Cõu 1 / Nguyờn lý đo vị trí và dịch chuyển theo điện trở ? Vẽ sơ đồ cấu tạo, trỡnh bày nguyờn lý làm việc , nờu đặc điểm & ứng dụng của các loại điện thế kế điện trở đo vị trí và dịch chuyển ( điện thế kế dùng con chạy cơ học, điện thế kế dùng con trỏ quang, điện thế kế dùn con trỏ từ)?

1. Nguyờn lý đo

1.1. Phương pháp 1: bộ cảm biến cung cấp tín hiệu là hàm phụ thuộc vào vị trí của một trong các phần tử của cảm biến, đồng thời phần tử này có liên quan đến vật cần xác định vị trí hoặc dịch chuyển.

2.2. Phương pháp 2: ứng với một dịch chuyển cơ bản, cảm biến phát ra một xung. Việc xác định vị trí hoặc dịch chuyển được tiến hành bằng cách đếm số xung phát ra.

Điện thế kế dùng con chạy cơ học

a) Cấu tạo và nguyờn lý làm việc: gồm một điện trở cố định (Rm) và một tiếp xúc điện (con chạy) liên kết với vật khảo sát. Khi vật di chuyển, con chạy di chuyển theo, điện trở đo phụ thuộc vào vị trí con chạy. Đo điện trở  vị trí.

• Điện trở dạng dây cuộn: được chế tạo từ các hợp kim Ni - Cr, Ni - Cu , Ni - Cr - Fe, Ag - Pd quấn thành vũng xoắn dạng lũ xo trờn lừi cỏch điện (bằng thuỷ tinh, gốm hoặc nhựa), giữa các vũng dõy cỏch điện bằng emay hoặc lớp oxyt bề mặt.

• Điện trở dạng băng dẫn: được chế tạo bằng chất dẻo trộn bột dẫn điện là cacbon hoặc kim loại cỡ hạt ~10-2m.

b) Đặc điểm:

• Cấu tạo đơn giản.

• Đo được dịch chuyển lớn.

• Khoảng chạy có ích nhỏ hơn chiều dài điện trở (Lm).

• Độ phân giải của điện trở dạng dây ~10m, dạng băng dẫn ~ 0,1 m.

• Thời gian sống thấp: dạng dây ~106 lần, dạng băng dẫn 5.107 - 108 lần.

• Chịu ảnh hưởng lớn của bụi và ẩm.

Điện thế kế con chạy quang

a) Cấu tạo và nguyờn lý làm việc:

b) Đặc điểm:

• Không có tiếp xúc cơ học tránh mũn, trỏnh gõy tiếng ồn.

• Tuổi thọ cao.

• Thời gian hồi đáp ngắn (~20s).

Điện thế kế dùng con trỏ từ

a) Cấu tạo và nguyờn lý làm việc:

Điện thế kế dùng con trỏ từ

 Nguyờn lý:

• Nam châm quay. Chiều dài từ điện trở nằm trong từ trường thay đổi  điện trở thay đổi.

• Tớn hiệu ra:

•

• Đo Vm vị trí góc.

Cõu 2/ Nguyờn lý đo vị trí & dịch chuyển bằng các cảm biến điện cảm? Vẽ sơ đồ cấu tạo, trỡnh bày nguyờn lý làm việc, lập cụng thức xỏc định độ nhạy, nêu đặc điểm và ứng dụng của các loại cảm biến điện cảm ( cảm biến tự cảm, cảm biến hỗ cảm) đo vi trí và dịch chuyển?

Nguyờn lý chế tạo:

• Cảm biến điện cảm là nhúm cỏc cảm biến làm việc dựa trờn nguyờn lý cảm ứng điện từ. Vật cần đo vị trí hoặc dịch chuyển được gắn vào một phần tử của mạch từ gây nên sự biến thiên từ thông qua cuộn đo.

• Cảm biến điện cảm được chia ra: cảm biến tự cảm và hỗ cảm.

Cảm biến tự cảm (CBTC)

CBTC đơn có khe từ biến thiên:

 Cấu tạo và nguyờn lý làm việc:

• Hệ số tự cảm:

W- số vũng dõy.

