Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]
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
Mục Lục
- Câu 16. Nêu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của cảm biến đo và phát hiện mức chất lưu theo phương pháp thuỷ tĩnh
- Câu 17. So sánh cảm biến quang dẫn loại photodiot và phototranzitor
- Câu 18. So sánh nhiệt kế điện trở oxyt bán dẫn và nhiệt kế điện trở kim loại
- Câu 19. So sánh điện thế kế điện trở dùng con chạy cơ học và điện thế kế không dùng con chạy cơ học
- Câu 20. So sánh cảm biến quang phản xạ và cảm biến quang soi thấu
Câu 16. Nêu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của cảm biến đo và phát hiện mức chất lưu theo phương pháp thuỷ tĩnh
Dùng phao cầu: gồm phao nổi trên mặt chất lỏng, được nối với đối tượng qua các ròng rọc. Khi mức chất lưu thay đổi, phao được nâng lên hoặc hạ xuống làm quay ròng rọc.
Dùng Phao trụ: phao trụ nhúng chìm trong chất lưu, phía trên được treo bởi 1 cảm biến đo lực. Trong quá trình đo cảm biến chịu tác động của 1 lực F tỉ lệ với chiều cao chất lưu
F= p-ρgsh.
Dùng cảm biến áp suất vi sai: Cảm biến áp suất vi sai dạng màng đặt sát đáy bình chứa. Chênh lệch áp suất sinh ra lực tác độn lên màng của cảm biến làm cho nó biến dạng, tỉ lệ với chiều cao h của chất lưu trong bình.
p =po+ρgsh
Ứng dụng: Dùng để xác định mức độ hoặc khối lượng chất lưu trong bình chứa.
Câu 17. So sánh cảm biến quang dẫn loại photodiot và phototranzitor
| photodiot | phototranzitor | ||
| Giống nhau | Đều sử dụng các tế bào quang dẫn.
Các tế bào quang dẫn được sử dụng thay cho các cực điều khiển của mỗi loại này. |
||
| Cấu tạo | Cấu tạo gồm 2 tấm bán dẫn, 1 tấm thuộc loại N và 1 tấp thuộc loại P, ghép tiếp xúc với nhau. Tại mặt tiếp xúc hình thành vùng nghèo hạt dẫn vì ở đó tồn tại một điện trường và hình thành một hàng rào điện thế .
|
Phototranzitor là các tranzitor silic loại NPN, mà vùng bazo có thể được chiếu sáng , không đặt điện áp lên bazo, chỉ đặt điện áp lên colector. Đồng thời chuyển tiếp BC phân cực ngược.
|
|
| Nguyên lý hoat 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. Để các hạt dẫn này tham gia dẫn điện và làm tăng dòng I cần phải ngăn cản sự tái hợp của chúng, tức là 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
Số hạt dẫn giải phóng được phụ thuộc vào thông lượng ánh sáng tới vùng nghèo và khả năng hấp thụ của vùng này. Thông lượng ánh sáng đến được vùng này phụ thuộc đáng kể vào bề dày lớp bán dẫn mà nó đi qua:
|
|
|
| Ứng dụng | Ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện tử, đặc biệt là các thiết bị đo đạc, giám sát, truyền dẫn thông tin, điều khiển,… | +) 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. Tốc độ chuyển mạch bị giới hạn bởi điện trở của phototranzitor. +)Trong chế độ tuyến tính: Dùng đển đo ánh sáng không đổi |
|
Câu 18. So sánh nhiệt kế điện trở oxyt bán dẫn và nhiệt kế điện trở kim loại
|
Nhiệt kế điện trở oxyt bán dẫn |
Nhiệt kế điện trở kim loại |
|
| Giống nhau | Nguyên lý chung là phụ thuộc vào sự thay đổi điện trở suất của vật liệu theo nhiệt độ. | |
| Cấu tạo | -Được làm từ hỗn hợp các oxit bán dẫn đa tinh thể MgO, MgAl2O4, Mn2O,… -Hỗn hợp oxit được trộn theo tỉ lệ thích hợp sau đó nén định dạng và thiêu kết ở nhiệt độ khoảng 1000 độ C -Các dây nối kim loại được hàn tại 2 điểm trên bề mặt và được phủ bằng 1 lớp kim loại |
-Dựa vào dải nhiệt độ cần đo và các tính chất đặc biệt người ta thường làm điện trở bằng platin, niken, ngoài ra có thể dùng Cu, wonfram. Nhiệt điện trở kim loại có 2 loại: +) Nhiệt kế công nhiệp: Để sử dụng cho mục đích công nghiệp, các nhiệt kế phải có vỏ bọc tốt chống được va chạm mạnh và rung động, điện trở kim loại được cuốn và bao bọc trong thuỷ tinh hoặc gốm và đặt trong vỏ bảo vệ bằng thép. +) Nhiệt kế bề mặt: dùng để đo nhiệt độ trên bề mặt vật rắn. Chúng thường được chế tạo bằng phương pháp quang hoá và sử dụng vật liệu làm điện trở là Ni, Fe-Ni hoặc Pt. |
