Báo cáo thí nghiệm môn vật lý

Bài số 1 KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CẢM BIẾN ĐIỆN TRỞ
1. Cơ sở lý thuyết:
Biến trở kiểu điện trở có tính chất khi thay đổi vị trí giá trị điện trở trong mạch
thay đổi, dẫn đến điện áp thay đổi, áp dụng để đo mức, đo vị trí bàn đạp….
Cảm biến điện trở nhiệt có tính chất khi nhiệt độ thay đổi, giá trị điện trở thay đổi,
do vậy điện áp rơi trên đó thay đổi. Thông qua cầu điện trở người ta xác định được điện
áp rơi và từ đó xác lập được quan hệ giữa điện áp và nhiệt độ.
2. Mục đích:
Tìm hiểu kết cấu cảm biến kiểu điện trở.
3. Nội dung thí nghiệm:
A) Cảm biến kiểu điện trở nhiệt
a. Nguyên lý hoạt động:
Phần tử cảm biến là một dây nóng-dây điện trở nhiệt R
t
- mắc trong cầu điện trở
Wheatston, được nung nóng bằng nguồn điện. Khi có dòng chảy chảy qua, nhiệt độ của dây
nóng giảm và phụ thuộc vào vận tốc của dòng chảy, làm điện trở của dây nóng giảm cầu
điện trở mất cân bằng,
U
R4 R3
R2
Rt
G
Sơ đồ cầu điện trở Wheatston
b. Cảm biến nhiệt độ khí nạp:
IAT (Intake Air Temperature) cho biết được nhiệt độ của dòng khí vào. IAT được đặt
nơi dòng khí nạp đi qua và IAT là một phần trên thiết bị cảm biến đo lưu lượng khối của
dòng khí nạp. IAT sử dụng để xác định nhiệt độ môi trường xung quanh lúc khởi động
nguội và nhiệt độ của khí nạp khi động cơ nung nóng dòng khí vào.
1

Hình 1. Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ
Hình 2. CB nhiệt độ khí nạp
Trong IAT có một điện trở nhiệt, khi nhiệt độ tăng lên thì trở kháng của điện trở sẽ
giảm và tín hiệu điện áp trên chân THA cũng giảm.
Bảng số liệu đo đầu ra :
Lần đo 1 2 3 4 5
THA( vol) 2.56 2.53 2.45 2.16 0.06
Điện trở (kΩ) 1.19 1.16 1.1 1.04 0.05
2
k

Hình 3. Biểu đồ điện áp
* Thực hành đo sự thay đổi điện áp trên chân THA:
Hình 4. Cắm 2 đầu thu tín hiệu của Oscilloscope
Để đo sự thay đổi tín hiệu điện áp trên chân THA ta cắm đầu thu tín hiệu đen vào
cổng E2 (Earth ground) và đầu thu đỏ vào cổng THA.
Để thay đổi nhiệt độ qua IAT ta điều chỉnh biến trở (núm điều khiển màu đen) sẽ làm
thay đổi trở kháng của điện trở nhiệt trong IAT và tín hiệu điện áp trên chân THA.
c. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát:
Cũng tương tự như cảm biến đo nhiệt độ khí nạp, cảm biến ECT (Engine Coolant
temperature) đo nhiệt độ nước làm mát động cơ từ đó suy ra được nhiệt độ trung bình của
động cơ.
Hình 5. Sơ đồ mạch ECT
3
Hình 6. CB nhiệt độ nước làm mát
Cũng tương tự như IAT trong ECT cũng có một điện trở nhiệt và khi nhiệt độ thay
đổi trên ECT thì trở kháng của điện trở và điện áp trên THW cũng thay đổi.
Bảng số liệu đo đầu ra :
Lần đo 1 2 3 4 5
THW( vol) 2.56 2.54 2.51 2.45 0.03

Điện trở (kΩ) 1.22 1.16 1.19 1.13 0.02

Hình 5. Biểu đồ thay đổi nhiệt độ và trở kháng
k
Hình 7. Biểu đồ điện áp
* Thực hành đo sự thay đổi điện áp trên chân VTA: Phần này làm tương tự như với IAT.
Nhận xét:
- Có thể xem điện áp và điện trở là một hàm bậc nhất của nhiệt độ, nghĩa là khi nhiệt độ tăng
thì điện trở của cảm biến tăng và điện áp rơi cũng tăng theo.
- Phải cấp một nguồn điện ban đầu cho dây nóng.
- Khi nhiệt độ thay đổi trong khoảng rộng thì độ chính xác kém.
4
- Do phần tử cảm biến đặt trực tiếp tại nơi cần đo nên có thể đọc trực tiếp giá trị của cảm
biến.
- Được dùng để đo các thông số như nhiệt độ, tốc độ, ( hay lưu lượng ) dòng chảy.
d. Cảm biến vị trí bướm ga:
TPS (Throttle Position Sensor) được đặt trong van bướm và điều chỉnh góc van
bướm cho ra tín hiệu điện. Khi van bướm ga mở ra thì tín hiệu điện áp tăng dần. Với cảm
biến chúng ta đang xét có cả vị trí đóng của bướm ga
Hình 8. Sơ đồ mạch của TPS Hình 9. CB vị trí bướm ga
Khi bướm ga đóng ECM có giá trị điện áp 0V, khi bướm ga mở công tắc bật ECM
đọc tín hiệu, trên chân IDL có giá trị điện áp là +B vol.
Bảng số liệu đo đầu ra
Lần đo 1 2 3 4 5
VTA( vol) 0.66 1.31 1.93 3.37 4.42
Điện trở (kΩ) 0.6 1.04 1.4 1.73 1.9
v

kΩ
Hình 10. Biểu đồ điện áp

* Thực hành đo sự thay đổi điện áp trên chân VTA:
5