Chương IV: Các bộ chuyển đổi đo lường sơ cấp potx

Chương IV
Các bộ chuyển đổi
đo lường sơ cấp

Các bộ chuyển đổi đo lường
sơ cấp
4.1. Khái niệm chung
4.2. Các bộ chuyển đổi điện trở
4.3. Các chuyển đổi điện từ
4.4. Chuyển đổi tĩnh điện
4.5. Chuyển đổi nhiệt điện

4.1. Khái niệm chung
- Chuyển đổi đo lường là 1 thiết bị kĩ thuật
nhằm thực hiện một quan hệ đơn trị giữa hai
đại lượng vật lý xác định với một độ chính
xác nào đó.
- Chuyển đổi đo lường:
+ Chuyển đổi sơ cấp
+ Chuyển đổi chuẩn hóa

Ưu điểm của phương pháp điện để đo các đại
lượng không điện:
+ Độ nhạy của thiết bị có thể thay đổi được
trong một phạm vi rộng của đại lượng đo.
+ Đo được các đại lượng có tốc độ biến đổi
khác nhau.
+ Cho phép tập trung hóa và truyền dữ liệu đi
xa.
+ Liên hợp các thiết bị đo và điều khiển tự

động

- Các đặc tính của chuyển đổi đo lường sơ cấp
Y = f(X)
Chuyển đổi
đo lường sơ
cấp (S)
X
Y
+Phương trình chuyển đổi:
Nếu Y = f(X) : tuyến tính  S = const
Nếu Y = f(X) : phi tuyến  S ≠ const
+Độ nhạy của chuyển đổi:
Y
S
X
∆
=
∆

+Đại lượng chủ của chuyển đổi:
Đại lượng ra của chuyển đổi có thể phụ
thuộc vào nhiều đại lượng khác nhau, nhưng
nó chỉ phụ thuộc chủ yếu vào một đại lượng
x  x là đại lượng chủ của chuyển đổi.
+Sai số: Yêu cầu sai số phải thỏa mãn yêu
cầu, giảm sai số càng nhỏ càng tốt.
- Sai số cơ bản: sai số gây ra do nguyên lý
hoạt động của chuyển đổi, sự không hoàn
thiện của cấu trúc, công nghệ chế tạo không

tốt…
- Sai số phụ: sai số gây ra do sự biến động
của điều kiện bên ngoài khác với điều kiện
tiêu chuẩn.

- Phân loại dựa trên nguyên lý của chuyển đổi
sơ cấp:
+ Chuyển đổi điện trở
+ Chuyển đổi điện từ
+ Chuyển đổi tĩnh điện
+ Chuyển đổi nhiệt điện
+ Chuyển đổi hóa điện
+ Chuyển đổi lượng tử
….

- Phản tác dụng của chuyển đổi: thể hiện ở
tiêu hao năng lượng của đối tượng cần đo,
tiêu hao năng lượng này được thể hiện ở
điện trở vào của chuyển đổi đo lường
- Kích thước, khối lượng của chuyển đổi:
thường yêu cầu phải phù hợp với ứng dụng,
thường càng nhỏ càng tốt, như vậy mới đưa
được đầu đo vào những nơi nhỏ hẹp để
nâng cao độ chính xác của phép đo.

4.2. Chuyển đổi điện trở
4.2.1. Chuyển đổi điện trở tiếp xúc
4.2.2. Chuyển đổi biến trở
4.2.3. Chuyển đổi Tenzo

4.2.1. Chuyển đổi điện trở tiếp
xúc
1. Nguyên lý cơ bản:
Chuyển đổi đo lường trong đó di chuyển cơ
học được biến thành sự thành sự đóng mở
các tiếp điểm, các tiếp điểm này dùng để
điều khiển mạch điện.
Đại lượng chủ của chuyển đổi tiếp xúc là di
chuyển cơ học (sự chuyển rời).

2
L
1
3
4
R
C
Trong đó:
1.Sản phẩm
2.Thanh trượt
3.3,4 cặp tiếp điểm
Chuyển đổi tiếp xúc một giới hạn

Chuyển đổi nhiều giới hạn:

4.2.2. Chuyển đổi biến trở
1. Nguyên lý cơ bản
Là một biến trở, trong đo đại lượng không điện
cần đo thay đổi làm vị trí của con chạy trên
biến trở dẫn đến thay đổi điện trở đầu ra.

Đại lượng chủ: sự di chuyển của con chạy ( di
chuyển dài hoặc di chuyển góc)

Hình dáng một số loại biến trở và đặc tính của nó

2. Các đặc tính
lR,
R
x
, l
x
- Quan hệ giữa điện trở
đầu ra của chuyển đổi
và chiều dài l
x
có dạng
bậc thang.
- Ngưỡng nhạy của chuyển đổi theo điện trở:
W
R
R
ε
=
R: điện trở toàn phần của
chuyển đổi
W: số vòng dây

- Sai số rời rạc của chuyển đổi :
- Ngưỡng nhạy của chuyển đổi theo độ dịch
chuyển của con chạy :

W
l
l
ε
=
l: chiều dài của chuyển đổi
1
% 100% 100% 100%
2 2 2W
l
R
R l
ε
ε
γ
= = =
- Sai số phi tuyến : 0.1 ÷ 0.3%
- Sai số nhiệt độ : 0.1% /10
0
C

3. Mạch đo của chuyển đổi
a. Mạch đo di chuyển thẳng
I
R
x
U
x
l
R

0
0
0
x
U U
I
x
R R
R R
l
= =
+
+
R
0
: Tổng trở đầu vào của mạch lấy tín hiệu
R: Điện trở của toàn bộ biến trở
x: khoảng di chuyển của con chạy
I = f(x) là phi tuyến
I không biến thiên từ 0 trở đi  mạch này ít
được sử dụng

b. Mạch đo phân áp
U l
R
x
x
R
v
I

+
U
x

x x
x
x x
UR R
U U
R R R R
U x x
R U
R l l
= =
− +
= =
Quan hệ Ux =f( x ) là tuyến tính
Ux biến thiên từ 0 đến U khi Rx biến thiên từ 0
đến R (thường Rv ≥ (10 ÷ 20)R)

c. Mạch cầu
U
R
1
R
2
R
3
R
4

R
v
,
U
v

+
Thiết kế sao cho khi
chuyển đổi chưa làm
việc thì cầu cân bằng.
Khi chuyển đổi làm việc thì R1 biến thiên một
lượng là ∆R. Điện áp Uv là:
4
V
U R
U
R
∆
≈
lượng biến thiên điện trở
tương đối khi biến trở di
chuyển
A
C D
B

d. Ứng dụng
Chuyển đổi biến trở thường dùng để đo những
di chuyển thẳng kích thước từ 2 ÷ 3 mm hoặc
các di chuyển góc. Ngoài ra chuyển đổi biến

trở còn dùng để lấy các thông tin về lực, áp
suất, mức chất lỏng …

4.2.3. Chuyển đổi tenzo
(điện trở lực căng)
1. Nguyên lý và cấu tạo
l
R
S
ρ
=
R l S
R l S
ρ
ρ
∆ ∆ ∆ ∆
= + −
(1 2 )
R l p l
K m K
ξ ξ ξ
= + + =
2
S p l
K
ξ ξ
= −
l
m
ρ

ξ ξ
=

a
l
0
1 2 3
Cấu tạo của chuyển đổi tenzo dây mảnh

U
R
4
R
3
U
ra
R
1
=R
T
R
2
=R
T0
P
1
P
2
=0

P
R
T
R
3
R
4
R
0
U
r
R
T
'
U

4.3. Chuyển đổi điện từ