Giáo trình Đo lường cảm biến (Phần 2)

Chƣơng 5: Đo vận tốc , gia tốc 
Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử 
Trang 67 
 CHƢƠNG 5 
Trong công nghiệp, phần lớn trƣờng hợp đo vận tốc là đo tốc độ quay của máy. Độ an toàn 
cũng nhƣ chế độ làm việc của máy phụ thuộc rất lớn vào tốc độ quay. Trong trƣờng hợp 
chuyển động thẳng, việc đo vận tốc dài cũng thƣờng đƣợc chuyển về đo tốc độ quay. Bởi vậy, 
các cảm biến đo vận tốc góc đóng vai trò quan trọng trong việc đo vận tốc. 
Để đo vận tốc góc thƣờng ứng dụng các phƣơng pháp sau đây: 
 Sử dụng tốc độ kế vòng kiểu điện từ: nguyên lý hoạt động dựa trên hiện tƣợng cảm ứng điện 
từ. Cảm biến gồm có hai phần: phần cảm (nguồn từ thông) và phần ứng (phần có từ thông đi 
qua). Khi có chuyển động tƣơng đối giữa phần cảm và phần ứng, từ thông đi qua phần ứng 
biến thiên, trong nó xuất hiện suất điện động cảm ứng xác định theo công thức: 
 (5.1) 
Thông thƣờng từ thông qua phần ứng có dạng: 
(x)= 0F(x) (5.2) 
Trong đó x là biến số của vị trí thay đổi theo vị trí góc quay hoặc theo đƣờng thẳng, khi đó suất 
điện động e xuất hiện trong phần ứng có dạng: 
 (5.3) 
Suất điện động này tỉ lệ với vận tốc cần đo. 
 Sử dụng tốc độ kế vòng loại xung: làm việc theo nguyên tắc đo tần số chuyển động của phần 
tử chuyển động tuần hoàn, ví dụ chuyển động quay. Cảm biến loại này thƣờng có một đĩa 
đƣợc mã hoá gắn với trục quay, chẳng hạn gồm các phần trong suốt xen kẽ các phần không 
trong suốt. Cho chùm sáng chiếu qua đĩa đến một đầu thu quang, xung điện lấy từ đầu thu 
quang có tần số tỉ lệ với vận tốc quay cần đo. 
5.1 Máy phát tốc. 
Máy phát tốc là một máy phát điện, gồm rotor và Stator. Trong đó Rotor thƣờng là nam châm 
Chƣơng 5: Đo vận tốc , gia tốc 
Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử 
Trang 68 
vĩnh cửu. Máy phát tốc thƣờng đƣợc lắp ở trục động cơ, trục máy phát điện. Khi trục động cơ 
hoặc trục máy phát quay thì rotor của máy phát tốc cũng quay, phía Stator của máy phát tốc sẽ 
có điện áp. Ngƣời ta xuất điện áp đó để cung cấp cho mạch kiểm soát tốc độ của trục động cơ 
hoặc trục máy phát. 
Hình 5.1: Hình ảnh máy phát tốc 
5.2 Encoder. 
 Cấu tạo: Encoder gồm một đĩa mã có khắc vạch sáng tối, đặt giữa nguồn sáng và transistor 
quang (phototransistor). Encoder có 2 loại: Encoder tƣơng đối và encoder tuyết đối. 
 Encoder tƣơng đối: gồm một đĩa mã trên đó có khắc một vòng các vạch tối sáng 
Hình 5.2: Cấu tạo của encoder tƣơng đối 
Bộ thu phát hồng ngoại có cấu tạo gồm ba cặp thu phát hồng ngoại bố trí nhƣ hình 
Hình 5.3: Sơ đồ thu phát hồng ngoại và bố trí các cặp thu phát trong encoder 
Hai cặp thu phát A, B đƣợc bố trí sao cho trục tia sáng nằm trên đƣờng tròn qua tâm lỗ trống 
Chƣơng 5: Đo vận tốc , gia tốc 
Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử 
Trang 69 
nhƣng lệch nhau, khi trục tia sáng của cặp A đi qua tâm của một lỗ trống thì trục tia sáng căp B 
sẽ chiếu qua biên của lỗ trống. Cặp Z đƣợc bố trí có trục tia sáng đi chỉ đi qua lỗ trống lớn mà 
không qua các lỗ trống còn lại. 
