Đồ án “Mô phỏng cảm biến áp suất điện dung sử dụng phần mềm COMSOL Multiphysics”

1 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 : Đường cong chuẩn cảm biến 12 Hình 1.2 : Phương pháp chuẩn cảm biến 13 Hình 1.3: Xác định khoảng thời gian đặc trưng chế độ độ 19 Hình 1.4: Sơ đồ hiệu ứng nhiệt điện 21 Hình 1.5: Ứng dụng hiệu ứng hỏa điện .21 Hình 1.6: Ứng dụng hiệu ứng áp điện .22 Hình 1.7: Ứng dụng hiệu ứng cảm ứng điện từ 22 Hình 1.8: Ứng dụng hiệu ứng quang – điện – từ 23 Hình 1.9: Ứng dụng hiệu ứng Hall 23 Hình1.10: Mạch đo thường dùng với cảm biến tụ điện 26 Hình 1.11: Sơ đồ cấu tạo đầu đo kim loại .26 Hình 1.12: Sơ đồ cấu tạo nguyên lý biến đổi kiểu áp vi sai 27 Hình 1.13: Cảm biến đo mức tia xạ .27 Hình 2.1: Sơ đồ khối cảm biến áp suất .36 Hình 2.2: Cảm biến áp suất 36 Hình 2.3: Cấu tạo cảm biến kiểu áp trở .37 Hình 2.4: Đo áp suất động ống Pitot 41 Hình 2.5: Đo áp suất động màng 41 Hình 2.6: Bộ chuyển đổi kiểu điện dung 43 Hình 3.1: Mơ hình hình học cảm biến 51 Hình 3.2: Mơ hình tham số cảm biến .52 Hình 3.3: Sự dịch chuyển màng phụ thuộc vào áp suất 53 Hình 3.4: Ảnh hưởng áp suất tới giá trị điện dung 54 Hình 3.5: Ảnh hưởng biến dạng màng áp suất .55 Hình 3.6: Mối quan hệ giá trị điện dung áp suất .55 Hình 3.7: Sự phụ thuộc cảm biến vào nhiệt độ 56 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: So sánh cảm nhận cảm biến với giác quan người Bảng 2: Quan hệ đơn vị đo áp suất LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập rèn luyện trường Đại Học Vinh khoa Điện tử - Viễn thông em trang bị kiến thức đại cương, kiến thức chuyên ngành kiến thức sống để em trưởng thành hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo nhà trường, Ban lãnh đạo Khoa Điện tử - Viễn Thông thầy, cô khoa tạo điều kiện môi trường học tập, quan tâm, giúp đỡ bảo tận tình em suốt thời gian học làm việc Khoa Điện tử - Viễn thơng nói riêng trường Đại Học Vinh nói chung Đặc biệt q trình làm đồ án, em xin chân thành cảm ơn cô giáo Th.S Nguyễn Thị Minh quan tâm hướng dẫn,chỉ bảo, tìm hiểu giúp đỡ em lựa chọn đề tài thực đề tài tốt nghiệp để em hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp Thời gian làm đồ án, em cố gắng tìm hiểu hướng dẫn bảo tận tình khơng tránh khỏi sai sót Vì vậy, em mong góp ý thầy giáo,cơ giáo bạn để đồ án em hồn thiện TÓM TẮT ĐỒ ÁN Ngày nay, thiết bị điện tử tích hợp với số lượng ngày lớn, kích thước ngày nhỏ chức ngày nâng cao Với ưu tạo cấu trúc học nhỏ bé tinh tế, nhạy cảm đặc thù, công nghệ vi cho phép tạo cảm biến (sensor) ứng dụng rộng rãi sống MEMS trở thành giải pháp công nghệ sử dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp mảnh đất màu mỡ cho cách tân kỹ thuật Mỗi thiết bị sử dụng MEMS mang đặc tính cao chất lượng, khả hoạt động giá thành Công nghệ MEMS công nghệ khả thi cho phép phát triển sản phẩm thông minh, làm tăng khả tính tốn điện tử với tham gia điều khiển cảm biến thi hành đồng thời mở rộng khả thiết kế ứng dụng Hiện