báo cáo thí nghiệm học phần kỹ thuật cảm biến

t➢ Thực hiện xong, tắt máy, gi nguyên các dây kữ ết nối.. Chuẩn b ịCác bước chuẩn bị như thí nghiệm 1.. ➢ Thực hiện xong, tắt máy... BÀI 2: CẢM BIẾN ĐIỆN TRỞ Thí nghi m 1: ệĐo góc chuyển

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ N I ỘTRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Báo cáo thí nghiệm HỌC PH N : K THU T C M BI N ẦỸẬẢẾ

MÃ H C PH N: EE4502 ỌẦ

Giảng viên hướng d n: Ths Nguy n Thẫễị Huế

H và tên : Nguyọễn Văn Độ

MSSV : 20212759

Lớp : KT ĐK – Tự động hóa 07

Mã l p thí nghi m: 743119 ớệ

HÀ NỘI, 3/2024

M c l c ụ ụ

BÀI 1: ĐẶC TÍNH C A C M BI N NHIỦẢẾỆT ĐIỆN TRỞ 3

Thí nghiệm 1: Ki m tra hoểạt đ ng củộ a HPC40

Thí nghiệm 2: Xác định đặc tính của nhiệt điện trở -100Pt .

BÀI 2: CẢM BIẾN ĐIỆN TRỞ

Thí nghiệm 1: Đo góc chuyển vị b ng c m biằảến điện trở 6

Thí nghiệm 2: Đo lực cảm biến bằng điện trở lực căng

BÀI 3: CẢM BI N QUANGẾ .

Thí nghiệm 1: Đo khoảng cách bằng cảm bi n ti m cếệận hồng ngo iạ .9

Thí nghiệm 2: Đo khoảng cách bằng cảm bi n ti m cếệận hồng ngo iạ .10

BÀI 1: ĐẶC TÍNH C A C M BIỦẢẾN NHIỆT ĐIỆN TR Ở

Thí nghi m 1: Ki m tra hoệểạt động của HPC40

Tiến hành thí nghiệm :

➢ Cắm cảm bi n Pt-100 vào khe nhi t c a ETC-400A.ế ệ ủ

➢ Cài đặt giá trị nhiệt độ tham chiếu To cho ETC-400A cao hơn nhiệt độ môi trường khoảng 5-10 độ C, đợi cho đến khi nhiệt độ ổn định (máy s phát ra âm thanh báo hi u).ẽ ệ➢ Quan sát giá trị nhiệt độ T hi n th trên EPC40 và so sánh v i giá trx ể ị ớ ị tham chiếu ➢ Rút que đo ra khỏi ETC-400A khoảng 30 giây rồi cắm lại Ghi l i giá trị nhiệt độ ạ➢ Thực hiện 3 lần như trên.

➢ Tính sai số tương đối của EPC40, sai s nh ố ỏ hơn 0.015% là thiế ị ẫt b v n hoạt động ốt t➢ Thực hiện xong, tắt máy, gi nguyên các dây kữ ết nối

Kết quả thí nghi m: ệGiá trị nhiệt độ đặ 30 độ C t :

- Giá trị đo được lần 1: 29,98 độ C - Giá trị đo được lần 2: 29,97 độ C - Giá trị đo được lần 3 : 29,98 độ C Tính trung bình 3 lần đo :

𝑇𝑡𝑏 =29,98 + 29,97 + 29 98 ,

3 = 29,98 độ 𝐶 Ta có sai số trung bình tuyệt đối:

∆ 𝑇 = | 29,98 − | = 0, độ 𝐶30 02Sai s ố tương đối

𝛿𝑇 = ∆𝑇𝑇 𝑟𝑒𝑓 = 0,02

30 = 0,0006

Nhận xét sai s ố , để đánh giá thiết b , sai s ị ố nhỏ hơn 0.015 thì được coi là thiết b hoị ạt động t t ốDựa trên sai số tương đối là 0,0006 < 0,015 nên suy ra được thiết bị vẫn hoạt động tốt Thí nghi m 2: Xác ệđịnh đặc tính của nhiệt điện tr ở Pt-100

a Chuẩn b ị

Các bước chuẩn bị như thí nghiệm 1 b Tiến hành

➢ Cắm cảm bi n Pt-100 vào khe nhi t c a ETC-400A.ế ệ ủ

➢ Cài đặt giá tr nhiị ệt độ tham chi u T cho ETC-400A ế o ở khoảng cao hơn nhiệt độ môi trường, đợi cho đến khi nhiệt độổn định (máy sẽ phát ra âm thanh báo hiệu) Lưu ý nhiệt đ tối đa ộđược phép sử dụng là 50oC

➢ Quan sát giá trị nhiệt độ Tx và điện tr R hi n th trên EPC40, ghi l i vào ở T ể ị ạ Bảng 2➢ Rút que đo ra khỏi ETC-400A khoảng 30 giây rồi cắm lại Ghi l i giá trị T và R ạ x T