Khi đĩa mã quay, lỗ trống sẽ lần lƣợt đi qua các trục tia sáng của cặp A và cặp B. Khi trục tia 
sáng của cặp nào xuyên qualỗ trống thì ở phototransistor sẽ cho ra tín hiệu mức 1, ngƣợc lại thì 
ở phototransistor sẽ cho ra tín hiệu mức 0. Số xung phát ra ở ngõ ra của mỗi phototransistor A, 
B sẽ bằng số lỗ trống trên đĩa mã. Khi đĩa mã quay đƣợc một vòng thì phototransistor Z sẽ phát 
ra một xung. Giản đồ xung của Encoder tƣơng đối nhƣ hình 
Hình 5.4: Giản đồ xung quay thuận – quay ngƣợc 
Dựa vào thứ tự xuất hiện của các xung ta có thể xác định đƣợc chiều quay của encoder. 
Hình 5.5: Hình ảnh thật của Encoder tƣơng đối 
Độ phân giải của encoder tuỳ thuộc vào số lỗ trống (vạch sáng tối) trên đĩa mã. Thƣờng thì đĩa 
mã có số lỗ trống là: 100, 200, 500, 1000 lỗ. Nếu gọi số lỗ trống trên đĩa mã (số xung phát ra) 
là n thì độ phân giải của encoder là s: 
s = 360
0
 / n (5.4) 
 Encoder tuyệt đối (Absolute Encoder): gồm một đĩa mã trên đó có khắc nhiều vòng 
các vạch tối sáng. Số vòng các lỗ trống trên đĩa mã chính là số bit của encoder. 
Chƣơng 5: Đo vận tốc , gia tốc 
Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử 
Trang 70 
Hình 5.6 Cấu tạo của encoder tuyệt đối 3 bit 
Bộ thu phát hồng ngoại có cấu tạo gồm ba cặp thu phát hồng ngoại bố trí nhƣ hình 
Hình 5.7: Sơ đồ thu phát hồng ngoại trong encoder tuyệt đối 
Các cặp thu phát hồng ngoại đƣợc bố trí thẳng hàng sao cho trục tia sáng của mỗi cặp thu phát 
sẽ đi qua tâm của một lỗ trống. Khi đĩa mã quay thì ở ngõ ra sẽ tạo ra một số nhị phân, mã 
BCD hoặc mã Gray tuỳ vào cách đục lỗ trên đĩa mã. Nếu gọi số bit ngõ ra của encoder tuyệt 
đối là n thì khi encoder quay một vòng sẽ cho ra 2n giá trị, gọi độ phân giải của encoder là s: 
S = 360
0
 / 2
n
 (5.5) 
Hình 5.8 : Hình dạng của encoder tuyệt đối 
Chƣơng 5: Đo vận tốc , gia tốc 
Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử 
Trang 71 
Mạch ngõ ra của encoder: 
Hình 5.9: Mạch ngõ ra của encoder 
 Ứng dụng của encoder: 
Encoder đƣợc dùng để đo tốc độ, đo chiều dài, đo dịch chuyển, đo vị trí, đo góc quay 
 Dùng encoder để ...  lƣợng kế từ điện? 
Câu 2: Trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của việc đo mức bằng phao (áp suất thủy tĩnh) 
Câu 3: Cho biết nguyên lý hoạt động và ứng dụng của cảm biến siêu âm 
Câu 4: Trình bày cách thức và ứng dụng của việc đo lƣu lƣợng bằng chênh lệch áp suất. 
TRẮC NGHIỆM 
Câu 5: Cảm biến áp suất thƣờng không dùng trong các ứng dụng 
a. Đo áp suất chất lỏng c. Đo áp suất chất khí 
b. Đo áp suất chất rắn d. Áp suất thủy tĩnh 
Câu 6: Chất nào không đƣợc dùng trong phần tử nhạy cảm chính trong cảm biến áp suất kiểu 
áp điện 
a. Thạch anh c. Wonfrom 
b. Bari d. Titan 
Chƣơng 8: Các cảm biến đo lƣờng khác 
Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử 
Trang 105 
 : CÁC CẢM BIẾN ĐO LƢỜNG KHÁC. (12 tiết) CHƢƠNG 8
8.1 Đo độ ẩm. 