có nhiều loại cảm biến nghiên cứu phát triển ứng dụng vô đa dạng thực tiễn Các loại cảm biến giúp giải nhiều vấn đề đa dạng sống, giúp cho việc trở nên dễ dàng thuận tiện Trong đồ án phần mềm mô COMSOL Multiphysics sử dụng để mơ cảm biến áp suất điện dung, tìm hiểu thay đổi giá trị điện dung, dịch chuyển màng cảm biến áp suất thay đổi, ảnh hưởng nhiệt độ tới giá trị điện dung cảm biến MỞ ĐẦU Hiện nay, việc nghiên cứu vấn đề khoa học thực dựa phương pháp khác nhau, phương pháp mơ phương pháp thực nghiệm sử dụng nhiều Mô công nghệ tạo mơ hình hoạt động gần giống vật, tượng xảy thực tế Trong thời đại khoa học công nghệ ngày nay, công nghệ mô ngày sử dụng rộng rãi lĩnh vực khoa học kỹ thuật hoạt động người Mô đem đến lợi ích to lớn là: tiết kiệm thời gian, kinh phí, nguyên vật liệu, tránh rủi ro, nguy hiểm điều kiện thực, giảm tác động xấu đến mơi trường Bên cạnh đó, mơ giải nhiều vấn đề mà thực tế không thực MEMS bao gồm cấu trúc vi cơ, vi sensor, vi chấp hành vi điện tử tích hợp chip (on chip) Các linh kiện MEMS thường cấu tạo từ silic Một thiết bị MEMS thông thường hệ thống vi tích hợp chip mà kết hợp phần chuyển động yếu tố sinh học, hoá học, quang điện Kết linh kiện MEMS đáp ứng với nhiều loại lối vào: hoá, ánh sáng, áp suất, rung động vận tốc gia tốc Với ưu tạo cấu trúc học nhỏ bé tinh tế, nhạy cảm đặc thù, công nghệ vi cho phép tạo cảm biến (sensor), chấp hành (actuator) ứng dụng rộng rãi sống Vì em chọn đề tài: “Mô cảm biến áp suất điện dung sử dụng phần mềm COMSOL Multiphysics” làm đề tài nghiên cứu tốt nghiệp Với đề tài nội dung em chia làm ba chương: Chương 1: Giới thiệu cảm biến Chương 2: Cảm biến áp suất Chương 3: Phân tích mơ cảm biến áp suất điện dung Nghệ An, ngày tháng năm 2016 Sinh viên thực Bùi Xuân Sáng CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ CẢM BIẾN 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Khái niệm Cảm biến – sensor: xuất phát từ chữ “ sense” nghĩa giác quan, giác quan thể người Nhờ cảm biến mà mạch điện, hệ thống điện thu nhận thơng tin từ bên ngồi Từ đó, hệ thống máy móc, điện tử tự động tự động hiển thị thông tin đại lượng cảm nhận hay điều khiển q trình định trước có khả thay đổi cách uyển chuyển theo môi trường hoạt động Để dễ hiểu so sánh cảm nhận cảm biến qua năm giác quan người sau: Bảng 1: So sánh cảm nhận cảm biến với giác quan người giác quan Thị giác Xúc giác Vị giác Thính giác Thay đổi mơi trường Ánh sáng, hình dạng, kích Thiết bị cảm biến Cảm biến thu hình, cảm thước, vị trí xa gần, màu sắc Áp suất, nhiệt độ, đau, biến quang Nhiệt trở, cảm biến tiệm tiếp xúc, tiệm cận, ẩm, khô Ngọt, mặn, chua cay, béo cận, Cảm biến độ rung động Âm rầm bổng, sóng âm, âm Đo lượng đường lượng máu Cảm biến sóng siêu âm, Khứu giác Mùi chất khí, chất mi-cro lỏng Đo độ cồn, thiết bị cảm nhận khí ga Cảm biến thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi đại lượng vật lý đại lượng khơng có tính chất điện cần đo thành đại lượng điện