Giáo trình Phần tử tự động - Phần 1 Các bộ cảm biến - Chương 2 ppt
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (345 KB, 31 trang )
ĐH Bách Khoa Hà Nội
18
Chng 2 – CÁC B CM BIN
§1. Cm Bin Quang in
Cm bin quang in là các linh kin quang in bin i trng thái in
khi có ánh sáng thích hp tác ng vào b mt ca nó.
Tín hiu vào là ánh sáng, tín hiu ra tín hiu in.
1.
Tính cht c bn ca ánh sáng :
-
Ánh sáng có 2 tính cht c bn là tính sóng và tính ht.
-
Dng sóng ca ánh sáng là sóng in t c lan truyn trong chân
không vi vn tc rt ln (3.10
8
m/s)
+ Ánh sáng có tính cht sóng nên khi dòng ánh sáng xuyên qua 1 cht
nào ó có th b hp th hoc tán x làm cho cng tia sáng gim.
+ Ánh sáng có tính cht ht : th hin qua s tng tác vi vt cht, ánh
sáng gm các ht photon có nng lng rt nh. Do trong vt cht các
in t có xu hng gii phóng khi phân t thành các in t t do nên
cn cp cho nó mt nng lng ln thoát khi lc liên kt. Khi 1
photon c hp th s có 1 in t c gii phóng gây nên hin tng
gii phóng in t. Hin tng gii phóng in tích di tác dng ca
ánh sáng do hiu ng quang in gây nên. ó là ni dung c bn ca các
nh lut quang in.
2.
Ngun sáng : 3 dng
-
èn si t : là mt bóng thy tinh cha khí him và si t bng
vonfram.
+ u im : thông lng ln, di ph tn rng và có th bin i c
+ Nhc im : quán tính ln, tui th thp
-
èn LED (iot phát quang) : ây là ngun sáng bán dn, nng lng
c gii phóng do s tái hp in t, l trng vùng chuyn tip p-n làm
phát sinh các photon.
+ u im : quán tính nh, có kh nng iu bin tn s cao, tin cy
cao, tui th cao
+ Nhc im : thông lng nh, d nhy vi nhit .
-
Lazer : là ngun sáng n sc có chói ln rt nh hng và tính liên
kt mnh. Da trên hin tng khuch i ánh sáng bng bc x kích thích.
+ u im : Bc sóng n sc hoàn toàn xác nh. Thông lng ln,
chùm tia mnh, nh hng cao và truyn i xa.
3.
T bào quang dn :
-
T bào quang in là mt quang in tr có cu to gm 1 khi bán dn
c t trong mt ng thy tinh.
ĐH Bách Khoa Hà Nội
19
Hình 3
-
Nguyên lý làm vic : da vào hin tng gii phóng ht mang in trong
vt liu bán dn di tác dng ca ánh sáng. Kh nng dn in ca vt liu
bán dn tng.
-
Có nhy cao.
-
Vt liu ch to là các bán dn a tinh th ng nht.
4.
Photo diot :
Hình 4
U
d
= 0 → I
ht
= 0
Khi U
d
0 thì I
ht
ca ht c bn gim
I
ht
ht dn không c bn tng chính I
r
= I
o
Khi chiu ánh sáng có bc sóng λ < λ
o
(bc sóng ngng) thì xut hin các
cp in t - l trng di tác dng ca in trng u, di chuyn theo
hng chuyn ng ca các ht không c bn làm cho dòng ngc I
r
tng,
dn n U
Rm
tng. T ó xác nh c quang thông φ
Φ
I
r
R
m
U
d
ĐH Bách Khoa Hà Nội
20
5.
Photo tranzitor :
-
tranzitor : có cc baz c chiu sáng và không có in áp dt trên ó.
Hình 5a Hình 5b
-
Có th coi là mt t hp ca 1 photo diot và 1 tranzitor.
§2. Cm Bin Phát X
Cm bin phát x là s bin i tín hiu quang thành tín hiu in c
thc hin nh hin tng phát x quang in. S in t phát x khi b mt
không t l vi quang thông chiu vào nó.
1.
T bào quang in chân không :
Hình 1a
- Cu to : gm 1 bóng thy tinh c hút chân không có t anot và
catot. ( p = 10
-6
÷ 10
-8
mmHg )
ĐH Bách Khoa Hà Nội
21
Hình 1b Hình 1c
- Nguyên lý : di tác dng ca ánh sáng chiu vào b mt kim loi làm
cho các in t t do ca kim loi c gii phóng to nên dòng I
a.
