BÁO cáo học PHẦN THỰC HÀNH đo LƯỜNG cảm BIẾN thí nghiệm đo độ dịch chuyển

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO
HỌC PHẦN THỰC HÀNH ĐO LƯỜNG CẢM BIẾN
Nhóm 3:
Nguyễn Đăng Huy
Đỗ Ngọc Anh
Trần Tấn Phong
Nguyễn Hoàn Hảo
Nguyễn Hữu Hồng Huy
Phan Ngơ Gia Trung
Nguyễn Xn Hiền

Đà Nẵng, 04/2022


NỘI DUNG:
1. Thí nghiệm: Đo độ dịch chuyển
 TN1: Cảm Biến Điện Dung
 TN2: Cảm Biến Điện Cảm
2. KTCB
 TN Phát Hiện Vật Liệu
 Cảm Biến Quang Điện
 Cảm Biến Sợi Quang
 Cảm Biến Quang Điện Tử
 TN Điểm Đóng Cắt
 TN Độ Từ Thẩm
 TN Độ Trễ Đóng Cắt
 TN Các Điểm Tắt Và Bật

3. Đo RLC
 Thí nghiệm - Cầu Maxwell-Wien
 Thí nghiệm - Cầu Wien
 Thí nghiệm - Cầu Wheatstone
4. Đo Góc Và Tốc Độ
 Cảm Biến Tuyệt Đối Sử Dụng Mã Nhị Phân
 Cảm Biến Gia Tăng
 Cảm Biến Tuyệt Đối Sử Dụng Mã Gray

BÀN 1.


Thí nghiệm - Đo độ dịch chuyển bằng cảm biến điện cảm I
Căn chỉnh điểm 0 của cầu đo
Thí nghiệm sau đây bắt đầu bằng việc đặt điểm 0 của cầu đo vào điểm trung tâm của lơi
cuộn dây. Điện áp vào của cầu được đặt bằng thiết bị ảo Function generator (bộ sinh hàm)
và điện áp ra được đo trên thiết bị ảo Oscilloscope (máy hiển thị dao động). Sơ đồ sau minh
họa cho mạch đo thích hợp.

Lắp ráp mạch thí nghiệm sau.


Trước tiên, mở bộ sinh hàm và thiết lập các tham số sau:
Cài đặt cho bộ sinh hàm
Power

On

Signal form

Sine

Amplitude

100 %

Factor

1:1

Frequency

5 kHz

Tiếp theo, mở máy hiển thị dao động và thiết lập các tham số sau:
Cài đặt cho máy hiển thị dao động
Operating mode
Time base

X/T
50 µs

Coupling channel A

DC

Sensitivity channel A

100 mV

Coupling channel B
Trigger

OFF
Channel A


Sau đó di chuyển lơi cuộn dây đến vị trí trung tâm của nó (độ chia 20).
Điều chỉnh biến trở để đặt điểm 0 sao cho biên độ của điện áp cầu đạt
giá trị nhỏ nhất.
Copy đường dao động thu được vào phần ô trống bên dưới.

Biên độ và tần số của điện áp cầu là bao nhiêu sau khi việc căn chỉnh điểm
0 đă hoàn tất? Điền đáp án của bạn vào ô trống dưới đây.
150mv,5khz
Các tham số cho bộ khuếch đại vi phân
Thí nghiệm tiếp theo nghiên cứu cách thức vận hành của bộ khuếch đại vi phân.
Mở rộng phần cài đặt của thí nghiệm trước sao cho channel B (kênh B) của
máy hiển thị dao động hiển thị ngơ ra từ bộ khuếch đại vi phân (xem h́ nh
dưới).


Thay đổi cài đặt cho máy hiển thị dao động như sau:
Cài đặt cho máy hiển thị dao động
Operating mode
Time base

X/T
50 µs

Coupling channel A

DC

Sensitivity channel A

5V

Coupling channel B

DC

Sensitivity channel B

2V

Trigger

Channel A


Tiếp theo, di chuyển lơi cuộn dây đến giới hạn dưới của nó (độ chia 0) và
tiến hành lại thí nghiệm một lần nữa. Copy đường dao động thu được vào
phần ô trống dưới đây.


Sau đó, di chuyển lơi cuộn dây đến vị trí giới hạn trên của nó (độ chia 40) và
lặp lại thí nghiệm như trên. Copy đường dao động vào phần ô trống bên
dưới.

Độ lệch pha giữa điện áp cầu và điện áp ra của bộ khuếch đại vi phân là
bao nhiêu? Độ lợi của bộ khuếch đại vi phân là bao nhiêu? Điền đáp án
của bạn vào ô trống bên dưới.

