Chuong 6 cam bien do luc
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Like this? Share it with your network

Share

Chuong 6 cam bien do luc

on

  • 2,269 views

Chuong 6 cam bien do luc

Chuong 6 cam bien do luc

Statistics

Views

Total Views
2,269
Views on SlideShare
2,269
Embed Views
0

Actions

Likes
4
Downloads
116
Comments
1

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft PowerPoint

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment
  • http://www.tekscan.com/industrial-pressure-measurement http://www.chipkin.com/piezoelectric-force-sensor/ http://www.pcb.com/techsupport/tech_force.php

Chuong 6 cam bien do luc Presentation Transcript

  • 1. Wednesday, September 11, 2013 1 VI. CẢM BIẾN ĐO LỰC 1. Nguyên lý đo lực 2. Cảm biến áp điện 3. Load cell 4. Một số loại cảm biến khác
  • 2. Wednesday, September 11, 2013 2 1. Nguyên lý đo lực Định luật cơ bản của động lực học : M: khối lượng (kg) F: lực tác động (N) a : gia tốc (ms-2 ) Đo lực bằng cách: Cân bằng lực cần đo với một lực đối kháng sao cho lực tổng hợp và momen tổng của chúng bằng không. Lực cần đo F → tác động lên vật trung gian → gây ra biến dạng và lực đối kháng. Đo trực tiếp biến dạng ⇒ Lực. Đo gián tiếp thông qua sự thay đổi tính chất của vật liệu chế tạo vật trung gian khi bị biến dạng. amF =
  • 3. Wednesday, September 11, 2013 3 2. Cảm biến áp điện Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Cấu tạo: Cảm biến có dạng tấm mỏng chế tạo từ vật liệu áp điện (thạch anh, gốm PZT…) hai mặt có phủ kim loại → tương tự một tụ điện. Nguyên lý hoạt động • Dựa vào hiệu ứng áp điện Vật liệu áp điện Lớp phủ kim loại
  • 4. Wednesday, September 11, 2013 4 2. Cảm biến áp điện Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động: • Dưới tác dụng của lực cơ học, tấm áp điện bị biến dạng, làm xuất hiện trên hai bản cực các điện tích trái dấu. Hiệu điện thế xuất hiện giữa hai bản cực (V) tỉ lệ với lực tác dụng (F). − + V~ F F F + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - +Q -Q
  • 5. Wednesday, September 11, 2013 5 2. Cảm biến áp điện Các dạng biến dạng cơ bản: − + V~ F F F − + V~ F F F − + V~ F F F a) Theo chiều dọc F F V~ F b) Theo chiều ngang c) Cắt theo bề dày d) Cắt theo bề mặt
  • 6. Wednesday, September 11, 2013 6 2. Cảm biến áp điện Cách ghép các phần tử áp điện thành bộ: +− +− + − +− +− + − − +− +− +− +− +− +− +− +− + c) Nhiều phần tử song song a) Hai phần tử song song Cb =2C b) Hai phần tử nối tiếp Cb =1/2C, Rb =2R, Vb = 2V
  • 7. Wednesday, September 11, 2013 7 2. Cảm biến áp điện Cảm biến thạch anh kiểu vòng đệm Các vòng đệm: • Phiến cắt từ đơn tinh thể thạch anh, nhạy với lực nén dọc theo chiều trục. Đặc điểm: • Chỉ nhạy với lực nén theo chiều trục → đo lực nén (có thể đo lực kéo bằng cách nén trước). • Giới hạn trên của dải đo cỡ từ vài kN (với đường kính ~ 1 cm) đến 103 kN ( với đường kính ~ 10 cm). 1 2 3 1. Các vòng đệm 2. Các tấm đế 3. Đầu nối dây
  • 8. Wednesday, September 11, 2013 8 2. Cảm biến áp điện a) Các phiến cắt b) Cảm biến ba thành phần vuông góc CB thạch anh kiểu vòng đệm Nhiều vòng đệm:
  • 9. Wednesday, September 11, 2013 9 2. Cảm biến áp điện Piezoelectric Sensor Element Designs