Dòng này
ph thuc thông lng ánh sáng.
2.
T bào quang in cht khí :
-
Cu to : ging t bào quang in chân không ch khác bên trong có khí
tr (Acgông)
-
Nguyên lý : di tác dng ca U
AC
ln các in t chuyn ng mnh
trong cht khí. Chúng va chm vào các phân t khí gây nên ion hóa cht khí
làm cho dòng I
a
tng.
3.
ng dng ca cm bin quang in :
-
Thng c s dng khi mt khóa chuyn mch dùng óng ngt
mch in
0,1lm
0,05lm
0,02 lm
1
2
4
I
a
U
ac
(
mV
)
φ
A
I
E
R
n
Led
Φ
E
ĐH Bách Khoa Hà Nội
22
-
Trng thái làm vic ca m bin ph thuc quang thông èn LED gi
ti.
ĐH Bách Khoa Hà Nội
23
§3. Cm Bin Nhit
-
o nhit trong h thng t ng có nhiu bin pháp khác nhau.
Trên c s ó ngi ta s dng các b cm bin nhit vi nguyên lý làm
vic khác nhau. VD : nhit in tr, nhit ngu, quang…
1.
Thang o nhit :
c xác nh t các nh lut nhit ng
a.
Thang nhit nhit ng tuyt i : Thang Kenvin (
0
K) là nhit
cân bng ca im cân bng 3 trng thái nc, nc á và hi.
b.
Thang Celcius : thang nhit bách phân (
0
C)
15.273)C(t)K(T
00
+=
c.
Thang Farenheit :
[
]
32)C(T.
5
9
)F(T
2
5
.32)C(T)C(T
00
00
+=
−=
2.
Cm bin nhit in tr :
-
Cm bin nhit in tr là cm bin có in tr bin i theo nhit
-
Kim loi in tr bin i theo nhit , th hin qua (h s nhit in
tr)
-
Phân loi : 3 loi
+ Cm bin nhit in tr kim loi
+ Cm bin nhit in tr bán dn
+ Nhit in tr
a.
Cm bin nhit in tr kim loi
Có 2 loi :
-
Dây kim loi : gm mt si dây kim loi c dán trên bìa cách in.
Vt liu thng dùng là Pt, Ni, W, Cu.
Khong nhit o c : Pt (200
0
C ÷ 1200
0
C)
Ni (-190
0
C ÷ 250
0
C)
Cu (-50
0
C ÷ 180
0
C)
)1(RR
0
αθ+=
θ
khi nhit tng thì dn n R tng theo. Qua
R o c ta xác nh c nhit qua công thc trên.
cm bin có nhy cao ta phi chn kim loi có in tr sut ()
ln
q
l
.R ρ=
khi R tng thì l tng, q gim
in tr R càng ln thì nhy càng cao và di o càng hp.
-
Màng mng : dùng o nhit d trên b mt vt rn. Khi o ngi ta
dán màng mng lên b mt vt cn o (mng c µm)
ĐH Bách Khoa Hà Nội
24
b.
Cm bin nhit in tr silic (bán dn)
-
Các vt liu bán dn rt nhy cm vi nhit . Do ó ngi ta dùng vt
liu bán dn ch to cm bin o nhit .
-
Silic tinh khit có h s nhit in tr < 0, nhng khi c tác ng
mt di nhit nào ó thì > 0
< 200
0
C thì > 0
> 200
0
C thì < 0
[
]
2
000T
)TT(B)TT(A1RR −+−+=
Trong ó : R
0
, T
0
là in tr, nhit im chun (0
0
K)
A = 0,007874 (K
-1
)
B = 1,874.10
5
(K
-2
)
c.
Nhit in tr :
-
c ch to t các hn hp bán dn oxit dng tinh th. Các hn hp
này dng bt vi t l nht nh sau ó c nén nh dng thiêu kt
1000
0
C.
-
So vi các loi cm bin khác thì loi này có nhy cao nht gp hàng
chc ln so vi cm bin nhit in tr kim loi.
- Gm 2 loi :
+ cm bin nhit in tr có > 0
+ cm bin nhit in tr có < 0
3.
