1. Trang Chủ
  2. Điện - Điện tử
  3. Giáo trình điện tử công nghiệp - Chương 1: Cảm biến / Công tắc không tiếp điểm

Giáo trình điện tử công nghiệp - Chương 1: Cảm biến / Công tắc không tiếp điểm

Theo xu hướng phát triển của nền khoa học kỹ thuật hiện đại, nhiều thành tựu mới trong kỹ thuật điện tử, điện tử số… đã được ứng dụng rộng khắp trong các lĩnh vực công nghiệp. Nước ta đã và sẽ nhập nhiều các máy móc, thiết bị rất hiện đại nên đòi hỏi người kỹ sư phải có các kiến thức tiên tiến, không ngừng nâng cao trình độ … mới có thể nắm bắt, xử lý được các công nghệ hiện đại trên. Do vậy, nếu trước đây môn học Điện tử công nghiệp chỉ là... Lời nói đầu Theo xu hướng phát triển của nền khoa họ

Thể loại Tài liệu miễn phí Điện - Điện tử

Số trang 38

Ngày tạo 8/29/2018 9:18:55 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước

Tên tệp

Tải Giáo trình điện tử công nghiệp - Chương 1: Cảm biế... (.pdf)

Xem mẫu

  1. Lời nói đầu Theo xu hướng phát triển của nền khoa học kỹ thuật hiện đại, nhiều thành tựu mới trong kỹ thuật điện tử, điện tử số… đã được ứng dụng rộng khắp trong các lĩnh vực công nghiệp. Nước ta đã và sẽ nhập nhiều các máy móc, thiết bị rất hiện đại nên đòi hỏi người kỹ sư phải có các kiến thức tiên tiến, không ngừng nâng cao trình độ … mới có thể nắm bắt, xử lý được các công nghệ hiện đại trên. Do vậy, nếu trước đây môn học Điện tử công nghiệp chỉ là một môn học trong chương trình học của khối kỹ thuật thì nay đã phát triển rất nhanh và trở thành một chuyên ngành trong các trường đại học và trung học chuyên nghiệp. Cụ thể tại trường Đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, môn học này đã trở nên một trong nhiều chuyên ngành mà sinh viên ngành điện tử phải chọn khi thi vào trường. Các môn học tiên quyết của môn học này là: Kỹ thuật điện đại cương, Kỹ thuật điện tử … nói chung là các môn cơ bản của chuyên ngành điện – điện tử. Do đây là bài giảng về Điện tử công nghiệp dành riêng cho sinh viên đại học các ngành không chuyên điện nên nội dung biên soạn trong giáo trình chủ yếu mang tính định tính, ít định lượng. Mong muốn sao cho các sinh viên không chuyên điện hiểu được các vấn đề cơ bản về Điện tử công nghiệp để sau này ứng dụng vào công việc thực tiễn tại các nhà máy xí nghiệp. Nếu muốn tìm hiểu sâu hơn về chuyên ngành này, có thể tham khảo giáo trình Điện tử công nghiệp dành cho sinh viên chuyên ngành Điện tử sẽ ra mắt bạn đọc sau giáo trình này trong một khoảng thời gian không xa. Mặc dù vậy nhưng nội dung vẫn khá đầy đủ các ý chính của môn học Điện tử công nghiệp như với sinh viên chuyên điện (chỉ thiếu phần AVR máy phát điện đồng bộ). Điểm khác cơ bản là nội dung được trình bày trong giáo trình này chỉ mang tính giới thiệu nguyên lý hoạt động, cơ sở lý luận và các ứng dụng thực tiễn không đi vào các thiết kế chuyên sâu. Cụ thể bài giảng được phân thành các chương như sau: Chương 1: Cảm biến / Công tắc không tiếp điểm. - Chương 2: Gia nhiệt trong công nghiệp, máy hàn điện trở. - Chương 3: Điều khiển theo chương trình - PLC. - Chương 4: Điều khiển tốc độ động cơ điện. - Mỗi chương trong tài liệu đều được trình bày từ dễ đến khó, từ thấp đến cao, luôn coi trọng các khái niệm, định nghĩa cùng các ứng dụng thực tiễn, giúp người đọc dễ dàng tiếp cận với các công nghệ mới ứng dụng điện tử công nghiệp. Sau mỗi chương
  2. tài liệu có các câu hỏi và bài tập củng cố kiến thức giúp sinh viên ôn tập lại các kiến thức cốt lõi trong chương. Để nâng cao tính tích cực vận động trong sinh viên, trong bài giảng này người viết đã đưa thêm vào chương 4 việc dạy và học ứng dụng truyền thông đa phương tiện (Multimedia) qua giáo trình điện tử: “Thực hành lập trình vi điều khiển / vi xử lý ứng dụng truyền thông đa phương tiện” của cùng tác giả. Có thể nói việc “thầy dạy bằng đa phương tiện, trò học bằng đa giác quan” sẽ làm tăng khối lượng kiến thức truyền đạt trong khi số giờ lên lớp không thay đổi. Nghĩa là ngoài bài giảng truyền thống còn có tài liệu điện tử dạng truyền thông đa phương tiện đi kèm giúp sinh viên dễ dàng tiếp thu kiến thức theo đúng qui luật nhận thức: “từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng”. Sắp tới đây chúng tôi sẽ giới thiệu một tài liệu về Điện tử Công nghiệp dạng truyền thông đa phương tiện dành riêng cho sinh viên chuyên ngành Điện – Điện tử (nội dung sẽ kết hợp với các ví dụ mô phỏng trên phần mềm chuyên dụng). Với tài liệu tham khảo này, các chuyên đề trong lĩnh vực Điện tử công nghiệp sẽ được trình bày một cách chi tiết hơn. Mặc dù đã làm việc với một tinh thần khẩn trương và trách nhiệm, song do thời gian và trình độ có hạn chắc chắn tập bài giảng điện tử không thể tránh khỏi những sai sót nhất định, rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ độc giả để có thể hoàn chỉnh tập bài giảng trong lần tái bản sau. Mọi đóng góp xin gửi về Bộ môn Điện tử công nghiệp, Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh. T.p Hồ Chí Minh, tháng 10/2010 Tác giả
