Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 1/30 Fyzikální principy snímačů © Zdeněk Folta - verze 2015-09-19.

Slides:



Advertisements
Podobné prezentace
Uvedení autoři, není-li uvedeno jinak, jsou autory tohoto výukového materiálu a všech jeho částí. Tento projekt je spolufinancován ESF a státním rozpočtem.
Advertisements

Č.projektu : CZ.1.07/1.1.06/ Portál eVIM NAPĚTÍ A ODPOR.
Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/ Název školy Gymnázium Česká a Olympijských nadějí, České Budějovice, Česká 64 Název materiálu VY_32_INOVACE_FY_2E_PAV_01_Světlo.
Snímače teploty Pavel Kovařík Rozdělení snímačů teploty Elektrické Elektrické odporové kovové odporové kovové odporové polovodičové odporové polovodičové.
ELEKTRONICKÉ ZABEZPEČOVACÍ SYSTÉMY. Název projektu: Nové ICT rozvíjí matematické a odborné kompetence Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Název školy:
M AGNETICKÉ POLE ELEKTRICKÉHO PROUDU Ing. Jan Havel.
METODA LINEÁRNÍ SUPERPOZICE SUPERPOSITION THEOREM Metoda superpozice vychází z teze: Účinek součtu příčin = součtu následků jednotlivých příčin působících.
Vybrané snímače pro měření průtoku tekutiny Tomáš Konopáč.
Název SŠ:SOU Uherský Brod Autor:Ing. Jan Weiser Název prezentace (DUMu): Snímače otáček Tematická oblast:Zapalování Ročník:2. Číslo projektu:CZ.1.07/1.5.00/
Uvedení autoři, není-li uvedeno jinak, jsou autory tohoto výukového materiálu a všech jeho částí. Tento projekt je spolufinancován ESF a státním rozpočtem.
Generátor střídavého proudu. K primárním zdrojům elektrické energie řadíme uhlí, ropu, zemní plyn, vodu v přehradách a také jaderné palivo. Přeměna energie.
Digitální učební materiál Název projektu: Inovace vzdělávání na SPŠ a VOŠ PísekČíslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Škola: Střední průmyslová škola a.
Vodivost polovodičů. Polovodiče 4 látky, které vedou proud pouze za určitých podmínek 4 jejich odpor při malém zvýšení teploty významně klesá (např. Ge,
Jméno autora: Tomáš Utíkal Škola: ZŠ Náklo Datum vytvoření (období): září 2013 Ročník: devátý Tematická oblast: Elektrické a elektromagnetické jevy v 8.
Senzory pro EZS. Název projektu: Nové ICT rozvíjí matematické a odborné kompetence Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Název školy: Střední odborná.
Experimentální metody oboru – Pokročilá tenzometrie – Měření vnitřního pnutí Další využití tenzometrie Měření vnitřního pnutí © doc. Ing. Zdeněk Folta,
Číslo projektuCZ.1.07/1.5.00/ Název školyGymnázium, Soběslav, Dr. Edvarda Beneše 449/II Kód materiáluVY_32_INOVACE_33_19 Název materiáluElektrický.
NÁZEV ŠKOLY: S0Š Net Office, spol. s r.o, Orlová Lutyně AUTOR: Ing. Oldřich Vavříček NÁZEV: Podpora výuky v technických oborech TEMA: Základy elektrotechniky.
Mechanické vlastnosti dřeva - úvod VY_32_INOVACE_28_565 Projekt MŠMTEU peníze středním školám Název projektu školyICT do života školy Registrační číslo.
Digitální učební materiál Název projektu: Inovace vzdělávání na SPŠ a VOŠ PísekČíslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Škola: Střední průmyslová škola a.
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o Tato prezentace.
Odborný výcvik ve 3. tisíciletí Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky ELII KAPACITORY,
Projekt MŠMTEU peníze středním školám Název projektu školyICT do života školy Registrační číslo projektuCZ.1.07/1.5.00/ ŠablonaIII/2 Sada 36 AnotaceJedno.
CZ.1.07/1.5.00/ Využití ICT pro rozvoj klíčových kompetencí CZ.1.07/1.5.00/ Střední odborná škola elektrotechnická, Centrum odborné přípravy.
Tistarna ingoustová a laserová
Vzdělávací materiál zpracovaný v rámci projektů EU peníze školám
Elektrické stroje – transformátory Ing. Milan Krasl, Ph.D.
Název školy příspěvková organizace Autor Ing. Marie Varadyová Datum:
Elektromagnetická slučitelnost
ELEKTRICKÉ STROJE - POHONY
9.1 Magnetické pole ve vakuu 9.2 Zdroje magnetického pole
Stroje a zařízení – části a mechanismy strojů
Výstupní zařízení – druhy tiskáren
Výstupní zařízení počítače - tiskárny
Ochutnej pyroelektrický náboj
NÁZEV ŠKOLY: S0Š Net Office, spol. s r.o, Orlová Lutyně
Výukový materiál zpracován v rámci projektu
Odborný výcvik ve 3. tisíciletí
NÁZEV ŠKOLY: S0Š Net Office, spol. s r.o, Orlová Lutyně
Půda a její charakteristiky ve vztahu k fotosyntéze rostlin a fotosyntetické produkci M. Barták Jaro 2015.
ELEKTRONIKA Unipolární tranzistor
38.1 elektromagnetická indukce
Základní škola a Mateřská škola Bílá Třemešná, okres Trutnov
DIGITÁLNÍ UČEBNÍ MATERIÁL
10. Elektromagnetické pole, střídavé obvody
DIGITÁLNÍ UČEBNÍ MATERIÁL
ELEKTROTECHNICKÉ MATERIÁLY
AZ kvíz - opakování SOŠ Josefa Sousedíka Vsetín Zlínský kraj
Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/ Číslo materiálu
Vytápění Mechanické odvaděče kondenzátu
změnou společné plochy desek kapacita se může měnit:
Normály elektrických veličin
jako děj a fyzikální veličina
Měření elektrického odporu
Analogové násobičky.
Obor: Elektrikář slaboprod Ročník: 2. Vypracoval: Bc. Svatopluk Bradáč
Odborný výcvik ve 3. tisíciletí
Mechanika VY_32_INOVACE_05-16 Ročník: VI. r. VII. r. VIII. r. IX. r.
Magnetická indukce Název školy
Ivan Lomachenkov Překlad R.Halaš
Elektrické měřící přístroje
VLASTNOSTI KAPALIN
Závislost elektrického odporu
MAGNETICKÉ POLE CÍVKY S PROUDEM.
SILOVÉ PŮSOBENÍ VODIČŮ
Fyzika 4.A 17.hodina 06:11:34.
KŘIVKA DEFORMACE.
Zvukové jevy.
3 Elektromagnetické pole
Elektromagnetické jevy - 9. ročník
Transkript prezentace:

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 1/30 Fyzikální principy snímačů © Zdeněk Folta - verze

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 2/30 Odporový Indukční Kapacitní Piezoelektrický Elektrodynamický (magnetodynamické) Nejčastější principy snímačů mechanických veličin

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 3/30 Odporové snímače Změna odporu jezdcem

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 4/30

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 5/30 Změna odporu teplotou Kovové termistory Vodič mění svůj měrný odpor s teplotou: R 0 výchozí odpor termistoru R konečný odpor temistoru  t změna teploty  teplotní součinitel vodiče  nelegovaná ocel (nelineární)  = cca 5 · K -1  platina ( ºC)  = 3,85...3,93 · K -1  nikl( ºC)  = 6,17...6,70 · K -1  měď( ºC)  = 4,26...4,33 · K -1 Pro  t < 100 K je možno zjednodušit:

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 6/30 Kovové termistory

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 7/30 Platinové termistory Kovové termistory

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 8/30 Kovové termistory Výhody:  relativně nízká cena  poměrně dobrá linearita  dobrá mechanická odolnost Nevýhody:  velká tepelná setrvačnost  malá citlivost

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 9/30 Odporové snímače Změna odporu teplotou Polovodičové termistory Polovodičové senzory teploty podobně jako kovové využívají závislosti odporu na teplotě. jsou vyráběny spékáním oxidů Fe 2 O 3, TiO 2, CuO, MnO, NiO, CoO, BaO a dalších. kde nebo linearizací do Taylorovy řady: hodnota B je udávána výrobcem, nebo se dá zjistit měřením hodnoty odporu pro dvě teploty T a T 0

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 10/30 Polovodičové termistory

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 11/30 Odporové snímače Změna odporu deformací - tenzometry l ll Vodič, nalepený na povrch měřeného předmětu, se deformuje zároveň s předmětem a změnou svého tvaru mění svůj odpor.

