báo cáo thí nghiệm học phần kỹ thuật cảm biến

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (432.08 KB, 10 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ N I Ộ

TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Báo cáo thí nghiệm HỌC PH N : K THU T C M BI N ẦỸẬẢẾ

MÃ H C PH N: EE4502 ỌẦ

Giảng viên hướng d n: Ths. Nguy n Thẫễị Huế

H và tên : Nguyọễn Văn Độ

MSSV : 20212759

Lớp : KT ĐK – Tự động hóa 07

Mã l p thí nghi m: 743119 ớệ

HÀ NỘI, 3/2024

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

M c l c ụ ụ

BÀI 1: ĐẶC TÍNH C A C M BI N NHIỦẢẾỆT ĐIỆN TRỞ ...3

Thí nghiệm 1: Ki m tra hoểạt đ ng củộ a HPC40 ...

Thí nghiệm 2: Xác định đặc tính của nhiệt điện trở -100Pt ...

BÀI 2: CẢM BIẾN ĐIỆN TRỞ ...

Thí nghiệm 1: Đo góc chuyển vị b ng c m biằảến điện trở ...6

Thí nghiệm 2: Đo lực cảm biến bằng điện trở lực căng ...

BÀI 3: CẢM BI N QUANGẾ ...

Thí nghiệm 1: Đo khoảng cách bằng cảm bi n ti m cếệận hồng ngo iạ ...9

Thí nghiệm 2: Đo khoảng cách bằng cảm bi n ti m cếệận hồng ngo iạ ...10

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

BÀI 1: ĐẶC TÍNH C A C M BIỦẢẾN NHIỆT ĐIỆN TR Ở

Thí nghi m 1: Ki m tra hoệểạt động của HPC40

Tiến hành thí nghiệm :

➢ Cắm cảm bi n Pt-100 vào khe nhi t c a ETC-400A.ế ệ ủ

➢ Cài đặt giá trị nhiệt độ tham chiếu To cho ETC-400A cao hơn nhiệt độ môi trường khoảng 5-10 độ C, đợi cho đến khi nhiệt độ ổn định (máy s phát ra âm thanh báo hi u).ẽ ệ➢ Quan sát giá trị nhiệt độ T hi n th trên EPC40 và so sánh v i giá trx ể ị ớ ị tham chiếu. ➢ Rút que đo ra khỏi ETC-400A khoảng 30 giây rồi cắm lại. Ghi l i giá trị nhiệt độ. ạ➢ Thực hiện 3 lần như trên.

➢ Tính sai số tương đối của EPC40, sai s nh ố ỏ hơn 0.015% là thiế ị ẫt b v n hoạt động ốt. t➢ Thực hiện xong, tắt máy, gi nguyên các dây kữ ết nối.

Kết quả thí nghi m: ệGiá trị nhiệt độ đặ 30 độ C t :

- Giá trị đo được lần 1: 29,98 độ C - Giá trị đo được lần 2: 29,97 độ C - Giá trị đo được lần 3 : 29,98 độ C Tính trung bình 3 lần đo :

𝑇𝑡𝑏 =29,98 + 29,97 + 29 98 ,

3 = 29,98 độ 𝐶 Ta có sai số trung bình tuyệt đối:

∆ 𝑇 = | 29,98 − | = 0, độ 𝐶30 02Sai s ố tương đối

𝛿𝑇 = ∆𝑇𝑇 𝑟𝑒𝑓 = 0,02

30 = 0,0006

Nhận xét sai s ố , để đánh giá thiết b , sai s ị ố nhỏ hơn 0.015 thì được coi là thiết b hoị ạt động t t. ốDựa trên sai số tương đối là 0,0006 < 0,015 nên suy ra được thiết bị vẫn hoạt động tốt. Thí nghi m 2: Xác ệđịnh đặc tính của nhiệt điện tr ở Pt-100

a. Chuẩn b ị

Các bước chuẩn bị như thí nghiệm 1. b. Tiến hành

➢ Cắm cảm bi n Pt-100 vào khe nhi t c a ETC-400A.ế ệ ủ

➢ Cài đặt giá tr nhiị ệt độ tham chi u T cho ETC-400A ế o ở khoảng cao hơn nhiệt độ môi trường, đợi cho đến khi nhiệt độổn định (máy sẽ phát ra âm thanh báo hiệu). Lưu ý nhiệt đ tối đa ộđược phép sử dụng là 50oC.

➢ Quan sát giá trị nhiệt độ Tx và điện tr R hi n th trên EPC40, ghi l i vào ở T ể ị ạ Bảng . 2➢ Rút que đo ra khỏi ETC-400A khoảng 30 giây rồi cắm lại. Ghi l i giá trị T và R .ạ x T

➢ Thực hiện rút ra cắm lại như vậy 3 lần.