  3. Baøi giaûng Ñieän töû coâng nghieäp Gvth: GVC. ThS Nguyeãn Phöông Quang MUÏC LUÏC Chöông 1: CAÛM BIEÁN / COÂNG TAÉC KHOÂNG TIEÁP ÑIEÅM. 1.1 Khaùi nieäm cô baûn 1.2 Caûm bieán quang………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 1.2.1 Hieäu öùng quang ñieän 1.2.2 Caùc linh kieän quang ñieän thoâng duïng 1.2.2.1 Ñieän trôû quang 1.2.2.2 Diode quang 1.2.2.3 Transistor quang 1.2.2.4 Diode phaùt quang 1.2.2.5 Gheùp quang 1.2.2.6 Pin maët trôøi 1.2.2.7 Caùp quang (tô quang daãn) 1.2.3 Maïch ñieän ñieån hình 1.3 Caûm bieán nhieät……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 1.3.1 Caùc linh kieän nhieät thoâng duïng 1.3.1.1 Ñieän trôû nhieät Nickel, Platin 1.3.1.2 Ñieän trôû nhieät PTR vaø NTR 1.3.1.3 Caëp nhieät ñieän 1.3.1.4 Vi maïch caûm bieán nhieät (LM 35) 1.3.2 Maïch ñieän ñieån hình 1.4 Caûm bieán töø…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 1.4.1 Khaùi nieäm cô baûn 1.4.2 Caûm bieán HALL 1.4.2.1 Hieäu öùng Hall 1.4.2.2 Caáu truùc cuûa caûm bieán Hall 1.4.2.3 ÖÙng duïng cuûa caûm bieán Hall 1.5 Moät soá daïng caûm bieán thoâng duïng…………………………………………………………………………………… 1.5.1 Maïch nhaän bieát söï dòch chuyeån 1.5.2 Maïch ñeám 1.5.3 Maïch doø khuyeát taät trong kim loaïi 1.5.4 Heä thoáng daây chuyeàn saûn xuaát töï ñoäng Trang 1
  4. Baøi giaûng Ñieän töû coâng nghieäp Gvth: GVC. ThS Nguyeãn Phöông Quang 1.6 Moät soá maïch ñieän caûm bieán thoâng duïng………………………………………………………………….. 1.6.1 Caûm bieán töø 1.6.2 Caûm bieán möïc nöôùc 1.6.3 Caûm bieán thu – phaùt hoàng ngoaïi 1.6.4 Coâng ngheä RFID (Radio Frequency Identification) Chöông 2: GIA NHIEÄT TRONG COÂNG NGHIEÄP, MAÙY HAØN ÑIEÄN TRÔÛ 2.1 Loø ñieän trôû 2.1.1 Khaùi nieäm cô baûn 2.1.2 Sô ñoà khoáng cheá loø 2.2 Loø hoà quang……………………………………………………………………………………………..……………………………………………………… 2.2.1 Khaùi nieäm cô baûn 2.2.2 Sô ñoà khoáng cheá loø 2.3 Loø caûm öùng………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 2.3.1 Khaùi nieäm cô baûn 2.3.2 Sô ñoà khoáng cheá loø Giôùi thieäu maùy haøn tieáp xuùc……………………………………………………………………………………………………… 2.4 2.4.1 Giôùi thieäu – nguyeân lyù laøm vieäc 2.4.2 Chu kyø laøm vieäc cuûa maùy haøn ñieåm 2.4.3 Maïch ñieän maùy haøn tieáp xuùc ñieån hình Chöông 3: ÑIEÀU KHIEÅN THEO CHÖÔNG TRÌNH / PLC 3.1 Khaùi nieäm cô baûn 3.1.1 Ñieàu khieån vaø ñieàu khieån töï ñoäng 3.1.2 Giôùi thieäu caùc heä thoáng ñieàu khieån 3.1.2.1 Heä thoáng ñieàu khieån duøng rô-le, thieát bò cô khí 3.1.2.2 Heä thoáng ñieàu khieån duøng maïch ñieän töû 3.1.2.3 Heä thoáng ñieàu khieån duøng kyõ thuaät vi xöû lyù / vi ñieàu khieån 3.1.2.4 Heä thoáng ñieàu khieån duøng maùy tính 3.1.3 Giôùi thieäu thieát bò ñieàu khieån theo chöông trình-PLC Trang 2
  5. Baøi giaûng Ñieän töû coâng nghieäp Gvth: GVC. ThS Nguyeãn Phöông Quang 3.2 Caáu truùc phaàn cöùng cuûa PLC……………………………………………………………………………………………………. 3.2.1 Boä xöû lyù trung taâm 3.2.2 Boä nhôù 3.2.3 Khoái vaøo / ra 3.2.4 Thieát bò laäp trình 3.3 Cô cheá hoaït ñoäng PLC……………………………………………………………………………………………………………………… 3.4 Laäp trình treân PLC…………………………………………………………………………………………………………………………………. 3.4.1 Giôùi thieäu ngoân ngöõ laäp trình 3.4.1.1 Caùc leänh cô baûn 3.4.1.2 Caùc ví duï minh hoaï 3.4.2 Caùc baøi toaùn ñieån hình 3.4.2.1 Ñieàu khieån ñoäng cô coù baûo veä ñieåm khoâng 3.4.2.2 Ñieàu khieån ñaûo chieàu quay ñoäng cô 3.5 Nhöõng öùng duïng cuûa PLC trong coâng nghieäp…………………………………………………… 3.5.1 Ñieàu khieån robot 3.5.2 Heä thoáng saûn xuaát linh hoaït (Flexible Manufaturing System-FMS) 3.5.3 Ñieàu khieån quaù trình 3.5.4 Truyeàn daãn tín hieäu giöõa caùc thieát bò töï ñoäng Chöông 4: ÑIEÀU KHIEÅN TOÁC ÑOÄ ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN 4.1 Khaùi nieäm cô baûn 4.2 Giôùi thieäu caùc ñoäng cô ñieän thoâng duïng…………………………………………………………………. 4.2.1 Ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp / song song 4.2.2 Ñoäng cô ñieän vaïn naêng 4.2.3 Ñoäng cô ñieän moät chieàu khoâng choåi than 4.2.4 Ñoäng cô ñieän xoay chieàu khoâng ñoàng boä 3 pha 4.2.5 Ñoäng cô böôùc 4.3 Ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp…………… 4.3.1 Nguyeân taéc ñieàu khieån 4.3.2 Maïch ñieän ñieån hình 4.4 Ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô ñieän vaïn naêng…………………………………………………………… 4.4.1 Nguyeân taéc ñieàu khieån Trang 3
