VÀ CẢM BIẾN Giảng viên: PHÓ BẢO BÌNH Bộ mơn Điện kỹ thuật - khoa Cơ khí Email: binhpb@huce.edu.vn Phone: 0904549979 Content ❖ Chương 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG ❖ Chương 2: ĐO LƯỜNG CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN ❖ Chương 3: KHÁI NIỆM CƠ BẢN KỸ THUẬT CẢM BIẾN ❖ Chương 4: CẢM BIẾN QUANG ❖ Chương 5: CẢM BIẾN VỊ TRÍ, DỊCH CHUYỂN ❖ Chương 6: CẢM BIẾN ÁP LỰC, NHIỆT ĐỘ Tài liệu để học nghiên cứu S Tumanski, “Principles of electrical measurement”, Warsaw University of Technology Warsaw, Poland, Taylor & Francis Group, LLC, 2006 David A Bell, “Electronic Instrumentation and Measurement”, Second Edition, Prentice Hall, 2003 Kĩ thuật đo lường đại lượng điện tập 1,2- Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Trọng Quế… Ðo lường điện cảm biến: Nguyễn Văn Hoà Hoàng Sĩ Hồng Chương KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG Chương Khái niệm kỹ thuật đo lường §1.1 Lịch sử phát triển - Ứng dụng §1.2 Các định nghĩa khái niệm chung đo lường §1.3 Phân loại phương pháp đo §1.4 Sơ đồ cấu trúc thiết bị đo §1.5 Đơn vị đo §1.6 Tín hiệu §1.7 Các đặc tính thiết bị đo §1.8 Các cấu thị §1.1 Lịch sử phát triển - Ứng dụng §1.1 Lịch sử phát triển - Ứng dụng §1.1 Lịch sử phát triển - Ứng dụng Ứng dụng sensor hãng Bosch tơ (2002) §1.1 Lịch sử phát triển - Ứng dụng ❑ Trong công nghiệp ❑ Để thực trình điều khiển, hệ thống điều khiển bắt buộc có ba thành phần bản: thiết bị đo lường (cảm biến), điều khiển, đối tượng điều khiển - Thiết bị đo lường: thu thập thông tin - Bộ điều khiển: xử lý thông tin, định điều khiển - Đối tượng điều khiển: chịu tác động tín hiệu điều khiển Chương Khái niệm kỹ thuật đo lường §1.2 Các định nghĩa khái niệm chung đo lường 1.2.1 Định nghĩa phân loại phép đo ❑ ❑ Định nghĩa: Đo lường trình đánh giá định lượng đại lượng cần đo để có kết số so với đơn vị đo o Ví dụ: Đo điện áp: U = 135V 0,5V o Tức điện áp đo 135 đơn vị điện áp tính volt, với sai số 0,5V Phương trình phép đo: 𝑋 𝐴𝑥 = ; suy X=Ax.X0 𝑋0 X: Đại lượng cần đo X0: Đơn vị đo Ax: Giá trị số đại lượng cần đo Quá trình so sánh đại lượng cần đo với mẫu kết số Chương Khái niệm kỹ thuật đo lường §1.7 Các đặc tính thiết bị đo 1.7.3 Điện trở vào công suất tiêu thụ Là điện trở hay nội trở thiết bị đo Điện trở xác định cơng suất truyền tải cho khâu Điện trở nhỏ cơng suất lớn 1.7.4 Độ tin cậy Khả làm việc không xảy hư hỏng điều kiện làm việc bình thường thời gian quy định Chương Khái niệm kỹ thuật đo lường §1.8 Các cấu thị 1.8.1 Tổng quan ❑ kiểu thị bản: ❖ Chỉ thị kim (hay cấu điện) ❖ Chỉ thị kiểu tự ghi (ghi giấy, hình ) ❖ Chỉ thị số 46 §1.8 Các cấu thị điện ❑ Một số ký hiệu thiết bị đo 47 1.8.2 Các cấu thị điện a Nguyên tắc làm việc CCCT