đo xử lý Các đại lượng cần đo (m) thường khơng có tính chất điện (như nhiệt độ, áp suất ) tác động lên cảm biến cho ta đặc trưng (s) 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 Đặc trưng (s) hàm đại lượng cần đo (m): s = F(m) (1.1) Người ta gọi (s) đại lượng đầu phản ứng cảm biến, (m) đại lượng đầu vào hay kích thích (có nguồn gốc đại lượng cần đo) Thông qua đo đạc (s) cho phép nhận biết giá trị (m) Phạm vi ứng dụng:  Công nghiệp  Nghiên cứu khoa học  Mơi trường, khí tượng  Thông tin viễn thông  Nông nghiệp  Dân dụng  Giao thông  Vũ trụ  Quân 1.1.2 Phân loại cảm biến Các cảm biến phân loại theo đặc trưng sau đây:  Theo nguyên lý chuyển đổi kích thích đáp ứng: Hiện tượng vật lý: - Nhiệt điện - Quang điện - Quang từ - Điện từ - Quang đàn hồi - Từ điện - Nhiệt từ Hiện tượng hoá học: - Biến đổi hoá học - Biến đổi điện hố - Phân tích phổ - Biến đổi sinh hoá Hiện tượng sinh học : 10 CHƯƠNG PHÂN TÍCH MƠ PHỎNG CẢM BIẾN ÁP SUẤT ĐIỆN DUNG 3.1 Giới thiệu phần mềm Comsol Multiphysics Trong thời đại khoa học công nghệ ngày nay, công nghệ mô số ngày sử dụng rộng rãi lĩnh vực khoa học kỹ thuật hoạt động người Mô số đem lại lợi ích to lớn tiết kiệm thời gian, kinh phí, nguyên vật liệu, tránh trường hợp rủi ro điều kiện thực, giảm tác động xấu tới mơi trường Bên cạnh đó, mơ số giải nhiều vấn đề khoa học, mà làm điều kiện thực Trong trình q trình truyền nhiệt chất lưu tham gia hầu hết trình vật lý thực tế tượng truyền nhiệt dòng chảy chất lưu vấn đề phức tạp tự nhiên với chế khác Do nghiên cứu phát triển phương pháp số học cho lời giải hiểu biết vấn đề truyền nhiệt chất lưu công việc quan trọng Để mô số, có nhiều phần mềm mơ số áp dụng MATLAB, ANSYS, CFD FLUENT, FORTRAN, COMSOL Multiphysics COMSOL Multiphysics biết đến phần mềm mô số học đa vật lý Phần mềm COMSOL Multiphysics dùng để xây dựng nên mơ hình vật lý COMSOL cho lĩnh vực khoa học kỹ thuật công nghệ như: âm học, sinh học, phản ứng hóa học, khuếch tán, điện tử, động lực học chất lưu, pin nhiên liệu điện hóa học, vật lý, truyền nhiệt điện tử micro (MEMS), kỹ thuật sóng cực ngắn, quang học, lượng tử ánh sáng, chuyển động không gian rỗng, học lượng tử, phận tần số vô tuyến, thiết bị bán dẫn, kết cấu, lan truyền sóng Các vấn đề đề cập với phần trình tạo lưới cho phần tử hữu hạn, tạo biến mô tả, lời giải sau xử lý, … Sự giải thích, hướng dẫn ví dụ giúp đỡ nhà nghiên cứu bước thực mô số theo mơ hình thiết kế  Mơi trường COMSOL COMSOL Multiphysics có mơi trường tương tác mạnh mẽ mơ hình lời giải cho nhiều tượng khoa học kỹ thuật dựa phương trình vi phân phần Chương trình sử dụng quy ước quán 44 với nhau, nên dễ dàng việc tìm hiểu, sử dụng thảo luận kết mô Một số quy ước thể sau:  Font đậm kích thước hình dáng trình bày cho biết chữ xuất giao diện COMSOL Multiphysics cách xác Các nút lệnh công cụ giải công cụ tương đồng vị trí Ví dụ khởi động mô COMSOL, cửa sổ tương ứng hình có tên Model Navigator xuất Model Navigator có chức định