  6. Baøi giaûng Ñieän töû coâng nghieäp Gvth: GVC. ThS Nguyeãn Phöông Quang 4.4.2 Maïch ñieän ñieån hình 4.5 Ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô ñieän moät chieàu khoâng choåi than 4.5.1 Nguyeân taéc ñieàu khieån 4.5.2 Maïch ñieän ñieån hình 4.6 Ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô ñieän xoay chieàu khoâng ñoàng boä 3 pha 4.6.1 Nguyeân taéc ñieàu khieån 4.6.2 Phöông phaùp ñieàu cheá theo beà roäng xung 4.6.3 Phöông phaùp ñieàu khieån saùu böôùc 4.6.4 Phöông phaùp ñieàu cheá vector khoâng gian 4.7 Ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô böôùc…………………………………………………………………………………………. 4.7.1 Nguyeân taéc ñieàu khieån 4.7.2 Maïch ñieän ñieån hình 4.8 ÖÙng duïng vi xöû lyù/vi ñieàu khieån trong ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô 4.8.1 Kieán thöùc cô baûn 4.8.2 Giôùi thieäu caùch söû duïng taøi lieäu ñieän töû 4.8.3 Caùc baøi toaùn minh hoaï 4.8.4 Caùc baøi taäp cuûng coá Trang 4
  7. Chöông 1: Caûm bieán - coâng -taéc khoâng tieáp ñieåm Gv: Nguyeãn Phöông Quang 1 Chöông ________________________________________________________________________________ CAÛM BIEÁN / COÂNG-TAÉC KHOÂNG TIEÁP ÑIEÅM Chöông naøy giôùi thieäu veà caùc heä thoáng caûm bieán söû duïng roäng raõi trong coâng nghieäp. Ta seõ khaûo saùt baèng caùch naøo heä thoáng maùy moùc thieát bò trong coâng nghieäp coù theå hieåu vaø xöû lyù ñöôïc caùc tín hieäu töï nhieân, ña phaàn laø caùc tín hieäu khoâng ñieän. 1.1 KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN Caûm bieán – sensor: xuaát phaùt töø chöõ “sense” nghóa laø giaùc quan – do ñoù noù nhö caùc giaùc quan trong cô theå con ngöôøi. Nhôø caûm bieán maø maïch ñieän, heä thoáng ñieän coù theå thu nhaän thoâng tin töø beân ngoaøi. Töø ñoù, heä thoáng maùy moùc, ñieän töû töï ñoäng môùi coù theå hieån thò thoâng tin veà ñaïi löôïng ñang caûm nhaän hay ñieàu khieån quaù trình hoaït ñoäng theo moät chöông trình ñònh tröôùc coù khaû naêng thay ñoåi moät caùch uyeån chuyeån theo moâi tröôøng hoaït ñoäng. Ñeå deã hieåu coù theå so saùnh caûm nhaän cuûa caûm bieán qua 5 giaùc quan cuûa ngöôøi nhö baûng 1.1 sau: Baûng 1.1: Caûm bieán vaø 5 giaùc quan con ngöôøi 5 giaùc quan Thay ñoåi moâi tröôøng Thieát bò caûm bieán Camera thu hình Thò giaùc AÙnh saùng/ hình daïng/ kích thöôùc/ Caûm bieán quang vò trí/xa gaàn/maøu saéc Nhieät trôû, caûm bieán tieäm caän, Xuùc giaùc AÙp suaát/ nhieät ñoä/ côn ñau/ tieáp caûm bieán ñoä rung ñoäng xuùc/ tieäm caän/ aåm/ khoâ Ño löôïng ñöôøng trong maùu Vò giaùc Ngoït/ noùng/ chua/ cay/ maën/ beùo Aâm traàm/ aâm boång/ soùng aâm/ aâm Mi-croâ, caûm bieán soùng sieâu Thính giaùc löôïng aâm Muøi cuûa caùc chaát khí/ chaát loûng Ño ñoä coàn/ thieát bò caûm nhaän Khöùu giaùc khí gas Do caûm bieán raát ña daïng neân coù theå phaân loaïi caûm bieán theo nhieàu caùch khaùc nhau nhö: daïng tín hieäu ngoõ vaøo caûm bieán; nguyeân lyù caûm bieán: caûm bieán tích cöïc, caûm bieán thuï ñoäng; tính chaát caûm bieán: caûm bieán cô, caûm bieán ñieän … Thoâng thöôøng ngöôøi ta phaân chia caûm bieán theo daïng tín hieäu ngoõ vaøo maø boä caûm bieán seõ chuyeån ñoåi. Vôùi caùch phaân chia naøy, coù theå phaân chia caûm bieán theo caùc daïng nhö sau: caûm bieán quang; caûm bieán nhieät; caûm bieán töø (töø tröôøng); caûm bieán aâm thanh; caûm bieán ñoä aåm, caûm bieán cô, caûm bieán toác ñoä, caûm bieán löu löôïng doøng chaûy … Minh hoaï treân hình 1.1. ________________________________________________________________________________________________________ Trang 7
  8. Baøi giaûng Ñieän töû coâng nghieäp Doø tìm/ Thay ñoåi cuûa moâi tröôøng Tín hieäu/ Döõ lieäu ngoõ ra Chuyeån ñoåi Nhieät AÙnh saùng -Ñieàu khieån thieát bò CAÛM -Hieån thò döõ lieäu Vò trí BIEÁN Khoái löôïng Hình 1.1: Minh hoaï chöùc naêng cuûa caûm bieán Döïa vaøo caûm bieán, ngöôøi ta cheá taïo neân caùc boä coâng taéc khoâng tieáp ñieåm. Caùc boä coâng taéc naøy chòu ñöôïc caùc yeâu caàu laøm vieäc khaéc nghieät nhö laøm vieäc trong moâi tröôøng coù chaát aên moøn, rung ñoäng lieân tuïc, deã chaùy noå, yeâu caàu veà toác ñoä vaø taàn soá chuyeån maïch lôùn … Caáu taïo moät coâng taéc khoâng tieáp ñieåm bao goàm moät boä caûm bieán vaø khoái khueách ñaïi, xöû lyù tín hieäu giuùp vieäc chuyeån ñoåi tín hieäu töø khoâng ñieän sang tín hieäu ñieän ñöôïc chính xaùc vaø oån ñònh. Chính söï chuyeån maïch khoâng tieáp xuùc naøy ñaõ thoaû maõn caùc yeâu caàu maø heä thoáng ñoøi hoûi trong khi chuyeån maïch coù tieáp xuùc khoâng theå ñaùp öùng ñöôïc. Mạch điều Nhiệt ngẫu khiển À! Cảm biến đây rồi! Phần tử đóng cắt Điện trở gia nhiệt Hình 1.2: Caáu taïo moät loø saáy söû duïng maïch ñieàu khieån nhieät ño Coù theå minh hoaï hình aûnh cuûa moät boä coâng taéc khoâng tieáp ñieåm duøng trong moät loø saáy nhö hình 1.2. Trong loø coù ñieän trôû gia nhieät nhaèm caáp nhieät cho loø, giuùp loø luoân coù nhieät ñoä oån ñònh trong möùc ñaët tröôùc. Taàn suaát ñoùng caét cuûa ñieän trôû naøy tuyø thuoäc vaøo boä ñieàu khieån nhieät ñoä ñieàu tieát phaàn töû ñoùng caét ñieän cho ñieän trôû. Tín hieäu ngoõ vaøo cuûa boä ñieàu khieån nhieät ñoä ñöôïc laáy ngay treân nhieät ñoä loø thoâng qua nhieät ngaãu. Roõ raøng taïi nhieät ngaãu khoâng heà coù moät tieáp ñieåm cô khí naøo nhöng ñieän trôû vaãn ñöôïc ñoùng caét nguoàn ñieän cung caáp ñeå duy trì nhieät ñoä loø luoân ôû moät möùc ñònh tröôùc. Do vaäy, ngöôøi ta coøn goïi heä naøy laø coâng taéc khoâng tieáp ñieåm. Trang 8
