0.8 Cảm biến  (Page 2/8)

Hiện nay có rất nhiều loại cảm biến, chúng làm việc theo nhiều nguyên lí khác nhau, do vậy kết cấu của cảm biến rất đa dạng và phong phú. Bảng 7-1 là nguyên lí làm việc và lãnh vực của cảm biến cảm ứng, là loại phổ biến trong tự động hóa và điều khiển tự động.

d) Phân loại cảm biến

Có thể phân các cảm biến làm hai nhóm chính: là cảm biến tham số (thụ động) và cảm biến phát (chủ động hay tích cực).

* Nhóm phát (làm việc như một máy phát hình 7-1) bao gồm các loại cảm biến sử dụng hiệu ứng cảm ứng điện từ, hiệu ứng điện áp, hiệu ứng Holl và sự xuất hiện sức điện động của cặp nhiệt ngẫu, tế bào quang điện.

+Hiệu ứng cảm ứng điện từ: trong một dây dẫn chuyển động trong một từ trường không đổi sẽ xuất hiện một sức điện động tỉ lệ với từ thông cắt ngang dây trong một đơn vị thời gian, nghĩa là tỉ lệ với tốc độ dịch chuyển của dây dẫn.

Hiệu ứng cảm ứng điện từ được ứng dụng để xác định tốc độ dịch chuyển của vật thông qua việc đo sức điện động cảm ứng.

+Hiệu ứng quang phát xạ điện tử: là hiện tượng các điện tử được giải phóng thoát ra khỏi vật liệu tạo thành dòng được thu lại dưới tác dụng của điện trường.

+Hiệu ứng quang điện trong chất bán dẫn: là hiện tượng khi một chuyển tiếp P-N được chiếu sáng sẽ phát sinh ra các cặp điện tử-lỗ trống, chúng chuyển động dưới tác dụng của điện trường chuyển tiếp làm thay đổi hiệu điện thế giữa hai đầu chuyển tiếp.

+Hiệu ứng Holl: trong vật liệu (thường là bán dẫn) dạng tấm mỏng có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường B có phương tạo thành một góc với dòng điện I sẽ xuất hiện một hiệu điện thế U theo hướng vuông góc với B và I. Hiệu ứng Holl được ứng dụng để xác định vị trí của một vật chuyển động. Vật sẽ được ghép nối cơ học với một thanh nam châm, ở mọi thời điểm vị trí của thanh nam châm xác định giá trị của từ trường và góc lệch tương ứng với tấm bán dẫn mỏng làm trung gian. Hiệu điện thế đo được giữa hai cạnh tấm bán dẫn trong trường hợp này (gián tiếp) là hàm phụ thuộc vị trí của vật trong không gian.

Cảm biến loại này là cảm biến tích cực vì trong trường hợp này nguồn của dòng điện I (chứ không phải đại lượng cần đo) cung cấp năng lượng liên quan đến tín hiệu đo.

+Hiệu ứng điện áp: khi tác dụng lực cơ học lên một vật làm bằng vật liệu áp điện (như thạch anh) sẽ gây nên biến dạng của vật đó và làm xuất hiện lượng điện tích bằng nhau nhưng trái dấu nhau trên các mặt đối diện của vật (là hiệu ứng điện áp). Hiệu ứng này được ứng dụng để xác định lực hoặc các đại lượng gây nên lực tác dụng vào vật liệu áp điện (như áp suất, gia tốc,...) thông qua việc đo điện áp trên hai bản cực tụ điện.