| Nguyên lý hoạt động | Hoạt động dựa vào sự thay đổi điện trở của oxit bán dẫn khi nhiệt độ thay đổi, với nhiệt kế điện trở oxit bán dẫn ta có biểu thức sau: |
Hoạt động dựa vào sự thay đổi điện trở của vật liệu khi nhiệt độ thay đổi, với nhiệt kế điện trở kim loại ta có biểu thực sau: |
| Ưu, nhược điểm. | -Dải làm việc từ vài độ đến 300°C. -Có độ nhạy nhiệt rất cao, có thể đo nhiệt độ tại từng điểm, thời gian hồi đáp nhỏ. |
-Ưu điểm: +Dải làm việc từ -200°C đến hơn 1000độ C +Độ nhạy và độ chính xác khá cao. -Nhược điểm:+Niken thì dễ bị oxi hóa, +Đồng có điện trở suất bé làm tăng kích thước chế tạo. |
Câu 19. So sánh điện thế kế điện trở dùng con chạy cơ học và điện thế kế không dùng con chạy cơ học
|
Điện thế kế điện trở dùng con chạy cơ học |
Điện thế kế không dùng con chạy cơ học |
|
| Giống nhau | Cấu tạo đơn giản, tín hiệu đo lớn,không đòi hỏi mạch điện đặc biệt để xử lý tín hiệu. | |
| Cấu tạo | -Cảm biến gồm 1 điện trở cố định Rn, trên đó có 1 tiếp xúc điện có thể di chuyển được gọi là con chạy -Con chạy được liên kết cơ học với vật chuyển động cần khảo sát. |
–Điện thế kế dùng con chạy quang: gồm diot phát quang, băng đo, băng tiếp xúc và băng quang dẫn. –Điện thế dùng con trỏ từ: gồm 2 từ điện trở R1 và R2 mắc nối tiếp và 1 nam châm vĩnh cửu gắn với trục quay của điện thế kế bao phủ lên 1 phần của điện trở R1 và R2 |
| Nguyên lý hoạt động | -Giá trị của điện trở giữa con chạy và một đầu của điện trở là hàm phụ thuộc vào vị trí của vật chuyển động: +Đối với chuyển động thẳng:  |
–Điện thế kế dùng con chạy quang: Điện trở của vùng quang dẫn giảm đáng kể khi được chiếu sáng tạo nên liên kết giữa băng đo và băng tiếp xúc –Điện thế kế dùng con trỏ từ: Ứng với mỗi góc quay của đối tượng thì vị trí bao phủ của nam châm vĩnh cửu sẽ thay đổi, tiến hành đo điện áp giữa điểm chung và một trong 2 đầu còn lại của R1 và R2:  |
| Đặc trưng | -Khoảng chạy có ích là khoảng thay đổi của x mà trong khoảng đó Rx là hàm tuyến tính của dịch chuyển -Do có sự tiếp xúc cơ học nên con chạy và dây trở bị mài mòn trong quá trình làm việc, thời gian sống của điện thế kế từ 106-108 lần |
-Khắc phục nhược điểm của điện thế kế dùng con chạy cơ học là gây tiếng ồn và mất tiếp xúc. |
Câu 20. So sánh cảm biến quang phản xạ và cảm biến quang soi thấu
|
Cảm biến quang phản xạ |
Cảm biến quang soi thấu |
|
| Giống nhau | Đều là các cảm biến quang đo vị trí và dịch chuyển theo phương pháp quang học gồm nguồn phát sáng và một đầu thu quang | |
| Cấu tạo | Gồm có thước đo, nguồn phát quang đặt cùng phía với đầu thu quang | Cảm biến gồm một nguồn phát sáng, một thấu kính hội tụ, một lưới chia kích quang và các phần tử thu quang. |
| Nguyên lý hoạt động | Hoạt động theo nguyên tắc dọi phản quang. Tia sáng từ nguồn phát qua thấu kính hội tụ tới một thước đo chuyển động cùng vật khảo sát. Trên thước có những vạch phản quang và không phản quang kế tiếp nhau. Khi tia sáng gặp phải vạch chia phản quang sẽ bị phản xạ lại đầu thu quang. | Hoạt động theo nguyên tắc soi thấu. Khi thước đo có chuyển động tương đối so với nguồn sáng sẽ làm xuất hiện 1 tín hiệu ánh sáng hình sin. Tín hiệu này được thu bới tế bào quang điện đặt sau lưới. Các tín hiệu đầu ra của cảm biến được khuếch đại trong một bộ tạo xung điện tử tạo thành xung hình chữ nhật. Các tế bào quang điện được chia thành 2 dãy, đặt lệch nhau ¼ độ chia nên có thế phát hiện chiều chuyển động. |
| Ưu nhược điểm | Ưu điểm: Không cần dây nối qua vùng cảm nhận Nhược điểm: Cự ly cảm nhận thấp và chịu ảnh hưởng của áng sáng từ nguồn sáng khác |
Ưu điểm: Cự ly cảm nhận xa, có khả năng thu được tín hiệu mạnh và tỉ số độ tương phản lớn. Nhược điểm: Khó bố trí và chỉnh thẳng hàng nguồn phát và đầu thu. |
 Đề cương liên quan : CÂU){kind=link}