hướng mơ hình ứng dụng  Kí hiệu > mục liệu trình đơn liệu mục liệu thư mục Model Navigator Ví dụ Physics > Equation System > Subdomain Settings đường dẫn để trình đơn Physics, nhấn vào Equation System sau nhấn vào Subdomain Settings COMSOL Multiphysics > Head Transfer > Conduction có nghĩa mở thư mục COMSOL Multiphysics, sau mở thư mục Head Transfer chọn Conduction COMSOL mở rộng mơ hình thơng thường cách dễ dàng mơ hình đa vật lý để giải thích tượng làm cho tương thích Nhờ gắn liền biểu thức vật lý mà tính khả thi có việc xây dựng mơ hình cách xác định khối lượng vật chất có liên quan thuộc tính vật liệu, tải, phản lực liên kết, nguồn dòng chảy cách xác định phương trình Chúng ta ứng dụng biến mơ tả số liệu cách trực tiếp cho miền vật rắn, đường biên, điểm lưới cách độc lập COMSOL Multiphysics được biên soạn dịch theo phương trình vi phân phần để miêu tả lại mơ hình Chúng ta tiếp cận COMSOL Multiphysics chương trình bình thường khác thơng qua giao diện đồ hạo linh hoạt chương trình biên soạn ngôn ngữ biên soạn COMSOL ngơn ngữ MATLAB Khi giải thích mơ hình vật lý này, COMSOL Multiphysics sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn Chương trình chạy phân tích phần tử hữu hạn với lưới tương ứng kiểm soát lỗi cách giải số học khác 45 Sử dụng chế độ ứng dụng này, thực nhiều kiểu phân tích bao gồm:  Các phân tích phụ thuộc vào thời gian ổn đinh  Các phân tích tuyến tính phi tuyến  Các phân tích phương thức Phương trình vi phân phần hình thành dựa tảng định luật khoa học tạo nên mơ hình với dải rộng khoa học tượng kỹ thuật Vì sử dụng COMSOL multiphysics để mơ số học nhiều phạm vi ứng dụng như:                    Âm học Sinh học Các phản ứng hóa hoc Sự khuếch tán Điện tử Động lực học chất lưu Pin nhiên liệu điện hóa học Vật lý Truyền nhiệt Cơ điện tử (MEMS) Kỹ thuật sóng cực ngắn Quang học Lượng tử ánh sáng Chuyển động không gian rỗng Cơ học lượng tử Các phận tần số vô tuyến Các thiết bị bán dẫn Cơ kết cấu Sự lan truyền sóng Có nhiều ứng dụng thực tế bao gồm liên kết đồng thời hệ thống đa vật lý giải thông qua phương trình vi phân phần Ví dụ điện trở dây dẫn thường có nhiệt độ khác mơ hình dây dẫn mang dòng điện bao gồm ln hiệu ứng nhiệt trở Có nhiều liên kết đa vật lý cài đặt sẵn để cung cấp cho người dùng dễ sử dụng nhập ứng dụng đa vật lý phổ biến Trong cấu hình nó, COMSOL Multiphysics đưa mơ phân tích cho nhiều phạm vi ứng dụng khác Đối với phạm vi ứng dụng chủ chốt, cung cấp module tùy chọn Các 46 module ứng dụng riêng sử dụng công nghệ phương pháp giải riêng theo quy tắc đặc biệt để đơn giản hóa việc tạo phân tích mẫu Phần mềm COMSOL Multiphysics phiên 4.3 bao gồm module sau:         Module AC/DC Module âm học Module kỹ thuật hóa học Module khoa học trái đất Module truyền nhiệt Module MEMS Module RF (module tần số) Module học kết cấu Để nhập mơ hình vẽ từ bên ngồi, chức The CAD Import Module ứng dụng Chức The CAD Import Module cung cấp liệu nhập CAD theo định dạng