Trong cơ thể con người, các giác quan đóng vai trò thu nhận thông tin từ bên ngoài. Cũng như thế các dữ liệu thông tin từ bên ngoài của một hệ thống máy móc, điện tử tự động được các cảm biến tiếp nhận, xử lý trước khi được đưa về trung tâm để tiếp tục được xử lý và phản hồi cho việc đo đạc và tự động hóa. Các thông tin từ bên ngoài có thể là nhiệt độ của một lò nung, áp suất của nồi hơi, bức xạ của một diôt hồng ngoại, độ ẩm của không khí, mật độ ion H+ trong một dung dịch, dòng chảy của hóa chất, sự có mặt hay vắng mặt của một vật thể, sự xuất hiện của một loại khí độc hay dễ cháy nổ, tia phóng xạ phát ra từ những hóa chất đặc biệt, các luồng sống siêu âm...

Trong cơ thể con người, các giác quan đóng vai trò thu nhận thông tin từ bên ngoài. Cũng như thế các dữ liệu thông tin từ bên ngoài của một hệ thống máy móc, điện tử tự động được các cảm biến tiếp nhận, xử lý trước khi được đưa về trung tâm để tiếp tục được xử lý và phản hồi cho việc đo đạc và tự động hóa. Các thông tin từ bên ngoài có thể là nhiệt độ của một lò nung, áp suất của nồi hơi, bức xạ của một diôt hồng ngoại, độ ẩm của không khí, mật độ ion H⁺ trong một dung dịch, dòng chảy của hóa chất, sự có mặt hay vắng mặt của một vật thể, sự xuất hiện của một loại khí độc hay dễ cháy nổ, tia phóng xạ phát ra từ những hóa chất đặc biệt, các luồng sống siêu âm…

Trong cuốn sách này, tác giả trình bày nguyên tắc vật lý của từng loại sensor, các loại sensor trong công nghiệp có thể mua được trên thị trường thế giới và mạch điện ứng dụng. Các bạn có thể tìm hiểu thêm những vấn đề này trong các tài liệu tham khảo ghi trong sách.

Hy vọng tài liệu này giúp ích ít nhiều các bạn đang làm việc trong công nghiệp, các viện nghiên cứu trong việc sửa chữa và chế tạo các máy móc điện tử tự động hay các thiết bị đo đạc chính xác.

MỤC LỤC

1. Nhiệt độ

Nhiệt điện trở với platin và nickel

Cảm biến nhiệt độ với vật liệu silic

IC cảm biến nhiệt độ

Nhiệt điện trở - NTC

Nhiệt điện trở - PTC

Cặp nhiệt điện

2. Trị số pH

Nồng độ ion H3O⁺ và trị số pH

Đo nồng độ ion H3O⁺ bằng phương pháp điện tử

Các loại điện cực độ pH thường dùng

Cách gìn giữ điện cực

Những ứng dụng và đòi hỏi trong việc đo pH

Thế oxi hóa - khứ (Thế Redox)

Mạch điện đo trị số pH

Hiệu chỉnh trị số pH trong quá trình sản xuất

Đặc trưng kỹ thuật một máy do pH dùng trong công nghiệp

3. Độ dẫn điện trong dung dịch

Các khái niệm trong ngành điện hóa

Định luật Ohm, điện dẫn suất

Sự phân cực

Điện cực

Sự bù trừ nhiệt độ

Độ mặn, độ ăn điện, độ cứng của nước

Mạch đo sự dẫn điện dung dịch

Đặc trưng kỹ thuật của 1 máy đo độ dẫn điện

Ứng dụng

Phương pháp chuẩn độ (titration) bằng cách đo độ dẫn điện

4. Độ ẩm

Đại cương

Các phương pháp đo độ ẩm không khí

Phương pháp đo độ ẩm các vật liệu rắn

5. Áp suất

Đại cương

Định nghĩa và đơn vị áp suất

Máy đo áp suất chỉ thị trực tiếp

Máy đo áp suất lò xo với tín hiệu điện

Sensor áp suất với màng sọc co giãn kim loại (Strain Gauge)

