Nghiên cứu nguyên lý và ứng dụng của một số loại cảm biến : Luận văn ThS. Khoa học vật chất: 84401

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN THANH TÙNG NGHIÊN CỨU NGUYÊN LÝ VÀ ỨNG DỤNG CỦA MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - Năm 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN THANH TÙNG NGHIÊN CỨU NGUYÊN LÝ VÀ ỨNG DỤNG CỦA MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 8440130.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM QUỐC TRIỆU Hà Nội - Năm 2018 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG I NGUYÊN LÝ MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN 1.1 Cảm biến nhiệt độ [7,8,9] 1.1.1 Cảm biến nhiệt độ dựa hiệu ứng nhiệt điện 1.1.2 Cảm biến nhiệt độ dựa hiệu ứng tiếp xúc bán dẫn [7,8,9] 1.2 Cảm biến từ trƣờng [4,9,10,15 ] 1.2.1 Cảm biến từ trường dựa hiệu ứng Hall [4] 10 1.2.2 Cảm biến từ trường dựa hiệu ứng fluxgate [11,15,16] 12 1.3 Cảm biến dịch chuyển nhỏ [1] 15 1.4 Cảm biến quang [9,10,12] 18 CHƢƠNG GHÉP NỐI CẢM BIẾN VÀO HỆ ĐO 22 2.1 Tỷ số SNR cảm biến [7,9] 22 2.1.1 Phân loại tạp (nhiễu-external noise): 22 2.1.2 Tạp nội (internal noise) 23 2.1.3 Vai trò quan trọng tạp nhiễu cảm biến [9] 26 2.2 Một số cách ghép thƣờng dùng 28 2.2.1 Sử dụng mạch cầu [2] 28 2.2.2 Sử dụng mạch vi sai 32 2.3 Khuếch đại tín hiệu đo 33 2.3.1 Khối kết nối [12,13] 33 2.3.2 Mạch khuếch đại rời rạc [12,17] .34 2.3.3 Khuếch đại thuật toán (KĐTT) 36 CHƢƠNG III: THỰC NGHIỆM 41 3.1 Khảo sát cảm biến nhiệt độ dùng chuyển tiếp bán dẫn 41 3.1.2 Khảo sát nguội nước theo thời gian 43 3.2 Khảo sát cảm biến quang trở 45 3.2.1 Khảo sát đặc tuyến V-A LED (Số liệu đo phụ lục - Bảng 5) 46 3.3 Khảo sát cảm biến từ trƣờng Hall 55 3.3.1 Đặc trưng nam châm điện 55 3.3.2 Khả đo công suất tiêu thụ điện dùng cảm biến Hall .58 3.3.3 Khả ứng dụng cảm biến Hall đo công suất [5] .60 KẾT LUẬN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Vật liệu A B gắn với hai đầu, nhiệt độ T1 T2 Hình 1.2 Đặc trƣng số cặp nhiệt Hình 1.3 Đặc trƣng V-A điốt bán dẫn .8 Hình 1.4 Sơ đồ đo Eg dùng điốt phân cực ngƣợc Hình 1.5 Hiệu ứng Hall 10 Hình 1.6 Máy đo từ trƣờng dùng hiệu ứng Hall 11 Hình 1.7 Cấu tạo sensor Fluxgate hai lõi .13 Hình 1.8 Ngun lý cảm biến từ thơng bão hịa 14 Hình 1.9 Sơ đồ khối thiết bị phát trừ trƣờng nhỏ 14 Hình 1.10 Tín hiệu lối cảm biến fluxgate từ trƣờng H0 tăng dần 15 Hình 1.11 Cấu tạo biến vi sai 16 Hình 1.12 Nguyên lý cảm biến vi sai lõi Ferite 16 Hình 1.13 Thiết bị đo dịch chuyển nhỏ theo phƣơng ngang .17 Hình 1.14 Đặc trƣng E = E(x) thiết bị 18 Hình 1.15 