  9. Chöông 1: Caûm bieán - coâng -taéc khoâng tieáp ñieåm Gv: Nguyeãn Phöông Quang Neáu nhö vaøi thaäp nieân tröôùc ñaây, thuaät ngöõ “ngoâi nhaø thoâng minh” chæ coù trong phim vieãn töôûng hay trí töôûng töôïng cuûa con ngöôøi thì nay nhöõng ñieàu töôûng töôïng ñoù ñaõ trôû thaønh hieän thöïc! Ñoùng goùp raát lôùn trong vieäc kieán taïo neân caùc ngoâi nhaø thoâng minh ñoù phaûi keå ñeán vai troø cuûa caùc caûm bieán. Maëc duø chi phí ñaàu tö cho thieát keá vaø cheá taïo caûm bieán raát cao nhöng do taàm quan troïng cuûa caûm bieán trong thöïc tieãn sinh hoaït, saûn xuaát … ngöôøi ta vaãn tieáp tuïc khoâng ngöøng ñaàu tö cho lónh vöïc naøy. Do vaäy maø chuûng loaïi cuõng nhö chaát löôïng cuûa caûm bieán lieân tuïc phaùt trieån. Sau ñaây seõ giôùi thieäu laø moät soá caûm bieán thoâng duïng. 1.2 CAÛM BIEÁN QUANG Ñaây laø thieát bò caûm nhaän tín hieäu aùnh saùng, bieán chuùng thaønh tín hieäu ñieän giuùp maïch ñieän xöû lyù toát caùc tình huoáng trong thöïc teá. AÙnh saùng ôû ñaây phaûi ñöôïc hieåu laø aùnh saùng vôùi moät daõy taàn soá raát roäng maø trong ñoù aùnh saùng thaáy ñöôïc chæ naèm trong moät daõy taàn soá khaù heïp. Minh hoaï qua hình 1.3. Phoå aùnh saùng thaáy ñöôïc coù böôùc soùng töø 400nm ñeán 700nm. Böôùc soùng ngaén hôn coù tia cöïc tím (ultra-violet) vaø tia X, böôùc soùng daøi hôn coù hoàng ngoaïi (infra-red). Trong hình naøy cuõng trình baøy chi tieát caùc phoå maøu cuûa caùc LED ñang söû duïng phoå bieán. 1nm 400 nm 3 μm 30μm X-RAY ULTRA-VIOLET VISIBLE NEAR-INFRARED MID-INFRARED FAR-INFRARED 500nm 700nm 100 nm 800 nm 1μm 300 nm 600 nm 900 nm Visible Blue LEDs Visible Red LEDs InfraRed LEDs Visible Green LEDs Hình 1.3: Phoå aùnh saùng Linh kieän söû duïng trong caûm bieán quang raát phong phuù veà chuûng loaïi cuõng nhö hình daïng. ÔÛ ñaây chæ giôùi thieäu veà caùc linh kieän quang ñieän töû. Caùc linh kieän ñieän töû söû duïng trong caûm bieán naøy chuû yeáu laøm vieäc theo hieäu öùng quang ñieän. 1.2.1 Hieäu öùng quang ñieän ÔÛ ñaây chæ trình baøy caùc yù chính trong hieäu öùng quang ñieän giuùp sinh vieân deã daøng naém baét noäi dung caùc phaàn sau. Hieäu öùng quang ñieän coù theå chia thaønh hai loaïi: hieäu öùng quang daãn vaø hieäu öùng quang noái. 1.2.1.1 Hieäu öùng quang daãn Khi vaät daãn ñieän ñöôïc aùnh saùng roïi vaøo thì ñoä daãn ñieän cuûa noù seõ thay ñoåi. Höôùng thay ñoåi tuyø thuoäc vaøo tính chaát cuûa vaät lieäu caáu thaønh. Ví duï: khi roïi saùng chaát baùn daãn seõ laøm gia taêng caùc haït taûi ñieän ña soá (loã vaø ñieän töû), do ñoù taêng tính daãn ñieän cho khoái baùn daãn naøy, trong khi ñoù cuõng laøm nhö treân cho kim loaïi hay hôïp kim thì laïi laøm giaûm ñoä daãn ñieän cuûa vaät daãn. 1.2.1.1 Hieäu öùng quang noái ________________________________________________________________________________________________________ Trang 9
  10. Baøi giaûng Ñieän töû coâng nghieäp Moät moái noái P-N khi ñöôïc roïi saùng seõ phaùt ra moät söùc ñieän ñoäng. Söùc ñieän ñoäng naøy tæ leä vôùi cöôøng ñoä aùnh saùng roïi vaøo moái noái vaø coù giaù trò ngöôõng tuyø thuoäc vaøo vaät lieäu caáu thaønh neân moái noái (Silicium hay Germanium). 1.2.2 Caùc linh kieän quang ñieän thoâng duïng 1.2.2.1 Quang trôû (Photo Resistor) Quang trôû coøn ñöôïc goïi laø ñieän trôû coù giaù trò tuyø thuoäc vaøo aùnh saùng LDR (Light Dependent Resistor) laø linh kieän coù ñieän trôû thay ñoåi theo cöôøng ñoä aùnh saùng chieáu vaøo. Kyù hieäu nhö hình 1.4. Nguyeân taéc laøm vieäc döïa treân hieäu öùng quang daãn: ñoä daãn ñieän treân quang trôû tuyø thuoäc vaøo aùnh saùng roïi treân noù. Minh hoaï qua ñaëc tuyeán treân hình 1.4: (KΩ) R 20 Kyù hieäu 1 Ф 0 (lm/m2) 1500 10 Hình 1.4: Kyù hieäu vaø ñaëc tuyeán quang trôû. 1.2.2.2 Diode quang (Photo Diode) Diode quang laøm vieäc döïa treân hieäu öùng quang daãn. Caáu taïo töø moät lôùp tieáp giaùp P-N laøm vieäc ôû cheá ñoä phaân cöïc nghòch, do ñoù ôû ñieàu kieän bình thöôøng linh kieän gaàn nhö khoâng daãn ñieän. Khi aùnh saùng roïi vaøo kích thích caùc loã vaø ñieän töû böùt khoûi maïng lieân keát, gia taêng haït taûi ñieän ña soá daãn ñeán thay ñoåi ñaùng keå giaù trò doøng ñieän ngöôïc chaïy qua diode. Kyù hieäu vaø ñaëc tuyeán laøm vieäc treân hình 1.5. ID (mA) Ф1> Ф2 > Ф3 > Ф4 VAK 0 (volt) Ф4 Ф3 Ф2 Ф1 Hình 1.5: Kyù hieäu vaø ñaëc tuyeán quang diode. 