Tài liệu Bài giảng cảm biến - gv. nhữ quý thơ

CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC CẢM BIẾN VÀ HỆ THỐNG ĐO Thời lượng: 45 tiết (3 tiết/tuần)- 30t LT,15t TH Đánh giá sinh viên: 3 bài kiểm tra (Bài tập lớn) 1 bài thi (Không sử dụng tài liệu) Tài liệu giảng dạy: 1.Kỹ thuật đo lường – Lê Quốc Huy 2.Measurement Systems - Esnest O.Doebelin Tài liệu tham khảo: 1. Cảm biến công nghiệp- Hoàng Minh Công 2. Đo lường điện tử - Dư Quang Bình… Giảng viên: Nhữ Quý Thơ [email protected] [email protected] BÀI MỞ ĐẦU 1. Mục đích môn học Trang bÞ c¸c kiÕn thøc vÒ kü thuËt c¶m biÕn vµ xö lý tÝn hiÖu. Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n c¸c ®¹i l−îng biÕn ®æi dùa trªn ®¹i l−îng ®iÖn, ph−¬ng ph¸p ghÐp nèi c¶m biÕn víi m¸y tÝnh vµ c¸c bé ®iÒu khiÓn. Nguyªn lý vµ ph−¬ng ph¸p sö dông c¸c thiÕt bÞ phÇn cøng chuyªn dông còng nh− phÇn mÒm m¸y tÝnh trong ®o l−êng vµ xö lý tÝn hiÖu thu ®−îc tõ c¸c bé c¶m biÕn. CÊu tróc vµ c«ng dông cña c¸c bé c¶m biÕn th«ng dông vµ c¸c m¹ch ®iÖn nèi ghÐp, c¸c hÖ thèng ®o l−êng chuyªn dông, c¸c phÇn mÒm thu thËp vµ xö lý sè liÖu. BÀI MỞ ĐẦU 2. Vai trß cña m«n häc C¸c hÖ thèng c¶m biÕn ®−îc coi nh− c¸c gi¸c quan cña c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tù ®éng cã nhiÖm vô c¶m nhËn biÕn ®æi cña c¸c sù kiÖn vËt lý kh«ng ph¶i ®iÖn vµ biÕn chóng thµnh ®¹i l−îng ®iÖn ®Ó c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn nhËn biÕt ®−îc, gióp chóng ta nhËn d¹ng vµ ®¸nh gi¸ t×nh tr¹ng còng nh− ®iÒu khiÓn mäi tr¹ng th¸i cña thiÕt bÞ phï hîp. HÖ thèng c¶m biÕn cã vai trß then chèt trong c¸c hÖ thèng tù ®éng ®Æc biÖt lµ c¸c hÖ thèng th«ng minh. C¶m biÕn lµ mét bé phËn quan träng hµng ®Çu kh«ng thÓ thiÕu trong c¸c hÖ thèng tù ®éng ®ßi hái cÇn ph¶i tiÕp cËn M«n häc lµ mét m«n then chèt vµ b¾t buéc ®èi víi sinh viªn ngµnh c¬ ®iÖn tö. BÀI MỞ ĐẦU 3. Mét sè vÝ dô ứng dụng trong c«ng nghiệp: Phát hiện màng trong Phát hiện băng niêm phong trên nắp lọ/hộp BÀI MỞ ĐẦU Phát hiện dấu/vết trên nền Phát hiện dãy băng niêm phong trên bao thuốc lá BÀI MỞ ĐẦU Cảm biến phát hiện màu Đo đường kính của ống BÀI MỞ ĐẦU Kiểm tra hiện tượng thủng nắp thiếc, nắp nhôm Phát hiện lon kim loại BÀI MỞ ĐẦU Phát hiện nắp lọ bị hỏng BÀI MỞ ĐẦU Phân biệt chiều cao của nắp Phát hiện mức sữa/nước trái