Hiệu ứng quang 19 Hình 1.16 Đặc trƣng V-A tiếp xúc PN 19 Hình 1.17 Chuyển đổi xung quang thành xung điện 21 Hình 2.1 Sơ đồ hai khối KĐ công suất tạp âm 27 Hình 2.2 Sơ đồ mạch cầu điện trở 29 Hình 2.3 Cảm biến mức chất lỏng dùng cầu điện trở 29 Hình 2.4 Cầu Sauty (a) tụ điện trụ (b) 31 Hình 2.5 Mạch cầu Boonton 72B 31 Hình 2.6 Thu tín hiệu cảm biến mạch cầu 32 Hình 2.7 Mạch kết nối tín hiệu cảm biến với khối đầu vào hệ đo 33 Hình 2.8 Sơ đồ tƣơng đƣơng cảm biến với mạch kết nối 33 Hình 2.9 Tín hiệu nhiễu tác động vào mạch kết nối 34 Hình 2.10 Mạch khuếch đại sử dụng Tranzito lƣỡng cực (a) Tranzito trƣờng MOS (b) .34 Hình 2.11 Nguyên lý mạch khuếch đại vi sai dùng Tranzito .35 Hình 2.12 Cảm biến Hall mạch khuếch đại vi sai dùng Tranzito .36 Hình 2.13 Mạch sở KĐTT 36 Hình 2.14 Khuếch đại lặp lại 37 Hình 2.15 Khuếch đại Dòng-Thế (a) Thế- Dòng (b) .37 Hình 2.16 Mạch vi sai dùng ba KĐTT 38 Hình 2.17 Khuếch đại tín hiệu điện tich (a) khuếch đại dịng (b) 38 Hình 2.18 Khuếch đại dòng (a) Khuếch đại vi sai dùng KĐTT (b) 38 Hình 2.19 Khuếch đại loga (a) đối loga (b) .39 Hình 2.20 Ni cảm biến nguồn dịng 39 Hình 2.21 Ni cảm biến nguồn ổn định 40 Hình 3.1 Đặc tuyến V-A thuận điốt 273K 41 Hình 3.2 Đặc tuyến V-A điốt nhiệt độ khác 42 Hình 3.3 Sự phụ thuộc U điốt theo nhiệt độ 43 Hình 3.4 Sơ đồ mạch khảo sát thay đổi U theo thời gian 44 Hình 3.5 Đồ thị khảo sát thay đổi U theo thời gian 45 Hình 3.6 Đặc tuyến V-A LED 46 Hình 3.7 Sơ đồ mạch khảo sát phản ứng quang trở CdS 47 Hình 3.8 Ảnh từ dao động ký LED đỏ 47 Hình 3.9 Ảnh từ dao động ký LED cam 48 Hình 3.10 Ảnh từ dao động ký LED vàng 48 Hình 3.11 Ảnh từ dao động ký LED trắng 49 Hình 3.12 Ảnh từ dao động ký LED xanh 49 Hình 3.13 Ảnh từ dao động ký LED xanh dƣơng .50 Hình 3.14 Đồ thị phản ứng quang trở QT1 theo tần số .51 Hình 3.15 Đồ thị phản ứng quang trở QT1 dải tần số hẹp .52 Hình 3.16 Đồ thị phản ứng quang trở QT2 dải tần số rộng .52 Hình 3.17 Đồ thị phản ứng quang trở QT2 dải tần số hẹp 53 Hình 3.18 Sơ đồ mạch truyền tín hiệu cách ly 54 Hình 3.19 Sơ đồ mạch đo đặc trƣng từ trƣờng nam châm điện 55 Hình 3.20 Đặc trƣng I - U 56 Hình 3.21 Đặc trƣng B - U .57 Hình 3.22 Đặc trƣng B - I nam châm điện 57 Hình 3.23 Đặc trƣng P - B 58 Hình 3.24 Sơ đồ mạch khảo sát khả đo công suất dùng cảm biến Hall 58 Hình 3.25 Đồ thị khảo sát khả đo công suất dùng cảm biến Hall 59 Hình 3.26 Mạch đo cơng suất tối giản 60 Hình 3.27 Mạch đo cơng suất tải có bù tần số pha 61 Hình 3.28 Mạch đo công suất cao tần 61 MỞ ĐẦU Cảm biến phần tử quan trọng đo lường, dị tín hiệu mạch điều khiển Có