Cm bin cp nhit ngu
a.
Cu to : gm 2 dây kim loi có bn cht hóa hc khác nhau c hàn
kín vi nhau.
b.
Nguyên lý làm vic : da vào hiu ng nhit in, c hình thành t 2
c s là hiu ng Thomson và hiu ng Seebek.
-
Hiu ng Thomson : nu trong dây dn có 2 im nhit khác nhau thì
gia chúng có hiu in th hay sc in ng s, ch ph thuc bn cht vt
dn và nhit ca 2 im.
-
Hiu ng Seebek : nu mch in là 2 vt dn khác nhau c ni kín ti
2 im và gi 2 nhit t
1
,t
2
. Chúng to thành 1 cp nhit in, khi t
1
t
2
các in tích khuch tán sang nhau và to nên 1 sc in ng. Do ó trong
mch có dòng in i.
Khi t
1
= t
2
thì )t(e)t(e0)t(e)t(eE
2BA1AB2BA1ABAB
−
=
⇒
=
+
=
Khi
21
tt ≠
thì
)t(e)t(e)t(e)t(e)t(E
2AB1AB2BA1ABAB
−
=
+
=
Nu
consttt
02
==
:
)t(fC)t(e)t(E
ABAB
=
−
=
vi
)t(eC
0AB
=
Nh vy bng cách o sc in ng nhit E, ta xác nh c nhit ca
vt cn o.
- S u dây : 1 - Mi hàn làm vic ; 2-3 Mi hàn t do ;
ĐH Bách Khoa Hà Nội
25
c – dây dn
Hình 3a
Hình 1b
1 - Mi hàn làm vic ; 2 Mi hàn t do ; 3 – 4 Mi hàn trung hòa ;
c – dây dn
c.
o nhit bng bán dn diode, tranzitor :
- Dùng diode :
mV
C
3 B
2 A
1
t
0
t
0
mV
A
t
0
1
t
4
3
2
B
C
C
ĐH Bách Khoa Hà Nội
26
Hình 2a Hình 2b
-
Dùng tranzitor
Khi nhit tng thì I tng, U tng. Qua U ta xác nh c nhit
-
Di o : -50
0
C ÷ 150
0
C
-
nhy :
dt
du
s =
(khong 2.5mV/
0
C)
4.
Cm bin quang o nhit :
-
Ha k bc x (300
0
C ÷ 6000
0
C) o gián tip
-
Ha k quang hc (800
0
C ÷ 6000
0
C)
-
Ha k quang in (800
0
C ÷ 6000
0
C)
5.
Nhit k áp sut (áp k nhit) :
-
Da vào s ph thuc ca áp sut làm vic ca các cht trong h thng
vào nhit . Tùy theo trng thái làm vic ca các cht mà nhit k áp sut
chia làm 2 loi : khí và lng
-
Di o : -150
0
C ÷ 600
0
C
§4. Cm Bin V Trí Và Di Chuyn
A – Khái nim chung :
-
Trong t ng iu kin làm vic xác nh v trí và di chuyn óng mt
vai trò quan trng. Có 2 phng pháp c bn xác nh v trí và di chuyn.
-
Phng pháp 1 : b cm bin cung cp tín hiu là 1 hàm ph thuc vào
v trí ca vt (phn t ca c bn). Phn t này có liên quan n vt di chuyn
cn xác nh.
-
Phng pháp 2 : ng vi 1 di chuyn c bn, b cm bin phát ra xung.
Vic xác nh v trí ca vt c xác nh bng vic m s xung phát ra.
-
Các b cm bin có thông s là : R, L, C, M, E
Ngoài 2 phng pháp trên còn có các phng pháp hin i hn :
+ phng pháp song àn hi t
+ phng pháp quang hc laser
+ phng pháp si quang
I
U
I
U
ĐH Bách Khoa Hà Nội
27
B - Cm bin in tr :
-
nh ngha : cm bin in tr là cm bin mà ng lng u vào là
các di chuyn c (thng hoc quay) còn ng lng u ra là s bin i
in tr tng ng.
-
Phân loi : 3 loi
+ Cm bin in tr dây qun
+ Cm bin in tr tip xúc
+ Cm bin in tr bin dng
1.Cm bin in tr dây qun :
-
Cu to, nguyên lý làm vic ging nh mt bin tr iu chnh. ng
lng u vào là ng lng vào tác ng trc tip vào tip im ng cm
bin dn n tr s u ra cm bin bin i tng ng. Tip im ng cm
bin có th chuyn ng thng hoc quay.