  • 10. Wednesday, September 11, 2013 10 2. Cảm biến áp điện dQ dt Rg Cg dQ dt RS CS a) Trong dải thông có ích Rg - Điện trở trong của cảm biến Cg – Điện dung của cảm biến b) Nối với mạch ngoài 1gS R 1 R 1 R 1 += 1gS CCC += Sơ đồ tương đương của cảm biến: R1 và C1: điện trở và tụ tương đương với trở kháng cáp dẫn
  • 11. Wednesday, September 11, 2013 11 2. Cảm biến áp điện Sơ đồ khuếch đại điện áp dQ dt RS CS Re Ce Vm Cảm biến và cáp nối ZV cua khủ ếch đại điện áp Vm dQ dt Req Ceq Sơ đồ tương đương eSeq R 1 R 1 R 1 += eSeq CCC += Điện áp ở cửa vào của bộ khuếch đại: PCR1 PCR . C Q V eqeq eqeq q m + =
  • 12. Wednesday, September 11, 2013 12 2. Cảm biến áp điện Sơ đồ khuếch đại điện tích Đầu vào (điện tích) Đầu ra (điện áp) Bộ chuyển đổi điện tích Chuẩn độ nhạy và khuếch đại vi sai Bộ lọc Bộ khuếch đại đầu ra b) Sơ đồ ghép nối cảm biến và bộ chuyển đổi điện tích - điện áp Vε dQ dt RS CS V0 +Q −Q Cr a) Sơ đồ khối bộ chuyển đổi điện tích – điện áp
  • 13. Wednesday, September 11, 2013 13 2. Cảm biến áp điện Trong mạch khuếch đại điện tích, sự di chuyển của điện tích ở lối vào sẽ gây nên ở lối ra một điện áp tỉ lệ với điện tích đầu vào. Bộ khuếch đại điện tích gồm một bộ biến đổi điện tích - điện áp đầu vào, một tầng chuẩn độ nhạy, một bộ lọc trung gian và một số tầng khuếch đại ở đầu ra để cung cấp tín hiệu ra .
  • 14. Wednesday, September 11, 2013 14 3. Load cell Cấu tạo: Load cell là thiết bị chuyển năng: chuyển đổi lực hoặc trọng lượng  tín hiệu điện Load cell thường sử dụng 4 cảm biến biến dạng và kết nối thành mạch cầu Wheatstone.
  • 15. Wednesday, September 11, 2013 15 3. Load cell Phân loại: Loại nén 5,000-60,000 Kg Loại thanh uốn 5-500 Kg Loại thanh trượt 500-5000 Kg Loại S (Đo lực kéo và nén) 50 – 5000 Kg 1-1000 Kg Loại đơn điểm
  • 16. Wednesday, September 11, 2013 16 3. Load cell Phân loại:
  • 17. Wednesday, September 11, 2013 17 3. Load cell Một số ứng dụng
  • 18. Wednesday, September 11, 2013 18 3. Load cell
  • 19. Wednesday, September 11, 2013 19 4. Một số cảm biến đo lực khác a) Cảm biến lực điện dung Đo được lực dọc và lực cắt Có độ trễ và không tuyến tính
  • 20. Wednesday, September 11, 2013 20 4. Một số cảm biến đo lực khác b) Cảm biến lực áp trở Lực tác động tăng thì điện trở giảm
  • 21. Wednesday, September 11, 2013 21 4. Một số cảm biến đo lực khác b) Cảm biến lực áp trở
  • 22. Wednesday, September 11, 2013 22 4. Một số cảm biến đo lực khác c) Cảm biến lực quang học
  • 23. Wednesday, September 11, 2013 23 4. Một số cảm biến đo lực khác c) Cảm biến lực quang học
  • 24. Wednesday, September 11, 2013 24 4. Một số cảm biến đo lực khác d) Cảm biến lực bằng lực từ
  • 25. Wednesday, September 11, 2013 25 4. Một số cảm biến đo lực khác d) Cảm biến lực bằng lực từ
  • 26. Wednesday, September 11, 2013 26 4. Một số cảm biến đo lực khác e) Cảm biến lực bằng sóng siêu âm
  • 27. Wednesday, September 11, 2013 27 4. Một số cảm biến đo lực khác b) Tác dụng của lực lên điện cực I00 I01 I02 I03 I04 F Lớp cao su chứa hạt dẫn điệnDây dẫn Điên c c̣ ự Đế cách điêṇ a) Hệ thống cực đo X1 X2 Y2 Y1 f) Cảm biến xúc giác
  • 28. Wednesday, September 11, 2013 28 4. Một số cảm biến đo lực khác f) Cảm biến xúc giác Khi có lực nén tác dụng lên một phần nào đó của tấm cao su, khoảng cách giữa các hạt dẫn điện ở phần đó ngắn lại, điện trở giảm xuống, dòng điện tăng lên. Toạ độ của vùng có dòng điện tăng lên sẽ xác định vị trí của lực tác dụng và giá trị của nó xác định giá trị của lực.