CamBien 8

Đo lường - cảm biến Một số loại cảm biến khác Nội dung • • • • Đo độ ẩm Đo độ pH Đo thành phần khí Bài tập Đo lường – Cảm biến Độ ẩm • Độ ẩm định nghĩa lượng nước có không khí chất khí • Độ ẩm tương đối RH: lượng nước không khí so với lượng nước bão hòa nhiệt độ • Độ ẩm tuyệt đối: tỉ số khối lượng nước thể tích không khí chất khí Đo lường – Cảm biến Cảm biến độ ẩm • Cảm biến độ ẩm loại điện dung – Hằng số điện môi thay đổi tỉ lệ thuận với độ ẩm tương đối môi trường – Hiệu ứng nhiệt không đáng kể – Điện dung thay đổi từ 0.2-0.5 pF cho 1% RH thay đổi • Cảm biến độ ẩm dạng điện trở – – – – Đo thay đổi trở kháng Quan hệ với độ ẩm theo nghịch đảo hàm mũ Chủ yếu dùng polymer dẫn điện, muối, … Vỏ ceramic để tránh tượng ngưng tụ Cảm biến độ ẩm • Cảm biến độ ẩm dựa vào độ dẫn nhiệt – Đo độ ẩm tuyệt đối – Tính độ chênh lệch không khí khô không khí chứa nước – Gồm nhiệt trở đặt nitơ khô đặt môi trường Sai lệch nhiệt độ tỉ lệ với độ ấm Cảm biến độ ẩm Honeywell Sensirion ( HIH series ) ( SHT Series ) Cảm biến độ ẩm Honeywell ( HIH series) • • • • • • • Packages are chemically resistant operate in ranges of -40 °C to 85 °C ( -40 °F to 185 °F) Response time -15 sec in slowly moving air at 25 °C Low power design – 200 microA @ Vdc Operating volatge – 5.8 v On-chip signal processing ensures linear voltage output versus %RH $35 - $40 per unit price HIH-3610 Series Cảm biến độ ẩm Sensirion ( SHT Series ) • • • • • • • • sensors for relative humidity & temperature Very easy-to-use due to calibration & digital 2-wire interface Calibrated & digital output (2-wire interface) Fast response time < sec Temp accuracy: +/- 0.5°C @ 25 °C Low power consumption (typ 30 µW) Operating Voltage 2.8 - 5.5v Cost $18 - $24 per unit price Series interface So sánh • • • • • Honeywell ( HIH series ) Response time -15 sec in slowly moving air at 25 °C Low power design – 200 microA @ Vdc Operating volatge – 5.8 v $35 - $40 per unit price On-chip signal processing ensures linear voltage output versus %RH Sensirion • • • • • • • • ( SHT Series ) Fast response time < sec Low power consumption (typ 30 µW) Operating Voltage 2.8 - 5.5v Cost $18 - $24 per unit price sensors for relative humidity & temperature Very easy-to-use due to calibration & digital 2-wire interface Calibrated & digital output (2-wire interface) Temp accuracy: +/- 0.5°C @ 25 °C Cảm biến đo pH • • • Gồm điện cực đo màng thủy tinh điện cực tham chiếu Điện cực tham chiếu thường điện cực Ag/AgCl Hg/Hg2Cl2 dung dịch trung tính KCl/NaCl (pH=7) Điện cực tham chiếu thường tích hợp vào điện cực thử (hình dưới) Điện áp điện cực tỉ lệ với độ pH dung dịch đo Điện cực đo màng thủy tinh có tác dụng rào cản để sàng lọc ion H+ Đo lường – Cảm biến Cảm biến đo pH • • Khi nhúng vào dung dịch cần đo, ion H+ dung dịch qua lớp màng thủy tinh Si-O để trao đổi với ion muối K+/Na+ hình thành điện áp hai điện cực Điện áp Ecell hình thành điện cực tham chiếu điện cực đo pH = -Log10[H+] Ecell = K + 0.0592 pHunknown Where pH = -Log10[H+] Ecell = K - 0.0592 Log10H+ (mV) Where K = constant Đo lường – Cảm biến Cảm biến đo thành phần khí: Khí Oxy • Solid electrolyte sensor: tế bào điện hóa (tế bào pin) chế tạo tạo sức điện động emf hai điện cực dựa nồng độ oxy hai điện cực nhiệt độ áp suất không đổi pO2 RT emf = ln 4F p O2 Trong đó, R số khí (=8.314 J/K/mol), T nhiệt độ (K) F số Faraday (=96487 C/mol) P1 nồng độ oxy cần đo, P2 nồng độ oxy khí quyển, hai nhiệt độ Đo lường – Cảm biến Ứng dụng • Hệ thống thông gió y tế: điều khiển áp suất, lưu lượng khí, nhiệt độ độ ẩm hỗn hợp không khí oxy Đo lường – Cảm biến Ứng dụng Đo lường – Cảm biến ... operate in ranges of -40 °C to 85 °C ( -40 °F to 185 °F) Response time -15 sec in slowly moving air at 25 °C Low power design – 200 microA @ Vdc Operating volatge – 5 .8 v On-chip signal processing... Temp accuracy: +/- 0.5°C @ 25 °C Low power consumption (typ 30 µW) Operating Voltage 2 .8 - 5.5v Cost $ 18 - $24 per unit price Series interface So sánh • • • • • Honeywell ( HIH series ) Response... Series ) Fast response time < sec Low power consumption (typ 30 µW) Operating Voltage 2 .8 - 5.5v Cost $ 18 - $24 per unit price sensors for relative humidity & temperature Very easy-to-use due