BAI GIANG CAM BIEN doc

GIỚI THIỆU
ĐO LƯỜNG CẢM BIẾN
Điều kiện tiên quyết:
-
Điện tử căn bản.
-
Đo lường điện.
Kết quả học tập môn học:
1. Trình bày những khái niệm và các đặt trưng
cơ bản của cảm biến trong đo lường.
2. Trình bày các chức năng và ứng dụng của
cảm biến quang.
3. Mô tả các chức năng và ứng dụng của cảm
biến đo nhiệt độ.
4. Trình bày các chức năng và ứng dụng của
cảm biến đo lực.
Kết quả học tập môn học (tt):
5. Mô tả chức năng và ứng dụng của cảm biến
đo vị trí.
6. Trình bày chức năng và ứng dụng của cảm
biến đo áp suất.
7. Mô tả chức năng của cảm biến đo lưu lượng
và mức chất lưu.
CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN VEÀ CAÛM
BIEÁN
CHƯƠNG 1
PHAN TCH MOT HE THONG Tệẽ ẹONG
SƠ ĐIỀU ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG QUÁ
TRÌNH
Nhiệm vụ của các phần tử

chính trong hệ thống tự động

Trong hệ thống tự động có những bộ phận
chính như sau :
1- Cảm biến .
2- Bộ phận xử lí tín hiệu.
3- Bộ phận chấp hành
4- Bộ phận giao tiếp
Nhiệm vụ của cảm biến ?
Cảm biến có nhiệm vụ tiếp nhận các tín
hiệu vào và chuyển đổi các tín hiệu đó
thành các đại lượng vật lý khác (thường là
tín hiệu điện) và truyền cho mạch điều
khiển (bộ phận xử lí tín hiệu) .
Nhiệm vụ của cảm biến
BIẾN ĐỔI ĐẠI
LƯNG
XỬ LÍ THÔNG
TIN
Đại lượng
vật lý
Điện năng
Tín hiệu điện của đại lượng
vật lý
CẦN PHÁT
HIỆN
TÍN HIỆU CẦN TRUYỀN
BỘ CẢM BIẾN
BỘ XỬ LÝÙÙ
Điện năng

Nhiệm vụ của bộ phận xử lí tín hiệu
(thiết bò điều khiển)
Thiết bò điều khiển trong hệ thống tự động làm
nhiệm vụ thu thập các thông tin từ cảm biến, từ
chương trình điều khiển, từ các phần tử điều
khiển bằng tay sau đó xử lý thông tin đó theo
một thuật toán đònh trước và ra lệnh cho cơ cấu
chấp hành thao tác đúng trình tự công nghệ.
Nhiệm vụ của phần tử chấp
hành là gì ?
Phần tử chấp hành sẽ thực hiện các
hoạt động như: đóng, mở, đẩy, ngắt…
các chuyển động của các bộ phận máy
hay các đầu lực thực hiện nhiệm vụ
của mình.
KHÁI NIỆM CẢM BIẾN

Cảm biến trong tiếng Anh gọi là “sensor”, xuất
phát từ chữ “sense” theo nghĩa Latinh là cảm
nhận. Cảm biến được định nghĩa theo nghĩa
rộng là thiết bị cảm nhận và đáp ứng với các
tín hiệu và kích thích
y=f(x)
NỘI DUNG CẢM BIẾN
1. Các thông số đặc trưng của cảm
biến.
2. Cấu tạo cảm biến
3. Phân loại cảm biến
2.1.1-Các thông số đặc trưng

của cảm biến

1-Miền đo.

2-Độ phân giải.

3-Độ chính xác và độ chính xác lặp.

4-Độ tuyến tính.

5-Tốc độ đáp ứng của cảm biến

6- Sai số

7- Nhiễu
1. Miền đo
Miền đo hay khoảng đo của cảm biến
là miền giới hạn bởi giá trò cực đại và giá
trò cực tiểu của đại lượng cần đo, mà cảm
biến có thể phân biệt được trong khi vẫn
đảm bảo độ tuyến tính yêu cầu.
Ví dụ: Miền đo của cảm biến nhiệt độ.
Miền đo của cảm biến từ : -10º  +200º
-10 º-250º
t1 t2
t3
+200 º
t4
+500 º
Nhiệt độ t

Dòng
điện
Bộ chuyển đổi nhiệt độ
có đầu ra là dòng điện
tỷ lệ với nhiệt độ
A
B
2. Độ phân giải
Giá trò độ phân giải đối với mỗi cảm biến là
sự thay đổi lớn nhất của giá trò đo mà không làm
giá trò đầu ra của cảm biến thay đổi.
Nói cách khác là giá trò được đo có thể thay
đổi bằng độ lớn của độ phân giải mà không làm
thay đổi giá trò đầu ra của cảm biến.
Độ phân giải của cảm biến nhiệt độ số
Đầu ra là số bước tương ứng với
nhiệt độ
5,25º 5,50º Nhiệt độ
21
6
5
Độ phân giải =+/- 0,25º
3. Độ chính xác – độ chính xác lặp
Độ chính xác của cảm biến được hiểu như độ
nhạy của cảm biến và được đònh nghóa là sự thay
đổi nhỏ nhất của đại lượng cần đo thể hiện ở đầu
ra của cảm biến (khái niệm này ít dùng).
Độ chính xác lặp lại làø miền giá trò đầu ra có
thể nhận được khi cảm biến đo cùng một giá trò
đầu vào nhiều lần (khái niệm này thường dùng).

4. Độ tuyến tính
Bộ chuyển đổi làø lý tưởng khi mà đầu ra tuyến tính
chính xác với đại lượng đo. Thực tế không có đầu đo nào
hoàn hảo như thế .
 Độ tuyến tính thường đưa ra với một dãy giá trò +/-cho
các tín hiệu đầu ra của cảm biến
 Sai số về độ tuyến tính không phải trên toàn bộ miền
đo, có thể cải thiện bằng cách chia tỉ lệ trung tâm của miền
đo.
 Các cảm biến luôn có độ sai số về không tuyến tính.
Độ phi tuyến của cảm biến áp lực
Đầu ra thực tế của cảm biến
Điểm xa nhất
Điện áp
Đường thẳng lý tưởng
p lực
½ V
Miền đo
5. Tốc độ đáp ứng của cảm biến
•
Tốc độ đáp ứng của cảm biến cho biết tín hiệu ra
có theo kòp sự thay đổi của đại lượng được đo hay
không.
•
Cảm biến đáp ứng càng nhanh càng tốt, điều này
rất quan trọng đối với các thiết bò chuyển đổi tốc
độ cao như rôbôt, máy công cụ điều khiển số.
•
Cảm biến phải được chọn lựa phù hợp với đặc
tính động lực học của từng hệ thống.


Sai số là sự sai khác giữa giá trò đo được và giá
trò thực của đại lượng cần đo.

G i ọ ∆x là sai s tuy t đđ i, sai s t ng đđ i ố ệ ố ố ươ ố
c a c m bi n:ủ ả ế
6. Sai số
% 100%
x
x
x
δ
∆
=
.
Hai loại sai số cơ bản:

Sai số hệ thống: có giá trò và độ lệch không đổi
giữa giá trò thực và giá trò cần đo

Sai số ngẫu nhiên: có độ lớn và chiều không xác
đònh