0.8 Cảm biến  (Page 7/8)

$\begin{array}{}L=W^2{G}_{\delta }=W^2{\mu }_0\frac{S}{\delta }[H]\\ \text{Våïi: W}\text{laì säú voìng dáy cuäün dáy}\\ {\mu }_0:\text{= 1,25}\text{.}{\text{10}}^{\text{-6}}[\text{H/m}]\text{laì}\text{âäü tæì tháøm cuía khäng khê}\text{.}\\ \text{S : tiãút diãûn ngang maûch tæì}[m^2]\text{.}\\ \delta \text{: chiãöu daìi khe håí laìm viãûc}[m]\text{.}\\ \text{Ta coï:}\\ I=\frac{U}{\sqrt{(R_T+R{)}^2+(\mathrm{\omega L}{)}^2}}=\frac{U}{\sqrt{R_{0^2}+(\mathrm{2\pi }{\text{fW}}^2{G}_{\delta }{)}^2}}\end{array}$

RT: điện trở tải, R: điện trở cuộn dây. Điện cảm L sẽ thay đổi nếu ta làm thay đổi khe hở , diện tích S hoặc độ từ thẩm , dẫn đến dòng điện i biến thiên tương ứng. Ứ́ng dụng hiện tượng này người ta chế tạo các loại cảm biến điện cảm khác nhau.

Cảm biến có phần ứng chuyển dịch ngang như hình 7-13. Độ nhạy của cảm biến khi khe hở thay đổi :

$\begin{array}{}{K}_{\delta }=-\frac{\mathrm{\Delta L}}{\mathrm{\Delta \delta }}=\frac{L_0}{{\delta }_0(1+\frac{\mathrm{\Delta \delta }}{{\delta }_0}{)}^2}\\ \end{array}$

Diện tích khe hở thay đổi là: $\begin{array}{}\\ K_{\delta }=-\frac{\mathrm{\Delta L}}{\mathrm{\Delta S}}=\frac{L_0}{S_0}\end{array}$

L0 : giá trị điện cảm ban đầu của cảm biến ở  = 0; S = S0.

 và S : độ thay đổi khe hở và diện tích.

Độ nhạy K là hàm phi tuyến với  trong đó các trường hợp làm việc có độ phi tuyến nhỏ có thể chọn $\frac{\mathrm{\Delta \delta }}{{\delta }_0}=\mathrm{0,2}$ .

Sai số của cảm biến

Sai số của cảm biến chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như :

+ Độ ổn định của biên độ và tần số nguồn cung cấp

+ Ảnh hưởng của nhiệt độ đến điện trở dây quấn và kích thước khe hở làm việc.

Nhược điểm

Cảm biến điện cảm có các nhược điểm sau:

a) Xuất hiện lực hút điện từ tác dụng lên phần ứng, tạo ra phụ tải cơ trên phần tử cần đo lường, kiểm tra nên dẫn đến giảm độ chính xác khi cảm biến làm việc.

b) Dòng trong mạch luôn khác không, giá trị nhỏ nhất của nó ứng với vị trí khe hở  bé nhất (diện tích S lớn nhất) và bằng dòng từ hóa i0. Điều này không thuận tiện trong quá trình đo lường và làm việc.

c) Vì cảm biến có khe hở  lớn, để giảm kích thước và giá thành thì dùng nguồn cung cấu có tần số cao (100  3000) Hz và lớn hơn.

Ứng dụng cảm biến điện cảm như trong thiết bị tự động đo áp suất bình hơi từ xa,...

Ngoài ra còn cảm biến kiểu biến điện áp, biến áp vi sai và cảm biến đàn hồi từ.

Cảm biến cảm ứng - cảm biến điện dung - cảm biến điểm

Nguyên lí cảm biến cảm ứng

Làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Nếu từ thông móc vòng qua cuộn dây thay đổi thì sẽ xuất hiện một sức điện động cảm ứng trên cuộn dây. Loại này được chế tạo làm hai loại, cuộn dây chuyển động trong từ trường và cuộn dây đứng yên trong từ trường biến thiên.

Ứng dụng : làm cảm biến đo tốc độ.

Cảm biến điện dung

Nguyên lí : sự thay đổi thông số cần đo dẫn đến thay đổi thông số của điện dung tụ điện (khoảng cách hay bề mặt diện tích đặt lực thay đổi).

Cảm biến điểm

Là loại đơn giản nhất, đại lượng vào là độ chuyển dời, còn đại lượng ra là trạng thái đóng hay mở (độ dẫn điện của hệ thống tiếp điểm).

Với một khoảng chuyển dời quy định nào đó tiếp điểm của nó sẽ đóng hay mở làm xuất hiện tín hiệu ra cho ta biết độ dịch chuyển (độ dời lớn hay nhỏ so với quy định).