1.2.2.3 Transistor quang (Photo Transistor) Vaãn coù 3 lôùp baùn daãn nhö caùc BJT thoâng thöôøng nhöng cöïc B hôû maïch. Ngöôøi ta thay ñoåi doøng IC baèng caùch thay ñoåi cöôøng ñoä aùnh saùng chieáu vaøo (thay vì ñieàu khieån doøng IB ñeå khoáng cheá IC nhö caùc BJT bình thöôøng khaùc). Kyù hieäu vaø ñaëc tính volt-amper cuûa moät phototransistor ñieån hình nhö hình 1.6: Trang 10
  11. Chöông 1: Caûm bieán - coâng -taéc khoâng tieáp ñieåm Gv: Nguyeãn Phöông Quang I (mA) C Ф1 C Ф2 Ф1> Ф2 > Ф3 > Ф4 Ф3 E Ф4 (volt) 0 VCE Hình 1.6: Kyù hieäu vaø ñaëc tuyeán quang transistor. Qua ñaëc tuyeán ta nhaän thaáy vai troø cuûa cöôøng ñoä aùnh saùng roïi vaøo töông töï nhö vai troø cuûa IB. Do ñoù ñoä daãn ñieän giöõa C vaø E tuyø thuoäc vaøo cöôøng ñoä roïi saùng treân mieàn B. Cöôøng ñoä roïi saùng caøng lôùn thì maät ñoä böùc xaï caùc haït ñieän töû vaø loã troáng caøng maïnh khieán cho doøng qua hai cöïc C vaø E caøng deã daøng hoaëc ngöôïc laïi. 1.2.2.4 Diode phaùt quang (Light Emitting Diode: LED) Caáu taïo töø moät moái noái P-N coù caáu taïo ñaëc bieät sao cho khi coù doøng ñieän phaân cöïc thuaän chaûy qua, LED seõ phaùt ra aùnh saùng. Tuyø vaøo vaät lieäu cheá taïo maø aùnh saùng phaùt ra coù taàn soá khaùc nhau. Ví duï LED cheá taïo töø GaAs seõ phaùt ra aùnh saùng hoàng ngoaïi; töø GaAsP (coù phosphor) seõ phaùt ra aùnh saùng ñoû hay vaøng … LED coù taàn soá ñoùng caét, hieäu suaát phaùt saùng vaø tuoåi thoï raát cao; maøu saéc phaùt ra raát ña daïng nhö xanh, luïc, vaøng, ñoû, phoå taàn soá phaùt roäng, giaù thaønh thaáp… Chính vì Hình 1.7 : Kyù hieäu LED caùc lyù do naøy LED ñaõ trôû thaønh moät linh kieän hieån thò thoâng duïng nhaát hieän nay cho caùc thieát bò ñieän - ñieän töû. 1.2.2.5 Gheùp quang (Optron/Opto Coupleur) Gheùp quang daïng ñôn giaûn nhaát bao goàm moät LED vaø moät photo transistor, photo TRIAC … ñöôïc gheùp vaøo chung moät voû. Moâi tröôøng naèm giöõa chuùng laø moâi tröôøng truyeàn aùnh saùng, caáu taïo xem treân hình 1.8. Khi doøng chaûy qua LED, photo transistor daãn doøng noái taét hai chaân C vaø E, ngöôïc laïi C vaø E hôû maïch. Do moâi tröôøng truyeàn daãn aùnh saùng coù khaû naêng caùch ñieän raát cao neân optron coù khaû naêng caùch ly raát toát veà ñieän giöõa maïch ñieàu khieån (ñieàu khieån LED) vaø maïch ñoäng löïc (chöùa photo transistor). Ñeå thuaän tieän hôn cho vieäc ñieàu khieån thieát bò, ngöôøi ta coøn cheá taïo caùc optron SCR, Triac … (thay theá photo transistor bôûi SCR, Triac …) ________________________________________________________________________________________________________ Trang 11
  12. Baøi giaûng Ñieän töû coâng nghieäp Hình 1.8 : caáu taïo moät optron transistor ñôn giaûn. 1.2.2.6 Pin quang ñieän (Photo Cell) Pin quang ñieän hay coøn goïi laø teá baøo quang ñieän kyù hieäu treân hình 1.9 a, laøm vieäc döïa treân hieäu öùng quang noái. Khi moái noái P-N cuûa pin quang ñieän ñöôïc chieáu saùng seõ xuaát hieän treân noù moät söùc ñieän ñoäng VФ. Söùc ñieän ñoäng naøy coù giaù trò thay ñoåi theo cöôøng ñoä roïi saùng treân noù vaø coù giaù trò trung bình tuyø thuoäc vaøo vaät lieäu caáu thaønh neân moái noái (Silicium hay Germanium). Hình 1.9: Pin maët trôøi a) Kyù hieäu b) Gheùp noái hoãn hôïp Tuyø vaøo caáu taïo maø pin quang ñieän coù caùc tính chaát khaùc nhau. Ví duï khi ñöôïc cheá taïo laøm linh kieän thu nhaän aùnh saùng (caûm bieán quang) thì ngöôøi ta quan taâm ñeán thoâng soá möùc aùnh saùng ngöôõng, phoå aùnh saùng taùc ñoäng, trong khi cheá taïo laøm pin maët trôøi ngöôøi ta laïi quan taâm ñeán söùc ñieän ñoäng quang VФ ; doøng ñieän cung caáp ra taûi IФ ; hieäu suaát cuûa quaù trình bieán ñoåi naêng löôïng töø quang sang ñieän … Ñeå coù ñöôïc caùc boä nguoàn caáp ñieän töø aùnh saùng maët trôøi, ngöôøi ta thöôøng cheá taïo nhieàu pin quang ñieän khoâng ñoùng voû thaønh töøng linh kieän rôøi maø gheùp noái hoãn hôïp vôùi nhau treân moät dieän tích roäng ñeå tieän cho vieäc tieáp nhaän aùnh saùng, taêng doøng vaø aùp phaùt ra phuø hôïp vôùi yeâu caàu ñaët ra töø phuï taûi (hình 1.9b). 1.2.1.6 Caùp quang Nhöõng ñoøi hoûi ngaøy caøng cao trong maïng thoâng tin luoân yeâu caàu cao veà khoaûng caùch vaø vaän toác ñöôøng truyeàn; nhöõng yeâu caàu khaéc nghieät veà nhieät ñoä laøm vieäc, ñoä aåm, moâi tröôøng xung quanh laø caùc chaát loûng … ñaõ loaïi caùc daây daãn baèng kim loaïi ra khoûi moät soá öùng duïng vaø ñöôïc thay theá bôûi caùc daây daãn quang hoïc: caùp quang. Caùp quang ñöôïc cheá taïo töø nhöõng sôïi tô quang daãn. Tô quang daãn baèng thuyû tinh laø phöông tieän truyeàn tin toát nhaát, nhöng giaù thaønh quaù cao neân vaãn chöa ñöôïc öùng duïng roäng raõi. Chuû yeáu hieän nay sôïi quang daãn chuû yeáu vaãn baèng chaát deûo toång hôïp. Trang 12