Hình 1a Hình 1b
-
Cu to : gm 3 b phn chính
+ Khung qun dây : làm bng vt liu cách in chu nhit có tit din
không i (tuyn tính) hoc thay i (phi tuyn)
+ Dây in tr : c s dng có in tr sut ln, ít b oxi hóa và h s
nhit in tr thp. Bên ngoài dây c ph mt lp sn cách in.
ln in tr dây ph thuc chính xác ca cm bin.
d = (0.03 ÷ 0.1)mm : chính xác cao
d = (0.1 ÷ 0.5)mm : chính xác thp
+ Tip im ng : c làm bng vt liu dn in tt, chu mài mòn,
có in tr bé
x
U
v
U
r
α
U
v
U
r
ĐH Bách Khoa Hà Nội
28
-
Nguyên lý : Khi x bin i dn n in tr cm bin bin i theo. in
áp u ra cng bin i theo in tr cm bin. Qua U
ra
o c ta xác nh
c x.
-
Phân loi : gm 2 loi theo kt cu
+ Cm bin in tr dây qun tuyn tính
+ Cm bin in tr dây qun phi tuyn
1.
Cm bin in tr tuyn tính :
-
nh ngha : là loi cm bin mà quan h gia U
ra
và x là dng ng
thng.
-
Các cách mc : mc phân áp và mc bin tr
Hình 1.1 Hình 1.2
-
Khi không ti (R
t
= ) :
Hình 1.3
x.s
l
x
Ur.
R
U
U
0
0
0
r
0
===
vi s là nhy
U
v
U
r
U
v
U
r
U
0
U
r
x,
r
ĐH Bách Khoa Hà Nội
29
r là in tr tng ng vi dch chuyn x
0
R
l
x
r =
- Cm bin quay :
ϕ=ϕ= .s.
l
U
U
max
0
r
0
c tính cm bin
Hình 1.4
Nhc im : c tính vào ra không i du ( không nhy cc tính )
- khc phc nhc im này dùng cm bin in tr dây qun có cc
tính.
Hình 1.5
α
0
l
U
0
U
x
tgx =s
U
v
U
r
x
ĐH Bách Khoa Hà Nội
30
Hình 1.6
Khi ó U
r
= f(x) là ng thng
Nhc im : in áp ra ln nht là U
0
/2 . Nên gim nhy ca cm bin.
-
khc phc nhc im ngi ta s dng cm bin cc tính kép ( ghép
2 cm bin n ging nhau có 2 tip im ng chuyn ng ngc chiu
nhau, ni liên ng vi nhau).
Hình 1.7
- l/2
l/2
2
1
x
U
U
0
/2
- U
0
/2
U
0
U
r
R
0
R
1
ĐH Bách Khoa Hà Nội
31
-
u im : tng nhy cm bin, thay i du ca in áp ra.
Trong quá trình làm vic cm bin có sai s do nhiu nguyên nhân : ch quan,
khách quan
+ Do vùng không nhy : Do cu to cm bin gm nhiu vòng dây qun
liên tip nhau cho nên khi tip im ng chuyn ng t vòng dây này sang
vòng dây khác thì in áp U
ra
cm bin bin i nhày cp vi U
ra
là in áp
trên 1 vòng dây ca cm bin.
w
U
U
0
ra
=∆
vi w là s vòng dây ca cm bin
Hình 1.8
ng kính dây càng nh thì chính xác càng cao. Do ó gim sai s
cm bin ta phi gim ng kính dây qun và tng s vòng dây qun.