nhiều loại cảm biến ứng dụng thực tế, tùy theo yêu cầu phép đo Nguyên lý hoạt động cảm biến dựa hiệu ứng vật lý nhà lý thuyết thực nghiệm đưa Một thông tin quan trọng cảm biến đặc trưng chuyển đổi tín hiệu Bên cạnh đó, thông tin độ nhạy, dải đo, độ phân giải, sai số, độ trễ v.v cần khảo cứu kỹ lưỡng trước áp dụng vào phép đo lường cụ thể Trong luận văn này, chúng tơi tìm hiểu lý thuyết khảo sát thực nghiệm khả ứng dụng số cảm biến: cảm biến nhiệt độ sở chuyển tiếp bán dẫn PN, cảm biến ánh sáng sở quang trở CdS, cảm biến từ trường Hall sở vật liệu bán dẫn Ge loại P Luận văn trình bầy chương: Chƣơng 1: Nguyên lý số loại cảm biến Nội dung: Khái lược số vấn đề liên quan đến hiệu ứng chuyển đổi ba cảm biến nói ứng dụng chúng Chƣơng 2: Ghép nối cảm biến vào hệ đo Nội dung: Trình bầy phương pháp thu tín hiệu từ cảm biến giảm thiểu tạp nhiễu thông qua chọn lựa khối ghép nối mạch khuếch đại Chƣơng 3: Thực nghiệm Nội dung: Kết khảo sát thực nghiệm đặc trưng chuyển đổi cảm biến khả ứng dụng chúng thực tiễn Do thời lượng nghiên cứu hạn chế, kết khảo sát thu luận văn chắn không tránh khỏi khiếm khuyết Tác giả mong nhận quan tâm bảo thầy cô CHƢƠNG I: NGUYÊN LÝ MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN 1.1 Cảm biến nhiệt độ [7,8,9] Trong thực tế, có nhiều loại cảm biến nhiệt độ dựa nguyên lý khác Ví dụ cảm biến dựa hiệu ứng dãn nở học, hiệu ứng nhiệt điện trở, hiệu ứng nhiệt áp suất, hiệu ứng nhiệt quang v.v Trong khuôn khổ luận văn có hạn, chúng tơi đề cập đến số loại cảm biến nhiệt độ, thường sử dụng đo lường thực nghiệm vật lý 1.1.1 Cảm biến nhiệt độ dựa hiệu ứng nhiệt điện Tại mối nối hai vật dẫn bán dẫn khác loại xuất hiệu điện tiếp xúc Nguyên nhân gây hiệu điện tượng khuếch tán hạt tải điện có mật độ khác Nếu có hai mối nối nhiệt độ, hiệu điện tiếp xúc tổng cộng không ngược dấu Trên hình 1.1 mơ tả hai vật liệu A B khác loại, ghép với hai mối nối Hiệu điện V xuất hai đầu nối giữ nhiệt độ khác nhau, tỷ lệ với chênh lệch nhiệt độ T = T2 – T1 theo phương trình: V  ( S A  SB ) T (1.1) với S A S B hệ số Seebeck vật liệu A vật liệu B Hiện tượng quan sát kim loại vào năm 1821 Thomas Johann Seebeck mang tên ơng Hình 1.1 Vật liệu A B gắn với hai đầu, nhiệt độ T1 T2 Có thể sử dụng công thức tương đương: V  k n Ln T e n2 (1.2) Đây hiệu ứng vật lý sử dụng dụng cụ nhiệt, cặp nhiệt hay dụng cụ mẫu cho đo lường nhiệt độ Năm 1834 Jean Charly Athanase Peltier tìm tượng ngược lại: cho dòng điện chạy qua cấu trúc hình 1.1, hai mối nối kim loại khác nhau, xuất hiện tượng thu tỏa nhiệt Nhiệt lượng Q đơn vị thời