Trong cuộc sống hàng ngày nhu cầu theo dõi nhiệt độ cũng nhƣ độ ẩm là rất cần thiết: 
- Trong chế biến và sản xuất nông nghiệp 
- Điều khiển và hiển thị ( quạt gió, máy sấy, điều hòa) 
- Theo dõi dự báo môi trƣờng 
Tuy nhiên việc đo đạc gặp nhiều khó khăn hơn so với việc đo các đại lƣợng khác nhƣ nhiệt độ, 
lƣu lƣợng, tốc độ do giới hạn độ ẩm rộng từ vài ppm (phần triệu) đến hơi nƣớc ở 1000C, đồng 
thời đo độ ẩm trong khoảng nhiệt độ từ - 600C đến 10000C và có lẫn các hạt bẩn hóa chất dễ 
gây ăn mòn hƣ hỏng. Các cảm biến độ ẩm làm việc theo hai nguyên lý: 
- Nguyên lý vật lý cho phép đo trực tiếp 
- Nguyên lý dựa vào tính chất vật liệu có liên quan độ ẩm rồi suy ra độ ẩm. 
Hình 8.1: Cảm biến điện dung HS1101 
HS1101 là loại cảm biến đo độ ẩm. Độ chính xác +-2%. Cảm biến HS1101 đƣợc sử dụng phổ 
biến trong cuộc sống, ngoài ra nó còn dùng kết hợp với cảm biến DS18B20 dùng đo nhiệt độ. 
Cảm biến HS1101 là cảm biến điện dung. Khi độ ẩm thay đổi, điện dung của HS1101 thay đổi. 
Do vậy, để đo đƣợc độ ẩm ngƣời ta thiết kế mạch đo điện dung của HS1101. 
Trong thực tế, ngƣời ta thƣờng ghép nối HS1101 và IC NE555. Khi đó giá trị điện dung của 
HS1101 thay đổi thì làm thay đổi tần số đầu ra của IC555. Nhƣ vậy chỉ cần đo tần số đầu ra là 
có thể đo đƣợc điện dung của HS1101 
Hình 8.2: Module cảm biến phát hiện nhiệt độ + độ ẩm DHT11 
Chƣơng 8: Các cảm biến đo lƣờng khác 
Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử 
Trang 106 
Thông số kỹ thuật: 
- Dãy độ ẩm đo đƣợc: 20 - 90% RH (± 5% RH) 
- Dãy nhiệt độ đo đƣợc: 0-50℃ (± 2 ℃) 
- Điện áp hoạt động: 3.3V - 5V 
- VCC → 3.3V/5V positive power 
- GND → negative power 
- OUT → microcontroller I/O port 
Hình 8.3: Mạch cảm biến độ ẩm của đất 
Mạch cảm biến độ ẩm của đất cho phép đo độ ẩm của đất và điều khiển rơ le khi đất quá khô 
hoặc quá ẩm. Mạch cảm biến độ ẩm của đất gồm 2 bộ phận: 
+ Bộ phận cảm biến độ ẩm đƣợc gắm thẳng xuống đất 
+ Bộ phận điều chỉnh độ nhạy nằm phía trên mặt đất 
Mạch cảm biến độ ẩm của đất hoạt động bằng cách so sánh độ ẩm từ phần nằm dƣới mặt đất 
với giá trị định trƣớc (giá trị này thay đổi đƣợc thông qua 1 biến trở màu xanh) từ đó phát ra tín 
hiệu đóng / ngắt rơ le qua chân D0. Khi đất khô, chân D0 sẽ đƣợc giữ ở mức cao, có thể sử 
dụng để kích rơ le và chạy máy bơm. Khi đất ẩm, đèn LED màu đỏ sẽ sáng lên, chân D0 sẽ 
đƣợc giữ ở mức thấp, do đó ngắt rơ le. Chân A0 có thể không dùng tới. Chân này đƣợc sử dụng 
để kết nối với ADC của vi điều khiển đọc giá trị điện áp để biết đƣợc đất ẩm ít hay nhiều. 