cây bên trong hộp BÀI MỞ ĐẦU Phát hiện nhãn bằng plastic bóng trên giấy Phát hiện nắp nhôm trên chai nước BÀI MỞ ĐẦU Phát hiện chai PET Phát hiện mẫu bánh trên băng chuyền ch­¬ng 1 c¸c kh¸I niÖm vµ ®Æc tr­ng c¬ b¶n 1. Kh¸i niÖm vµ ph©n lo¹i c¶m biÕn 1.1 Kh¸i niÖm C¶m biÕn lµ thiÕt bÞ dïng ®Ó c¶m nhËn biÕn ®æi c¸c ®¹i l−îng vËt lý vµ c¸c ®¹i l−îng kh«ng cã tÝnh chÊt ®iÖn cÇn ®o thµnh c¸c ®¹i l−îng ®iÖn cã thÓ ®o vµ xö lý ®−îc. C¸c ®¹i l−îng cÇn ®o (m) th−êng kh«ng cã tÝnh chÊt ®iÖn: NhiÖt ®é, ¸p suÊt... t¸c ®éng lªn c¶m biÕn cho ta mét ®Æc tr−ng (s) mang tÝnh chÊt ®iÖn (®iÖn tÝch, ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn hoÆc trë kh¸ng) chøa ®ùng th«ng tin cho phÐp x¸c ®Þnh gi¸ trÞ cña ®¹i l−îng ®o. §Æc tr−ng (s) lµ hµm cña ®¹i l−îng cÇn ®o (m): s = F(m) (s) : Lµ ®¹i l−îng ®Çu ra hoÆc lµ ph¶n øng cña c¶m biÕn. (m): Lµ ®¹i l−îng ®Çu vµo hay kÝch thÝch (cã nguån gèc lµ ®¹i l−îng cÇn ®o). Th«ng qua ®o ®¹c (s) cho phÐp nhËn biÕt gi¸ trÞ cña (m). 1. Kh¸i niÖm vµ ph©n lo¹i c¶m biÕn 1.2 Ph©n lo¹i c¶m biÕn Ph©n lo¹i theo nguyªn lý chuyÓn ®æi gi÷a ®¸p øng vµ kÝch thÝch 1. Kh¸i niÖm vµ ph©n lo¹i c¶m biÕn 1.2 Ph©n lo¹i c¶m biÕn Ph©n lo¹i theo d¹ng kÝch thÝch 1. Kh¸i niÖm vµ ph©n lo¹i c¶m biÕn 1.2 Ph©n lo¹i c¶m biÕn Ph©n lo¹i theo tÝnh n¨ng cña bé c¶m biÕn 1. Kh¸i niÖm vµ ph©n lo¹i c¶m biÕn 1.2 Ph©n lo¹i c¶m biÕn Ph©n lo¹i theo ph¹m vi sö dông Ph©n lo¹i theo th«ng sè cña m« h×nh m¹ch thay thÕ + C¶m biÕn tÝch cùc cã ®Çu ra lµ nguån ¸p hoÆc nguån dßng. + C¶m biÕn thô ®éng ®−îc ®Æc tr−ng b»ng c¸c th«ng sè R, L, C, M .... tuyÕn tÝnh hoÆc phi tuyÕn. 1. Kh¸i niÖm vµ ph©n lo¹i c¶m biÕn 1.2 Ph©n lo¹i c¶m biÕn VÝ dô vÒ c¶m biÕn thô ®éng 1. Kh¸i niÖm vµ ph©n lo¹i c¶m biÕn 1.2 Ph©n lo¹i c¶m biÕn VÝ dô vÒ c¶m biÕn tÝch cùc 1. Kh¸i niÖm vµ ph©n lo¹i c¶m biÕn 1.2 Ph©n lo¹i c¶m biÕn C¸c lo¹i c¶m biÕn hay ®−îc sö dông trong c«ng nghiÖp vµ d©n dông C¸c lÜnh vùc øng dông *: XÕp theo sè l−îng c¸c lo¹i c¶m biÕn b¸n ®−îc t¹i Ph¸p n¨m 2002 1. Kh¸i niÖm vµ ph©n lo¹i c¶m biÕn 1.3 §−êng cong chuÈn cña c¶m biÕn Kh¸i niÖm §−êng cong chuÈn c¶m biÕn lµ ®−êng cong biÓu diÔn sù phô thuéc cña ®¹i l−îng ®iÖn (s) ë ®Çu ra cña c¶m biÕn vµo gi¸ trÞ cña ®¹i l−îng ®o (m) ë ®Çu vµo. §−êng cong chuÈn cã thÓ biÓu diÔn b»ng biÓu thøc ®¹i sè d−íi d¹ng: s = F(m)