sau: IGES, SAT (Acis), Parasolid Step với chương trình hỗ trợ: CATIA V4, CATIA V5, Pro/ENGINEER, Autodesk Inventor VDA-FS Nó hỗ trợ giao diện hai chiều với SolidWorks Autodesk Inventor Chúng ta xây dựng mơ hình với tất kiểu giao diện đồ họa COMSOL Multiphysics Với tính linh hoạt phần mở rộng thêm, COMSOL cung cấp ngôn ngữ nguyên riêng Với COMSOL, truy cập vào mơ Model M-file cấu trúc liệu COMSOL Multiphysics cung cấp giao diện kết nối MATLAB Điều tạo điều kiện cho dễ dàng việc nối mơ hình bản, phương trình vi phân phần, mơ số, phân tích kỹ thuật mơ khác Chẳng hạn tạo mơ hình COMSOL xuất Simulink phần thiết kế hệ thống điều khiển Phần mềm COMSOL Multiphysics có giao diện đồ họa tích hợp để giải xây dựng mơ hình cách sử dụng chế độ ứng dụng Physics Modes, PDE Modes mơ hình đa vật lý Các biến phức 2D, 3D đối xứng trục tồn sẵn với hầu hết chế độ ứng dụng Để minh họa cho việc sử dụng chế độ ứng dụng cách tiếp cận với COMSOL Multiphysics, phần mềm bao gồm chế độ tự chạy sẵn thông thường giá trị mặc định chế độ chạy dựa theo tác động thay đổi giá trị cài đặt Thêm vào đó, COMSOl cung cấp cho người sử dụng 47 thư viện mơ hình Model Library mô sẵn để tham khảo, tập tin mẫu cài đặt vào COMSOL Multiphysics Ta chạy trình duyệt Model Navigator cách dễ dàng để xem thiết lập mô hình lời giải số học Người sử dụng COMSOL tự tay tạo mơ hình riêng cho thời gian ngắn Một phần quan trọng trình việc thiết kế mơ hình Giao diện COMSOL Multiphysics chứa đựng thiết lập cho công cụ CAD mơ hình khơng gian 1D, 2D 3D Chương trình nhập kích thước việc sử dụng tập tin dạng DXF, STL, VRML,… COMSOL Multiphysics nhập lưới 3D cách trực định dạng NASTRAN Trong việc kết hợp cơng cụ chương trình, chí sử dụng hình ảnh liệu tạo ảnh cộng hưởng từ để tạo nên mơ hình Trong việc thiết kế mơ hình, bắt gặp tính linh hoạt việc cài đặt thông số khác nhau, biến sử dụng bao gồm số biến toán học hàm logic Trong môi trường COMSOL, làm việc với ngơn ngữ biên soạn COMSOL ngơn ngữ MATLAB để xác định thuộc tính vật liệu, phụ tải, nguồn lượng điều kiện biên Khi mơ hình hồn thành điều kiện biên xác định, phần mềm COMSOL Multiphysics tự động bắt lưới dựa hình dạng mơ hình Tuy nhiên chọn độ lớn lưới trình tạo lưới thông qua việc đặt tham số điều kiện Bước giai đoạn chọn lời giải, COMSOL Multiphysics tập hợp công cụ cho người giải, tất code lời giải phát triển nhà khoa học hàng đầu giới việc mô số tượng vật lý liên quan tới vấn đề phụ thuộc vào thời gian, giá trị riêng ổn định Đối với việc giải hệ tuyến tính, chương trình đề cao phương pháp giải lặp COMSOL Multiphysics cài đặt phương pháp giải mặc định gần dành cho việc lựa chọn chế độ ứng dụng tự động dò tìm độ tuyến tính phép đối xứng mơ hình Một phương pháp giải phân tích cung cấp sơ đồ, giải pháp hiệu mơ hình đa vật lý lớn, mơ hình chảy rối ứng dụng khác Chúng ta 48 ghi lại phương pháp giải liên tiếp, gọi trình soạn thảo phương pháp giải mà hiệu chỉnh chạy tự động trình lời giải Đối