b. Sai s do ti :
Hình 1.9 Hình 1.10
x
U
0
U
r
R
t
R
0
r
U
0
U
r
R
t
R
0
- r
r
ĐH Bách Khoa Hà Nội
32
Khi có ti R
t
ta có s nh hình v
Hình 1.11
ta có
t
t
td
Rr
R.r
R
+
=
Rr
R.r
IR.IU
t
tdr
+
==
2
0t0
t
0r
td0
0
rr.RRR
R.r
UU
RrR
U
I
−+
=⇒
+−
=
Ta thy in áp U
ra
ph thuc R
t
+ Khi R
t
>> R
0
: không ti
0
r
0
0r
U
R
r
UU ==
c tính U
r0
= f(x) là ng thng
+ Khi R
t
R
0
có sai s
2
0t
0
2
0
2
0t0
t
0
0
0
r0r
R.R
)rR(rU
rrRRR
R.r
Ur
R
U
UUU
−
≈
−+
−=−=∆
Sai s tng i :
(*)
R.R
)rR(r
U
U
a
2
0t
0
2
0
−
=
∆
=
Ta nhn thy a ph thuc r do ó tìm a
max
ta xét
l
3
2
x
aa
R
3
2
r
0
dr
da
max
0
=⇔
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
=
=
⇔=
Thay giá tr a vào (*) ta có
η
==
27
4
R27
R4
a
t
0
max
vi
0
t
R
R
=η
gi là h s ti
R
t
R
0
- r
r
U
r
U
o
ĐH Bách Khoa Hà Nội
33
Nhn xét :
a
max
ph thuc R
t
suy ra nu R
t
tng thì a gim và ngc li. Do
ó gim sai s phi tng R
t
.
Hình 1.12
Nh vy do nh hng ca R
t
nên c tính U
r
= f(x) không phi là ng
thng mà là các ng cong có hình dng ph thuc giá tr ca ti. Do nh
hng R
t
cm bin có sai s U. Sai s càng ln khi R
t
càng nh và ngc
li.
Hình 1.13
Ngoài 2 nguyên nhân trên còn có nhiu nguyên nhân khác gây sai s cho cm
bin VD : nhit , ma sát, in áp tip xúc…
2. Cm bin in tr phi tuyn :
R
t
=
∞
2/3l
U
r
η
1
η
2
η
3
η
1
>
η
2
>
η
3
x
∆U
max
η
3
η
2
η
1
2/3 l
l
x
a
ĐH Bách Khoa Hà Nội
34
-
c tính U
r
= f(x) là phi tuyn
-
Các bin pháp ch to cm bin phi tuyn:
+ Thay i ng kính dây qun
+ Thay i bc dây qun
+ Thay i tit din ngang ca khung dây
+ Mc in tr vào các phân on khác nhau ca cm bin tuyn tính
2 phng pháp u không dùng vì lí do công ngh, ch yu là dùng 2 phng
pháp sau.
a.
Thay i tit din ngang khung dây :
-
d = const
-
bc dây qun không i
-
gi nguyên b rng khung dây (b)
-
thay i chiu cao khung dây (h) : tìm h(x) phù hp vi U
r
= f(x) ã cho
Ví d : Tìm h(x) ca cm bin khi bit U
r
= f(x)
b - b rng khung
l - chiu dài cm bin
w - s vòng dây
R
0
- in tr cm bin
S - tit din dây qun
r
x
- in tr dây qun ng vi x
Hình 1
Khi tip im ng cm bin chuyn dch 1 on là dx thì in tr cm bin
thay i mt lng tng ng là dr
x
dx.
l
w
).hb(2
s
dr
xx
+
ρ
=
Do b << h
x
nên b + h
x
h
x
dx
l
w
h2
s
dr
xx
ρ
=⇒
ng thi in áp U
r
bin i mt lng tng ng dU
r
dx
x
b
l
hx
ĐH Bách Khoa Hà Nội
35
dx
lsR
wh.U2
dr
R
U
dU
0
x0
x
0
0
r
ρ
==
dx
dU
.Kh
dx
dU
.K
dx
dU
.
w U2
lsR
h
r
x
rr
0
0
x
=⇒=
ρ
=⇒
b.
Mc in tr vào các phân on khác nhau ca cm bin tuyn tính
-
S dng 1 cm bin in tr tuyn tính và chia nó ra làm nhiu on
bng nhau. Ti mi on ta mc song song vi nó 1 in tr R
si
có tr s phù
hp sao cho in áp ri trên on bng in áp ã chn
td
R
U
I =
vi
∑
+
=
si
si
td
Rr
R.r
R
-
Khi tip im ng v trí i thì (*)r.IUU
1i
1
k
ixikri
∑
−
=
+=
rR
r
.I
R
1
.