gian, hấp thụ mối nối có nhiệt độ thấp bằng: Q  ( PA  PB ) I (1.3) với PA , PB hệ số Peltier vật liệu, I dòng điện Năm 1854 William Thomson (Lord Kelvin) tìm tượng: vật liệu dẫn điện tồn gradient nhiệt độ dT (do chênh lệch T hai đầu thanh), theo chiều dài xuất dòng điện Một suất điện động E sinh gradient nhiệt độ để tạo dòng điện: E  T2   dT   T (1.4) T1 với  hệ số Thomson vật liệu Hiệu ứng Seebeck hình 1.1 hàm chứa hai hiệu ứng: Peltier Thomson + Những kim loại hợp kim khác sử dụng chế tạo cặp nhiệt điện cho độ nhậy dải làm việc khác Chromel (khoảng 90% Ni 10% Cr) Contantan (khoảng 40% Ni 60% Cu) hai hợp kim thường sử dụng + Vật liệu nhiệt điện chế tạo từ chất bán dẫn đặc thù với hệ số Peltier lớn sử dụng để chế tạo vi mạch sensor nhiệt độ Nó sử dụng làm bơm nhiệt số sản phẩm điốt laser, CCD cameras, vi xử lý, phân tích máu… Khả chuyển đổi qua lại điện nhiệt thiết bị nhiệt điện phụ thuộc vào hệ số phẩm chất (ZT) vật liệu: ZT  S 2T  kT (1.5) [14] Steven A Macintyre (2000), Magnetic field measurement, Copyrigh 2000 CRC Press LLC, USA [15] P Q Trieu, N T Nghia, D G Tung (2011), Study on manufacture the device for detecting small magnetic field fluctuation, The 2011 international conference on ICDV, pp 68-71 [16] Wallace H Campbell (2002), Introduction to geomagnetic field, Cambridge University Press, Australia [17] William C Dum (2005), Fundamental of Process Control, MC Graw-Hill, New York 64 Industrial Intrusmentation and PHỤ LỤC BẢNG SỐ LIỆU Bảng 1: Khảo sát đặc tuyến V-A điốt nhiệt độ 273K Bảng 2: Đặc tuyến V - A điốt nhiệt độ khác Bảng 3: Sự phụ thuộc U theo nhiệt độ Bảng 4: Khảo sát nguội nước theo thời gian Bảng 5: Khảo sát đặc tuyến V-A led Bảng 6: thí nghiệm với quang trở QT1 Bảng 7: Thí nghiệm với quang trở QT2 Bảng 8: Khảo sát đặc trưng nam châm điện Bảng 9: Khả đo công suất dùng cảm biến Hall Bảng 1: Khảo sát đặc tuyến V-A điốt nhiệt độ 273K Dòng STT Điện áp điện (V) (mA) Dòng Điện STT áp (V) Dòng điện (mA) Điện STT áp (V) điện (mA) 0.0002 11 0.491 0.0229 21 0.635 0.785 0.0718 12 0.523 0.0552 22 0.646 1.007 0.112 13 0.556 0.128 23 0.678 2.011 0.162 14 0.572 0.189 24 0.698 3.036 0.221 15 0.585 0.259 25 0.712 4.017 0.262 16 0.596 0.335 26 0.722 5.024 0.313 0.0002 17 0.609 0.443 27 0.731 6.01 0.373 0.0008 18 0.617 0.526 28 0.744 7.051 0.431 0.00399 19 0.627 0.661 29 0.751 8.06 20 0.633 0.751 30 0.759 9.13 10 0.45 0.0068 Bảng 2: Đặc tuyến V - A điốt nhiệt độ khác Dòng STT Điện điện áp (V) (mA) Khảo sát 80 độ C Dòng Điện STT áp (V) điện Điện (mA) STT áp (V) Khảo sát 70 độ C Dòng điện (mA) Khảo sát 