Chương 2. PHẦN TỬ CẢM BIẾN
Khái niệm chung.
Hệ cơ-điện tử điển hình, bao gồm khối cảm biến, khối điều khiển và khối chấp hành.
Chương 2. PHẦN TỬ CẢM BIẾN
Khái niệm chung.
Thuật ngữ transducer được dùng đồng nghĩa thuật ngữ sensor.
Sensor là dụng cụ đáp ứng với sự thay đổi trong hiện tượng VL.
Transducer là dụng cụ biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác.
Sensor là transducer khi chúng cảm biến một dạng tín hiệu VL đầu vào và cho ra tín hiệu ở dạng năng lượng khác : tín hiệu điện, analog hay digital.

Ví dụ, cặp nhiệt-ngẫu đáp ứng với sự thay đổi nhiệt độ (năng lượng nhiệt, nhiệt lượng), và cho tín hiệu ra là sức-điện-động thay đổi tỷ lệ (năng lượng điện, điện lượng).
Do đó, một cặp nhiệt-ngẫu có thể gọi là sensor hay transducer cũng được.
Chương 2. PHẦN TỬ CẢM BIẾN
Khái niệm chung.
PT cảm biến chuyển vị vật thể.
Việc định vị vị trí, xác định kích thước hình học của vật thể trong bố trí không gian vật chất, cũng như sự chuyển dịch của nó trong không gian theo thời gian là một trong những nhiệm vụ của kỹ thuật điều khiển tự động. Các thiết bị sơ cấp nhằm thực hiện nhiệm vụ đó là các cảm biến chuyển vị.
Cảm biến vị trí chuyển dịch thẳng và chuyển dịch quay là hai trong số các phần tử cảm biến cơ bản được sử dụng trong một hệ cơ-điện tử điển hình. Nhìn chung, các PTCB chuyển vị tạo ra tín hiệu điện tỷ lệ với sự dịch chuyển mà chúng cảm nhận được.
Chương 2. PHẦN TỬ CẢM BIẾN
Phân loại các phần tử cảm biến chuyển vị.
Phân loại các phương pháp xác định kích thước hình học
và chuyển vị cơ bản: ( xem [2] )
Hai phương pháp cơ bản xác định vị trí và dịch chuyển:
Tín hiệu là hàm phụ thuộc vị trí của một trong những phần tử cảm biến có liên hệ với vật di động cần xác định chuyển vị;
Thông qua số xung đếm ứng với chuyển vị cơ bản của cảm biến liên quan tới vị trí và dịch chuyển vật thể.
Hai phương pháp trên được hiện thực hóa trong các PTCB thành:
Phương pháp tuyệt đối Absolute- , đo trực tiếp Direct-.
Phương pháp gia lượng Incremental- , phép đo tỷ đối Relative-.
Chương 2. PHẦN TỬ CẢM BIẾN
Khái niệm chung.
Những khái niệm cơ bản về chuyển vị vật thể.
( Xem chi tiết [2] )
Vị trí và chuyển dịch vật thể trong không gian và thời gian.
Khái niệm không gian và các đặc trưng của không gian.
Khái niệm thời gian và các đặc trưng thời gian.
Chuyển động cơ học,
Vận tốc của vật thể vận động.
Tốc độ chuyển dịch vật thể, tốc độ tức thời và tốc độ trung bình.
Gia tốc của vật thể, gia tốc tiếp tuyến và gia tốc pháp tuyến, gia tốc trọng trường (gia tốc rơi tự do); gia tốc rung động vật thể.
Chuyển động thẳng (tịnh tiến) và chuyển động quay.
Chương 2. PHẦN TỬ CẢM BIẾN
Phân loại các phần tử cảm biến chuyển vị.
Cảm biến vị trí chuyển dịch thẳng và chuyển dịch quay là hai trong số các phép đo cơ bản được sử dụng trong một hệ cơ-điện tử điển hình.
Nhìn chung, các PTCB chuyển vị tạo ra tín hiệu điện tỷ lệ với sự dịch chuyển mà chúng cảm nhận được.
Phân biệt các dạng chuyển dịch:
Chuyển dịch thẳng (linear- ): chuyển động theo một hướng.
Chuyển dịch góc (angular- ): chuyển động xoay quanh một tâm điểm, và:
Chuyển dịch hỗn hợp.
Các chuyển dịch thẳng và chuyển dịch góc có thể xác định bằng một phần tử cảm biến, nhưng chuyển dịch hỗn hợp lại cần nhiều phần tử hơn.
Chương 2. PHẦN TỬ CẢM BIẾN
Phân loại các phần tử cảm biến chuyển vị.
Các phần tử cảm biến chuyển dịch thẳng:
PT cảm biến chiết áp potentiometer - phần tử biến trở;
PT cảm biến điện dung - phần tử biến dung;
PT cảm biến điện cảm - phần tử biến cảm;
PT cảm biến từ tính và biến áp đo;
PT cảm biến quang;
PT cảm biến biến dạng đàn hồi.