➢ Thực hiện rút ra cắm lại như vậy 3 lần

➢ Tăng giá trị nhiệt độ tham chi u và thực hi n l i các bước như trên Lưu ý, hạn ch vi c ế ệ ạ ế ệgiảm nhiệt độ vì quá trình t n nhiả ệt tốn nhi u thề ời gian hơn quá trình gia nhiệt ➢ Thực hiện xong, tắt máy

To (oC)

Tx

(oC) TTB (oC) ΔT (

oC) RT

(Ω) Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 1 Lần 2 Lần 3 30 29,98 29,97 29,98 29,98 0,02 111,62111, 64 111, 63 111,63 32 31,95 31,96 31,95 31,95 0,05 112,43112,43112,42 112, 4334 33,98 33,99 34,01 33,99 0,01 113,21113,22113,23 113,22 36 35,99 36,00 36,02 36,00 0,00 113,99114,00114,01 114,00 38 37,99 38,01 37,98 37,99 0,01 114,76114,77114,75 114,76

➔ S = 1,97

2 = 0,985 ơn đ vị

- Đối với c m biả ến nhiệt điện tr Pt100, s ở ự phụ thuộc của điện tr vào nhiở ệt độ là phi tuy n ếĐiện tr cở ủa cảm biến Pt100 tăng theo đường cong phi tuyến khi nhiệt độ tăng Để mô t sự ảph ụ thuộc này, thường s d ng các công th c chuyử ụ ứ ển đổi như phương trình Steinhart-Hart hoặc các phương trình khác dựa trên dữ liệ u t bừ ảng đặc tính của cảm biến Pt100

T là nhiệt độ tuyến tính, Rt l điện tr cà ở ảm biến, A, B, C là hằng s ố

Đồ ị ướ th d i đây thể hiện giá tr Rt ị theo nh ệt : Tr c tung là i độ ụ điệnt tr , tr c hoở ụ ành l T à

Sự phụ thuộc Rt vào nhiệt độ

Sự phụ thuộc Rt vào nhiệt độ

Vẽ đường cong chu n cẩ ủa cảm biến: Trong đó trục x là giá tr u v To ( ị đầ ào độ C)Trục y là giá tr ị đo được th c tự ế T đo (độ C)

0510152025303540Đường cong hiệu chuẩn của cảm biến

BÀI 2: CẢM BIẾN ĐIỆN TRỞ

Thí nghi m 1: ệĐo góc chuyển vị bằng c m biảến điện tr ở

Tiến hành thí nghiệm:

➢ Ấn Run để chạy VI, đợi cho đến khi đèn Initialized? sáng

➢ Xoay biến tr v ở ề góc φ = 0o Ghi l i giá tr ạ ị điện áp U hi n th trên Uncalibrated ể ị Output ➢ Tăng góc φ đến các giá tr khác nhau, ghi lị ại giá tr ị góc φ và điện áp U vào Bảng 5➢ Khi đạt giá tr ị góc φ lớn nhất, xoay bi n tr ế ở theo hướng giảm φ Tiếp tục ghi l i giá tr ịạ

góc φ và điện áp U

➢ Thực hiện 3 lần như trên và hoàn thiệ Bn ảng 5.

➢ Thực hiện xong, tắt chương trình, tắc công t c nguắ ồn cho bo mạch Kết quả đo:

Góc (φ)

Điện áp (U) Góc (φ)

Điện áp (U) Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB 0 0,61 0,62 0,63 0,62 150 3,64 3,69 3,67 3,66

30 = 0,0246 (V/độ)

➔ Mỗ ội đ thay đổi trong góc chuy n v ể ị tương ứng với sự thay đổi khoảng 0.02467 V trong điện áp đầu ra c a củ ảm biến

Quan h vào ra c a c m biệủảến biến tr ở:

- Đầu vào: Sự thay i của góc chuyển v đổ ị- Đầu ra: sự thay i của điện đổ áp

Đường cong chuẩn của c m biếản bi n trở ế

Thí nghiệm 2: Đo lực c m bi n bảếằng điện tr lở ực căng

Tiến hành thí nghiệm:

➢ Ấn Run để chạy VI, đợi cho đến khi đèn Initialized? sáng

➢ Điều chỉnh đầu thanh đàn hồi ở ị v trí x = 0 Quan sát giá tr Uị offset hi n th ể ị trên Uncalibrated Output, ghi lại và nhập giá tr ị đó vào ô Zero Offset.

➢ Điều chỉnh đầu thanh đàn hồi ở ị v trí x = -1 Ghi lại giá trị điện áp (U) vào Bảng 6➢ Tiếp tục tăng x đến các giá tr khác nhau, ghi lị ại giá trị x và điện áp U vào Bảng 6➢ Khi đạt giá tr x l n nhị ớ ất, đi u chề ỉnh đầu thanh đàn hồi theo hướng giảm x Ti p tục ghi ế

lại giá trị góc φ và điện áp U

➢ Thực hiện 3 lần như trên và hoàn thiệ Bn ảng 6.

