Thiết bị thu thập thông tin về nhiệt độ từ nguồn và chuyển đổi nó thành dạng mà các thiết bị khác hoặc con người có thể hiểu được. Ví dụ điển hình nhất về cảm biến nhiệt độ là nhiệt kế thủy ngân thủy tinh, giãn nở và co lại khi nhiệt độ thay đổi. Nhiệt độ bên ngoài là nguồn đo nhiệt độ, và người quan sát nhìn vào vị trí của thủy ngân để đo nhiệt độ. Có hai loại cảm biến nhiệt độ cơ bản:
· Cảm biến tiếp xúc
Loại cảm biến này yêu cầu tiếp xúc vật lý trực tiếp với vật thể hoặc môi trường được cảm biến. Chúng có thể theo dõi nhiệt độ của chất rắn, chất lỏng và chất khí trong một phạm vi nhiệt độ rộng.
· Cảm biến không tiếp xúc
Loại cảm biến này không yêu cầu bất kỳ tiếp xúc vật lý nào với vật thể hoặc môi trường được phát hiện. Chúng giám sát các chất rắn và chất lỏng không phản xạ, nhưng vô dụng đối với chất khí do tính trong suốt tự nhiên của chúng. Các cảm biến này đo nhiệt độ theo định luật Planck. Định luật này liên quan đến nhiệt lượng tỏa ra từ nguồn nhiệt để đo nhiệt độ.
Nguyên lý hoạt động và ví dụ về các loại khác nhaucảm biến nhiệt độ:
(i) Cặp nhiệt điện – Chúng bao gồm hai dây (mỗi dây làm từ một hợp kim hoặc kim loại đồng nhất khác nhau) tạo thành một mối nối đo lường bằng một đầu nối hở với phần tử cần kiểm tra. Đầu kia của dây được nối với thiết bị đo, tại đó một mối nối tham chiếu được hình thành. Vì nhiệt độ của hai nút khác nhau, dòng điện chạy qua mạch và các milivôn thu được sẽ được đo để xác định nhiệt độ của nút.
(ii) Máy dò nhiệt độ điện trở (RTDS) – Đây là những điện trở nhiệt được sản xuất để thay đổi điện trở khi nhiệt độ thay đổi và chúng đắt hơn bất kỳ thiết bị phát hiện nhiệt độ nào khác.
(iii)Nhiệt điện trở– chúng là một loại điện trở khác trong đó những thay đổi lớn về điện trở tỷ lệ thuận hoặc tỷ lệ nghịch với những thay đổi nhỏ về nhiệt độ.
(2) Cảm biến hồng ngoại
Thiết bị phát ra hoặc phát hiện bức xạ hồng ngoại để cảm nhận các pha cụ thể trong môi trường. Nhìn chung, bức xạ nhiệt được phát ra bởi tất cả các vật thể trong phổ hồng ngoại, và cảm biến hồng ngoại phát hiện bức xạ này mà mắt người không thể nhìn thấy.
· Thuận lợi
Dễ dàng kết nối, có sẵn trên thị trường.
· Nhược điểm
Bị làm phiền bởi tiếng ồn xung quanh, chẳng hạn như bức xạ, ánh sáng xung quanh, v.v.
Cách thức hoạt động:
Ý tưởng cơ bản là sử dụng điốt phát quang hồng ngoại để phát ra ánh sáng hồng ngoại đến các vật thể. Một điốt hồng ngoại khác cùng loại sẽ được sử dụng để phát hiện sóng phản xạ từ các vật thể.
Khi bộ thu hồng ngoại được chiếu xạ bằng ánh sáng hồng ngoại, sẽ có sự chênh lệch điện áp trên dây dẫn. Vì điện áp được tạo ra nhỏ và khó phát hiện, nên bộ khuếch đại thuật toán (op-amp) được sử dụng để phát hiện chính xác điện áp thấp.
(3) Cảm biến tia cực tím
Các cảm biến này đo cường độ hoặc công suất của tia cực tím chiếu tới. Bức xạ điện từ này có bước sóng dài hơn tia X, nhưng vẫn ngắn hơn ánh sáng khả kiến. Một vật liệu hoạt tính gọi là kim cương đa tinh thể đang được sử dụng để cảm biến tia cực tím đáng tin cậy, có thể phát hiện sự tiếp xúc với bức xạ cực tím trong môi trường.
Tiêu chí lựa chọn cảm biến UV
· Dải bước sóng có thể phát hiện được bằng cảm biến UV (nanomet)
· Nhiệt độ hoạt động
· Sự chính xác
· Cân nặng
· Phạm vi công suất
Cách thức hoạt động:
Cảm biến tia cực tím nhận một loại tín hiệu năng lượng và truyền một loại tín hiệu năng lượng khác.
Để quan sát và ghi lại các tín hiệu đầu ra này, chúng được dẫn đến một đồng hồ đo điện. Để tạo đồ họa và báo cáo, tín hiệu đầu ra được truyền đến bộ chuyển đổi tương tự sang số (ADC) và sau đó đến máy tính thông qua phần mềm.