rR
r.R
.I
R
U
I
III
sisisi
si
si
i
si
sii
+
=
+
==
−=
Vy
)
rR
r
1(II
si
i
+
−=
Thay I
i
vào phng trình (*) :
r R
s1
r R
s2
r R
sn
U
ĐH Bách Khoa Hà Nội
36
iiiii
1i
1k
k
1i
1k
ix
si
kri
x.BAxK.K.IUr).
rR
r
1(IUU +=+=
+
−+=
∑∑
−
=
−
=
Ta nhn thy trong 1 phân on th i : U
si
=f(x
i
) có dng ng thng và
nghiêng vi trc x góc
i
vi tg
i
= B
i
. Giá tr ca
i
tu thuc vào R
si
. Do ó
U
si
=f(x
i
) là mt ng gãy khúc gm nhiu on thng vi các góc nghiêng
khác nhau c ni vi nhau. Nu phi tuyn hoá ta s c 1 ng cong liên
tc, sai s càng gim khi phân on càng nhiu.
Hình 3
u im :
-
Kt cu n gin, chính xác cao, trng lng và khi lng nh
-
Có th to c dng in áp U
r
tu ý
-
c tính tng i n nh dùng cho c ngun 1 chiu và xoay chiu
Nhc im :
-
Do có tip xúc nên tui th b nh hng
-
nhy không cao
-
Tn hao nhit trong quá trình làm vic
2.Cm bin in tr tip xúc
-
Cm bin in tr tip xúc là cm bin mà ng lng u vào là lc
tác ng, còn ng lng u ra là s bin i giá tr ca in tr tip xúc
-
Cu to : gm nhiu a than c xp chng lên nhau. Mi a có chiu
dày t 1-2 mm , ng kính d = 3÷5 mm. Mt cm bin thng có 10÷15 a
than
x
x
i
0
α
U
ri
U
r
ĐH Bách Khoa Hà Nội
37
Hình 1
-
c tính vào ra: R
tx
= f(F)
0tx
m
tx
R
F
K
R +=
k là h s ph thuc vt liu a than
m là h s ph thuc dng tip xúc ( m = 1)
R
tx
in tr tip xúc 0
o
C
Hình 2
+ c tính có dng tr (vì vt liu a than không có tính cht àn hi )
+ Có sai s, ng thi khi nhit môi trng cng gây sai s cm bin
+ c tính R
tx
= f(F) có dng phi tuyn
-
ng dng : dùng o áp lc và o ti trng hoc c dùng trong vic
n nh in áp ca máy phát in 1 chiu.
-
u im : kt n gin, công sut ln, giá thành r
-
Nhc im : bn không cao
3.Cm bin in tr bin dng :
-
Nguyên lý : khi có lc tác ng vào các vt dn in thì kích thc và
cu trúc ca chúng b bin i, khi ó in tr s bin i theo.
-
Loi cm bin này thng c dùng o các lc tác ng hoc s
bin i ca các chi tit máy.
F
R
tx
F
F
th
0
ĐH Bách Khoa Hà Nội
38
-
Phân loi : 3 loi
+ kiu dây
+ dát mng
+ bán dn
a.
Cm bin kiu dây :
-
Cu to : gm mt màng mng c bit trên ó có dán 1 dây dn mnh
có in tr sut ln ( d = 0,002÷0,05 mm) R = 100÷200 gm 40 mt ziczc.
Hình 1
-
Nguyên lý : lc tác ng F bin i làm cho in tr R bin i nên in
áp u ra bin i.
-
Vi loi cm bin này thì vic bin i theo chiu dài cm bin có tác
dng hn khi bin i tit din. khc phc sai s ca cm bin do nhit
ngi ta thng dùng s cu o
.
F
F
R=const
R+
∆
R
U
R
1
R
1
I
cb
ĐH Bách Khoa Hà Nội
39
-
Mun o lc tác ng lên mt vt nào ó ngi ta dán cm bin lên vt
ó. Khi F bin i dn n in tr cm bin R bin i. Qua i
cb
o c ta
xác nh c giá tr ca lc F ( E – mô un àn hi)
Es
F
l
l
=
∆
-
u im : c tính n nh, kt cu n gin
-
Nhc im : nhy không cao
b.
