BÀI 7: CẢM BIẾN
01
MỞ ĐẦU

02
KHÁI NIỆM
VÀ PHÂN LOẠI

03
NGUYÊN TẮC
HOẠT ĐỘNG

01
MỞ ĐẦU

MỞ ĐẦU
Câu hỏi: Ứng dụng của cảm biến trong một số lĩnh vực
khoa học hay cuộc sống?

Cảm biến siêu âm là
thiết bị điện tử đo khoảng
cách của một đối tượng
mục tiêu bằng cách phát ra
sóng siêu âm, sau đó âm
thanh phản xạ được chuyển
đối thành tín hiệu điện.

MỞ ĐẦU
Câu hỏi: Ứng dụng của cảm biến trong một số lĩnh vực khoa
học hay
cuộc sống?
- Điện thoại thông minh

ngày nay có thể nhận diện
được khuôn mặt và mở khóa
màn hình với vài thao tác đơn
giản. Đây là ứng dụng của cảm
biến tiệm cận trong lĩnh vực
công nghệ và đời sống. Các
cảm biến này được tích hợp
thêm các pin, tia hồng ngoại.

02
KHÁI NIỆM
VÀ PHÂN LOẠI

KHÁI
NI
Ệ
M
VÀ
PHÂN
LO
Ạ
I
C
Ả
M
BI
Ế
N
1. Khái
niệm

Cảm biến là thiết bị điện tử cảm nhận trạng thái hay quá trình vật
lí, hóa học, sinh học và biến đổi thành tín hiệu điện để thu thập
thông tin về trạng thái hay quá trình đó

KHÁI
NIỆM VÀ PHÂN LOẠI CẢM BIẾN
2. Phân
loại

a) Dựa trên nguyên tắc hoạt
động

Cảm biến chuyển đổi trực tiếp các
dạng tín hiệu thành tín hiệu điện.
Cảm biến chuyển đổi các dạng tín
hiệu thành sự biến đổi của một đại
lượng vật lí.

KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI CẢM BIẾN
2. Phân loại

a) Dựa trên nguyên tắc hoạt
động

KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI CẢM BIẾN
2. Phân loại
b) Dựa trên phạm vi sử dụng
Lĩnh vực y tế
Lĩnh vực môi
trường
Lĩnh vực công
nghiệp
Lĩnh vực nông
nghiệp

KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI CẢM BIẾN
2. Phân loại
b) Dựa trên phạm vi sử dụng
Lĩnh vực y tế
Lĩnh vực môi
trường
Lĩnh vực công
nghiệp
Lĩnh vực nông
nghiệp

Thiết bị cảm biến đo đường
huyết

KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI CẢM BIẾN
2. Phân loại
CẢM BIẾN KHÍ, GAS
b) Dựa trên phạm vi sử dụng

Lĩnh vực y tế
Lĩnh vực môi
trường
Lĩnh vực công
nghiệp
Lĩnh vực nông
nghiệp

CẢM BIẾN MÔI TRƯỜNG XUNG
QUANH

CẢM BIẾN MÔI TRƯỜNG
NƯỚC

KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI CẢM BIẾN
2. Phân loại
b) Dựa trên phạm vi sử dụng
Lĩnh vực y tế
Lĩnh vực môi
trường

CẢM BIẾN VÙNG AUTONICS

Lĩnh vực công
nghiệp
Lĩnh vực nông
nghiệp

CẢM BIẾN TIỆM CẬN
HANYOUNG

CẢM BIẾN QUANG ĐIỆN AUTONICS

CẢM BIẾN SIÊU ÂM SCHNEIDER

KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI CẢM BIẾN
2. Phân loại
b) Dựa trên phạm vi sử
dụng
Lĩnh vực y tế
Lĩnh vực môi
trường
Lĩnh vực công
nghiệp
Lĩnh vực nông
nghiệp

Cảm biến đo áp suất
Cảm biến đo độ pH của đất

Giá thành

•

Năng lượng tiêu thụ

•

KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI CẢM BIẾN
c) Dựa trên hiệu quả kinh tế