55 độ C 0.0079 0.0000 0.012 0.043 0.194 0.0024 0.059 0.082 0.241 0.0074 0.103 0.0001 0.122 0.0001 0.267 0.0135 0.153 0.0004 0.173 0.0003 0.307 0.0334 0.19 0.0016 0.211 0.0008 0.34 0.0654 0.21 0.0039 0.248 0.0018 0.366 0.1097 0.3040 0.012 0.296 0.0057 0.392 0.1737 0.3400 0.0302 0.32 0.0104 0.41 0.2337 0.396 0.104 0.335 0.015 10 0.428 0.3096 10 0.42 0.18 10 0.351 0.0225 11 0.446 0.443 11 0.451 0.345 11 0.367 0.0333 12 0.45 0.4593 12 0.474 0.466 12 0.382 0.0472 13 0.46 0.5692 13 0.482 0.604 13 0.393 0.0595 14 0.47 0.79 14 0.495 0.789 14 0.402 0.0727 15 0.41 0.0912 16 0.423 0.1162 17 0.429 0.1297 18 0.438 0.1582 19 0.444 0.1779 20 0.452 0.2068 21 0.456 0.2269 22 0.462 0.2536 Bảng 2: Đặc tuyến V - A điốt nhiệt độ khác Dòng STT Điện điện áp (V) (mA) Dòng Điện STT áp (V) Khảo sát 40 độ C điện Điện (mA) STT áp (V) Khảo sát 27 độ C Dòng điện (mA) Khảo sát độ C 0 0.001 0.0002 0.034 0.1 0.0002 0.0718 0.06 0.2 0.00021 0.112 0.1 0.306 0.0009 0.162 0.182 0.0001 0.4 0.011 0.221 0.221 0.0003 0.462 0.0567 0.262 0.282 0.0013 0.512 0.178 0.313 0.0002 0.312 0.0029 0.538 0.316 0.373 0.0008 0.34 0.006 0.556 0.465 0.431 0.00399 10 0.367 0.0121 10 0.573 0.657 10 0.45 0.0068 11 0.39 0.0225 11 0.583 0.805 11 0.491 0.0229 12 0.418 0.0451 12 0.523 0.0552 13 0.446 0.0865 13 0.556 0.128 14 0.45 0.0952 14 0.572 0.189 15 0.463 0.1257 15 0.585 0.259 16 0.474 0.1591 16 0.596 0.335 17 0.483 0.1962 17 0.609 0.443 18 0.495 0.248 18 0.617 0.526 19 0.504 0.3018 19 0.627 0.661 20 0.514 0.3675 20 0.633 0.751 21 0.524 0.454 21 0.635 0.785 22 0.551 0.779 Bảng 3: Sự phụ thuộc U theo nhiệt độ STT Nhiệt độ Điện áp (độ C) (V) 40 0.565 42 0.561 45 0.556 50 0.547 52 0.54 55 0.534 58 0.528 60 0.523 62 0.519 10 65 0.513 11 68 0.506 12 73 0.496 13 75 0.492 14 79 0.485 Bảng 4: Khảo sát nguội nƣớc theo thời gian Thời Điện áp Thời Điện áp STT gian (s) (mV) STT gian (s) (mV) 113 26 375 89.3 51 750 72.5 15 112.6 27 390 88.6 52 765 72.2 30 111.7 28 405 87.8 53 780 72 45 110.6 29 420 86.8 54 795 71.1 60 109.5 30 435 85.9 55 810 70.6 75 108.4 31 450 85.6 56 825 69.8 90 107.1 32 465 84.9 57 840 69.1 105 106 33 480 84.2 58 855 68.9 120 104.5 34 495 83.6 59 870 68.6 10 135 104 35 510 82.7 60 885 68.2 11 150 103.2 36 525 81.8 61 900 67.6 12 165 102 37 540 81.2 62 915 67 13 180 101.1 38 555 80.7 63 930 66.5 14 195 99.7 39 570 80.1 64 945 66 15 210 98.6 40 585 79.5 65 960 65.5 16 225 97.6 41 600 78.7 66 975 65.1 17 240 96.9 42 615 77.9 67 990 64.6 18 255 96.4 43 630 77.3 68 1005 64.6 19 270 95.1 44 645 76.9 69 1020 64.1 20 285 94.5 45 660 76.4 70 1035 63.3 21 300 