 90 độ,-3.0


Thí nghiệm - Đo độ dịch chuyển bằng cảm biến điện cảm II
Kiểm định máy tạo xung
Để chuyển đổi điện áp AC của cầu thành điện áp DC tỉ lệ với độ dịch
chuyển, chúng ta sử dụng một mạch lấy mẫy và giữ điều khiển bằng xung
như đă đề cập trước đó. Việc lấy mẫu điện áp AC nên xảy ra mỗi khi biên
độ đạt giá trị cực đại để có thể tận dụng hết biên độ sẵn có. Và để phục vụ
cho mục đích này, việc cần làm trước tiên trong thí nghiệm tiếp theo là
chọn pha cho máy tạo xung. Điện áp vào của cầu được đặt bởi thiết bị ảo
Function generator (máy sinh hàm) và điện áp ra được đo trên thiết bị ảo
Oscilloscope (máy hiển thị dao động). Sơ đồ sau minh họa mạch đo thích
hợp.

Lắp ráp mạch thí nghiệm sau.


Trước tiên, mở bộ sinh hàm và thiết lập các tham số sau:
Cài đặt cho bộ sinh hàm
Power

On

Signal form

Sine

Amplitude

100 %

Factor

1:1

Frequency

5 kHz

Tiếp theo, mở máy hiển thị dao động và thiết lập các tham số sau:
Cài đặt cho máy hiển thị dao động
Operating mode
Time base

X/T
50 µs

Coupling channel A

DC

Sensitivity channel A

5V

Coupling channel B

DC

Sensitivity channel B

5V

Trigger

Channel A


Điều chỉnh biến trở cho pha của máy tạo xung sao cho xung xuất hiện đúng
vào lúc biên độ điện áp cung cấp là lớn nhất. Lơi của cuộn dây nên ở giới
hạn trên của nó.
Copy đường dao động thu được vào phần ơ trống bên dưới.

Sau đó, di chuyển lơi của cuộn dây đến vị trí giới hạn dưới của nó (đơ chia
0). Thay đổi cài đặt của thí nghiệm sao cho điện áp cầu được ghi lại trên
máy hiển thị dao động thay v́điện áp cung cấp như trước. Giữ nguyên cài đặt
cho máy tạo xung và máy hiển thị dao động và tiến hành thí nghiệm lại một
lần nữa. Copy đường dao động thu được vào phần ô trống bên dưới.


Thí nghiệm - Đo độ dịch chuyển bằng cảm biến điện cảm III
Xác định đường đặc trưng của cảm biến
Thí nghiệm sau đây sẽ xác định đường đặc trưng tĩnh của cảm biến. Lơi của
cuộn dây được đặt ở giới hạn dưới của nó và dịch chuyển từng bước tới giới
hạn trên trong quá tŕnh thí nghiệm với điện áp ngơ ra uOut được đo thông qua

mạch đo cho mỗi vị trí x của lơi. Điện áp vào của cầu được đặt bởi Function
generator (bộ sinh hàm) và điện áp ra được đo bởi thiết bị ảo Voltmeter A
(vôn kế A). Sơ đồ sau minh họa cho mạch đo thích hợp.


Lắp ráp mạch thí nghiệm sau.


Trước tiên, mở bộ sinh hàm và thiết lập các tham số sau:
Cài đặt cho bộ sinh hàm
Power

On

Signal form

Sine

Amplitude

100 %

Factor

1:1

Frequency

5 kHz

Tiếp theo, mở vôn kế A và thiết lập các tham số sau:
Cài đặt cho vôn kế A
Operating mode
Display
Measuring range

DC
P
5V

Di chuyển lơi của cuộn dây đến vị trí giới hạn dưới và đo điện áp ra tương ứng
uOut. Di chuyển lơi của cuộn dây lên theo từng bước, mỗi bước là 2.5 độ
chia và đo điện áp ra sau mỗi lần di chuyển. Điền các cặp giá trị bạn thu
được vào bảng bên dưới, sau đó chuyển sang Chart mode để thấy đường
đặc trưng của cảm biến


4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4

-5

5

10

15

20

25

30

35

0

40
x

Độ lợi của bộ khuếch đại tín hiệu đo theo vôn trên mỗi độ chia là bao nhiêu
cho
một dịch chuyển ở giữa khoảng đo? Điền đáp án của bạn vào ô trống dưới
đây.
 2.15
Tác động của pha lên máy tạo xung
Thí nghiệm sau nghiên cứu pha (góc pha ) của máy tạo xung sử dụng
đường đặc trưng của cảm biến.
Điều chỉnh biến trở dùng để căn chỉnh pha sao cho pha là 45° hoặc 45° thay vĺ à 90° hoặc -90°. Tiến hành lại thí nghiệm như trên và điền
kết quả vào bảng dưới.