Hình 8.4: Mạch cảm biến trời mƣa 
Chƣơng 8: Các cảm biến đo lƣờng khác 
Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử 
Trang 107 
Mạch cảm biến mƣa đƣợc đặt ngoài trời để kiểm tra trời có mƣa không, qua đó truyền tín hiệu 
điều khiển đóng / ngắt rơ le. Mạch cảm biến mƣa gồm 2 bộ phận: 
+ Bộ phận cảm biến mƣa đƣợc gắn ngoài trời 
+ Bộ phận điều chỉnh độ nhạy cần đƣợc che chắn 
Mạch cảm biến mƣa hoạt động bằng cách so sánh hiệu điện thế của mạch cảm biến nằm ngoài 
trời với giá trị định trƣớc (giá trị này thay đổi đƣợc thông qua 1 biến trở màu xanh) từ đó phát 
ra tín hiệu đóng / ngắt rơ le qua chân D0. 
Khi cảm biến khô ráo (trời không mƣa), chân D0 của module cảm biến sẽ đƣợc giữ ở mức cao 
(5V-12V). Khi có nƣớc trên bề mặt cảm biến (trời mƣa), đèn LED màu đỏ sẽ sáng lên, chân D0 
đƣợc kéo xuống thấp (0V). Nên sử dụng các loại rơ le kích ở mức thấp kèm với cảm biến. 
8.2 Đo độ pH. 
Hình 8.5: Cảm biến pH InPro 3250 / 3250SG /3250i 
Cảm biến pH bảo trì thấp sê-ri InPro 3250 với chất điện phân lỏng đƣợc nạp và ép sẵn từ nhà 
máy phù hợp với một loạt các ứng dụng trong các ngành công nghệ sinh học, dƣợc phẩm và 
quy trình hóa học. Sê-ri InPro 3250 hiện có sẵn với nhiều lựa chọn các màng thủy tinh pH có 
độ nhạy cảm khác nhau. Điều này đảm bảo hiệu suất đo tốt nhất có thể có trong các điều kiện 
hoạt động đa dạng nhất. 
8.3 Đo thành phần khí. 
Cảm biến đo nồng độ của một thành phần trong hỗn hợp khí nhằm: 
- Kiểm tra tỷ lệ nhiên liệu 
- Kiểm tra khí thải độc hại 
- Kiểm tra nồng độ khí đốt gây cháy nổ 
Chƣơng 8: Các cảm biến đo lƣờng khác 
Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử 
Trang 108 
- Kiểm tra các thành phần khí tiêu thụ sản hoặc sinh ra trong quá trình oxy hóa nhiên liệu 
- Kiểm tra khí gây hại cho con ngƣời 
Ngày nay có các loại cảm biến sau: 
- Cảm biến điện hóa đo áp hay dòng 
- Cảm biến điện 
- Cảm biến quang 
- Cảm biến thuận từ 
- Cảm biến xúc tác 
Hình 8.6: Cảm biến mq135 
Cảm biến mq135 thƣờng dùng để phát hiện khí độc nhƣ Amoniac, benzen, rƣợu, khói. 
Hình 8.7: Cấu trúc và hình dạng của cảm biến MQ303A 
Mq303a độ nhạy cao có thể nhanh chóng phát hiện rƣợu, rƣợu cho dò khí cầm tay. 
Chƣơng 8: Các cảm biến đo lƣờng khác 
Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử 
Trang 109 
Hiện nay trong sinh hoạt hàng ngày và sản xuất trong công nghiệp đƣa vào khí quyển 
hàng trăm triệu tấn khí độc hại bao gồm: SO2, NOx, CO, CO2, bụi, ảnh hƣởng trực tiếp đến 
sức khoẻ con ngƣời. Vì vậy việc đo và cảnh báo hàm lƣợng của các chất độc hại này là cần 
thiết nhất đối với các khu công nghiệp hoặc các nhà máy 
8.3.1 Khí SO2 (Lƣu huỳnh dioxit) 
SO2 là chất khí không màu, có vị axít, ảnh hƣởng tới hệ hô hấp hoà tan trong lớp màng của 
mắt, mũi, miệng, cổ họng gây khó thở, loét niêm mạc. Để đo SO2 (ôxít lƣu huỳnh) trong không 
khí thiết bị quan trọng nhất là các bộ cảm biến, mà nguyên lý dựa chủ yếu theo 2 phƣơng pháp: 
Phƣơng pháp đo độ dẫn điện và phƣơng pháp huỳnh quang cực tím. 
