Cảm biến | Các loại cảm biến

Hãy xem xét một hệ thống đo lường. Nó bao gồm thiết bị đầu vào cảm nhận môi trường hoặc xung quanh để tạo ra đầu ra, khối xử lý tín hiệu xử lý tín hiệu từ thiết bị đầu vào và thiết bị đầu ra trình bày tín hiệu cho người vận hành hoặc máy móc ở dạng dễ đọc và sử dụng hơn.

Giai đoạn đầu tiên là thiết bị đầu vào, đây chính là điều chúng ta sẽ thảo luận trong chương này.

Cảm biến

Cảm biến là thiết bị phản ứng với bất kỳ thay đổi nào trong hiện tượng vật lý hoặc biến số môi trường như nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, chuyển động, v.v. Thay đổi này ảnh hưởng đến các thuộc tính vật lý, hóa học hoặc điện từ của cảm biến, sau đó được xử lý thành dạng dễ sử dụng và đọc hơn. Cảm biến là trái tim của hệ thống đo lường. Đó là phần tử đầu tiên tiếp xúc với các biến số môi trường để tạo ra đầu ra.

Tín hiệu do cảm biến tạo ra tương đương với lượng cần đo. Cảm biến được sử dụng để đo đặc tính cụ thể của bất kỳ đối tượng hoặc thiết bị nào. Ví dụ, một cặp nhiệt điện, cặp nhiệt điện sẽ cảm nhận năng lượng nhiệt (nhiệt độ) tại một trong các mối nối của nó và tạo ra đầu ra tương đương điện áp có thể được đo bằng ammeter.
Tất cả các cảm biến cần phải được hiệu chuẩn theo một giá trị tham chiếu hoặc tiêu chuẩn nào đó để đo chính xác. Dưới đây là hình ảnh của một cặp nhiệt điện.

Lưu ý rằng biến đổi và cảm biến không phải là cùng một thứ. Trong ví dụ trên về cặp nhiệt điện. Cặp nhiệt điện hoạt động như một biến đổi nhưng các mạch hoặc thành phần bổ sung cần thiết như ammeter, màn hình, v.v. cùng tạo nên một cảm biến nhiệt độ.

Do đó, biến đổi chỉ chuyển đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác và tất cả công việc còn lại được thực hiện bởi các mạch kết nối bổ sung. Thiết bị này tạo thành một cảm biến. Cảm biến và biến đổi có liên quan chặt chẽ với nhau.

Đặc điểm của Cảm biến

Một cảm biến tốt nên có các đặc điểm sau:

1. Độ nhạy cao: Độ nhạy cho biết đầu ra của thiết bị thay đổi bao nhiêu khi thay đổi đơn vị đầu vào (lượng cần đo). Ví dụ, điện áp của cảm biến nhiệt độ thay đổi 1mV cho mỗi 1oC thay đổi trong nhiệt độ thì độ nhạy của cảm biến được nói là 1mV/oC.

2. Tuyến tính: Đầu ra nên thay đổi tuyến tính theo đầu vào.

3. Độ phân giải cao: Độ phân giải là thay đổi nhỏ nhất trong đầu vào mà thiết bị có thể phát hiện.

4. Ít nhiễu và nhiễu loạn.

5. Tiêu thụ ít điện năng.

Loại Cảm biến

Cảm biến được phân loại dựa trên bản chất của lượng mà chúng đo. Dưới đây là các loại cảm biến với một số ví dụ.

Phân loại cảm biến

Dựa trên lượng được đo

• Nhiệt độ: Cảm biến nhiệt độ dựa trên điện trở (RTD), Thermistor, Cặp nhiệt điện

• Áp suất: Ống Bourdon, manometer, màng ngăn, đồng hồ đo áp suất

• Lực/ moment: Cảm biến ứng suất, load cell

• Tốc độ/ vị trí: Tachometer, encoder, LVDT

• Ánh sáng: Photo-diode, Resistor phụ thuộc ánh sáng

Và v.v.
(2) Cảm biến chủ động và thụ động: Dựa trên yêu cầu nguồn điện, cảm biến có thể được phân loại thành chủ động và thụ động. Cảm biến chủ động là những cảm biến không cần nguồn điện ngoài để hoạt động. Chúng tự tạo ra điện năng để hoạt động và do đó được gọi là loại tự sinh. Năng lượng để hoạt động được lấy từ lượng được đo. Ví dụ, tinh thể piezoelectric tạo ra đầu ra điện (điện tích) khi chịu tác động của gia tốc.

Cảm biến thụ động cần nguồn điện ngoài để hoạt động. Hầu hết các cảm biến điện trở, cảm ứng và điện dung là thụ động (chỉ như điện trở, cuộn cảm và dien tu được gọi là thiết bị thụ động).

(3) Cảm biến analog và số: Cảm biến analog chuyển đổi lượng vật lý được đo thành dạng analog (liên tục theo thời gian). Cặp nhiệt điện, RTD, Cảm biến ứng suất được gọi là cảm biến analog. Cảm biến số tạo ra đầu ra dưới dạng xung. Encoder là ví dụ về cảm biến số.

(4) Cảm biến nghịch đảo: Có một số cảm biến có khả năng cảm nhận một lượng vật lý để chuyển đổi nó sang dạng khác và cũng cảm nhận dạng tín hiệu đầu ra để lấy lại lượng ở dạng ban đầu. Ví dụ, một tinh thể piezoelectric khi chịu tác động của rung động tạo ra điện áp. Đồng thời, khi một tinh thể piezo chịu tác động của điện áp thay đổi, chúng bắt đầu rung. Tính chất này làm cho chúng phù hợp để sử dụng trong micro và loa.

Bản quyền: Kính trọng các bài viết tốt đáng chia sẻ, nếu có vi phạm xin liên hệ để xóa.