➢ Tăng giá trị nhiệt độ tham chi u và thực hi n l i các bước như trên. Lưu ý, hạn ch vi c ế ệ ạ ế ệgiảm nhiệt độ vì quá trình t n nhiả ệt tốn nhi u thề ời gian hơn quá trình gia nhiệt. ➢ Thực hiện xong, tắt máy

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

To (oC)

(oC) TTB (oC) ΔT (

oC) RT

(Ω) Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 1 Lần 2 Lần 3 30 29,98 29,97 29,98 29,98 0,02 111,62111, 64 111, 63 111,63 32 31,95 31,96 31,95 31,95 0,05 112,43112,43112,42 112, 4334 33,98 33,99 34,01 33,99 0,01 113,21113,22113,23 113,22 36 35,99 36,00 36,02 36,00 0,00 113,99114,00114,01 114,00 38 37,99 38,01 37,98 37,99 0,01 114,76114,77114,75 114,76

➔ S = 1,97

2 = 0,985 ơn đ vị

- Đối với c m biả ến nhiệt điện tr Pt100, s ở ự phụ thuộc của điện tr vào nhiở ệt độ là phi tuy n. ếĐiện tr cở ủa cảm biến Pt100 tăng theo đường cong phi tuyến khi nhiệt độ tăng. Để mô t sự ảph ụ thuộc này, thường s d ng các công th c chuyử ụ ứ ển đổi như phương trình Steinhart-Hart hoặc các phương trình khác dựa trên dữ liệ u t bừ ảng đặc tính của cảm biến Pt100.

T là nhiệt độ tuyến tính, Rt l điện tr cà ở ảm biến, A, B, C là hằng s . ố

Đồ ị ướ th d i đây thể hiện giá tr Rt ị theo nh ệt : Tr c tung là i độ ụ điệnt tr , tr c hoở ụ ành l T à

Sự phụ thuộc Rt vào nhiệt độ

Sự phụ thuộc Rt vào nhiệt độ

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

Vẽ đường cong chu n cẩ ủa cảm biến: Trong đó trục x là giá tr u v To ( ị đầ ào độ C)Trục y là giá tr ị đo được th c tự ế T đo (độ C)

0510152025303540Đường cong hiệu chuẩn của cảm biến

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

BÀI 2: CẢM BIẾN ĐIỆN TRỞ

Thí nghi m 1: ệĐo góc chuyển vị bằng c m biảến điện tr ở

Tiến hành thí nghiệm:

➢ Ấn Run để chạy VI, đợi cho đến khi đèn Initialized? sáng.

➢ Xoay biến tr v ở ề góc φ = 0o. Ghi l i giá tr ạ ị điện áp U hi n th trên Uncalibrated ể ị Output. ➢ Tăng góc φ đến các giá tr khác nhau, ghi lị ại giá tr ị góc φ và điện áp U vào Bảng . 5➢ Khi đạt giá tr ị góc φ lớn nhất, xoay bi n tr ế ở theo hướng giảm φ. Tiếp tục ghi l i giá tr ịạ

góc φ và điện áp U.

➢ Thực hiện 3 lần như trên và hoàn thiệ Bn ảng 5.

➢ Thực hiện xong, tắt chương trình, tắc cơng t c nguắ ồn cho bo mạch. Kết quả đo:

Góc (φ)

Điện áp (U) Góc (φ)

Điện áp (U) Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB 0 0,61 0,62 0,63 0,62 150 3,64 3,69 3,67 3,66

30 = 0,0246 (V/độ)

➔ Mỗ ội đ thay đổi trong góc chuy n v ể ị tương ứng với sự thay đổi khoảng 0.02467 V trong điện áp đầu ra c a củ ảm biến.

Quan h vào ra c a c m biệủảến biến tr ở:

- Đầu vào: Sự thay i của góc chuyển v đổ ị- Đầu ra: sự thay i của điện đổ áp

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

Đường cong chuẩn của c m biếản bi n trở ế

Thí nghiệm 2: Đo lực c m bi n bảếằng điện tr lở ực căng

Tiến hành thí nghiệm:

➢ Ấn Run để chạy VI, đợi cho đến khi đèn Initialized? sáng.

➢ Điều chỉnh đầu thanh đàn hồi ở ị v trí x = 0. Quan sát giá tr Uị offset hi n th ể ị trên Uncalibrated Output, ghi lại và nhập giá tr ị đó vào ơ Zero Offset.

➢ Điều chỉnh đầu thanh đàn hồi ở ị v trí x = -1. Ghi lại giá trị điện áp (U) vào Bảng . 6➢ Tiếp tục tăng x đến các giá tr khác nhau, ghi lị ại giá trị x và điện áp U vào Bảng . 6➢ Khi đạt giá tr x l n nhị ớ ất, đi u chề ỉnh đầu thanh đàn hồi theo hướng giảm x. Ti p tục ghi ế

lại giá trị góc φ và điện áp U.

➢ Thực hiện 3 lần như trên và hoàn thiệ Bn ảng 6.