 Phƣơng pháp dẫn điện: Để đo SO2 lẫn trong khí thải hay không khí, mẫu khí đƣợc đƣa vào 
một chất lỏng hấp phụ cơ bản có chứa peroxyde hydro. Đó là một dung dịch axít sulfuric, 
phản ứng xảy ra nhƣ sau: 
2H2O + SO2= H2SO4+ H2 
Nhờ việc tạo ra H2SO4 mà điện dẫn của dung dịch hấp phụ sẽ tăng lên phụ thuộc vào hàm 
lƣợng SO2 trong khí mẫu. Đo độ dẫn điện này có thể suy ra nồng độ SO2 trong hỗn hợp khí 
mẫu phƣơng pháp này có thể đo nồng độ từ 0- 1ppm vơí độ nhạy 0,001ppm. Nhƣợc điểm 
của phƣơng pháp này là chỉ đo đƣợc gián đoạn cứ sau 30 hay 60 phút đo 1 lần và phải thay 
dung dịch. 
 Phƣơng pháp huỳnh quang cực tím. Nguyên lý của phƣơng pháp nhƣ sau: Giả sử có một 
chùm tia cực tím cho qua bộ lọc ánh sáng với bƣớc sóng khoảng 210nm, khi ta cho chùm tia 
cực tím đó đi qua một ống quang học có chứa mẫu khí SO2, các phần tử SO2 sẽ bị kích 
thích trong một khoảng thời gian nhất định và một chùm tia cực tím với bƣớc sóng dài (gần 
350nm) sẽ đƣợc phát ra. Thu tia phản xạ này, căn cứ vào cƣờng độ phát xạ ta có thể suy ra 
hàm lƣợng SO2 trong khí mẫu cần phân tích. 
8.3.2 Các cảm biến đo tự động hàm lƣợng các oxit Nitơ (NOx) 
Oxit Nitơ đều là những chất khí độc hại, thƣờng đƣợc hình thành do hoạt động đốt cháy nhiên 
liệu nhƣ xăng, dầu, than gây ra, nhƣ NO2 là chất khí có màu nâu, có mùi, có tính axít, khí gây 
viêm loét đƣờng hô hấp hoà tan trong màng nhờn của phổi, gây bệnh đƣờng hô hấp. Để đo 
Chƣơng 8: Các cảm biến đo lƣờng khác 
Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử 
Trang 110 
NOx chủ yếu sử dụng 2 phƣơng pháp: Phƣơng pháp thụ muối và phản quang hóa học: 
 Phƣơng pháp hấp thụ muối: Khi cho khí có chứa NO2 qua dung dịch chứa muối, dung 
dịch sẽ hấp thụ NO2 làm thay đổi màu sắc của chất lỏng. Màu của chất lỏng đã hấp thụ 
NO2 có bƣớc sóng 545nm. Một Sensor quang sẽ đo sự thay đổi màu sắc đó ở bƣớc sóng này 
và suy ra hàm lƣợng NO2 chứa trong khí thử. Nếu trong hỗn hợp có chứa NO thì khí này 
không phản ứng với dung dịch muối, nó sẽ đi tiếp đến luồng oxi hóa chứa khí ôzôn (O3) để 
tạo ra NO2 và cũng đo bằng phƣơng pháp trên – phƣơng pháp này cho phép đo nồng độ 
NO2 trong khoảng 0 –1 ppm với độ nhạy 0,001ppm. Và thƣờng đo gián đoạn cứ 30 hay 60 
phút 1 lần đo. 
 Phƣơng pháp phản quang hoá học : Nhƣợc điểm phƣơng pháp trên là đo gián đoạn để đo 
liên tục ta sử dụng phƣơng pháp phản quang hóa học. Nguyên lý nhƣ sau: có một tia hồng 
ngoại yếu với bƣớc sóng khoảng 600nm đƣợc phát xạ khi xảy ra phản ứng giữa NO và O3. 
Phản ứng nhƣ sau: 
NO + O3= NO2* + O2 
NO2* = NO2 + h 
Trong đó NO2* là oxit Nitơ đƣợc kích thích sẽ tạo thành NO2 và phát xạ tia hồng ngoại bƣớc 
sóng 600nm – 800nm. Đo cƣờng độ bƣớc xạ sẽ suy ra hàm lƣợng NO2 trong khi thử. 
8.3.3 Đo nồng độ khí CO (Carbon monoxit) 
Oxit Cacbon (CO) là một chất vô cùng độc hại. Đó là một chất khí không mùi, kết hợp với 
hồng cầu tạo ra chất không vận chuyển oxi, ảnh hƣởng ngay tới thần kinh trung ƣơng và hệ 
tuần hoàn máu, gây đau đầu, mệt mỏi, mất ngủ giảm trí nhớ, ngộ độc nặng có thể tử vong. Để 
đo đƣợc lƣợng CO trong hỗn hợp khí ngƣời ta sử dụng tính chất hấp thụ tia hồng ngoại của CO 
ở bƣớc sóng 4,7mm. 
