Đang tải... (xem toàn văn)
Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lượng vật lý và các đại lượng không có tính chất điện cần đo thành các đại lượng điện hoặc có đặc trưng điện và có thể xử lý được. Các đại lượng cần đo thường không có tính chất điện (như nhiệt độ, áp suất ...) tác động lên cảm biến cho ta một đặc trưng mang tính chất điện (như điện tích, điện áp, dòng điện hoặc trở kháng) chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị của đại lượng đo. Thông qua đo đạc cho phép nhận biết được giá trị.
Cảm biến lực Nhóm Tạ công thành Lê ngọc lĩnh Lê thịnh hưng Nguyễn chí thức Châu thạnh phát Cảm biến • Cảm biến thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi đại lượng vật lý đại lượng tính chất điện cần đo thành đại lượng điện có đặc trưng điện xử lý • Các đại lượng cần đo thường tính chất điện (như nhiệt độ, áp suất ) tác động lên cảm biến cho ta đặc trưng mang tính chất điện (như điện tích, điện áp, dòng điện trở kháng) chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị đại lượng đo Thông qua đo đạc cho phép nhận biết giá trị Lực • Lực khái niệm vật lý đặc trưng cho tác dụng vật lên vật khác, biểu làm vật biến dạng gây gia tốc cho vật • Lực có đơn vị Newton (N) Nguyên lý cảm biến lực • Hoạt động dựa nguyên lý cầu điện trở cân Wheatstone Giá trị lực tác dụng tỉ lệ với thay đổi điện trở cảm ứng cầu điện trở, trả tín hiệu điện áp tỉ lệ Nguyên tắc đo lực • Nguyên tắc đo lực làm cân lực cần đo với lực đối kháng cho lực tổng cộng momen tổng chúng không •Trong cảm biến đo lực thường có vật trung gian chịu tác động lực cần đo biến dạng Biến dạng vật trung gian nguyên nhân gây lực đối kháng giới hạn đàn hồi biến dạng tỉ lệ với lực đối kháng • Đo trực tiếp biến dạng ⇒ Lực • Đo gián tiếp qua sự thay đổi tính chất của vật liệu chế tạo vật trung gian bị biến dạng Cảm biến lực có nhiều cách đo • - Đo gia tốc vật trung gian có khối lượng biết để xác định lực • - Cân lực cần đo với lực đối kháng xác định trị số • - cần lực cần đo với lực điện từ xác định trị số • - Biến đổi lực thành áp suất chất lỏng đo áp suất • -Đo ứng suất tao vật trung gian chịu tác động lực cần đo từ suy lực Đo lực cần xây dựng, chế tạo khí, tự động hóa,… nên cảm biến lực, ngẫu lực, ứng suất, áp suất đa dạng Một số loại cảm biến thông dụng • Cảm biến áp điện • Cảm biến từ giảo • Cảm biến dựa phép đo dịch chuyển • Cảm biến xúc giác Cảm biến áp điện Nguyên lý hoạt động Cảm biến áp điện hoạt động dựa nguyên lý hiệu ứng áp điện Phần tử cảm biến áp điện có cấu tạo tương tự tụ điện chế tạo cách phủ hai cực lên hai mặt đối diện phiến vật liệu áp điện mỏng Vật liệu áp điện thường dùng thạch anh có tính ổn định độ cứng cao Sơ đồ tương đương cảm biến Cảm biến áp điện Đặc trưng vật lý số loại vật liệu áp điện Cảm biến áp điện • Có nhiều cách ghép cực tụ điện Dựa vào cấu trúc chế họat động cảm biến hay đơn giản độ nhạy cảm biến hai phần tử kết dính với nối theo cưc để nhận biến dạng chiều hay ngược chiều Cảm biến từ giảo Dưới tác động từ trường, số vật liệu sắt từ thay đổi tính chất hình học tính chất học (hệ số Young) Hiện tượng gọi hiệu ứng từ giảo - Cơ chế từ hoá: Như