Tài liệu Tiểu luận " Thiết bị và hệ thống điều khiển tự động " docx

Tiểu luận
Thiết bị và hệ thống điều khiển
tự động

1
MỤC LỤC
M C L CỤ Ụ ......................................................................................................................................2
1.1. Tính ch t c a ánh sáng:ấ ủ .......................................................................................................3
1.2. Các n v o quang:đơ ị đ ............................................................................................................4
a) n v o n ng l ng:Đơ ị đ ă ượ ...........................................................................................................4
b) n v o th giác:Đơ ị đ ị ...................................................................................................................5
2. C m bi n quang:ả ế ......................................................................................................................6
2.1. Khái ni m: C m bi n quang l lo i c m bi n o v trí v d ch chuy n theo ệ ả ế à ạ ả ế đ ị à ị ể
ph ng pháp quang hình h c g m ngu n phát sáng ánh sáng k t h p v i m t u thu ươ ọ ồ ồ ế ợ ớ ộ đầ
quang (th ng l t b o quang i n).ườ à ế à đ ệ .....................................................................................6
2.2. Tính ch t:ấ ...............................................................................................................................6
a) Hi u ng quang d n:ệ ứ ẫ ...............................................................................................................6
b) T b o quang d n:ế à ẫ ..................................................................................................................9
* V t li u ch t o:ậ ệ ế ạ .......................................................................................................................9
c) Photo iot:đ .................................................................................................................................12
* C u t o v nguyên lý ho t ng:ấ ạ à ạ độ .........................................................................................12
* Ch ho t ngế độ ạ độ ..................................................................................................................14
* nh yĐộ ạ ....................................................................................................................................17
* S ng d ng photodiot:ơ đồ ứ ụ ....................................................................................................18
2.3. C m bi n quang i n phát x :ả ế đ ệ ạ .........................................................................................20
a) Hi u ng quang i n phát x :ệ ứ đ ệ ạ ............................................................................................20
b) T b o quang i n chân không:ế à đ ệ .........................................................................................21
c) T b o quang i n d ng khí:ế à đ ệ ạ .............................................................................................22
d) Thi t b nhân quang:ế ị .............................................................................................................22
3. Hình nh v thông s k thu t c a m t v i c m bi n quang :ả à ố ỹ ậ ủ ộ à ả ế ....................................23

4. Ph m vi ng d ng:ạ ứ ụ .................................................................................................................29
2
CẢM BIẾN QUANG
1. Tính chất và đơn vị đo ánh sáng:
1.1. Tính chất của ánh sáng:
Như chúng ta đã biết, ánh sáng vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt. Ánh sáng
là một dạng của sóng điện từ, vùng ánh sáng nhìn thấy có bước song từ 0,4 - 0,75 m. Trên
hình 2.1 biểu diễn phổ ánh sáng và sự phân chia thành các dải màu của phổ.
Hình 2.1 Phổ ánh sáng
Vận tốc truyền ánh sáng trong chân không c = 299.792 km/s, trong môi trường vật chất vận
tốc truyền sóng giảm, được xác định theo công thức:
v =
n - chiết suất của môi trường.
Mối quan hệ giữa tần số v và bước sóng của ánh sáng xác định bởi biểu thức:
- Khi môi trường là chân không :
- Khi môi trường là vật chất :
Trong đó v là tần số ánh sáng.
3
Tính chất hạt của ánh sáng thể hiện qua sự tương tác của ánh sáng với vật chất. Ánh sáng
gồm các hạt nhỏ gọi là photon, mỗi hạt mang một năng lượng nhất định, năng lượng này
chỉ phụ thuộc tần số v của ánh sáng:
w = hv
Trong đó h là hằng số Planck (h = 6,6256.10u
34
J.s).
Bước sóng của bức xạ ánh sáng càng dài thì tính chất sóng thể hiện càng rõ, ngược lại khi
bước sóng càng ngắn thì tính chất hạt thể hiện càng rõ.
1.2. Các đơn vị đo quang:
a) Đơn vị đo năng lượng:
- Năng lượng bức xạ (Q): là năng lượng lan truyền hoặc hấp thụ dưới dạng bức xạ đo

bằng Jun (J).
- Thông lượng ánh sáng ( ): là công suất phát xạ, lan truyền hoặc hấp thụ đo bằng
oat (W):
=
- Cường độ ánh sáng (I): là luồng năng lượng phát ra theo một hướng cho trước ứng
với một đơn vị góc khối, tính bằng oat/steriadian.
=
- Độ chói năng lượng (L): là tỉ số giữa cường độ ánh sáng phát ra bởi một phần tử bề
mặt có diện tích dA theo một hướng xác định và diện tích hình chiếu dAn của phần
tử này trên mặt phẳng P vuông góc với hướng đó.
L =
Trong đó dAn = dA.cos , với là góc giữa P và mặt phẳng chứa dA.
Độ chói năng lượng đo bằng oat/Steriadian.m2.
- Độ rọi năng lượng (E): là tỉ số giữa luồng năng lượng thu được bởi một phần tử bề
mặt và diện tích của phần tử đó.
4
E =
Độ rọi năng lượng đo bằng oat/m
2
.
b) Đơn vị đo thị giác:
Độ nhạy của mắt người đối với ánh sáng có bước sóng khác nhau là khác nhau. Hình 2.2
biểu diễn độ nhạy tương đối của mắt V( ) vào bước sóng. Các đại lượng thị giác nhận
được từ đại lượng năng lượng tương ứng thông qua hệ số tỉ lệ K.V( ).
Hình 2.2: Đường cong độ nhạy tương đối của mắt
Theo quy ước, một luồng ánh sánh có năng lượng 1W ứng với bước sóng
max
tương ứng
với luồng ánh sáng bằng 680 lumen, do đó K=680.
Do vậy luồng ánh sáng đơn sắc tính theo đơn vị đo thị giác:

( ) = 680V( ) ( ) V lume
Đối với ánh sáng phổ liên tục:
lumen
5