93.5 46 675 75.7 71 1050 62.7 22 315 92.3 47 690 75.2 72 1065 62.4 23 330 91.6 48 705 74.6 73 1080 62.2 24 345 90.9 49 720 73.7 74 1095 61.9 25 360 90.4 50 735 73 75 1110 61.7 STT Thời Điện áp gian (s) (mV) Bảng 4: Khảo sát nguội nƣớc theo thời gian STT Thời Điện áp gian (s) (mV) STT Thời Điện áp gian (s) (mV) STT Thời gian Điện áp (s) (mV) 76 1125 61.4 101 1500 51.5 126 1875 44 77 1140 60.5 102 1515 51.3 127 1890 43.7 78 1155 60 103 1530 51.1 128 1905 43.5 79 1170 59.7 104 1545 50.7 129 1920 43.3 80 1185 59.5 105 1560 50.2 130 1935 42.9 81 1200 59.1 106 1575 49.8 131 1950 42.8 82 1215 58.6 107 1590 49.6 132 1965 42.5 83 1230 58.2 108 1605 49.1 133 1980 42.1 84 1245 57.8 109 1620 49 134 1995 41.7 85 1260 57.1 110 1635 48.8 135 2010 41.6 86 1275 56.8 111 1650 48.5 136 2025 41.2 87 1290 56.5 112 1665 48 137 2040 41.1 88 1305 56.3 113 1680 47.5 138 2070 40.7 89 1320 56 114 1695 47.4 139 2100 40 90 1335 55.6 115 1710 47.1 140 2130 39.6 91 1350 55.1 116 1725 47 141 2160 39.5 92 1365 54.7 117 1740 46.7 142 2190 38.6 93 1380 54.4 118 1755 46.3 143 2220 38.3 94 1395 54.1 119 1770 45.8 144 2280 37.5 95 1410 53.9 120 1785 45.6 145 2340 36.6 96 1425 53.3 121 1800 45.4 146 2400 35.8 97 1440 53 122 1815 45.2 147 2460 35.1 98 1455 52.4 123 1830 45 148 2520 34.2 99 1470 51.9 124 1845 44.8 149 2580 33.6 100 1485 51.7 125 1860 44.4 150 2640 32.8 151 2700 32.2 Bảng 5: Khảo sát đặc tuyến V-A led STT Điện áp Dòng (V) điện (mA) STT Led xanh Điện áp Dòng điện (V) (mA) STT Led hồng ngoại Điện áp Dòng (V) điện (mA) Led mầu cam 0.0078 0.0007 0.0014 0.24 0.1490 0.152 0.772 0.2890 0.231 0.893 0.439 0.342 1.052 0.55 0.463 1.222 0.652 0.604 1.392 0.769 0.0012 0.823 1.482 0.836 0.0053 0.985 1.593 0.925 0.0348 1.135 10 1.692 0.0002 10 0.992 0.116 10 1.362 11 1.813 0.0004 11 1.022 0.184 11 1.514 0.0015 12 1.942 0.0007 12 1.064 0.301 12 1.608 0.01 13 2.04 0.0015 13 1.106 0.432 13 1.663 0.027 14 2.137 0.0071 14 1.166 0.622 14 1.703 0.069 15 2.235 0.038 15 1.201 0.761 15 1.734 0.114 16 2.305 0.1 16 1.302 1.145 16 1.77 0.199 17 2.357 0.262 17 1.346 1.309 17 1.805 0.295 18 2.405 0.434 18 1.385 1.56 18 1.851 0.454 19 2.475 0.664 19 1.43 1.746 19 1.876 0.541 20 2.526 0.84 20 1.468 1.949 20 1.904 0.648 21 2.566 0.997 21 1.507 2.209 21 1.944 0.826 22 2.595 1.117 22 1.538 2.45 22 1.97 0.939 23 2.625 1.259 23 1.568 2.691 23 2.015 1.115 24 2.77 1.945 24 1.602 2.904 24 2.056 1.309 25 2.815 2.176 25 2.104 1.536 26 2.876 2.488 26 2.176 1.917 27 2.92 2.68 27 2.315 2.666 28 2.947 2.94 28 2.363 2.951 Bảng 5: Khảo sát đặc tuyến V-A led Dòng STT Điện