với phần sau xử lý, COMSOL Multiphysics cung cấp công cụ với việc vẽ sơ đồ sau xử lý mơ hình tham số nào:           Bản vẽ bề mặt Bản vẽ lớp Bản vẽ đường bao Bản vẽ hình bị biến dạng Bản vẽ mũi tên Bản vẽ dạng khí động dạng thực Bản vẽ mặt cắt ngang Hoạt hình Hiển thị liệu nội suy Phép lấy tích phân đường bao miền phụ Thêm vào đó, can thiệp phần sau xử lý mơi trường trình soạn thảo COMSOL, nơi tác động với cấu trúc liệu COMSOL Multiphysics hàm có sử dụng trình soạn thảo Để cung cấp tài liệu cho mơ hình bạn, COMSOL Multiphysics Report Generator cung cấp báo cáo tổng hợp tồn mơ hình bao gồm biểu đồ hình dạng, lưới thơng số sau xử lý  Các module COMSOL Trong COMSOL có module tùy chọn sau:         Module AC/DC Module âm học Module kỹ thuật hóa học Module khoa học trái đất Module truyền nhiệt Module MEMS (MicroElectroMechanical Systems) Module RF (Radio Frequency) Module học kết cấu Các module tối ưu hóa với phạm vi ứng dụng riêng Chúng đưa giao diện, thuật ngữ quy chuẩn, thư viện vật liệu, phần tử công cụ hiển thị 3.2 Mô cảm biến áp suất điện dung 49 Một phạm vi gây ý công nghệ xuất năm gần MEMS (MicroElectroMechanical Systems), nơi mà kỹ sư thiết kế xây dựng hệ thống với kích thước micro Các thiết bị bé yêu cầu công cụ thiết kế mơ đa vật lý hầu hết thiết bị MEMS bao gồm kết nối tượng điện, khí dòng chảy chất lưu Các chế độ ứng dụng có sẵn gồm:     Ứng suất phẳng Biến dạng phẳng Đối xứng trục, ứng suất biến dạng Áp điện mô ứng suất phẳng 2D biến dạng phẳng, đối xứng trục khối rắn 3D  Khối rắn 3D  Màng giảm chấn  Dòng điện động  Dòng chảy tầng tổng quát bao gồm dòng Stokes dòng nhiều pha Module MEMS bao gồm cặp ghép đa vật lý định trước nhiệt – kết cấu, nhiệt – điện – kết cấu, âm học – kết cấu, lưu chất – tương tác cấu trúc MEMS Module Model Library chứa đựng mơ hình thiết bị MEMS cảm biến, dẫn động hệ thống vi dòng chảy Các mơ hình chứng minh đa dạng cặp ghép đa vật lý kỹ thuật đường biên di động Mô cảm biến áp suất:  Khởi động COMSOL Multiphysics 4.3  Chọn New, tab Model Wizard chọn 3D  Ở tab Select physics, chọn Structural Mechanics>Electromechanics (emi)       Chọn Add Chọn Study Ở tab Select study, chọn Preset Studies > Stationary Chọn Finish Ở tab Model Builder, chọn Geometry > Import Ở tab Import chọn Browse > capacitive_pressure_sensor.mphbin > Import 50 Hình 3.1: Mơ hình hình học cảm biến Thêm tham số cho mơ hình: Hình 3.2: Mơ hình tham số cảm biến Các cảm biến áp lực phần khuôn silicon liên kết với kim loại 70 ° C Kể từ hình học đối xứng , góc phần tư hình học cần phải đưa vào mơ hình , sử dụng điều kiện biên đối xứng 3.3 Kết thảo luận 3.3.1 Ảnh hưởng áp suất khơng có áp lực bên ngồi tác động vào a) Ảnh hưởng áp suất tới dịch chuyển màng 51 Khi giá trị áp suất thay đổi làm cho lớp màng dịch chuyển Kết đưa hình 3.3: Hình 3.3: Sự dịch chuyển màng phụ thuộc vào áp suất Nhận xét:   Sự dịch chuyển màng tuyến tính theo áp suất đặt vào Đồ thị màu xanh da trời thể dịch chuyển cực