  13. Chöông 1: Caûm bieán - coâng -taéc khoâng tieáp ñieåm Gv: Nguyeãn Phöông Quang Caùc öu ñieåm chính cuûa caùp quang : - Ñoä suy giaûm tín hieäu thaáp. - Noäi dung tín hieäu truyeàn baûo ñaûm tuyeät maät. - Thay theá ñoàng - moät kim loaïi ngaøy caøng ñaét ñoû. Cuï theå 10g tô quang daãn coù ñoä daãn töông ñöông 6 Kg ñoàng. - Coù ñoä caùch ñieän giöõa nôi phaùt vaø thu cao (haøng nghìn volts). - Khoâng coù hieäu öùng voøng ñaát. - Tín hieäu truyeàn treân tô quang daãn thích hôïp vôùi caùc linh kieän IC logic TTL, CMOS … - Truyeàn tin baèng tô quang daãn khoâng bò nhieãu vaø khoâng coù hieäu öùng « thôøi gian treã » nhö truyeàn baèng veä tinh ñòa tónh. - Ñoä roäng baêng thoâng raát lôùn (ñeán 3000 GHz). Cho ñeán nay vôùi caùch truyeàn tin AM coù ñoä roäng baêng thoâng chæ 10 GHz. 1.2.2 Maïch ñieän ñieån hình Ñaây laø maïch ñieän öùng duïng toát trong vieäc töï ñoäng chieáu saùng cho caàu thang, haønh lang … , cuï theå ñoùng ñieän khi trôøi toái vaø caét ñieän khi trôøi saùng. Maïch coù ñoä mieãn nhieãu cao, ví duï khi trôøi toái nhöng maïch bò roïi saùng bôûi aùnh ñeøn pin caàm tay hoaëc ñeøn xe oâ toâ queùt qua thì maïch vaãn khoâng ñoåi traïng thaùi. Sô ñoà nguyeân lyù trình baøy treân hình 1.10. Toùm taét nguyeân lyù laøm vieäc nhö sau: - Khi moâi tröôøng xung quanh quang trôû (LDR) coøn saùng, ñieän trôû LDR raát beù gaàn nhö noái ñieän theá chaân B cuûa Q1 xuoáng 0V. do ñoù Q1 , Q2 khoâng daãn. Rô le K maát ñieän. - Khi moâi tröôøng xung quanh quang trôû (LDR) toái, ñieän trôû LDR raát lôùn, Doøng ñieän phaân cöïc chaûy vaøo chaân B cuûa Q1 kích daãn Q2. Rô le K coù ñieän. Maïch ñoåi traïng thaùi. Hình 1.10: Sô ñoà nguyeân lyù maïch caûm bieán aùnh saùng Caùc linh kieän phuï trôï khaùc: tuï C giaûm nhieãu cho maïch khi ñoä saùng cuûa moâi tröôøng xung quanh coù nhöõng thay ñoåi ñoät bieán. Bieán trôû VR chænh ñoä nhaïy cuûa maïch caûm bieán. Diode D baûo veä transistor quaù dV/dt. 1.3 CAÛM BIEÁN NHIEÄT Ñaây laø thieát bò caûm nhaän tín hieäu nhieät, bieán chuùng thaønh tín hieäu ñieän giuùp maïch ñieän xöû lyù toát caùc tình huoáng trong thöïc teá. Cuõng nhö linh kieän quang ñieän, linh kieän nhieät raát phong phuù vaø ña daïng. ÔÛ ñaây chæ neâu moät soá caùc linh kieän ñieän töû thoâng duïng. Tuyø vaøo caáu taïo maø moãi loaïi coù moät nguyeân lyù ________________________________________________________________________________________________________ Trang 13
  14. Baøi giaûng Ñieän töû coâng nghieäp laøm vieäc rieâng nhöng noùi chung chuùng ñeàu coù khaû naêng thay ñoåi tính chaát ñieän khi ñieàu kieän nhieät ñoä moâi tröôøng thay ñoåi. 1.3.1 Caùc linh kieän nhieät 1.3.1.1 Nhieät ñieän trôû platin vaø nickel : Döïa vaøo tính chaát: ñoä daãn ñieän cuûa kim loaïi thay ñoåi theo nhieät ñoä cuûa moâi tröôøng laøm vieäc, ngöôøi ta cheá taïo neân caùc nhieät ñieän trôû baèng platin hay nickel. Giöõa nhieät ñoä vaø ñieän trôû thöôøng khoâng coù quan heä tuyeán tính. Noù thöôøng ñöôïc dieãn taû bôûi moät ña thöùc caáp cao: R (T) = R0. (1+ A.T + B.T2 + C.T3 + …) (1.1) Trong ñoù: R0 laø giaù trò cuûa ñieän trôû nhieät ôû nhieät ñoä T = 0. T2, T3, … laø caùc phaàn töû ñöôïc quan taâm nhieàu hay ít tuyø thuoäc vaøo möùc ñoä chính xaùc cuûa pheùp ño. T laø nhieät ñoä moâi tröôøng. A, B, C, … laø caùc heä soá tuyø thuoäc vaät lieäu. 1.3.1.2 Nhieät ñieän trôû PTR vaø NTR:Döïa vaøo heä soá nhieät ñieän trôû, coù theå phaân ñieän trôû nhieät thaønh ñieän trôû coù heä soá nhieät ñieän trôû döông PTR (Positive Thermic Resistor) vaø ñieän trôû coù heä soá nhieät ñieän trôû aâm (Negative Thermic Resisitor). - Ñieän trôû coù heä soá nhieät ñieän trôû döông (PTR) : Ñieän trôû naøy caáu taïo töø hoãn hôïp Bariumcarbonat, oxit Stronium vaø oxit Titan ñöôïc eùp vaø nung ôû nhieät ñoä töø 1000 ñeán 1400o C, hình thaønh moät caáu truùc nhö goám, maãn caûm vôùi nhieät ñoä … Trò soá cuûa PTR seõ taêng khi nhieät ñoä taêng: giaù trò PTR ñoàng bieán vôùi nhieät ñoä. - Ñieän trôû coù heä soá nhieät ñieän trôû aâm (NTR) : Ñieän trôû naøy laø moät hoãn hôïp ña tinh theå cuûa nhieàu oxít goám ñaõ ñöôïc nung chaûy ôû nhieät ñoä cao (1000o C ñeán 1400o C) nhö Fe2O3, Zn2TiO4, MgCrO4, TiO2 … Trò soá cuûa NTR seõ giaûm khi nhieät ñoä taêng: giaù