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 12/30 Změna odporu deformací - tenzometry Výhody:  dobrá linearita  široké uplatnění pro měření různých fyzikálních veličin Nevýhody:  nutná speciální vyhodnocovací elektronika  relativně malý rozsah teplot (vliv lepidla)

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 13/30 Indukční snímače Snímač mění hodnotu své indukčnosti. Indukčnost cívky je dána vztahem: npočet závitů cívky  permeabilita prostředí Sprůřez jádra cívky ldélka jádra cívky

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 14/30 Indukční snímače Snímač s otevřeným indukčním obvodem a jeho charakteristika Výhody:  velký rozsah měřených délek. Nevýhody:  jen část dráhy je lineární;  možnost rušení vnějšími elektromagnetickými poli,

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 15/30 Indukční snímače Snímač s otevřeným indukčním obvodem a jeho charakteristika

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 16/30 Indukční snímače Snímač s uzavřeným indukčním obvodem a jeho charakteristika

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 17/30 Indukční snímače Diferenciální snímač a jeho charakteristika Při použití hrníčkových jader odolné proti rušení

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 18/30 Indukční snímače Magnetostrikční snímač principem činnosti je změna magnetických vlastností jádra cívky při jeho deformaci.  l/lpoměrná deformace jádra  konstanta snímače  poměrná změna permeability jádra

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 19/30 Kapacitní snímače  permitivita dielektrika Splocha desek lvzdálenost desek Změna kapacity vzdáleností desek

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 20/30 Kapacitní snímače

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 21/30 Kapacitní snímače Změna kapacity plochou desek

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 22/30 Kapacitní snímače

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 23/30 Výhody:  dobrá linearita u snímačů se změnou vzdáleností desek;  frekvence od 0 do 100 kHz; Nevýhody:  změna vzdálenosti asi do 1 mm (změnou vzdálenosti);  možnost rušení vnějšími elektromagnetickými poli;  u změny plochou desek určitá nelinearita;  vysoký vnitřní odpor – vyžaduje nízkou kapacitu přívodních vodičů;  citlivý na změnu kapacity přívodních vodičů. Kapacitní snímače

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 24/30 Piezoelektrické snímače Jsou založeny na tzv. piezoelektrickém jevu. Při působení mechanických deformací dochází u některých druhů krystalů ke vzniku elektrického náboje. Tento děj je reciproký, přiložením střídavého elektrického pole se krystal mechanicky rozkmitá. Tyto vlastnosti vykazuje např. křemen, titaničitan barnatý a olovnatý, některé makromolekulární látky a jiné. V praxi se nejčastěji využívá vlastností SiO 2 a BaTiO 3. Piezoelektrický element tvoří výbrus získaný z krystalu křemene vyřezáním destičky, jejíž hrany budou rovnoběžné s jednotlivými osami krystalu (X - osa elektrická, Y - osa mechanická, Z - osa optická). Piezoelektrický jev závisí na směru deformace vzhledem k osám krystalu. Působí-li síla kolmo na optickou osu, krystal se zelektrizuje a na plochách kolmých na elektrickou osu se objeví elektrický náboj

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 25/30 Piezoelektrické snímače X - osa elektrická, Y - osa mechanická Z - osa optická k p je piezoelektrická konstanta SiO k p = 2,1 · [C/N] BaTiO k p = 120 · [C/N] Seignettova sůl *). k p = 300 · [C/N] *) vínan sodnodraselný Zatížení ve směru elektrické osy X V tomto směru není náboj závislý na ploše.

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 26/30 Piezoelektrické snímače Zatížení ve směru mechanické osy Y Výstupní napětí C 0... kapacita snímače C S... kapacita přívodních vodičů V tomto směru nepůsobí síla na polepy.

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 27/30 Piezoelektrické snímače

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 28/30 Výhody:  dobrá linearita;  vysoká tuhost snímače;  velký rozsah frekvencí měření 0,01 Hz kHz. Nevýhody:  citlivost ovlivňuje kapacita přívodních vodičů (cejchování s vodiči);  nelze měřit statickou hodnotu (vybíjení náboje). Piezoelektrické snímače

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 29/30 Elektrodynamické a magnetodynamické snímače B... magnetická indukce [T] l... délka cívky v magnetickém poli; d... průměr cívky; n... počet závitů cívky; v... rychlost pohybu cívka/magnet

Experimentální metody oboru – FYZIKÁLNÍ PRINCIPY SNÍMAČŮ 30/30 Elektrodynamické a magnetodynamické snímače Elektromagnetický princip reproduktoru (mikrofonu) Elektromagnetický princip využitý v měřidle Elektromagnetický princip je reciproký – pohybem vzniká proud / změnou proudu vzniká pohyb