Ứng dụng:
· Đo phần quang phổ UV gây cháy nắng da
· Nhà thuốc
· Ô tô
· Kỹ thuật robot
· Quy trình xử lý dung môi và nhuộm cho ngành in và nhuộm
Ngành công nghiệp hóa chất để sản xuất, lưu trữ và vận chuyển hóa chất
(4) Cảm biến chạm
Cảm biến chạm hoạt động như một điện trở thay đổi tùy thuộc vào vị trí chạm. Sơ đồ cảm biến chạm hoạt động như một điện trở thay đổi.
Cảm biến chạm bao gồm các thành phần sau:
· Vật liệu dẫn điện hoàn toàn, chẳng hạn như đồng
· Vật liệu cách nhiệt như xốp hoặc nhựa
· Một phần của vật liệu dẫn điện
Nguyên lý và công việc:
Một số vật liệu dẫn điện cản trở dòng điện. Nguyên lý chính của cảm biến vị trí tuyến tính là chiều dài vật liệu mà dòng điện phải đi qua càng dài thì dòng điện càng bị đảo ngược nhiều. Kết quả là, điện trở của vật liệu thay đổi bằng cách thay đổi vị trí tiếp xúc của nó với vật liệu dẫn điện hoàn toàn.
Thông thường, phần mềm được kết nối với cảm biến chạm. Trong trường hợp này, bộ nhớ được cung cấp bởi phần mềm. Khi các cảm biến bị tắt, chúng có thể ghi nhớ "vị trí tiếp xúc cuối cùng". Khi cảm biến được kích hoạt, chúng có thể ghi nhớ "vị trí tiếp xúc đầu tiên" và hiểu tất cả các giá trị liên quan đến vị trí đó. Thao tác này tương tự như việc di chuyển chuột và đặt nó ở đầu bên kia của bàn di chuột để di chuyển con trỏ đến cuối màn hình.
Áp dụng
Cảm biến chạm có giá thành hợp lý, độ bền cao và được sử dụng rộng rãi
Kinh doanh – chăm sóc sức khỏe, bán hàng, thể dục và trò chơi
· Thiết bị gia dụng – lò nướng, máy giặt/sấy, máy rửa chén, tủ lạnh
Vận tải – Kiểm soát đơn giản giữa sản xuất buồng lái và nhà sản xuất xe
· Cảm biến mức chất lỏng
Tự động hóa công nghiệp – cảm biến vị trí và mức độ, điều khiển cảm ứng thủ công trong các ứng dụng tự động hóa
Đồ điện tử tiêu dùng – mang đến những cấp độ mới về cảm nhận và khả năng kiểm soát trong nhiều sản phẩm tiêu dùng
Cảm biến tiệm cận phát hiện sự hiện diện của các vật thể hầu như không có điểm tiếp xúc. Do không có tiếp xúc giữa cảm biến và vật thể được đo, và do không có các bộ phận cơ khí, các cảm biến này có tuổi thọ cao và độ tin cậy cao. Các loại cảm biến tiệm cận khác nhau bao gồm cảm biến tiệm cận cảm ứng, cảm biến tiệm cận điện dung, cảm biến tiệm cận siêu âm, cảm biến quang điện, cảm biến hiệu ứng Hall, v.v.
Cách thức hoạt động:
Cảm biến tiệm cận phát ra trường điện từ hoặc tĩnh điện hoặc chùm bức xạ điện từ (như tia hồng ngoại) và chờ tín hiệu phản hồi hoặc sự thay đổi trong trường đó, và vật thể được cảm biến được gọi là mục tiêu của cảm biến tiệm cận.
Cảm biến tiệm cận cảm ứng – chúng có bộ dao động làm đầu vào, làm thay đổi điện trở tổn hao khi tiếp cận môi trường dẫn điện. Các cảm biến này là mục tiêu kim loại được ưa chuộng.
Cảm biến tiệm cận điện dung – chúng chuyển đổi sự thay đổi điện dung tĩnh điện ở cả hai phía của điện cực phát hiện và điện cực nối đất. Điều này xảy ra bằng cách tiếp cận các vật thể gần đó với sự thay đổi tần số dao động. Để phát hiện các mục tiêu gần, tần số dao động được chuyển đổi thành điện áp DC và so sánh với ngưỡng được xác định trước. Các cảm biến này là lựa chọn hàng đầu cho các mục tiêu bằng nhựa.
Áp dụng
· Được sử dụng trong kỹ thuật tự động hóa để xác định trạng thái hoạt động của thiết bị kỹ thuật quy trình, hệ thống sản xuất và thiết bị tự động hóa
· Được sử dụng trong cửa sổ để kích hoạt cảnh báo khi cửa sổ được mở
· Được sử dụng để theo dõi độ rung cơ học để tính toán chênh lệch khoảng cách giữa trục và ổ trục đỡ
Thời gian đăng: 03-07-2023