Giáo trình đo lường cảm biến (HCMUTE)

BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO

TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH
LÊ CHÍ KIÊN

GIÁO TRÌNH

ĐO LƯỜNG CẢM BIẾN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
*******************

LÊ CHÍ KIÊN

GIÁO TRÌNH

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LỜI NÓI ĐẦU
Cảm biến là một thiết bị quan trọng không thể thiếu trong các hệ thống thu
thập dữ liệu và điều khiển tự động, các dây chuyền sản xuất trong công nghiệp,
các máy móc thiết bị v.v. Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật và
công nghệ, các bộ cảm biến ngày nay càng trở nên hoàn thiện hơn với độ nhạy
ngày càng cao hơn, kích thước càng nhỏ hơn, nhiều lựa chọn hơn với giá thành
thấp hơn. Tuy nhiên, nguyên lý cơ bản cũng như cơ sở nền tảng thiết kế của các
bộ cảm biến là không đổi trong mọi thời đại bởi chúng đều được ứng dụng từ
những hiệu ứng và qui luật của tự nhiên.
Trong thời đại ngày này, các bộ vi xử lý, các bộ vi điều khiển phát triển
mạnh mẽ và được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực như máy tính, thiết bị nghe
nhạc, điện thoại di động, dụng cụ dân dụng gia đình, máy móc thiết bị công
nghiệp… Tất cả các bộ vi xử lý, vi điều khiển trên đều không thể điều khiển hoạt
động được nếu không có tín hiệu đưa về từ các bộ cảm biến. Nói một cách cụ thể
hơn là các bộ vi xử lý chỉ xử lý được tín hiệu điện, trong khi hầu hết các đại lượng
vật lý xung quanh chúng ta lại không phải tín hiệu điện. Như vậy, để các bộ vi xử
lý hiểu và điều khiển được các thiết bị theo đúng như mong muốn thì phải có các
bộ cảm biến chuyển đổi các đại lượng vật lý thành tín hiệu điện.
Cuốn sách này sẽ nói về các bộ cảm biến thông dụng trong công nghiệp
trong đó mô tả chi tiết về cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của chúng. Mặc
dù có đề cập đến nhiều bộ cảm biến hiện đại, cuốn sách cũng không thể nói hết về
tất cả các loại cảm biến cũng như ứng dụng rất đa dạng của chúng. Tác giả chỉ
mong muốn trình bày những nguyên lý cơ bản của các bộ cảm biến thường gặp
cho độc giả thuộc các lĩnh vực điện công nghiệp, tự động hóa nhằm giúp ích trong
việc chọn lựa, thiết kế, điều khiển các hệ thống, thiết bị.
Cuốn sách gồm 8 chương, mỗi chương đều có phần mục đích chương và câu
hỏi ôn tập nhằm mục đích hiểu và nắm vững kiến thức chính yếu trong chương
đó. Chương 1 giới thiệu tổng quát về điều khiển tự động, một số thông số cơ bản
của cảm biến và mạch ứng dụng Opamp. Chương 2, 4, 5, 6, 7 lần lượt giới thiệu
về nguyên lý đo dịch chuyển, lực, áp suất,
...

...
............... 232
8.1.2 Đặc tính .......................................................................... 233
8.1.3 Mạch dùng transistor ...................................................... 234
8.1.4 Mạch đóng/cắt rơle......................................................... 236
8.1.5 Mạch điều khiển còi báo ................................................ 237
8.1.6 Mạch tự động bật/tắt đèn................................................ 238
8.2 Cảm biến siêu âm ....................................................................... 239
8.2.1 Nguyên lý thu/phát siêu âm............................................ 240
8.2.2 Mạch phát siêu âm ......................................................... 243
8.2.3 Mạch thu siêu âm ........................................................... 244
8.2.4 Nguyên lý ứng dụng ....................................................... 247
Câu hỏi ôn tập .................................................................................. 249
Phụ lục 1: Điện trở suất và sự biến dạng ............................................... 251
Phụ lục 2: Các hệ số của cặp nhiệt ngẫu ................................................ 253
Phụ lục 3: Catalog cảm biến.................................................................... 259
Phụ lục 4: Thuật ngữ Anh-Việt .............................................................. 293
Tài liệu tham khảo ................................................................................... 311
Mục lục ...................................................................................................... 313
318

Giáo trình

ĐO LƯỜNG CẢM BIẾN
TS. Lê Chí Kiên
NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
Khu phố 6, Phường Linh Trung, Quận Thủ Đức, TPHCM
Số 3 Công trường Quốc tế, Quận 3, TP. HCM
ĐT: 38 239 172 - 38 239 170
Fax: 38 239 172
E-mail: [email protected]


Chịu trách nhiệm xuất bản
TS. HUỲNH BÁ LÂN
Tổ chức bản thảo và chịu trách nhiệm về tác quyền
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
Biên tập
NGUYỄN ĐỨC MAI LÂM
Sửa bản in
THÙY DƯƠNG
Thiết kế bìa
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
GT.01.KT(V)
ĐHQG.HCM-13

126-2013/CXB/140-07/ĐHQGTPHCM
KT.GT164 -13 (T)

In 300 cuốn khổ 16 x 24cm, tại Công ty TNHH In và Bao bì Hưng Phú. Số
đăng ký kế hoạch xuất bản: 126-2013/CXB/140-07/ĐHQGTPHCM. Quyết định
xuất bản số: 45/QĐ-ĐHQGTPHCM cấp ngày 25/03/2013 của Nhà xuất bản
ĐHQGTPHCM. In xong và nộp lưu chiểu Quí II năm 2013.

ISBN: 978-604-73-1665-6

9 786047 316656