trò NTR nghòch bieán vôùi nhieät ñoä. Moät soá NTR laø baèng chaát baùn daãn. 1.3.1.3 Caëp nhieät ñieän (Thermos coupler) Khi nhieät ñoä moâi tröôøng caàn ño coù giaù trò quaù lôùn (treân 1000oC), ñoä beàn cô hoïc cuûa moät soá thieát bò caûm bieán seõ bò hoûng. Luùc naøy ngöôøi ta thöôøng nghó ñeán caëp nhieät ñieän, coøn goïi laø nhieät ngaãu (Thermos coupler). Treân lyù thuyeát coù raát nhieàu daïng caëp nhieät ñieän ñöôïc söû duïng ñeå ño nhieät ñoä. Nhöng trong thöïc teá moät caëp nhieät ñieän laø hai daây kim loaïi (hoaëc hôïp kim) khaùc nhau ñöôïc noái chung vôùi nhau taïi moät ñaàu coøn ñaàu kia ñöôïc noái vôùi maùy ño. Chính söï cheânh leäch nhieät ñoä giöõa ñieåm caàn ño vôùi nhieät ñoä cuûa moâi tröôøng ñaët cô caáu ño hình thaønh moät söùc ñieän ñoäng (hình 1.11). Ño söùc ñieän ñoäng naøy chính laø ño nhieät ñoä cuûa ñieåm caàn ño nhieät ñoä. Trong thöïc teá caëp nhieät ñieän naøy ñöôïc öùng duïng raát roäng raõi vì tính ñôn giaûn trong cheá taïo vaø vaän haønh. Chæ caàn haøn hai thanh hôïp kim nhö treân dính laïi ôû moät ñaàu ta ñaõ coù moät caëp nhieät laøm vieäc oån ñònh. Maëc duø coù nhieàu boä caûm bieán nhieàu theá heä môùi ra ñôøi nhöng ñeå caûm nhaän vaø xöû lyù tín hieäu nhieät ñoä cao ngöôøi vaãn söû duïng caëp nhieät ñieän naøy. Trang 14
  15. Chöông 1: Caûm bieán - coâng -taéc khoâng tieáp ñieåm Gv: Nguyeãn Phöông Quang Nhiệt được cảm Nhiệt độ môi trừờng Nhận qua mối nối Sức điện động Nhiệt độ chênh lệch Hình 1.11: Caáu taïo nhieät ngaãu Đồng thau Ngoaøi caùc daïng linh kieän ñieän töû nhö treân, Tiếp điểm trong coâng nghieäp ngöôøi ta coøn söû duïng raát nhieàu Hợp kim daïng tieáp ñieåm nhieät khaùc nhö thanh löôõng kim Nam châm (Bimetal Strips) nhö hình Thanh lưỡng kim 1.12; dóa löôõng kim; caùc (Bimetal) thermostat … Hình 1.12: Thanh löôõng kim 1.3.1.4 Vi maïch caûm bieán nhieät Treân thò tröôøng ñaõ coù nhöõng vi maïch ño vaø caân chænh ñöôïc giai ño raát thuaän tieän trong vieäc söû duïng. Beân trong caùc vi maïch naøy thöôøng coù moái noái P-N, khi ño ñieän aùp treân moái noái naøy chính laø ño nhieät ñoä cuûa moâi tröôøng. Ñieån hình moät trong caùc vi maïch ñoù laø LM 35 (haõng National). Vi maïch LM 35 coù ñieän aùp ngoõ ra tæ leä tröïc tieáp vôùi nhieät ñoä ño theo thang ño Celcius (thang ño baùch phaân), raát thuaät lôïi ñeå söû duïng laøm maïch ño kieåm nhieät ñoä ôû nöôùc ta (vì moät soá IC caûm bieán khaùc ño theo ñoä Kelvin, phaûi thieát keá theâm maïch buø tröø). Vi maïch treân hình 1.13 a coù ñieän aùp ngoõ ra thay ñoåi 10 mV/oC ; ñieän aùp nguoàn cung caáp coù theå thay ñoåi töø 4 ñeán 30 VDC. Ñeå ño ñöôïc nhieät ñoä aâm ngöôøi ta duøng moät ñieän trôû « pull-down » giöõa ngoõ ra vôùi ñieän aùp aâm nhö hình 1.13 b. Ñieän trôû naøy ñöôïc choïn sao cho doøng ñieän ngoõ ra phaûi lôùn hôn 50 μA. Ñieän aùp aâm naøy phaûi lôùn hôn möùc ñieän theá ra thaáp nhaát. Neáu chæ coù moät nguoàn döông ta phaûi söû duïng loaïi vi maïch ño theo thang Kelvin, nhö LM 335 hay LM 334. ________________________________________________________________________________________________________ Trang 15
  16. Baøi giaûng Ñieän töû coâng nghieäp Hình 1.13: Vi maïch caûm bieán nhieät LM 35 a) Ño nhieät ñoä döông b) Ño nhieät ñoä aâm laãn döông 1.3.2 Maïch caûm bieán nhieät Ñaây laø maïch ñieän öùng duïng trong vieäc caûnh baùo quaù nhieät hay thieáu nhieät cuûa moâi tröôøng caàn theo doõi. Maïch laøm vieäc theo nguyeân lyù so saùnh cöûa soå, moät nguyeân lyù raát thoâng duïng trong caùc thieát bò coâng nghieäp (hình 1.14). Khi muoán khoáng cheá nhieät ñoä loø ôû o 40 C, ngöôøi ta tieán haønh nhö sau: töø nhieät ñoä P Window moâi tröôøng ñang laø 27oC, baét ñaàu caáp nhieät cho loø (ñieåm A)ø. Nhieät ñoä loø taêng daàn vöôït qua A B C 1 36oC (ñieåm B), roài qua 40oC maïch vaãn tieáp tuïc caáp nhieät cho ñeán khi nhieät ñoä cuûa loø ñeán 44oC (ñieåm C), loø môùi caét ñieän trôû gia nhieät. D E Nhieät ñoä loø baét ñaàu giaûm daàn töø 44oC (ñieåm 27 36 44 0 t (oC) 40 D). Giaûm qua 40oC vaãn tieáp tuïc giaûm. Cho ñeán 36oC (ñieåm E) thì laïi tieáp tuïc caáp nhieät cho loø Hình 1.14 : Nguyeân lyù so saùnh cöûa soå (ñieåm B) nhieät ñoä loø taêng daàn leân. Roõ raøng ñeå giöõ nhieät ñoä loø naèm trong khoaûng 40oC, ngöôøi ta caáp nhieät cho loø theo chu trình B, C, D, E roài trôû laïi B: hình daïng nhö moät cöûa soå neân coù teân laø maïch so saùnh cöûa soå (window comparator). Nguyeân lyù so saùnh naøy ñöôïc öùng duïng raát roäng raõi trong coâng nghieäp, daân duïng, quaân söï, y teá... Sô ñoà nguyeân lyù trình baøy treân hình 1.15. Toùm taét nguyeân lyù laøm vieäc nhö sau: Ñieän trôû nhieät PTR phoái hôïp vôùi R1 vaø R2 taïo ra Vs laø moät haøm bieán thieân theo nhieät ñoä moâi tröôøng ñaët PTR. Cuï theå : Vcc .( PTR + R 2) (1.2) Vs = R1 + PTR + R 2 Roõ raøng Vs = f(To) laø moät haøm cuûa nhieät ñoä. Do ñoù, ño Vs chính laø ño nhieät ñoä. Cuï theå caùc giaù trò ñieän trôû trong maïch ñöôïc caân chænh ñeå 2 OP-AMPS laøm vieäc nhö sau : * Khi thieáu nhieät: Luùc naøy VS < VA < VB, ñaàu vaøo v+ cuûa op-amp II nhoû hôn ñaàu vaøo v_ neân ngoõ ra op- amp II xuoáng thaáp, LED 2 saùng. Trong khi ñoù ñaàu vaøo v+ cuûa op-amp I lôùn hôn ñaàu vaøo v_ neân ngoõ ra op-amp I leân cao, LED 1 taét. Trang 16