áp điện (V) (mA) Dòng STT Led mầu đỏ Điện áp điện (V) (mA) Dòng STT Led mầu vàng Điện áp điện (V) (mA) Led xanh dương 0 0 0 0.51 0.5 1.18 0.75 0.8 1.39 4 0.9 2.35 0.003 1.19 5 2.49 0.048 1.25 0.003 1.2 2.52 0.073 1.507 0.009 1.5 2.53 0.086 1.542 0.034 1.6 0.003 2.56 0.153 1.6 0.061 1.691 0.076 2.58 0.182 10 1.63518 0.167 10 1.76 0.221 10 2.62 0.29 11 1.69168 0.295 11 1.81 0.395 11 2.63 0.301 12 1.74118 0.529 12 1.845 0.524 12 2.68 0.462 13 1.79568 0.771 13 1.87 0.646 13 2.71 0.587 14 1.84818 1.091 14 1.87 0.646 14 2.73 0.65 15 1.90268 1.396 15 1.895 0.752 15 2.77 0.817 16 1.95418 1.715 16 1.92 0.873 16 2.82 1.015 17 2.00418 2.072 17 1.958 1.056 17 2.87 1.242 18 2.05518 2.41 18 2.008 1.268 18 2.88 1.29 19 2.11618 2.81 19 2.046 1.481 19 2.92 1.47 20 2.11318 2.839 20 2.084 1.678 20 2.97 1.683 21 2.134 1.951 21 2.98 1.72 22 2.172 2.118 22 3.02 1.941 23 2.209 2.285 23 3.06 2.108 24 2.234 2.407 24 3.07 2.205 25 2.259 2.559 25 3.1 2.336 26 2.272 2.695 26 3.12 2.508 27 2.297 2.893 27 3.16 2.728 Bảng 6: thí nghiệm với quang trở QT1 STT Tần số Điện áp (Hz) (V) STT Tần số Điện áp (Hz) (V) STT Tần số Điện áp (Hz) (V) 200 1.773 18 1900 1.377 35 7000 1.331 300 1.653 19 2000 1.38 36 7500 1.328 400 1.587 20 2100 1.374 37 8000 1.325 500 1.541 21 2200 1.369 38 8500 1.325 600 1.511 22 2300 1.368 39 9000 1.325 700 1.485 23 2400 1.366 40 9500 1.325 800 1.464 24 2500 1.365 41 10000 1.325 900 1.447 25 2700 1.361 42 10500 1.322 1000 1.437 26 2900 1.356 43 11000 1.324 10 1100 1.425 27 3100 1.352 44 12000 1.323 11 1200 1.416 28 3500 1.348 45 13000 1.323 12 1300 1.406 29 4000 1.344 46 14000 1.318 13 1400 1.404 30 4500 1.337 47 15000 1.318 14 1500 1.392 31 5000 1.337 48 16000 1.314 15 1600 1.39 32 5500 1.335 49 17000 1.311 16 1700 1.387 33 6000 1.33 50 18000 1.311 17 1800 1.384 34 6500 1.33 51 19000 1.313 52 20000 1.312 Bảng 7: Thí nghiệm với quang trở QT2 STT Tần số Điện (Hz) áp (V) STT Tần số Điện áp (Hz) (V) STT Tần số Điện áp (Hz) (V) 200 1.507 16 1700 1.365 31 8000 1.361 300 1.438 17 1800 1.364 32 8500 1.361 400 1.414 18 1900 1.363 33 9000 1.361 500 1.391 19 2000 1.362 34 9500 1.361 600 1.383 20 2500 1.362 35 10000 1.361 700 1.382 21 3000 1.361 36 11000 1.361 800 1.38 22 3500 1.36 37 12000 1.361 900 1.374 23 4000 1.36 38 13000 1.361 1000 1.373 24 4500 1.36 39 14000 1.361 10 1100 1.372 25 5000 1.361 40 15000 1.361 11 1200 1.371 26 5500 1.361 41 16000 1.36 12 1300 1.369 27 6000 1.36 42 17000 1.36 13 1400 1.368 28 6500 1.36 43 18000 1.36 14 1500 1.367 29 7000 1.36 44 19000 1.36 15 1600 1.366 30 7500 1.36 45 20000 1.361 Bảng 