➢ Thực hiện xong, tắt chương trình, tắc công t c nguắ ồn cho bo mạch Kết quả thí nghi m: ệ

Vị trí (x)

Điện áp (U) Vị trí (x)

Điện áp (U) Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB 0 5 5,01 5,02 5,01 1 4,7 4,71 4,71 4,71

020406080100120140160Đường cong chuẩn của cảm biến biến trở khi đo góc

chuyển vị

➔ S = 0,5 = 0, 8 (V/02 cm)

➔ Mỗ ội đ thay đổi trong 1 cm tương ứng với sự thay đổi kho ng 0.028 ả V trong điện áp đầu ra của cảm biến

Quan hệ vào ra của c m biảế điện tr ln ở ực căng

- Đầu vào: Sự thay i về giá tr x khi ch u ảnh h ng c a lực đổ ị ị ưở ủ- Đầu ra S: ự thay i về điện đổ áp

Đường cong chuẩn của c m biếản đi n trở lực cệăng

-1.5-1-0.500.511.5Đường cong chuẩn của cảm biến điện trở lực căng

BÀI 3: CẢM BIẾN QUANG

Thí nghi m 1: ệĐo kho ng cách b ng c m bi n ti m cảằảếệận hồng ngo i ạ

Tiến hành thí nghi m: ệ

➢ Ấn Run để chạy VI, đợi cho đến khi đèn Initialized? sáng

➢ Nhập giá tr IR Pulse Count -255) Giá tr này s là s xung h ng ngo i phát ra trong mị (1 ị ẽ ố ồ ạ ỗchu kỳ hoạt động, giá tr ị càng cao thì độ nhạy càng l n.ớ

➢ Đặt tấm phản xạ ở sao cho giá tr ADC Output gần giá tr 0 nhất Ghi lại giá trị khoảng ị ở ịcách d từ tấm phản xạ tới cảm biến vào Bảng 7

➢ Tiếp t c di chuy n t m ph n x l i g n c m biụ ể ấ ả ạ ạ ầ ả ến sao cho ADC Output đạt giá trị mong muốn Ghi lại khoảng cách d t từ ấm phản x tạ ớ ảm bi n.i c ế

➢ Khi t m ph n xấ ả ạ đến v trí g n c m bi n nh t có th (giá tr ADC Output chị ầ ả ế ấ ể ị ạm ngưỡng 1024), di chuy n t m ph n x t t ra xa Ti p t c ghi l i các giá tr kho ng cách d ng vể ấ ả ạ ừ ừ ế ụ ạ ị ả ứ ới ADC Output mong muố n.

➢ Thực hiện 3 lần như trên và hoàn thiệ Bn ảng 7.

➢ Thực hiện xong, tắt chương trình, tắc công t c nguắ ồn cho bo mạch B ng 7: IR Pulse Count = 200 ả

ADC Output

Khoảng cách (d) (mm) ADC Output

Khoảng cách (d)(mm) Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB 1000 22 22 22 22 0 97 95 96 96

- Đầu vào: á trgi ị ADC đếm được

- Đầu ra : mức độ thay i vđổ ề kho ng cả ách từ ậ ản tớ ả vt c i c m biến

- Nhận xét: trong kho ng t 800 t i 1000 , kho ng cách thay i kh ít, ví d nhả ừ ớ ả đổ á ụ ư ở trên chỉ thađổi từ 22mm n 24 mm, còn từ 700 tr , giá tr d thay i khá nhiều đế ở đi ị đổ

Đường cong chuẩn của c m biến tiệm c n h ng ngoại ảậồ

Thí nghiệm 2: Đo kho ng cách b ng c m bi n ti m cảằảếệận hồng ngo i ạ

Tiến hành thí nghiệm:

➢ Ấn Run để chạy VI, đợi cho đến khi đèn Initialized? sáng

➢ Chọn b giải mã (Decoder) non-quad, ch n PPR (ộ ọ Pulses Per Revolution) bằng 24 ➢ Xoay núm Encoder thu n chiậ ều kim đồng h kho ng 180 , quan sát xung A và B và nhồ ả o ận

xét sự thay đổ ủi c a giá trị sườn đếm được (Edge) và góc chuy n vể ị (Angle) khi xuất hi n ệsườn lên c a xung A ủ

➢ Xoay núm Encoder ngược chiều kim đồng hồ khoảng 90 , quan sát do ạng xung A và B và nh n xét s ậ ự thay đổi của giá trị Edge và Angle khi xu t hiấ ện sườn lên của xung A ➢ Ấn Reset, chọn b giải mã X1, thực hiện lộ ại các bước như ở trên, ghi lại nhận xét Thực hiện xong, tắt chương trình, tắc công t c nguắ ồn cho bo mạch

- Xung A ngược với xung B, suy ra xung A và B ng c pha ượ- 1 edge tương ứng v i 7,5 ớ độ

020040060080010001200Đường cong chuẩn của cảm biến tiệm cận hồng ngoại