Đề Cương Môn Cảm Biến

0
941

Đề Cương Môn Cảm Biến

Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: hotroontap@gmail.com

Tổng hợp các đề cương hiện có của Đại Học Hàng Hải: Đề Cương VIMARU 

Tải ngay đề cương bản PDF tại đây: Đề Cương Môn Cảm Biến

(Đây là đề cương nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

Đề cương liên quan: CÂU HỎI ÔN TẬP MÔN: TỰ ĐỘNG HÓA QTSX


Câu 1: Trình bày khái niệm và phân loại cảm biến

Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận, biến đổi các đại lượng vật lý và các đại lượng không có tính chất điện cần đo thành các đại lượng điện cần đo và xử lý được.

Đề Cương Môn Cảm Biến

Trong đó: m(x): là đại lượng đầu vào kích thích. Và s(y): là đại lượng đầu ra hay đáp ứng của cảm biến.

Phân loại:

Theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng với kích thích:

Cảm biến nhiệt điện, cảm biến quang điện, cảm biến quang từ, …

Theo dạng kích thích:

Cảm biến âm thanh, cảm biến quang, cảm biến cơ, cảm biến nhiệt, …

Theo tính năng của bộ cảm biến:

Theo độ nhạy, theo độ chính xác, theo độ phân giải, …

Theo phạm vi sử dụng:

Cảm biến dùng trong công nghiệp, trong giao trông, trong y học, …

Theo thông số của mô hình mạch thay thế:

Cảm biến tích cực

Cảm biến thụ động

Câu 2. Trình bày các đặc trưng cơ bản của cảm biến

Độ nhạy:

Đại lượng S xác định bởi tỉ số:
S = ∆ s/ ∆ m

S được gọi là độ nhạy của cảm biến

Độ tuyến tính:

Cảm biến được gọi là tuyền tính trong một dải đo xác định nếu trong dải chế độ đó, độ nhạy của cảm biến không phụ thuộc vào đại lượng đo.

Sai số và độ chính xác:

Khi tính toán người ta có sai số tuyệt đối và tương đối.

Khi nghiên cứu ta có sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống.

Độ nhanh và thời gian hồi đáp:

Độ nhanh là đặc trưng của cảm biến cho phép đánh giá khả năng theo kịp về thời gian của đại lượng đầu ra khi đại lượng vào biến thiên.

Thời gián hồi đáp là đại lượng được sử dụng để xác định giá số của độ nhanh.

Giới hạn sử dụng của cảm biến:

Vùng làm việc danh định

Vùng không gây hư hỏng

Vùng không phá hủy

Câu 3. Nêu các nguyên lý chung chế tạo cảm biến tích cực:

Hiệu ứng nhiệt ngẫu

2 dây dẫn M1, M2 có bản chất hóa học khác nhau được hàn với nhau thành 1 mạch điện kín, nếu nhiệt độ của 2 đầu mối hàn T1 và T2 khác nhau thì trong mạch xuất hiện 1 suất điện động e có độ lớn phụ thuộc vào sự chênh lệch nhiệt độ giữa T1 và T2

Đề Cương Môn Cảm Biến

 

 

 

 

Hiệu ứng hoả điện

Tinh thể hỏa điện có tính phân cực điện tự phát với độ phân cực phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi có ánh sáng chiếu vào tinh thể hỏa điện nó hấp thụ ánh sáng và nhiệt độ tăng lên làm xuất hiện trên mặt đối diện của nó các điện tích trái dấu. Đo V ta có thể xác định được thông lượng ánh sáng


Hiệu ứng áp điện

Vật liệu áp điện (thạch anh) khi bị biến dạng dưới tác động của lực cơ học thì trên các mặt đối diện của chúng xuất hiện các lượng điện tích bằng nhau nhưng trái dấu. Đo V ta có thể xác định cường độ của lực F.

Đề Cương Môn Cảm Biến

Hiệu ứng cảm ứng điện từ

+Khi 1 dây dẫn chuyển động trong một từ trường không đổi hoặc dây dẫn đứng yên so với từ trường biến thiên thì trên hai đầu dây dẫn sinh ra suất điện động cảm ứng tỉ lệ với từ thông cắt ngang dây trong 1 đơn vị thời gian.