Sensor áp suất với mạch tổ hợp điện trở áp điện

Cảm biến áp suất áp điện thạch anh

Cảm biến áp suất điện dung

Cảm biến áp suất theo nguyên tắc tự cảm

Cảm biến áp suất cho tín hiệu điện trực tiếp

6. Cảm biến lực và gia tốc

Cảm biến lực loại áp điện

Hộp đo lực với màng sọc co giãn

Hộp đo lực với hiệu ứng từ đàn hồi

Đo lực với nguyên tắc tự cảm - Tế bào cân

Cảm biến gia tốc vi cấu trức cơ học bằng silic

Cảm biến gia tốc áp điện với gốm hay thạch anh

7. Phương pháp đo lưu lượng

Phương pháp đo lưu lượng bằng ống co

Phương pháp đo lưu lượng bằng tần số dòng xoáy

Phương pháp đo lưu lượng bằng cảm ứng điện từ

Phương pháp đo lưu khối của khí với nhiệt độ

Phương pháp đo lưu khối với lực Coriolis

Phương pháp đo lưu lượng bằng siêu âm

Các phương pháp đo lưu lượng cổ điển

Kết luận và so sánh giữa các phương pháp

8. Vị trí - khoảng cách - vận tốc vòng quay - đo góc

Cảm biến đến gần (Proximity Sensor)

Xác định vị trí và khoảng cách bằng biến trở

Xác định vị trí, khoảng cách bằng từ trường

Cảm biến điện dung đo khoảng cách và vị trí

Cảm biến quan điện tử

PIN

Mã Gray

Một số phương pháp cơ bản

Đo vận tốc vòng quay bằng phương pháp analog

Đo vận tốc quay bằng cảm biến tổ hợp điện trở từ

9. Từ trường

Các đơn vị từ trường và các định nghĩa

Cảm biến Hall

Cảm biến điện trở từ (Magnetoresistive Sensors)

10. Nồng độ và phân tích khí

Các nhu cầu

Các nguyên tắc của cảm biến khí

Đo nồng độ khí dựa trên sự thay đổi độ dẫn nhiệt

Phân tích khí theo sắc màu của nhiệt - pellistor

Cảm biến khí dựa trên sự thay đổi điện trở

Cảm biến đo nồng độ oxy dựa trên tính thuận từ (paramagnetism)

Cảm biến khí dựa trên sự thay đổi điện dung

Cảm biến khí với các tế bào điện hóa

Cảm biến khí với Mosfet và polime bán dẫn

Phân tích khí bằng phương pháp hấp thụ quang phổ hồng ngoại

11. Cảm biến quang điện từ

12. Các phương pháp đo tia phóng xạ

Buồng ion hóa

Ống đếm Geiger

Ống đếm nhấp nháy (Scintillometer)

Cảm biến bán dẫn

13. Mức chất lỏng và mức chất rắn

Xác định mức chất lỏng bằng cách đo trọng lượng

Đo mức chất lỏng bằng tia y

Xác định mức chất lỏng bằng sự dẫn nhiệt

Ứng dụng các hệ thống giao động cơ học trong việc đo mức chất lỏng, chất rắn

14. Nhiễm điện từ và các biện pháp phòng chống

Các ý niệm và định nghĩa

Hệ thống đo, ghi nhận và xử lý tín hiệu như là đối tượng nghiên cứu nhiễm điện từ (EMC- Electromagnetic Compatibility)

Nối đất và bọc giáp phần analog

Nối đất phần digital

15. Sự trôi và sự thay đổi trị số của linh kiện điện tử đo môi trường và theo thời gian

16. Hướng pháp triển của kỹ thuật cảm biến

Cảm biến và mạch xử lý tín hiệu được tổ hợp trên cùng một chíp

Cảm biến tơ quang dẫn

Tài liệu tham khảo

Bảng chú dẫn