biết vật liệu sắt từ, nguyên tử đặc trưng mômen từ Để giảm thiểu lượng tổng cộng, momen từ nguyên tử miền từ hoá tự nhiên (domen) phải hướng theo hướng chung Hướng chung định hướng theo số hướng ưu tiên mạng tinh thể gọi hướng dễ từ hoá Hướng mômen từ domen cạnh không trùng Cảm biến từ giảo • - Hiện tượng từ trễ: Sau từ hoá lần đầu đến bảo hoà (H = Hm), giữ nguyên phương từ trường thực chu trình khép kín (Hm,0,-Hm,0) ta nhận đường cong từ hoá hình gọi đường cong từ trể với độ từ dư kháng từ Đường cong từ hoá a) Từ hoá lần đầu b) Chu trình từ trễ Cảm biến đo lực dựa phép đo dịch chuyển Trong cảm biến loại này, lực cần đo tác dụng lên vật trung gian gây nên thay đổi kích thước Δl Sự thay đổi kích thước đo cảm biến dịch chuyển Khi tín hiệu Vm lực tác dụng biểu diễn biểu thức: Trong đó: Vm/Δl gọi tỉ số truyền đạt cảm biến Δl/F gọi độ mềm vật trung gian Vật trung gian vòng đo lực, dầm dạng console lò xo Cảm biến đo lực dựa phép đo dịch chuyển Tuỳ theo điều kiện sử dụng sử dụng nhiều loại cảm biến dịch chuyển khác như: - Điện kế điện trở - Cảm biến từ trở biến thiên - Cảm biến tụ điện Cảm biến xúc giác Phần cảm biến đế cách điện có lưới dẫn điện đặt điện áp V Lưới điện gồm hai hệ thống dây dẫn (X1, X2, ) (Y1, Y2, ) vuông góc với tạo thành ô vuông nhỏ, ô vuông nhỏ có điện cực cách điện với dây dẫn lưới bao quanh nó, điện cực nối với đất thông qua mạch đo dòng Mặt hệ thống phủ cao su có pha hạt dẫn điện Khi có lực nén tác dụng lên phần cao su, khoảng cách hạt dẫn điện phần ngắn lại, điện trở giảm xuống, dòng điện tăng lên (hình 16.11b) Toạ độ vùng có dòng điện tăng lên xác định vị trí lực tác dụng giá trị xác định giá trị lực Cảm biến xúc giác Cảm biến xúc giác a) Hệ thống cực đo b) Tác dụng lực lên điện cực Cảm biến đo lực Dynamic Force 1050C Cảm biến đo lực Dynamic Force 1050C cảm biến tích cực sản phẩm hãng A-Tech, sử dụng chế độ cảm biến áp điện trở kháng thấp (LIVM) chứa tinh thể áp điện mỏng Khi có lực tác động tạo tín hiệu điện áp tương ứng • Cấu tạo: - Kết nối đồng trục - Đường ren - Thân - Nắp va chạm Cảm biến đo lực Dynamic Force 1050C • Nguyên lý hoạt động: Dynamic Force Sensor 1050C hoạt động dựa hiệu ứng áp điện, Dynamic Force Sensor 1050C dùng vật trung gian thạch anh thạch anh có độ nhạy độ ổn định cao, lực tác dụng điện tích dương âm có tổng momen 0, có lực tác dụng cấu trúc bị biến dạng làm cho trọng tâm điện tích không trùng nữa, từ làm xuất phân cực điện Bằng việc đo chênh lệch điện hai thạch xác định độ lớn lực tác dụng Thông số kỹ thuật Thanks to all See you again ... lực, ứng suất, áp suất đa dạng Một số loại cảm biến thông dụng • Cảm biến áp điện • Cảm biến từ giảo • Cảm biến dựa phép đo dịch chuyển • Cảm biến xúc giác Cảm biến áp điện Nguyên lý hoạt động Cảm. .. định giá trị lực Cảm biến xúc giác Cảm biến xúc giác a) Hệ thống cực đo b) Tác dụng lực lên điện cực Cảm biến đo lực Dynamic Force 1050C Cảm biến đo lực Dynamic Force 1050C cảm biến tích cực... Tuỳ theo điều kiện sử dụng sử dụng nhiều loại cảm biến dịch chuyển khác như: - Điện kế điện trở - Cảm biến từ trở biến thiên - Cảm biến tụ điện Cảm biến xúc giác Phần cảm biến đế cách điện có