BÀN 2.
Thí nghiệm: phát hiện vật liệu
Kiểm tra mẫu vật liệu nào làm công tắc tiệm cận điện cảm đáp ứng.
Lắp ráp thí nghiệm:

Lắp ráp bảng mạch cảm biến theo mơ tả được tìm thấy trong chương"Kết
nối với máy tính".
Tŕnh tự thí nghiệm:
Thực hiện thí nghiệm tương ứng với mơ tả trên "Tŕnh tự thí nghiệm ".
1.Di chuyển xe trượt khoảng 3 mm ra xa cảm biến sử dụng thiết bị định
vị trí (Slider Control Unit).
2.Kiểm tra đáp ứng của cảm biến với các loại mẫu vật liệu khác nhau.
3.Ghi lại loại vật liệu được nhận ra và loại không được nhận.
Điền kết quả của bạn:
ST37 (thép)
Nhôm
Thép không gỉ
Nhựa trắng (thô)

được phát hiện
được phát hiện
__
được phát hiện


Hệ số giảm
Tính tốn hệ số giảm cho cơng tắc tiệm cận điện cảm dựa vào các giá trị
từ thí nghiệm 2.

Tŕnh tự thí nghiệm:

1.Lấy các giá trị từ thí nghiệm 2.
2.Thay các giá trị này vào trong phương tŕnh ở dưới.
3.Tính tốn hệ số giảm cho các mẫu vật liệu đơn lẻ và nhập kết quả vào
các khung kết quả tương ứng.

Tính tốn hệ số giảm:
ST37 (thép)
Hệ số giảm= 1___
Giá trị phần trăm xấp xỉ. 100_ %;
Nhôm
Hệ số giảm= 0.99
Giá trị phần trăm xấp xỉ. 99%_ %
Thép không rỉ
Hệ số giảm= 0___
Giá trị phần trăm xấp xỉ. 0___%
Nam châm
Hệ số giảm= 1___
Giá trị phần trăm xấp xỉ. 100%%
Đồng thau
Hệ số giảm= 0.99
Giá trị phần trăm xấp xỉ. 99%_%


Thí nghiệm: phát hiện vật liệu
Kiểm tra xe loại vật liệu nào làm cảm biến đáp ứng.
Lắp ráp thí nghiệm:

Lắp ráp bảng mạch cảm biến theo mô tả trong chương "Kết nối với máy
tính".
Tŕnh tự thí nghiệm:

Thực hiện thí nghiệm như được mơ tả trong chương "Tŕnh tự thí nghiệm".
1.Di chuyển xe trượt ra xa cảm biến 5 mm sử dụng thiết bị định vị trí
(Slider Control Unit).
2.Kiểm tra đáp ứng của cảm biến tới các mẫu khác nhau.
3.Ghi lại loại vật liệu làm cảm biến đáp ứng và loại làm cảm biến
không đáp ứng.
Điền kết quả của bạn:
ST37 (thép)
Nhôm
Thép không rỉ
Nhựa trắng (thô)

đáp ứng
đáp ứng
__
đáp ứng


Nhựa trắng (tinh)

đáp ứng

Nhựa đen (thô)
Nhựa đen (tinh)
Plexiglass
Nam châm
Mẩu giấy (khô)

đáp ứng
đáp ứng

__
đáp ứng
__


Thí nghiệm: điểm đóng cắt
Kiểm tra ở điểm nào cảm biến đáp ứng với các vật liệu khác nhau
Lắp ráp thí nghiệm:Lắp ráp bảng mạch cảm biến theo mơ tả trong
chương "Kết nối với máy tính".Trình tự thí nghiệm:
1.Kẹp vật mẫu thứ nhất vào bộ giữ mẫu.
2.Di chuyển mẫu (thép) tới một khoảng cách định mức 5 mm so với cảm
biến sử dụng thiết bị định vị trí (Slider Control Unit).
3.Nếu cần thiết, thiết lập chiết áp vi chỉnh của cảm biến điện dung để
chắc chắn tạo ra đáp úng Đây là điểm bật.
4.Điền số chỉ vào khung trả lời thích hợp.
Chiết áp vi chỉnh được tích hợp trong vỏ của LED trên mặt sau của cảm
biến. Xoay vỏ theo chiều kim đồng hồ để tăng khoảng cách đáp ứng và
ngược chiều kim đồng hồ để giảm nó.
Thực hiện thí nghiệm trên mỗi vật liệu sau.
Điền trong điểm bật:
ST37 (thép): 12__
Điền trong điểm bật:
Nhôm: 12__
Điền trong điểm bật:
Thép không rỉ: 0___
Điền trong điểm bật:
Nhựa trắng (thô): 0___
Điền trong điểm bật:
Nhựa trắng (tinh): 12__
Điền trong điểm bật:

Nhựa trắng (thơ): 5___

Chính xác


Điền trong điểm bật:
Nhựa đen (tinh): 0___
Điền trong điểm bật:
Plexiglass: 0___
Điền trong điểm bật:
Nam châm: 16__
Thí nghiệm: độ thẩm từ
Một nam châm cũng có thể được phát hiện bằng cảm biến thậm chí thơng
qua can thiệp vật liệu khơng chứa sắt từ, nằm trong dải độ trễ đóng cắt của
nó. Cảm biến chỉ đáp ứng tới các nam châm. Từ trường càng mạnh, độ trễ
đóng cắt càng lớn.

Lắp ráp thí nghiệm:
Lắp ráp bảng mạch cảm biến theo mô tả trong chương "Kết nối với máy tính".
Tŕnh tự thí nghiệm:
Thực hiện thí nghiệm theo mơ tả trong chương "Tŕnh tự thí nghiệm".
4.Di chuyển xe trượt với các nam châm ra xa nhưng nó di chuyển trong
dải độ trễ đóng cắt của nó mà khơng làm LED cảm biến tắt.
5.Giữ mẫu vật liệu giữa đầu cảm biến và nam châm.


Quan sát LED cảm biến.
Ghi lại các đáp ứng của LED cảm biến.
Từ trường càng mạnh, độ trễ đóng cắt càng lớn.
Chọn các kết quả tương ứng:

Đồng thau
Nhôm
Thép

LED tắt
LED vẫn sáng
LED vẫn sáng


Thép không rỉ

LED vẫn sáng

Nhựa trắng, tinh
Nhựa đen, tinh
Nhựa, trong

LED vẫn bật
LED vẫn sáng
LED vẫn sáng


Thí nghiệm: độ trễ đóng cắt
Xác định các điểm mà cảm biến từ trường bật và tắt.
Lắp ráp thí nghiệm:
Lắp ráp bảng mạch cảm biến theo mô tả trong chương "Kết nối với máy tính".
Tŕnh tự thí nghiệm:
Thực hiện thí nghiệm như được mơ tả trong chương "Tŕnh tự thí nghiệm".
1.Kẹp vật mẫu thứ nhất vào bộ giữ mẫu.
2.Sử dụng bộ điều khiển trượt để di chuyển vật mẫu hướng vào cảm biến

cho đến khi LED trạng thái của cảm biến sáng đây là điểm bật.
3.Đọc số chỉ khoảng cách giữa vật mẫu và đầu cảm biến từ bộ điều
khiển trượt.
4.Điền số chỉ vào khung trả lời tương ứng.
5.Bây giờ, di chuyển vật mẫu ra xa cảm biến cho đến khi LED trạng
thái của cảm biến tắt đây là điểm tắt.
6.Đọc số chỉ khoảng cách giữa vật mẫu và đầu cảm biến từ bộ điều
khiển trượt.
7.Điền số chỉ vào khung trả lời tương ứng.
Trước mỗi quá tŕnh đo lường, hiển thị khoảng cách trên bộ điều khiển
trượt phải được thiết lập lại về 0, như được mô tả trong "Tŕnh tự thí
nghiệm".
Thực hiện thí nghiệm sử dụng các mẫu vật liệu được liệt kê ở dưới.
Điền trong điểm bật:
Nam châm: 22__
Điền trong điểm bật::

Nhơm: 0___

Điền trong điểm bật:

Chính xác

Nếu khoảng
cách đáp ứng
quá nhỏ để tạo
ra một kết quả,
điền"0" và nếu
nó quá lớn, điền
"320".

Thép: 0___

Điền trong điểm bật:

Nhựa trắng, tinh: 0___

Điền trong điểm tắt:

Nam châm: 27__

Điền trong điểm tắt:

Nhôm: 0___

Điền trong điểm tắt:
Thép: 0___

Nếu khoảng
cách đáp ứng
quá nhỏ để tạo
ra một kết quả,
điền"0" và nếu
nó quá lớn, điền
"320".

Nếu khoảng
cách đáp ứng
quá nhỏ để tạo

ra một kết quả,
điền"0" và nếu
nó quá lớn, điền
"320".

Nếu khoảng
cách đáp ứng
quá nhỏ để tạo
ra một kết quả,
điền"0" và nếu
nó quá lớn, điền
"320".
Nếu khoảng
cách đáp ứng
quá nhỏ để tạo
ra một kết quả,
điền"0" và nếu
nó quá lớn, điền
"320".
Nếu khoảng
cách đáp ứng
quá nhỏ để tạo
ra một kết quả,