Vận dụng trang 45 Chuyên đề Vật lí 11:

Dự án tìm hiểu cảm biến và khuếch đại thuật toán.

1. Thảo luận để trả lời các câu hỏi

• Có thể phân loại cảm biến theo nguyên tắc hoạt động, phạm vi sử dụng, hiệu quả kinh tế bằng những ví dụ cụ thể nào?

• Nguyên tắc hoạt động của điện trở phụ thuộc ánh sáng và của điện trở nhiệt là gì?

• Làm thế nào để chuyển điện trở phụ thuộc ánh sáng và điện trở nhiệt thành phần tử cảm biến trong các bộ cảm biến?

• Tính chất cơ bản của bộ khuếch đại thuật toán lí tưởng là gì?

• Thiết bị cảm biến được ứng dụng như thế nào?

2. Thảo luận, thống nhất nội dung cần tìm hiểu

3. Lập kế hoạch, thực hiện dự án của nhóm

Xác định các nhiệm vụ cần thực hiện để hoàn thành sản phẩm dự án, phân chia nhiệm vụ cho các thành viên trong nhóm; xác định thời hạn hoàn thành, phương tiện khảo sát, thu thập, xử lí thông tin và sản phẩm dự kiến.

4. Thực hiện dự án, báo cáo và thảo luận

• Tiến hành tìm hiểu, thu thập, xử lí thông tin theo kế hoạch và xây dựng sản phẩm trình bày trên lớp.

• Báo cáo về quá trình thực hiện và kết quả dự án tìm hiểu.

Cảm biến

Nguyên tắc hoạt động

Phạm vi sử dụng

Hiệu quả kinh tế

Cảm biến đo nhiệt độ

Cảm biến nhiệt độ là một thiết bị RTD (đầu dò điện trở) hoặc là cặp nhiệt điện giúp đo sự biến đổi về nhiệt độ của vật cần đo. Khi nhiệt độ có sự thay đổi lớn thì các cảm biến sẽ đưa ra một tín hiệu, từ đó các bộ đọc sẽ đọc và quy ra thành một con số cụ thể. 

Cảm biến được sử dụng phổ biến nhất là nhiệt kế, được sử dụng để đo nhiệt độ, chất lỏng và chất khí, ứng dụng trong các phòng nghiên cứu khoa học.

Học sinh tìm hiểu thực tế để xem mức độ hiệu quả kinh tế

Cảm biến đo áp suất

Cảm biến áp suất là thiết bị điện tử chuyển đổi tín hiệu áp suất sang tín hiệu điện, thường được dùng để đo áp suất hoặc các ứng dụng có liên quan đến áp suất.

Nguyên lý hoạt động cảm biến áp suất cũng gần giống như các loại cảm biến khác là cần nguồn tác động (nguồn áp suất, nguồn nhiệt,… nguồn cần đo của cảm biến loại đó) tác động lên cảm biến, cảm biến đưa giá trị về vi xử lý, vi xử lý tín hiệu rồi đưa tín hiệu ra.

- Cảm biến áp suất dùng để đo trong hệ thống lò hơi, thường được đo trực tiếp trên lò hơi. Khu vực này cần đo chính xác khá cao và phải chịu nhiệt độ cao.

- Các máy nén khí cũng cần phải đo áp suất để giới hạn áp suất đầu ra, tránh trường hợp quá áp dẫn đến hư hỏng và cháy nổ.

- Trên các trạm bơm nước cũng cần cảm biến áp suất để giám sát áp suất đưa về PLC hoặc biến tần để điều khiển bơm nước .

- Để điều áp hoặc điều khiển áp suất sau van điều khiển thì cảm biến áp suất đóng vai trò rất quan trọng vì sẽ ảnh hưởng trực tiếp áp suất đầu ra sau van điều khiển.

- Trên các xe cẩu thường có các ben thuỷ lực, yêu cầu giám sát các ben thuỷ lực này rất quan trọng vì sẽ ảnh hưởng đến lực kéo của ben. Vì thế họ luôn lắp cảm biến áp suất để giám sát áp suất trên các ben thuỷ lực này.

Cảm biến đo lưu lượng và mức chất lỏng hay rắn trong bình chứa

Cảm biến sẽ phát ra sóng siêu âm truyền trong môi trường cần đo. Sau đó sóng siêu âm sẽ chạm vào bề mặt chất lỏng trong các bể chứa, bồn chứa và phản xạ lại cảm biến. Khi nhận được tín hiệu phản xạ lại cùng với khoảng thời gian và tốc độ thu phát sóng, cảm biến sẽ tính toán được mực nước hiện có trong silo, bể chứa một cách chính xác và nhanh chóng.

Dùng khá rộng rãi trong các nhà máy xử lý nước thải, các khu công nghiệp sản xuất sữa, nước ngọt, nước giải khát. Bên cạnh đó chúng ta cũng có thể bắt gặp chúng ở các nhà máy xử lý nước sinh hoạt. Và đây được xem là một trong những sản phẩm chuyên dùng để đo lường hầu hết các chất lỏng hiện nay. Thậm chí có thể đo lường các chất lỏng nguy hiểm như axit, bazờ và muối.