Thiết bị thu thập thông tin về nhiệt độ từ nguồn và chuyển đổi nó thành dạng mà các thiết bị hoặc con người khác có thể hiểu được.Ví dụ điển hình nhất về cảm biến nhiệt độ là nhiệt kế thủy ngân thủy tinh, nó giãn nở và co lại khi nhiệt độ thay đổi.Nhiệt độ bên ngoài là nguồn đo nhiệt độ, 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 hoặc môi trường được cảm nhận.Họ có thể theo dõi nhiệt độ của chất rắn, chất lỏng và chất khí trong 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 phương tiện được phát hiện.Chúng giám sát chất rắn và chất lỏng không phản chiếu, nhưng vô dụng đối với chất khí do tính trong suốt tự nhiên của chúng.Những cảm biến này đo nhiệt độ bằng định luật Planck.Định luật liên quan đến nhiệt tỏa ra từ nguồn nhiệt để đo nhiệt độ.
Nguyên tắc làm việc và ví dụ về các loại khác nhau củacảm biến nhiệt độ:
(i) Cặp nhiệt điện - Chúng bao gồm hai dây (mỗi dây bằng hợp kim hoặc kim loại đồng nhất khác nhau) tạo thành một mối nối đo bằng một đầu nối ở một đầu mở với phần tử được thử nghiệm.Đầu kia của dây được nối với thiết bị đo, nơi hình thành điểm nối tham chiếu.Vì nhiệt độ của hai nút là khác nhau nên dòng điện chạy qua mạch và kết quả là mV 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)Điện trở nhiệt– 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.Nói chung, bức xạ nhiệt được phát ra bởi tất cả các vật thể trong phổ hồng ngoại và các cảm biến hồng ngoại sẽ phát hiện bức xạ này mà mắt người không thể nhìn thấy được.
· 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.
Làm thế nào nó hoạt động:
Ý tưởng cơ bản là sử dụng điốt phát sáng hồng ngoại để phát ánh sáng hồng ngoại tới các vật thể.Một diode hồng ngoại khác cùng loại sẽ được sử dụng để phát hiện sóng phản xạ bởi vật thể.
Khi đầu thu hồng ngoại được chiếu tia hồng ngoại sẽ xuất hiện sự chênh lệch điện áp trên dây.Vì điện áp được tạo ra nhỏ và khó phát hiện nên bộ khuếch đại hoạt động (op amp) được sử dụng để phát hiện chính xác điện áp thấp.
(3) Cảm biến tia cực tím
Những cảm biến này đo cường độ hoặc công suất của tia cực tím 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 động được gọi là kim cương đa tinh thể đang được sử dụng để tạo ra cảm biến tia cực tím đáng tin cậy, có thể phát hiện sự tiếp xúc với bức xạ tia cực tím trong môi trường.
Tiêu chí lựa chọn cảm biến UV
· Phạm vi bước sóng có thể được phát hiện bằng cảm biến UV (nanomet)
· Nhiệt độ hoạt động
· Sự chính xác
· Cân nặng
· Dãy công suất
Làm thế nào nó 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 tới 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.
Các ứng dụng:
· Đo phần phổ UV làm cháy nắng da
· Tiệm thuốc
· Ô tô
· Người máy
· Quy trình xử lý dung môi và nhuộm màu cho ngành in và nhuộm
Công nghiệp hóa chất sản xuất, bảo quản và vận chuyển hóa chất
(4) Cảm biến cảm ứng
Cảm biến cảm ứng hoạt động như một điện trở thay đổi tùy theo vị trí cảm ứng.Sơ đồ một cảm biến cảm ứng hoạt động như một điện trở thay đổi.
Cảm biến cảm ứng bao gồm các thành phần sau:
· Vật liệu dẫn điện hoàn toàn, chẳng hạn như đồng
· Vật liệu đệm cách nhiệt như xốp hoặc nhựa
· Phần vật liệu dẫn điện
Nguyên tắc 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 của vật liệu mà dòng điện phải đi qua càng dài thì dòng điện bị đảo ngược càng 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 cảm ứng.Trong trường hợp này, bộ nhớ được cung cấp bởi phần mềm.Khi tắt cảm biến, chúng có thể nhớ “vị trí của lần liên hệ cuối cùng”.Sau khi cảm biến được kích hoạt, họ có thể nhớ “vị trí tiếp xúc đầu tiên” và hiểu tất cả các giá trị liên quan đến nó.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 đầu xa của màn hình.
Áp dụng
Cảm biến cảm ứng có hiệu quả về chi phí và độ bền cao, được sử dụng rộng rãi
Kinh doanh – chăm sóc sức khỏe, bán hàng, thể dục và chơi game
· Thiết bị - lò nướng, máy giặt/máy sấy, máy rửa chén, tủ lạnh
Vận tải – Điều khiển đơn giản giữa nhà 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
Điện tử tiêu dùng – cung cấp mức độ cảm nhận và kiểm soát mới trong nhiều loại sản phẩm tiêu dùng
Cảm biến tiệm cận phát hiện sự hiện diện của các vật thể hầu như không có bất kỳ điểm tiếp xúc nào.Do không có sự tiếp xúc giữa cảm biến và vật thể được đo và do không có các bộ phận cơ khí nên các cảm biến này có tuổi thọ cao và độ tin cậy cao.Các loại cảm biến tiệm cận khác nhau là 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.
Làm thế nào nó hoạt động:
Cảm biến tiệm cận phát ra trường điện từ hoặc tĩnh điện hoặc chùm bức xạ điện từ (chẳng hạn như hồng ngoại) và chờ tín hiệu quay trở lại hoặc thay đổi trong trường và đối tượng được cảm nhận 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 thất bằng cách tiếp cận môi trường dẫn điện.Những cảm biến này là mục tiêu kim loại ưa thích.
Cảm biến tiệm cận điện dung – chúng chuyển đổi những thay đổi về 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 ở gần với sự thay đổi tần số dao động.Để phát hiện các mục tiêu ở gần, tần số dao động được chuyển đổi thành điện áp DC và so sánh với ngưỡng xác định trước.Những cảm biến này là lựa chọn đầu tiên cho các mục tiêu bằng nhựa.
Áp dụng
· Dùng trong kỹ thuật tự động hóa để xác định trạng thái hoạt động của các thiết bị kỹ thuật quá 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
· Dùng để theo dõi độ rung cơ học nhằm tính toán chênh lệch khoảng cách giữa trục và ổ đỡ
Thời gian đăng: Jul-03-2023