Chương 2. PHẦN TỬ CẢM BIẾN
Phân loại các phần tử cảm biến chuyển vị.
Các phương pháp đo chuyển dịch góc chủ yếu biến thể từ những phương pháp đo khoảng cách hay khoảng dịch chuyển, chỉ khác là có sự phụ thuộc vào góc quay chứ không phải là chuyển động thẳng, tuyến tính.
Các phần tử cảm biến chuyển dịch góc:
PT cảm biến chiết áp potentiometer;
PT cảm biến điện dung - phần tử biến dung;
PT cảm biến điện cảm - phần tử biến cảm;
PT cảm biến quang.

Các cảm biến biến dạng đàn hồi không trực tiếp đo chuyển dịch góc; trong một số trường hợp, phải biến thể mới đo được các chuyển dịch góc.
Chương 2. PHẦN TỬ CẢM BIẾN
Phân loại các phần tử cảm biến chuyển vị.
Phân loại theo nguyên lý biến đổi:
Phần tử cảm biến tham số;
Phần tử cảm biến vật lý.
PTCB tham số là những cảm biến biến đổi các đại lượng thông số trạng thái VL của quá trình công nghệ (ví dụ như vị trí, chuyển dịch - kích thước, khoảng cách, .) thành những thay đổi tham số điện (như điện trở hay điện dẫn, điện cảm hay hỗ cảm, điện dung, .). Điển hình là PTCB điện trở (biến trở), PTCB điện dung (biến dung) hay PTCB điện cảm (biến cảm).
PTCB vật lý là những cảm biến biến đổi các đại lượng chuyển vị thành những thay đổi thông số vật lý kỹ thuật (trung gian, hoặc sau đó được chuyển đổi thành thông số điện). Điển hình là cảm biến điện-từ, cảm biến quang hay quang-điện, cảm biến đàn hồi .
Chương 2. PHẦN TỬ CẢM BIẾN
Phân loại các phần tử cảm biến chuyển vị.
Hệ cảm biến chuyển vị trong kỹ nghệ máy công cụ:
Phần tử đo thẳng, trực tiếp;
PT đo thẳng gián tiếp, dùng giá đỡ và pinhông (pinion);
Phần tử đo thẳng gián tiếp, dùng trục quay;
Phần tử đo góc trực tiếp.
Chương 2. PHẦN TỬ CẢM BIẾN
PTCB chuyển dịch thẳng Linear- .
Phần tử biến trở Resistance Transducer.
Tổng quan nguyên lý hoạt động phần tử biến trở và
các thông số đặc trưng của biến trở ( xem chi tiết [2] ).
Chương 2. PHẦN TỬ CẢM BIẾN
PTCB chuyển dịch thẳng Linear- .
Phần tử biến trở Resistance Transducer.
Kết cấu PTCB biến trở.
Cấu trúc PTCB biến trở đo chuyển dịch thẳng dùng
màng chất dẻo điện dẫn.
Chương 2. PHẦN TỬ CẢM BIẾN
PTCB chuyển dịch thẳng Linear- .
Phần tử biến trở Resistance Transducer.
Kết cấu PTCB biến trở.
Cấu trúc PTCB biến trở đo chuyển dịch thẳng.
Chương 2. PHẦN TỬ CẢM BIẾN
PTCB chuyển dịch thẳng Linear- .
Phần tử biến trở Resistance Transducer.
Kết cấu PTCB biến trở.
Cấu trúc PTCB biến trở đo chuyển dịch thẳng.
Chương 2. PHẦN TỬ CẢM BIẾN
PTCB chuyển dịch thẳng Linear- .
Phần tử biến trở Resistance Transducer.
Kết cấu PTCB biến trở.
Chiết áp dây string pot hay cảm biến dây kéo draw-wire sensor.
Chương 2. PHẦN TỬ CẢM BIẾN
PTCB chuyển dịch thẳng Linear- .
Phần tử biến trở Resistance Transducer.
Kết cấu PTCB biến trở.
Chiết áp có cơ cấu truyền động. Biến trở không tiếp xúc.
Chương 2. PHẦN TỬ CẢM BIẾN
PTCB chuyển dịch thẳng Linear- .
Phần tử biến trở Resistance Transducer.
Các vấn đề chung trong ứng dụng phần tử biến trở:
Là PT thụ động, đặt yêu cầu cao đối với nguồn cung cấp.
Mức tổn hao công suất cho phép, phải hạn chế dòng điện qua tiếp điểm trượt.
Phối hợp trở kháng với PTCB biến trở dây cuốn có điện trở nhỏ.
Độ tuyến tính phụ thuộc tải (mắc ở mạch ra của PTCB biến trở).
Sơ đồ đo ứng dụng thường là sơ đồ mạch cầu.
(xem chi tiết ở [2])