Độ chính xác và độ bền

4

•

2. Phân loại

• Hiệu quả kinh tế đem lại từ việc sử dụng
cảm biến trong đời sống và sản xuất

1
2
3

03
NGUYÊN LÍ
HOẠT ĐỘNG

NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA CẢM BIẾN
SỬ DỤNG QUANG ĐIỆN TRỞ VÀ NHIỆT
1. Điện trở phụ thuộc ánh sáng (quang điện
ĐIỆN TRỞ
trở)

Khái niệm: Quang điện trở là một linh kiện điện tử mà điện trở
của nó phụ thuộc mạnh vào ánh sáng
- Khi ánh sáng có bước sóng thích hợp chiếu vào, một số electron bị
bứt ra khỏi nguyên tử trở thành electron tự do, làm cho điện trở
của nó giảm. Ánh sáng càng mạnh thì điện trở của nó càng nhỏ

NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA CẢM BIẾN
SỬ DỤNG QUANG ĐIỆN TRỞ VÀ NHIỆT
1. Điện trở phụ thuộc ánh sáng (quang điện
ĐIỆN TRỞ
trở)

- Trong bóng tối, điện trở của quang
điện trở có thể lên đến vài MΩ, khi được
chiếu sáng thì điện trở của nó giảm
xuống còn vài trăm ôm. Sự thay đổi này
là
không
tuyếnđiện
tính trở được nối vào
- Khi
quang
mạch điện thì sự thay đổi điện trở này
làm thay đổi dòng điện và điện áp trên
nó, tức là biến tín hiệu ánh sáng thành
tín hiệu điện.
Quang điện trở được sử dụng để đo cường độ sáng hoặc dùng trong
các ứng dụng điều khiển các thiết bị từ xa bằng bức xạ điện từ

NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA CẢM BIẾN
SỬ DỤNG QUANG ĐIỆN TRỞ VÀ NHIỆT
TRỞ
2. Điện trở nhiệt (nhiệtĐIỆN
điện trở)

Khái niệm: Nhiệt điện trở là một loại điện trở mà điện trở của nó
thay đổi rõ rệt khi nhiệt độ thay đổi.

NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA CẢM BIẾN
SỬ DỤNG QUANG ĐIỆN TRỞ VÀ NHIỆT
TRỞ
2. Điện trở nhiệt (nhiệtĐIỆN
điện trở)

Điện trở tăng khi nhiệt độ
Điện trở giảm khi nhiệt độ
tăng
tăng
-Khi điện trở của điện trở nhiệt thay đổi làm dòng điện và điện áp
của nó thay đổi: điện trở nhiệt biến sự thay đổi nhiệt thành tín hiệu
điện.

Điện trở nhiệt thường được sử dụng làm cảm biến nhiệt

VIDEO TÌM HIỂU ĐIỆN TRỞ NHIỆT

NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA CẢM BIẾN
SỬ DỤNG QUANG ĐIỆN TRỞ VÀ NHIỆT
3. Sử dụng quang điện trở và nhiệt điện trở để làm cảm
ĐIỆN
TRỞ
biến
- Khi sử dụng các điện trở này để làm cảm
biến thì cần mạch điện để biến đổi sự
thay đổi của điện trở thành sự thay đổi
của điện áp.
+ Sơ đồ mạch điện đơn giản gồm: R là điện
trở xác định, Rs là điện trở cảm biến, E là
nguồn điện không đổi.
+ Khi RS thay đổi thì điệu áp URs trên nó và
UR trên R cũng thay đổi theo.
+ Ứng với mỗi sự thay đổi cường độ sáng
hoặc nhiệt độ thì sẽ có sự thay đổi tương
ứng của điện áp trên cảm biến hoặc điện
trở R. Do đó, có thể sử dụng một trong hai

NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA CẢM BIẾN SỬ
DỤNG QUANG ĐIỆN TRỞ VÀ NHIỆT ĐIỆN TRỞ
Câu hỏi 1: Tại sao điện trở quang và điện trở nhiệt có thể
được sử dụng để làm cảm biến?
Câu trả lời:

Vì các linh kiện này chỉ tạo ra sự thay đổi điện trở khi khi
có ánh sáng chiếu vào (đối với điện trở quang) hoặc khi
có sự thay đổi nhiệt độ (đối với điện trở quang) hoặc khi
có sự thay đổi nhiệt độ (đối với điện trở nhiệt) trong khi
các mạch điện có sử dụng cảm biến lại cần tín hiệu điện
áp để đo lường hay điều khiển thiết bị nên ta cần một
mạch điện để biến sự thay đổi điện trở thành điện áp.

NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA CẢM BIẾN SỬ
DỤNG QUANG ĐIỆN TRỞ VÀ NHIỆT ĐIỆN TRỞ
Câu hỏi 2: Trình bày nguyên tắc hoạt động của cảm biến
sử dụng điện trở phụ thuộc ánh sáng và điện trở nhiệt.
 Câu trả lời:
- Ứng với mỗi sự thay đổi cường độ sáng (đối với điện trở quang)
hoặc sự thay đổi nhiệt độ (đối với điện trở nhiệt) sẽ có một sự
thay đổi tương ứng của điện áp trên cảm biến hoặc trên điện trở
R.
- Sử dụng một trong hai điện áp này để làm tín hiệu ra cho mạch
điện của cảm biến. Tín hiệu ra này có thể được sử dụng để làm
tín hiệu đo lường hoặc điều khiển thiết bị thông qua mạch điện
tử thích hợp.

NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA CẢM BIẾN SỬ
DỤNG QUANG ĐIỆN TRỞ VÀ NHIỆT ĐIỆN TRỞ
Câu hỏi 3: Phân biệt sự giống và khác nhau giữa điện trở
quang và điện trở nhiệt?
Điện trở nhiệt
Giống
nhau
Khác
nhau

Điện trở quang

-Đều có tác dụng thay đổi điện trở khi có tác động từ môi trường
ngoài như thay đổi ánh sáng hoặc nhiệt độ vào nó.
- Gián tiếp làm thay đổi dòng điện và điện áp của mạch điện.
Khi ánh sáng có bước sóng
Khi nhiệt độ qua điện trở
thích hợp chiếu vào điện trở
nhiệt thay đổi thì điện trở của
quang, sẽ có các electron bứt ra nó có thể tăng hoặc giảm tuỳ
khỏi nguyên tử, dẫn đến điện trở thuộc vào đó là loại điện trở
của điện trở quang giảm. Ánh
nhiệt NTC hay PTC. Điện trở
sáng càng mạnh thì điện trở càng NTC khi nhiệt độ tăng thì điện
nhỏ.
trở giảm còn điện trở PTC khi

BẠN CÓ BIẾT???
Cảm biến là thiết bị có đặc tính thay
đổi khi có một yếu tố tác động lên nó.
Phần cảm biến là phần tử phát hiện/
nhận biết và đáp ứng kích thích của
môi trường, cảm nhận sự biến thiên
của yếu tố tác động lên nó. Bộ xử lí
phần tử chuyển đổi đáp ứng của phân
tử cảm biến thành tín hiệu điện, tín
hiệu này sẽ hiển thị lên thiết bị đầu ra.

bẠN CÓ BIẾT???
- Sự thay đổi nhiệt độ của không khí trong
lồng ấp trứng tác động vào cảm biến sẽ khiến
bộ xử lí bật hoặc tắt bộ phận làm nóng nhờ
đó mà giữ cho trứng được ấp ở nhiệt độ thích
hợp.
- Cảm biến tiệm cận Schneider được ứng
dụng rộng rãi trong công nghiệp với các tính
năng như: phát hiện vật thể không cần tiếp
xúc, điều khiển các thiết bị đóng ngắt tự
động.

CẢM ƠN CÔ
VÀ CÁC BẠN
ĐÃ LẮNG NGHE!