R:từ trở của khe hở khụng khớ.,:chiều dài khe hở khụng khớ.,s:tiết diện thực của khe hở khụng khớ.

Khi , s thay đổi L và Z thay đổi. Đo L hoặc Z  vị trí hoặc độ dịch chuyển.

 Đặc điểm:

L = f() phi tuyến cũn L= f(s) tuyến tớnh =>

Độ nhạy khi  thay đổi:

Độ nhạy khi s thay đổi:

Z phụ thuộc , s và : s = f() phi tuyến :s = f(s) tuyến tính; s tăng khi  tăng. CBTC kép có khe từ biến thiên (CBTC vi sai)

a) Cấu tạo:

b) Đặc điểm:

- Độ nhạy lớn.

- Độ tuyến tính cao hơn.

CBTC cú lừi từ di động

a) Cấu tạo và nguyờn lý làm việc

b) Đặc điểm:

• L = f(lf)  phi tuyến, độ nhạy và độ tuyến tính của CB kép cao hơn CB đơn.

• Đo được dịch chuyển lớn hơn so với CBTC có khe từ biến thiên.

Cảm biến hỗ cảm (CBHC)

CBHC cú khe từ biến thiờn

a) Cấu tạo và nguyờn lý làm việc:

• Khi cấp dũng xoay chiều ( ) vào cuộn sơ cấp, sinh ra  biến thiên  trong cuộn thứ cấp sinh ra sức điện động cảm ứng:

Giá trị hiệu dụng của suất điện động  E = f(s, )

b) Đặc điểm:

• E = f(s, ) tuyến tớnh theo (s) và phi tuyến theo ().

Với (khi XV = 0)

Để tăng độ nhạy và độ tuyến tính  CBHC kép lắp vi sai.

CBHC cú lừi từ di động(Biến thế vi sai)

a) Cấu tạo và nguyờn lý làm việc:

Cõu 3/ Nguyờn lý đo vị trí & dịch chuyển bằng các cảm biến điện dung? Vẽ sơ đồ cấu tạo, trỡnh bày nguyờn lý làm việc, lập cụng thức xỏc định độ nhạy, nêu đặc điểm và ứng dụng của các loại cảm biến điện dung đo vi trí và dịch chuyển?

Nguyờn lý: dựa trờn sự thay đổi điện dung của cảm biến khi phần tử gắn với vật khảo sát di động  thay đổi kích thước hỡnh học của cảm biến (CB thụ động).

Cảm biến tụ điện đơn

a) Cấu tạo và nguyờn lý làm việc:

b) Đặc điểm:

• Độ nhạy:

•

Cảm biến tụ kộp vi sai

a) Cấu tạo và nguyờn lý làm việc:

b) Đặc điểm:

• Độ nhạy (S) cao hơn CB đơn

• Độ tuyến tính cao hơn CB đơn

• Cấu tạo phức tạp hơn

- Cõu 4 Nguyờn lý đo vị trí & dịch chuyển bằng các cảm biến xung? Vẽ sơ đồ cấu tạo, trỡnh bày nguyờn lý làm việc, nờu đặc điểm và ứng dụng của các loại cảm biến quang đo vị trí & dịch chuyển ( CB phản xạ, CB soi thấu)?

5. Cảm biến quang

5.1. Nguyờn lý cấu tạo: theo nguyờn tắc của cảm biến xung.

• Gồm 3 bộ phận:

+ Bộ phỏt quang.

+ Thước đo.

+ Bộ thu quang.

• 5.2. Cảm biến quang phản xạ

a) Cấu tạo và nguyờn lý làn việc:

b) Đặc điểm:

• Nguồn phỏt, bộ thu bố trớ một phớa Dễ bố trớ.

• Cự li cảm nhận bộ.

• Chịu ảnh hưởng của nhiễu từ nguồn sáng khác.

• 5.3. Cảm biến quang soi thấu

a) Cấu tạo và nguyờn lý làm việc:

b) Đặc điểm:

• Cự ly cảm nhận lớn.

• Có khả năng thu được tín hiệu mạnh và tỉ số độ tương phản sáng tối lớn.

• Ít ảnh hưởng nhiễu của nguồn sáng khác.

• Khó bố trí và chỉnh thẳng hàng nguồn phát và đầu thu.