➢ Thực hiện xong, tắt chương trình, tắc công t c nguắ ồn cho bo mạch. Kết quả thí nghi m: ệ

Vị trí (x)

Điện áp (U) Vị trí (x)

Điện áp (U) Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB 0 5 5,01 5,02 5,01 1 4,7 4,71 4,71 4,71

020406080100120140160Đường cong chuẩn của cảm biến biến trở khi đo góc

chuyển vị

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

➔ S = 0,5 = 0, 8 (V/02 cm)

➔ Mỗ ội đ thay đổi trong 1 cm tương ứng với sự thay đổi kho ng 0.028 ả V trong điện áp đầu ra của cảm biến.

Quan hệ vào ra của c m biảế điện tr ln ở ực căng

- Đầu vào: Sự thay i về giá tr x khi ch u ảnh h ng c a lực đổ ị ị ưở ủ- Đầu ra S: ự thay i về điện đổ áp

Đường cong chuẩn của c m biếản đi n trở lực cệăng

-1.5-1-0.500.511.5Đường cong chuẩn của cảm biến điện trở lực căng

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

BÀI 3: CẢM BIẾN QUANG

Thí nghi m 1: ệĐo kho ng cách b ng c m bi n ti m cảằảếệận hồng ngo i ạ

Tiến hành thí nghi m: ệ

➢ Ấn Run để chạy VI, đợi cho đến khi đèn Initialized? sáng.

➢ Nhập giá tr IR Pulse Count -255). Giá tr này s là s xung h ng ngo i phát ra trong mị (1 ị ẽ ố ồ ạ ỗchu kỳ hoạt động, giá tr ị càng cao thì độ nhạy càng l n.ớ

➢ Đặt tấm phản xạ ở sao cho giá tr ADC Output gần giá tr 0 nhất. Ghi lại giá trị khoảng ị ở ịcách d từ tấm phản xạ tới cảm biến vào Bảng 7.

➢ Tiếp t c di chuy n t m ph n x l i g n c m biụ ể ấ ả ạ ạ ầ ả ến sao cho ADC Output đạt giá trị mong muốn. Ghi lại khoảng cách d t từ ấm phản x tạ ớ ảm bi n.i c ế

➢ Khi t m ph n xấ ả ạ đến v trí g n c m bi n nh t có th (giá tr ADC Output chị ầ ả ế ấ ể ị ạm ngưỡng 1024), di chuy n t m ph n x t t ra xa. Ti p t c ghi l i các giá tr kho ng cách d ng vể ấ ả ạ ừ ừ ế ụ ạ ị ả ứ ới ADC Output mong muố n.

➢ Thực hiện 3 lần như trên và hoàn thiệ Bn ảng 7.

➢ Thực hiện xong, tắt chương trình, tắc cơng t c nguắ ồn cho bo mạch. B ng 7: IR Pulse Count = 200 ả

ADC Output

Khoảng cách (d) (mm) ADC Output

Khoảng cách (d)(mm) Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB 1000 22 22 22 22 0 97 95 96 96

- Đầu vào: á trgi ị ADC đếm được

- Đầu ra : mức độ thay i vđổ ề kho ng cả ách từ ậ ản tớ ả vt c i c m biến

- Nhận xét: trong kho ng t 800 t i 1000 , kho ng cách thay i kh ít, ví d nhả ừ ớ ả đổ á ụ ư ở trên chỉ thađổi từ 22mm n 24 mm, còn từ 700 tr , giá tr d thay i khá nhiều đế ở đi ị đổ

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

Đường cong chuẩn của c m biến tiệm c n h ng ngoại ảậồ

Thí nghiệm 2: Đo kho ng cách b ng c m bi n ti m cảằảếệận hồng ngo i ạ

Tiến hành thí nghiệm:

➢ Ấn Run để chạy VI, đợi cho đến khi đèn Initialized? sáng.

➢ Chọn b giải mã (Decoder) non-quad, ch n PPR (ộ ọ Pulses Per Revolution) bằng 24. ➢ Xoay núm Encoder thu n chiậ ều kim đồng h kho ng 180 , quan sát xung A và B và nhồ ả o ận

xét sự thay đổ ủi c a giá trị sườn đếm được (Edge) và góc chuy n vể ị (Angle) khi xuất hi n ệsườn lên c a xung A. ủ

➢ Xoay núm Encoder ngược chiều kim đồng hồ khoảng 90 , quan sát do ạng xung A và B và nh n xét s ậ ự thay đổi của giá trị Edge và Angle khi xu t hiấ ện sườn lên của xung A. ➢ Ấn Reset, chọn b giải mã X1, thực hiện lộ ại các bước như ở trên, ghi lại nhận xét. Thực hiện xong, tắt chương trình, tắc công t c nguắ ồn cho bo mạch

- Xung A ngược với xung B, suy ra xung A và B ng c pha ượ- 1 edge tương ứng v i 7,5 . ớ độ

020040060080010001200Đường cong chuẩn của cảm biến tiệm cận hồng ngoại

</div>