điện: ◼ Gồm hai phần bản: phần tĩnh phần động ◼ Momen quay tỉ lệ với độ lớn dòng điện đưa vào cấu: 𝑀𝑞 = ◼ 𝑑𝑊𝑒 𝑑𝛼 Vị trí cân bằng: 𝛼= 𝑑𝑊𝑒 𝐷 𝑑𝛼 1.8.2 Các cấu thị điện b CCCT từ điện ◼ Phần tĩnh: NCVC, lõi sắt, cực từ (bằng sắt non) Giữa cực từ lõi sắt có khe hở khơng khí hẹp ◼ Phần động: Khung dây quấn dây đồng, gắn trục, quay khe hở khơng khí 1.8.2 Các cấu thị điện ◼ ◼ ◼ ◼ Dòng cần đo đưa vào cấu phép theo chiều định Vì vậy, phải đánh dấu + (dây màu đỏ) - (dây màu xanh) cho que đo Nếu đo đại lượng xoay chiều (20Hz – 100KHz) phải chuyển thành đại lượng chiều đưa vào cấu theo chiều định; nên thường đo đại lượng DC Độ nhạy cao, thang đo nên ứng dụng để chế tạo Vônmet, Ampemet, Ohmmet nhiều thang đo với dải đo rộng, độ xác cao Độ bền §1.8.2 Các cấu thị điện c CCCT điện từ ◼ ◼ Phần tĩnh cuộn dây dẹt Phần động miếng sắt đặt lệch tâm (miếng sắt động) quay khe hở cuộn dây 1.8.2 Các cấu thị điện c CCCT điện từ ◼ ◼ - Ưu điểm: giá thành rẻ, công nghệ chế tạo không phức tạp; đo AC mà không cần đến chỉnh lưu Nhược điểm: Góc quay kim thị phụ thuộc phi tuyến vào dịng điện, nên thang đo có vạch chia khơng Sai số lớn khiến cho cấp xác không cao Độ nhạy kém, dễ bị ảnh hưởng từ trường 1.8.2 Các cấu thị điện d CCCT điện động ◼ Cuộn dây tĩnh hay cịn gọi cuộn kích thích chia làm phần nối tiếp (quấn chiều) tạo thành nam châm điện có dịng chạy qua ◼ Cuộn dây động quay từ trường tạo cuộn tĩnh dM12 Mq = I1I cosφ dα M12: hỗ cảm cuộn tĩnh; φ: góc lệch pha i1, i2 1.8.2 Các cấu thị điện ◼ Đặc điểm: - - Chế tạo dụng cụ đo chiều xoay chiều Đặc biệt dùng để chế tạo thiết bị đo công suất tác dụng cơng suất phản kháng Độ nhạy thấp, độ xác cao Vạch chia không Tiêu hao lượng lớn cấu điện khác 1.8.2 Các cấu thị điện e CCCT cảm ứng - Phần động đĩa nhôm đặt từ trường cuộn dây, - Cuộn dây điện áp có số vịng lớn, WV (10000 vịng) đặt vào điện áp U - Mạch từ vật liệu sắt từ, từ thông mạch từ xuyên qua đĩa nhôm (từ thông) 1.8.2 Các cấu thị điện ❖ Tạo momen phản kháng từ trường nam châm vĩnh cửu 1.8.3 Cơ cấu thị tự ghi ◼ Mục đích sử dụng: sử dụng dụng cụ tự động ghi nhằm ghi lại tín hiệu đo thay đổi theo thời gian ◼ Cơ cấu thị tự ghi cấu sử dụng ống tia âm cực (CRT: Cathode Rays Tube) để ghi lại dạng tín hiệu cần đo Dao động ký tương tự (CRO: Cathode Ray Oscilloscope) 1.8.4 Cơ cấu thị số ◼ Ra đời sau cấu đo tương tự, phát triển nhanh với kỹ thuật công nghệ điện tử ◼ Encoder hay ADC (Analog digital converter) biến tín hiệu điện áp thành số ◼ GM: Bộ giải mã có nhiệm vụ đổi loại mã đếm sang kiểu phù hợp với thị (CT) ◼ CT: thị số dạng ❖ Đèn thập phân, LED thanh, LCD, Led ma trận… 1.8.4 Cơ cấu thị số ◼ LED (Light Emitting Diode diode phát quang) ◼ Màn hiển thị tinh thể lỏng (LCD: Liquid Crystal Display)