8: Khảo sát đặc trƣng nam châm điện Điện Dòng STT Từ Cơng Điện Dịng Từ Cơng áp điện trƣờng suất tải (V) (mA) (Gauss) (mW) áp điện trƣờng suất tải (V) (mA) (Gauss) (mW) STT 0.1 1.12 12.6 0.112 25 2.5 29.46 59.8 73.65 0.2 2.24 14.1 0.448 26 2.6 30.73 62.2 79.898 0.3 3.29 15.6 0.987 27 2.7 31.82 64.3 85.914 0.4 4.46 17.3 1.784 28 2.8 32.98 66.6 92.344 0.5 5.63 19 2.815 29 2.9 34.23 68.9 99.267 0.6 6.72 20.7 4.032 30 35.41 71.1 106.23 0.7 22.6 5.6 31 3.1 36.51 73.2 113.181 0.8 8.98 24.2 7.184 32 3.2 37.76 75.6 120.832 0.9 10.07 25.9 9.063 33 3.3 38.89 77.7 128.337 10 11.12 27.6 11.12 34 3.4 40.04 80 136.136 11 1.1 12.3 29.6 13.53 35 3.5 41.23 82.4 144.305 12 1.2 13.45 31.4 16.14 36 3.6 42.36 84.4 152.496 13 1.3 14.54 33.3 18.902 37 3.7 43.51 86.6 160.987 14 1.4 15.74 35.2 22.036 38 3.8 44.68 88.8 169.784 15 1.5 16.72 36.8 25.08 39 3.9 45.88 91.1 178.932 16 1.6 17.92 38.8 28.672 40 47.02 93.2 188.08 17 1.7 18.99 40.8 32.283 41 4.1 48.2 95.6 197.62 18 1.8 20.33 43.1 36.594 42 4.2 49.34 97.7 207.228 19 1.9 21.22 44.8 40.318 43 4.3 50.53 99.9 217.279 20 22.39 46.9 44.78 44 4.4 51.66 102.1 227.304 21 2.1 23.48 48.8 49.308 45 4.5 52.83 104.3 237.735 22 2.2 25.95 53.6 57.09 46 4.6 53.91 106.5 247.986 23 2.3 27.09 55.6 62.307 47 4.7 55.06 108.8 258.782 24 2.4 28.34 57.8 68.016 48 4.8 56.2 111 269.76 Bảng 8: Khảo sát đặc trƣng nam châm điện Điện Dòng STT Từ Cơng Điện Dịng Từ Cơng áp điện trƣờng suất tải (V) (mA) (Gauss) (mW) áp điện trƣờng suất tải (V) (mA) (Gauss) (mW) STT 49 4.9 57.33 113.3 280.917 61 6.1 70.9 142.1 432.49 50 58.5 115.7 292.5 62 6.2 71.7 144.4 444.54 51 5.1 59.67 118.1 304.317 63 6.3 72.8 145.6 458.64 52 5.2 60.74 120.3 315.848 64 6.4 73.8 148 472.32 53 5.3 61.88 122.6 327.964 65 6.5 75.09 54 5.4 63.06 125.1 340.524 66 6.6 76.9 151.7 507.54 55 5.5 64.14 127.3 352.77 67 6.7 77.2 155.1 517.24 56 5.6 65.25 129.6 365.4 68 6.8 78.3 157.6 532.44 57 5.7 66.47 132.2 378.879 69 6.9 79.9 159.6 551.31 58 5.8 67.59 134.5 392.022 70 80.9 161.4 566.3 59 5.9 68.68 136.7 405.212 71 7.1 82 165.2 582.2 60 69.82 138.9 418.92 72 8.7 100 204 870 150.9 488.085 Bảng 9: Khả đo công suất dùng cảm biến Hall S Điện áp tiêu Dòng điện qua Từ trường Công suất tiêu thụ TT thụ (V) tải (mA) (Gauss) tải (mW) 27.6 28.28 89.0 780.528 27.7 27.28 85.2 755.656 27.8 25.96 80.0 721.688 27.9 23.46 71.2 654.534 28.0 22.57 67.9 631.960 28.1 21.47 63.2 603.307 28.2 20.35 60.6 573.870 28.3 19.25 56.8 544.775 28.4 18.14 53.5 515.176 10 28.5 17.15 50.3 488.775 11 28.6 15.98 46.8 457.028 12 28.7 14.90 42.5 427.630 13 28.8 13.75 38.7 396.000