Cm bin kiu dát mng :
-
Dây in tr là dng dây dt, công ngh ch to cm bin ging nh
công ngh ch to mch in. Dán lá kim loi mng lên b mt vt liu cách
in, sau ó dùng phng pháp n mòn hoá hc ch to cm bin theo dng
tu ý. dày kim loi nh hn 10
-3
mm
-
Do dây dn kiu dt nên kh nng to nhit tt
-
Do có th ch to cm bin có dng tu ý nên loi cm bin này có th
o lc theo nhiu phng khác nhau.
c.
Cm bin bán dn
-
Dán 1 phin bán dn lên 1 bía cách in. Do c im vt liu bán dn
có nhy rt cao, khi b lc tác dng. Do ó ngi ta ng dng nguyên tc
này ch to cm bin o lc và bin dng. Nhng nhc im là bin dng
ca vt liu nh, cho nên ch o c lc bin dng nh.
C. C
m Bin in Cm
-
Cm bin in cm là cm bin mà ng lng u vào là các chuyn
dch c hoc lc còn ng lng u ra là s bin i in cm L tng ng
-
Phân loi
+ Cm bin in cm bin i
+ Cm bin in cm kiu bin áp
+ Cm bin kiu àn hi t
1. Cm bin in cm bin i :
Hình 1
U
R, L
δ
x
(
δ
)
x(s)
ĐH Bách Khoa Hà Nội
40
-
Cu to : gm 1 mch t tnh trên ó có 1 cun dây mch t ng c
gn vào vt di chuyn cn o
-
i lng u vào là dch chuyn x, còn i lng u ra là s bin i
ca dòng in i.
-
Nguyên lý : Khi x bin i thì in cm L bin i, dn n dòng i bin
i. Qua i o c ta xác nh c x
2
L
2
t
X)RR(
U
Z
U
I
++
==
mà X
L
= L = .w
2
.G
=
δ
µω
s
.w.
0
2
khi x bin i bin i L bin i : o chuyn ng ngang
khi x bin i s bin i L bin i : o chuyn ng dc
-
c tính cm bin : I = f(x) = f(s)
Hình 2
2
0
0
0
1
L
L
K
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
δ
δ∆
+δ
=
δ∆
∆
=
δ
L
0
là giá tr in cm ban u =
0
hoc s
0
0
0
s
s
L
s
L
K =
∆
∆
=
-
Nhc im :
+ Dòng ti không i du ( I
t
không nhy cc tính)
+ Do nh hng ca lc hút in t tác ng lên phn ng ca cm
bin gây sai s
+ Do nh hng ca dòng in I
0
nên gây khó khn cho phép o hoc
iu khin. khc phc nhc im này ngi ta s dng cm bin iu
chnh vi sai.
I
0
I
I
s
I = f(s)
H Bỏch Khoa H Ni
41
Phần tử tự động
-Đặc tính I
t
dốc hơn và tuyến tính hơn do đó độ nhậy cao hơn .
I
1
I
s
0
s
/2
I
t
U
v
S
1
S
2
I
1
I
2
H Bỏch Khoa H Ni
42
-lực hút điện từ tự động lên phần động chuyển biến bằng nhau về trị số nhng
ngợc dấu
triệt tiêu nhau.
-tại s=
2
s
thì I
t
=0.
- Dấu của I
t
phụ thuộc chiều chuyển động của nắp so với vị trí trung gian .
-Độ lớn của I
t
thể hiện đợc sự chuyển đổi của x tơng ứng .
*u điểm : Độ nhậy cao , giới hạn đo lớn.
-ít bị ảnh hởng do nhiệt độ.
- S biến đổi đo đợc :0.01
ữ5 mm.
- S biến đổi đo đợc :0.5
ữ15 mm.
2/ Cảm biến điện cảm kiểu biến áp (cảm biến hỗ cảm)
-Cấu tạo :máy biến áp bình thờng.
-W
1
đợc nối với nguồn.
-W
0
đợc nối với dụng cụ đo .
Khác nhau là nắp mạch từ hoặc cuộn dây đợc gắn vào phần tử cần đo
do
đó khi phần tử chuyển động
U
ra
biến đổi dựa vào U
ra
ta có thể xác định
đợc vị trí của phần tử .
-Phân loại :theo kết cấu chia làm hai loại .
+cảm biến nắp chuyển dịch , cuộn dây sơ cấp đứng yên .
+ Cuộn dây chuyển động .
a) Cảm biến điện cảm nắp chuyển dịch , cuộn dây sơ cấp đứng yên .