  17. Chöông 1: Caûm bieán - coâng -taéc khoâng tieáp ñieåm Gv: Nguyeãn Phöông Quang * Khi ñuû nhieät: Luùc naøy VA < VS < VB, ñaàu vaøo v+ cuûa op-amp II lôùn hôn ñaàu vaøo v_ neân ngoõ ra op- amp II leân cao, LED 2 taét. Trong khi ñoù ñaàu vaøo v+ cuûa op-amp I lôùn hôn ñaàu vaøo v_ neân ngoõ ra op-amp I leân cao, LED 1 taét. * Khi quaù nhieät: Luùc naøy VA < VB < VS, ñaàu vaøo v+ cuûa op-amps II lôùn hôn ñaàu vaøo v_ neân ngoõ ra op- amp II leân cao, LED 2 taét. Trong khi ñoù ñaàu vaøo v+ cuûa op-amp I nhoû hôn ñaàu vaøo v_ neân ngoõ ra op-amp I xuoáng thaáp, LED 1 saùng. LED baùo quaù nhieät LED baùo thieáu nhieät Hình 1.15: Sô ñoà nguyeân lyù maïch caûm bieán nhieät Roõ raøng chæ caàn nhìn vaøo ñoä saùng toái cuûa 2 LED, ta coù theå nhaän bieát ñöôïc nhieät ñoä cuûa moâi tröôøng caàn caûnh baùo nhieät ñoä. Ñeå maïch caûnh baùo hieäu quaû hôn coù theå theâm vaøo moät maïch dao ñoäng, maïch naøy giuùp khi coù söï coá caùc LED seõ khoâng saùng lieân tuïc maø nhaáp nhaùy. 1.4 CAÛM BIEÁN TÖØ TRÖÔØNG 1.4.1 Khaùi nieäm cô baûn Khi cho doøng ñieän vaøo moät cuoän daây, moâi tröôøng ñaët cuoän daây hình thaønh moät töø tröôøng. Töø tröôøng naøy coù cöôøng ñoä ñieän tröôøng: (1.3) H = I.W.l Trong ñoù: I cöôøng ñoä doøng ñieän chaïy trong daây daãn. W soá voøng daây quaán l chieàu daøi taùc duïng cuûa cuoän daây Ta thaáy vôùi cuøng moät cöôøng ñoä ñieän tröôøng H nhöng neáu ta ñöa vaøo trong loøng cuoän daây moät loõi theùp kyõ thuaät ñieän nhö hình 1.16 thì cuoän daây treân seõ theå hieän löïc huùt treân caùc vaät lieäu daãn töø khaùc maïnh hôn khi trong loøng cuoän daây chæ laø loõi khoâng khí hay vaät lieäu nghòch töø (nhö Al, Cu …). Nghóa laø khi noùi veà töø tröôøng ta phaûi xeùt ñeán moâi tröôøng daãn töø cuõng nhö söï phaân boá vò trí caùc cöïc töø trong moâi tröôøng. Cuï theå caàn thieát phaûi quan taâm theâm caùc thoâng soá nhö töø thoâng Ф vaø caûm öùng töø B (maät ñoä töø thoâng). ________________________________________________________________________________________________________ Trang 17
  18. Baøi giaûng Ñieän töû coâng nghieäp Hình 1.16: Hình aûnh töø tröôøng trong cuoän daây quaán quanh loõi theùp kyõ thuaät ñieän Caûm bieán töø coù nhöõng loaïi raát ñôn giaûn, ví duï nhö boä caûm bieán treân hình 1.17a. Boä caûm bieán naøy coù khaû naêng nhaän bieát söï thay ñoåi vò trí cuûa thanh saét di ñoäng 1. Khi khoâng coù thanh saét 1 laøm kín maïch töø 2, töø thoâng trong loõi töø giaûm, daãn ñeán L giaûm vaø XL cuõng giaûm theo. Do ñoù doøng qua cuoän daây 3 taêng. Lyù luaän töông töï khi coù thanh saét 1 noái kín maïch töø 2 khieán cho doøng qua cuoän daây cuõng giaûm theo. Hình 1.17b minh hoaï söï thay ñoåi cuûa L theo khoaûng dòch chuyeån d cuûa thanh saét 1: khi thanh saét 1 dòch chuyeån seõ laøm thay ñoåi L cuûa cuoän daây 3. Noái boä caûm bieán treân vôùi moät rô-le, ta seõ coù moät boä coâng taéc khoâng tieáp ñieåm theo tín hieäu töø tröôøng nhaän bieát vò trí cuûa thanh saét 1, minh hoaï qua hình 1.18. Hình 1.17: Caûm bieán töø nhaän bieát vò trí vaät chuyeån ñoäng a) Caáu taïo b) Quan heä L = f(d) Hình 1.18: Sô ñoà nguyeân lyù boä coâng taéc khoâng tieáp ñieåm daïng töø tröôøng Khi thanh saét 1 laøm kín maïch töø 2, doøng qua cuoän daây caûm bieán (CB) taêng leân laøm cho rô-le K huùt tieáp ñieåm. Lyù luaän töông töï cho tröôøng hôïp ngöôïc laïi, rô-le seõ nhaû tieáp ñieåm khi thanh saét laøm hôû maïch töø 2. Trang 18
  19. Chöông 1: Caûm bieán - coâng -taéc khoâng tieáp ñieåm Gv: Nguyeãn Phöông Quang Tuy nhieân, do laøm vieäc döïa vaøo caùc thieát bò söû duïng vaät lieäu saét töø neân quaùn tính cuûa caûm bieán daïng naøy khaù lôùn. Khi caàn maïch coù ñoä nhaïy cao (taàn suaát chuyeån maïch lôùn), ngöôøi ta thöôøng söû duïng caûm bieán HALL. 1.4.2 Caûm bieán HALL 1.4.2.1 Hieäu öùng Hall Khi coù moät töø tröôøng taùc duïng theo höôùng thaúng goùc leân beà maët cuûa moät phieán vaät lieäu nhö hình 1.19 (d
nguon tai.lieu . vn
Kiến trúc - Xây dựng Tự động hoá Điện - Điện tử Kĩ thuật Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Năng lượng Hoá dầu Hoá học Sinh học