Một nguồn phát xạ hồng ngoại đƣợc cho qua bộ lọc ánh sáng chỉ cho tia hồng ngoại có 
bƣớc sóng 4,7mm lọc qua. Để tạo sự chênh áp ở luồng cảm biến ngƣời ta sử dụng 2 ngăn: 
ngăn 1 chứa không khí bình thƣờng( không có CO). Ngăn 2 thông với khí thử có chứa CO cần 
đo. Tia hồng ngoại đƣợc gián đoạn hoá bằng 1 đĩa đục lỗ do 1 động cơ quay khi có khí thử vào 
ngăn 2. Tia hồng ngoại bị CO hấp thụ kết quả ở buồng cảm biến xuất hiện sự chênh áp suất 
Chƣơng 8: Các cảm biến đo lƣờng khác 
Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử 
Trang 111 
giữa P1 và P2. Một cảm biến điện dung đƣợc nối với mạch đo và đƣa vào máy tính xử lý kết 
quả. Phƣơng pháp này có độ chính xác và độ ổn định cao. 
8.4 Cảm biến thông minh. 
Ngƣời ta sử dụng kết hợp vi xử lý – vi điều khiển với các laoij cảm biến khác nhau để tạo ra 
một loại cảm biến mới gọi là cảm biến thông minh (intelligent sensor). Cảm biến thông minh 
có thể thực hiện các chức năng mà cảm biến thông thƣờng khác không thể thực hiện nhƣ: 
- Khả năng thu thập dữ liệu ở những khoảng đo khác nhau 
- Đo theo một chƣơng trình lập sẵn mà chƣơng có thể thay đổi bằng thiết bị lập trình 
- Hiển thị kết quả khá tiện lợi qua màn hình máy tính, máy in 
- Hiệu chỉnh sai số 
- Mã hóa tín hiệu 
- Ghép nối dễ dàng với các thiết bị ngoại vi 
Hình 8.8: Cấu trúc một bộ cảm biến thông minh 
Từ đối tƣợng đo qua cảm biến sơ cấp S, các đại lƣợng đo biến thành tín hiệu điện đƣa vào bộ 
chuyển đổi chuẩn hóa nhằm tạo ra tín hiệu chuẩn thƣờng có điện áp từ 0 – 5 volt hoặc 0 – 10 
volt để đƣa vào bộ dồn kênh MUX làm nhiệm vụ đƣa các tín hiệu vào bộ chuyển đổi A/D trƣớc 
khi đến bộ vi xử lý. 
Cảm biến thế hệ mới cho phép đo chiều dài, khoảng cách, độ dày với độ chính xác cao (m) 
Chƣơng 8: Các cảm biến đo lƣờng khác 
Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử 
Trang 112 
Hình 8.9: Cảm biến thông minh (smart sensor) thế hệ mới 
Hình 8.10: Cấu tạo của cảm biến thông minh 
Chƣơng 8: Các cảm biến đo lƣờng khác 
Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử 
Trang 113 
Hình 8.11: Một số ứng dụng của cảm biến thông minh 
8.5 Cảm biến công tắc (Switch sensor) 
Cảm biến công tắc đƣợc dùng nhiều trong các ứng dụng robot. Cảm biến công tắc đƣợc sử 
dụng với nhiều mục đích, chẳng hạn: 
- Cảm biến va chạm (tiếp xúc): cảm biến công tắc đƣợc dùng để phát hiện khi có va chạm 
cơ học với một vật nào đó. Thí dụ, cảm biến công tắc tạo ra một sự chuyển mạch khi thân 
robot chạy vào tƣờng hoặc chạm giới hạn đƣờng chạy của robot. 
- Cảm biến giới hạn: tƣơng tự nhƣ cảm biến tiếp xúc, cảm biến giới hạn phát hiện một 
vật đã di chuyển đến cuối hành trình của nó, khi đó tín hiệu điều khiển motor sẽ tắt. 