đại màng, có giá trị 0,85  m áp suất 10kPa  Đồ thị màu xanh thể sựu dịc chuyển trung bình màng, có giá trị 0,27  m áp suất 10kPa  Lúc đồ thị bề mặt cảm biến điện dung hàm áp suất b) Ảnh hưởng áp suất tới giá trị điện dung cảm biến Kết ảnh hưởng áp suất tới giá trị điện dung đưa hình 3.4: 52 Hình 3.4: Ảnh hưởng áp suất tới giá trị điện dung Nhận xét:  Đồ thị mô tả thay đổi giá trị điện dung áp suất thay đổi Nó đường khơng tuyến tính hay nói cách khác mối quan hệ thay đổi áp suất với giá trị điện dung mối quan hệ khơng tuyến tính  Độ dốc đường cong thể độ nhạy cảm biến Độ nhạy cảm biến có giá trị 0,8 pF/Pa 3.3.2 Ảnh hưởng áp suất có áp lực bên tác động vào a) Ảnh hưởng áp suất tới dịch chuyển màng Đồ thị thể ảnh hưởng áp suất tới dịch chuyển màng hình 3.5: 53 Hình 3.5: Ảnh hưởng biến dạng màng áp suất Nhận xét:  Sự dịch chuyển màng hàm thay đổi tuyến tính theo áp suất đặt vào  Sự dịch chuyển tối đa màng điểm khác không áp suất  Khi có áp lực tác dụng dịch chuyển màng có độ dốc lớn b) Ảnh hưởng áp suất tới giá trị điện dung cảm biến Mối quan hệ giá trị điện dung áp suất mơ hình 3.6: Hình 3.6: Mối quan hệ giá trị điện dung áp suất 54 Nhận xét:  Đồ thị so sánh hai trường hợp có khơng có áp lực tác dụng  Trong trường hợp có áp lực tác dụng, độ nhạy cảm biến có giá trị lớn 0,9 pF/Pa  Có thể hiệu chỉnh thiết bị để loại bỏ ảnh hưởng áp lực tác dụng Tuy nhiên, việc bổ sung ứng suất nhiệt cho hệ thống tạo vấn đề khác, từ việc phản ứng cảm biến phụ thuộc vào nhiệt độ nhạy cảm nhiệt độ dòng nhiệt 3.3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ tới giá trị điện dung cảm biến Trong phần mô ảnh hưởng nhiệt độ tới gái trị điện dung cảm biến áp suất 20kPa, hình 3.7: Hình 3.7: Sự phụ thuộc cảm biến vào nhiệt độ Nhận xét:  Dựa vào đồ thị ta thấy giá trị điện dung phụ thuộc vào nhiệt độ  Khi tăng nhiệt độ giá trị điện dung giảm Cụ thể, nhiệt độ tăng từ o o o o 290 K đến 300 K ( từ 17 C đến 27 C) điện dung giảm từ 1,023 pF xuống 1,007 PF 55 KẾT LUẬN Qua kết trên, nhận thấy rằng:  Sự dịch chuyển màng cảm biến thay đổi tuyến tính theo áp suất  Mối quan hệ thay đổi áp suất với giá trị điện dung mối quan hệ khơng tuyến tính  Ảnh hưởng nhiệt độ tới giá trị điện dung cảm biến Khi nhiệt độ tăng giá trị điện dung cảm biến giảm 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 58 ... nhiều cảm biến kể đến cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, cảm biến ánh sáng, cảm biến từ trường, cảm biến điện dung, cảm biến khoảng cách, cảm biến thay thế, cảm biến gia tốc, cảm biến vận tốc, cảm biến áp. .. áp lực, cảm biến áp suất, cảm biến dòng chảy, cảm biến hóa học, cảm biến thơng minh, cảm biến tiệm cận, … 1.3.1 .Cảm biến quang Trong cảm biến quang có cảm biến quang dẫn cảm biến quang điện phát... dàng thuận tiện Trong đồ án phần mềm mô COMSOL Multiphysics sử dụng để mơ cảm biến áp suất điện dung, tìm hiểu thay đổi giá trị điện dung, dịch chuyển màng cảm biến áp suất thay đổi, ảnh hưởng