+Hiệu ứng được ứng dụng để chế tạo cảm biến đo tốc độ dịch chuyển của vật

Đề Cương Môn Cảm Biến

Hiệu ứng quang điện

+Hiệu ứng quang dẫn:
Là hiện tượng giải phóng ra các hạt dẫn tự do trong vật liệu dưới tác động của bức xạ ánh sáng.

+Hiệu ứng quang phát xạ điện tử: Là hiện tượng các điện tử được giải phóng và thoát ra khỏi bề mặt vật liệu tạo thành dòng

Hiệu ứng quang- điện- từ

Khi tác dụng một từ trường B vuông góc với bức xạ ánh sáng thì trong vật liệu bán dẫn được chiếu sáng sẽ xuất hiện một hiệu điện thế theo hướng vuông góc với B và hướng bức xạ ánh sáng

Đề Cương Môn Cảm Biến

Hiệu ứng Hall

Cho dòng điện I chạy qua tấm bán dẫn mỏng và đặt trong từ trường B có phương hợp với dòng điện I 1 góc  thì sẽ xuất hiện hiệu điện thế:

VH=KH.I.B.sin

Hiệu ứng được ứng dụng để chế tạo cảm biến đo vị trí của vật khi vật được gắn vào nam châm.

Đề Cương Môn Cảm Biến

Câu 4. Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của cảm biến quang dẫn loại photodiot:

Cấu tạo:

Cấu tạo gồm 2 tấm bán dẫn, 1 tấm thuộc loại N và 1 tấm thuộc loại P, ghép tiếp xúc với nhau.

Tại mặt tiếp xúc hình thành vùng nghèo hạt dẫn vì tại vùng này tồn tại 1 điện trường và hình thành 1 hàng rào điện thế Vb.

Nguyên lý hoạt động: Khi chiếu sáng điôt bằng bức xạ có bước sóng nhỏ hơn bước sóng ngưỡng, sẽ xuất hiện thêm các cặp điện tử – lỗ trống. Đề các hạt dẫn này tham gia dẫn điện ta cần nhanh chóng tách rời cặp điện tử – lỗ trống. Sự tách cặp điện tử – lỗ trống chỉ xẩy ra trong vùng nghèo nhờ tác dụng của điện trường.

Đề Cương Môn Cảm Biến

 

 

 

 

Số hạt dẫn được giải phóng phụ thuộc vào thông lượng ánh sáng tới vùng nghèo và khả năng hấp thụ của vùng này.

Thông lượng ánh sáng tới vùng nghèo phụ thuộc đáng kể vào bề dày lớp bán dẫn mà nó đi qua: Φ(X)= Φ0.ex
với (
∝ xấp xỉ 105 cm-1)

=>Vì vậy để tăng thông lượng ánh sáng đến vùng nghèo người ta thường chế tạo điot với phiến bán dẫn có bề dày rất bé. Ví dụ loại PIN:


 

 

 

Ứng dụng: Được dùng trong kỹ thuật điện tử, làm các thiết bị đo đạc, truyền dẫn thông tin, thiết bị giám sát, điều khiển.

Câu 5. Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của cảm biến quang dẫn loại phototranzitor:

Cấu tạo:
Phototranzitor là các tranzitor mà vùng bazơ có thể được chiếu sáng, không có đặt điện áp lên bazơ, chỉ đặt điện áp lên colector. Đồng thời chuyển tiếp BC phân cực ngược.

Đề Cương Môn Cảm Biến

Nguyên lý hoạt động:

+Khi chuyển tiếp B-C được chiếu sáng, nó sẽ hoạt động giống photodiot ở chế độ quang dẫn với dòng ngược:

Ir=Io+Ip

Trong đó:

Ir: là dòng ngược

Io: là dòng ngược trong tối

Ip: dòng quang điện dưới tác dụng của ánh sáng

Dòng ngược Ir đóng vai trò là dòng bazo, nó gây nên dòng colector Ic: Ic= (β+1)Ir=(β+1)I0+(β+1)Ip

b: là hệ số khuếch đại dòng của tranzitor khi đấu chung emitor

Ứng dụng:

Trong chế độ chuyển mạch:

    Phototranzitor được sử dụng trong thông tin nhị phân: có hay không có ánh sáng thì phototranzitor khóa hoặc thông. Cho phép điều khiển trực tiếp hoặc sau khi khuếch đại một role, một cổng logic hoặc một thyristor.

Đề Cương Môn Cảm Biến

Trong chế độ tuyến tính: Dùng để đo ánh sáng không đổi

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here