- Mã hóa trục quay (shaft): một trục quay kết hợp với một công tắc chạm sẽ đƣợc ấn một lần 
Chƣơng 8: Các cảm biến đo lƣờng khác 
Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử 
Trang 114 
ở một vòng quay. Phần mềm đếm số lần ấn để xác định số vòng và tốc độ quay của trục. 
Loại cảm biến công tắc không cần nguồn cung cấp và chịu đƣợc dòng lớn. Nó có thể phát hiện 
sự tiếp xúc của bất kỳ vật thể nào từ bất kỳ góc độ nào. Do đó chúng rất thuận lợi cho việc thiết 
kế robot đặc biệt đƣợc ứng dụng trong giới hạn hành trình của robot. 
Hình 8.11 Cảm biến giới hạn 
Có hai dạng công tắc cơ bản, bao gồm: 
- Công tắc nhỏ (microswitch), có dạng hình chữ nhật và thƣờng ở một trạng thái xác 
định. Công tắc nhỏ thƣờng có ba chân: NO – normally open (thƣờng hở), NC – 
normally closed (thƣờng đóng), C – common (chung). Chân chung có thể đƣợc nối với 
một trong hai chân kia tùy thuộc vào công tắc có đƣợc ấn hay không. Ở trạng thái 
không ấn, chân chung đƣợc nối với tiếp điểm thƣờng đóng, khi ấn, chân chung đƣợc 
nối với trạng thái thƣờng hở. 
- Công tắc nút ấn (pushbutton) đơn giản hơn. Khi đƣợc ấn, hai tiếp điểm đƣợc nối với 
nhau. Cũng có một số công tắc thƣờng đóng nhƣng ít phổ biến 
Hình 8.12: Hình ảnh một số dạng công tắc 
Chƣơng 8: Các cảm biến đo lƣờng khác 
Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử 
Trang 115 
CÂU HỎI ÔN TẬP 
Câu 1: Trình bày đặc điểm và các thông số kỹ thuật của cảm biến điện dung HS1101 
Câu 2: Cảm biến công tắc thƣờng đƣợc ứng dụng ở đâu, nhƣ thế nào? 
Câu 3: Trình bày thông số kỹ thuật: Module cảm biến phát hiện nhiệt độ + độ ẩm DHT11 
Câu 4: Hoạt động và cấu tạo của cảm biến thông minh nhƣ thế nào? 
Câu 5: Trình bày các phƣơg pháp chủ yếu dùng để đo NOx 
TRẮC NGHIỆM 
Câu 6: Cảm biến thông minh là cảm biến có kết hợp giữa 
a. CPU và các loại sensor khác c. Cảm biến quang và dịch chuyển 
b. Các loại Encorder và vi xử lý d. Hệ thống camara và sensor 
Câu 7: Để phát hiện mức chất lỏng trong bình chứa, hồ chứa ta nên dùng 
a. Cảm biến thông minh c. Cảm biến tiệm cận điện cảm 
b. Cảm biến tiệm cận d. Cảm biến tiệm cận điện dung 
Câu 8: Để phát hiện Cabin thang máy tại các tầng, nắp chai nƣớc ngọt bằng kim loại, vị trí 2 
đầu mũi khoan ta nên chọn cảm biến loại 
a. Encoder c. Cảm biến laser 
b. Cảm biến thông minh d. Cảm biến tiệm cận điện cảm 
 Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử 
Trang 116 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Lê Văn Doanh - Phạm Thƣợng Hàn - Nguyễn Văn Hoà – Võ Thạch Sơn – Đoàn Văn 
Tân: “Các Bộ cảm biến trong kỹ thuật Đo lƣờng và điều khiển” NXB Khoa học kỹ thuật, 
năm 2002. 
[2] Th.s Hoàng Minh Thông: “Giáo trình cảm biến công nghiệp”, NXB Khoa học kỹ thuật 
Năm 2002 
[3] Phạm Công Hoà: “Kỹ thuật cảm biến” , NXB Khoa học kỹ thuật, năm 2001 
[4] Ngô Văn Ky, “ Kỹ thuật đo”, Trƣờng Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, 
Năm 1993. 
[5] Dƣơng Minh Trí: “Cảm biến và ứng dụng” NXB Khoa học và Kỹ thuật, năm 2001 
[6] SPKT: “Giáo trình đo lƣờng các đại lƣợng không điện”, Tp.HCM, năm 2002 
[6] Giles A.F. Electronic sensing devicer. London, 1998