Về nguyên lý, điện trở của cảm biến có thể được tính bằng cách sử dụng nguồn dòng cho dòng điện ( IDC ) chạy qua cảm biến và tính điện áp giữa hai đầu cảm biến ( VDC).Khi đó điện trởcủa cảm biến sẽ được tính bằng công thức theo định luật Ohm:
R VDC (2.17)
S I
DC
Tuy nhiên, vì cảm biến sử dụng chất lỏng ion nên nếu sử dụng điện áp một chiều tác dụng lên hai đầu điện cực thì sẽ hình thành điện dung kí sinh giữa điện cực và chất lỏng dẫn điện, điều đó làm cho phép đo không được ổn định [1]. Vì vậy, trong nghiên cứu này, một nguồn dòng AC được sử dụng để cải thiện được độ chính xác của phép đo. Giá trị điện trở trên cảm biến sẽ được đo bằng phương pháp đo bốn cực, sử dụng mạch nguồn dòng Howland và mạch cầu Wien tạo dao động như hình 2.8. Mạch cầu Wien sẽ tạo ra tín hiệu xoay chiều hình sin tại tần số xác định đưa vào cảm biến. Nguồn dòng Howland giữ tín hiệu dòng điện ổn định đi qua cảm biến. Sau đó, giá trị
nguồn dòng qua cảm biến is được xác định bởi điện trở trở R7 thông qua công thức 2.4 của mạch nguồn dòng Howland:
i Vi (2.18)
S
R7
Giá trị dòng điện is chỉ phụ thuộc vào giá trị R7 mà không phụ thuộc vào sự thay đổi giá trị trở của cảm biến khi cảm biến chịu tác dụng của lực kéo. Biên độ tín hiệu lối ra (Vs ) được xác định bằng mạch tích hợp bao gồm một bộ khuếch đại công cụ cùng với một bộ thu đỉnh. Mạch lọc thông cao nhằm loại bỏ nhiễu tần số thấp (50, 60 Hz) từ môi trường.
Khi có được độ lớn điện áp và dòng điện qua hai đầu cảm biến (thông qua nguồn dòng Howland), ta có thể được giá trị điện trở của cảm biến bằng công thức:
R Vs (2.19)
s
is
Ngoài ra, hệ thống có thêm một bộ thu thập dữ liệu sử dụng vi điều khiển để nhận dữ liệu từ cảm biến đồng thời giao tiếp với máy tính thông qua module truyền thông Bluetooth. R8 Bluetooth R6 HPF - R9 TL082 V in + MCU R7 Rs
Dao động Wien Nguồn dòng Howland Xác định đỉnh
CHƯƠNG 3. CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM