Đề Xuất 5/2023 # Sensor Là Gì ? Phân Loại, Cấu Tạo, Ứng Dụng Và Nguyên Lý Hoạt Động Của Sensor # Top 14 Like | Comforttinhdauthom.com

Đề Xuất 5/2023 # Sensor Là Gì ? Phân Loại, Cấu Tạo, Ứng Dụng Và Nguyên Lý Hoạt Động Của Sensor # Top 14 Like

Cập nhật nội dung chi tiết về Sensor Là Gì ? Phân Loại, Cấu Tạo, Ứng Dụng Và Nguyên Lý Hoạt Động Của Sensor mới nhất trên website Comforttinhdauthom.com. Hy vọng thông tin trong bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu ngoài mong đợi của bạn, chúng tôi sẽ làm việc thường xuyên để cập nhật nội dung mới nhằm giúp bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất.

Sensor là gì ?

Sensor là một thuật ngữ chuyên ngành dùng để chỉ các loại cảm biến, đầu dò, công tắc hoặc một loại thiết bị cảm nhận nào đó. Là các loại thiết bị có các bộ phận cảm nhận, tiếp xúc theo một phương thức nào đó để có thể đo lường các đại lượng hay hiện tượng vật lý nào đó. Bên cạnh đó các sensor còn có các bộ phận xử lý tín hiệu và cho ra các dạng tín hiệu khác nhau để người dùng có thể kết nối với các thiết biết hỗ trợ và điều khiển.

Sensor từ lâu đã thay thế hoàn toàn con người trong các ứng dụng đo lường và giám sát các yếu tố vật lý tác động đến quá trình làm việc. Với độ chính xác cao, thời gian đáp ứng ngày càng nhanh kèm theo hoạt động tốt trong các môi trường khó tiếp cận. Những yếu tố đó đã góp phần cho các nhà phát triển cho ra những thiết bị tiên tiến nhất để phục vụ cho sản xuất và chế tạo trong công nghiệp cho đến ngày nay.

Cấu tạo của sensor

Sensor có rất nhiều loại khác nhau. Mỗi loại sẽ có các tính năng riêng biệt. Nhưng có cấu tạo cơ bản chung là giống nhau. Theo tôi tất cả các sensor điều có cấu tạo chung được chia làm 3 phần sau :

Phần 1 : Vỏ bảo vệ cảm biến, có cấu bằng nhựa hoặc kim loại tùy vào loại cảm biến. Phần vỏ có tác dụng bảo vệ các phần bên trong của cảm biến.

Phần 2 : Bộ máy phát hay còn gọi là bộ phận cảm nhận của cảm biến nói chúng. Ví dụ : cảm biến siêu âm sẽ phát ra sóng siêu âm, cảm biến nhiệt độ sẽ có phần đầu dò cảm nhận nhiệt độ.

Phần 3 : Bộ chuyển đổi tín hiệu từ phần số 2 thành tín hiệu điện (còn được gọi là bộ vi xử lý tín hiệu hoặc bộ não của cảm biến). Tín hiệu điện có thể là tín hiệu 4-20mA, hoặc tín hiệu ON-OFF

Phạm vi ứng dụng của sensor

Ứng dụng của sensor sẽ tùy thuộc vào môi trường mà nó được sử dụng và cách dễ dàng biết được ứng dụng của chúng nhất chính là dựa vào cái tên. Thường các loại sensor sẽ có các tên riêng tương ứng với khả năng hoạt động của chúng. Ví dụ như cảm biến nhiệt độ dùng để đo nhiệt độ, cảm biến áp suất được dùng để đo áp suất hay áp lực,…

Có các loại sensor nào

Temperature sensor

Temperature sensor hay còn gọi là cảm biến nhiệt độ, đây là một dòng sensor được khá nhiều bạn biết đến về mức độ ứng dụng rộng rãi của chúng. Cảm biến nhiệt độ là một trong những cảm biến thường gặp nhiều nhất trong tất cả các lĩnh vực: y tế, khí tượng thủy văn, đo nhiệt độ cơ thể, nhiệt độ nước, đo độ ẩm không khí,…

Ứng dụng của cảm biến nhiệt độ

Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của các loại cảm biến nhiệt độ hiện nay đó là trong ứng dụng công nghiệp và chế tạo. Chúng ta cần đo lường nhiệt độ trong các ứng dụng có nhiệt độ cao, vừa và thấp tùy vào môi trường mà chúng ta ứng dụng có mức nhiệt trong khoảng bao nhiêu. Tuy nhiên thì theo mình thấy dòng cảm biến nhiệt độ được dùng nhiều nhất đó là cảm biến nhiệt độ PT100. Với thang đo trong khoảng 0-600°C cho phép chúng ta có thể ứng dụng trong hầu hết các loại môi trường có mức nhiệt thường thấy nhất.

Bên cạnh đó Temperature sensor còn được ứng dụng trong các lĩnh vực nông nghiệp, công nghệ sau thu hoạch. Đặc biệt là trong các ứng dụng bảo quản nông sản sau thu hoạch. Như chúng ta đã biết thì nông sản cần bảo quản tại một nhiệt độ phù hợp, thường là bảo quản trong phòng lạnh. Chúng ta cũng có thể thấy trong các xe container có thùng lạnh thường sẽ chuyên chở các loại thực phẩm, hải sản, trái cây, rau quả,…Chúng cần đo giám sát nhiệt độ thông qua các cảm biến để đảm bảo mức nhiệt phù hợp.

Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ

Thông thường một cảm biến nhiệt độ sẽ có 4 bộ phận như sau:

Là bộ phận cảm biến (thường gọi là đầu dò) là nơi tiếp xúc với vật liệu cần đo.

Là các cổng kết nối dùng để đấu dây như nguồn hay đấu dây sang bộ chuyển đổi tín hiệu analog 4-20mA, vv…

Là bộ phận bảo vệ đầu đo cảm biến, nó thường được làm bằng INOX. Có rất nhiều kích thước để chúng ta lựa chọn như 6mm, 8mm, 10mm, 15mm, vv…

Là nắp bảo vệ các mối đấu dây điện giúp chống các tác nhân gây hại như nước, bụi, vv…

Pressure sensor

Pressure sensor hay còn gọi là cảm biến áp suất, đây cũng một trong những loại cảm biến được tin dùng phổ biến hiện nay. Vì nhu cầu đo áp suất trong các ứng dụng thủy lực, khí nén hay các ứng dụng áp suất khác cũng rất cao. Chúng ta thường có các loại cảm biến áp suất như:

Đồng hồ áp suất

Cảm biến áp suất

Công tắc áp suất

Mỗi loại sẽ có một ứng dụng riêng, chúng đều được sử dụng rộng rãi như nhau cả. Tùy vào ứng dụng mà ta có các loại có đồng hồ hiển thị hay không có đồng hồ hiển thị. Các loại cảm biến áp suất hiện nay chúng thường được cấu tạo khá giống nhau về mặt hình dáng cũng như vật liệu cấu thành. Khác nhau có lẽ là ở hãng sản xuất và khoảng đo của cảm biến. Với hãng JSP – Cộng Hòa Séc chúng ta sẽ có các loại cảm biến áp suất có các khoảng đo như -1÷0Bar,0÷250mBar, 0÷6Bar, 0÷10Bar, 0÷16Bar, 0÷40Bar, 0÷60Bar, 0÷100Bar, 0÷250Bar, 0÷400Bar,…

Ứng dụng của cảm biến áp suất

Ở trên mình cũng đã có giới thiệu sơ lược về ứng dụng của Pressure sensor hay còn gọi là cảm biến áp suất, tuy nhiên thì trong phần này mình sẽ nêu chi tiết hơn cụ thể là cảm biến dùng để:

Đo áp suất khí nén

Đo áp suất thủy lực

Đo áp suất nước

Đo áp suất dầu

Đo áp suất trong các hệ thống ống dẫn

Đo áp suất chân không

Đo áp suất trong các ứng dụng khác.

Cấu tạo của cảm biến áp suất

Lớp màng cảm biến: Đây là bộ phận quan trọng nhất trong cảm biến đo áp suất vì nó chịu trách nhiệm lớn cho việc cảm nhận mức áp lực mà môi trường đang có. Các dòng cảm biến có dãy đo khác nhau thì sẽ có lớp màng cảm biến khác nhau để phù hợp với mức áp suất cần đo. Việc cảm biến sai số nhiều hay ít còn tùy thuộc rất nhiều vào loại vật liệu mà ta dùng làm cảm biến đấy. Chính vì thế giá cả của cảm biến sẽ phụ thuộc vào chất liệu của lớp màng này, thường chúng sẽ được làm bằng Ceramic hay thép không gỉ (INOX),…

Bộ phận transmitter: Đây là bộ phận chuyên xử lý các tín hiệu từ lớp màng truyền về để chuyển chúng thành các dạng tín hiệu ngõ ra. Chúng ta thường sẽ có các ngõ ra dạng 2 dây như 4-20ma, 0-20ma, 0-5V, 0-10V,…Với các tín hiệu nay, cảm biến cho phép chúng ta truyền về các loại thiết bị hỗ trợ khác như PLC hay màn hình hiển thị.

Lớp vỏ bảo vệ cảm biến: Là một lớp bảo vệ các bộ phận quan trọng bên trong để tránh bị ảnh hưởng bởi môi trường bên ngoài. Chống lại các tác nhân từ bên ngoài gây ảnh hưởng đến các mạch điện, bộ phận xử lý bên trong. Nên nó phải được làm bằng các loại vật liệu đặc biệt như INOX 304, INOX 316,…

Bộ phận tiếp điểm: Là cổng kết nối ra bên ngoài các thiết bị nhận thông tin từ cảm biến. Chúng được dùng trong việc đấu dây đến các bộ chuyển tín hiệu, bộ hiển thị áp suất hay dùng để điều khiển một quá trình nào đó trong một máy hay một dây

Cảm biến đo mức

Cảm biến đo mức liên tục:

Các dòng cảm biến đo mức dạng liên tục cho phép chúng ta đo lường các mức vật chất tại bất kì thời điểm nào trong khoảng từ 0-100% giá trị khoảng đo. Có nghĩa là với một thùng chứa nước chúng ta hoàn toàn có thể giám sát được bất kì mức nước trong từng khoảng thời gian cụ thể. Ứng dụng này cũng tương tự như khi chúng ta quan sát giá trị pin trên điện thoại vậy.

Về ứng dụng thì theo mình thấy các loại cảm biến dạng đo lường liên tục sẽ có nhiều môi trường để ứng dụng như chất rắn, chất lỏng, chất có dạng bột, dạng hạt, dạng bột nhão và thậm chí là cả axit, hóa chất độc hại,…Còn về phân loại thì theo mình thấy chúng ta sẽ có các loại cảm biến liên tục như:

Cảm biến đo mức radar dạng dây và dạng sóng

Cảm biến đo mức siêu âm

Cảm biến đo mức thủy tĩnh

Cảm biến đo mức điện dung

Cảm biến báo đầy báo cạn:

Các dòng cảm biến đo mức dạng báo đầy báo cạn thì thường có phạm vi ứng dụng hẹp hơn một chút so với các dòng đo mức liên tục. Đặc điểm của các dòng này là chỉ có khả năng báo đầy hoặc báo cạn mà thôi, chúng sẽ không thể báo mức tại bất kì vị trí nào trong thùng chứa cả. Thay vào đó sẽ báo mức ngay tại vị trí mà chúng ta lắp đặt cảm biến.

Các dòng cảm biến dạng báo đầy báo cạn sẽ thường được ứng dụng trong các loại vật liệu dạng hạt – dạng bột như hạt nhựa, cà phê, than đá, xi măng, thức ăn gia súc, phân bón hóa học,…Chúng thường có các loại như:

Cảm biến đo mức dạng xoay

Cảm biến đo mức dạng rung

Cảm biến đo mức tiệm cận (điện dung)

Các loại cảm biến khác

Cảm biến đo chênh áp

Cảm biến đo độ ẩm

[Total:

1

Average:

5

]

Phân Loại, Ứng Dụng, Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động Máy Dập

2019-08-31 11:13:28

– Lực dập: từ 40 đến 630 tấn.

– Ứng dụng: Dùng cho sản xuất hàng loạt lớn

– Nguyên lý hoạt động: Động cơ (1) hoạt động thông qua bộ truyền đai cuaro (2), kéo chuyển động cho trục (4) quay, trên trục (4) có lắp các đĩa ma sát (3) và (5). Khi nhấn bàn đạp (11) cần điều khiển (10) đi lên, đẩy trục (4) dịch chuyển sang phải và đĩa ma sát (3) tiếp xúc với bánh ma sát (6) làm cho trục vít quay theo chiều đưa đầu búa đi xuống . Khi đến vị trí cuối của hành trình ép, vấu (8) tỳ vào cử cố định (9) làm cho cần điều khiển (10) đi xuống, đẩy trục (4) qua trái và đĩa ma sát (5) tỳ vào bánh ma sát (6) làm cho trục vít quay theo chiều ngược lại, đưa đầu trượt đi lên, đến cử của hành trình (7), cần (10) lại được nhấc lên, trục (4) được đẩy sang phải, lặp lại quá trình trên.

– Ưu điển: Máy dập ma sát có chuyển động đầu trượt êm, tốc độ ép không lớn nên kim loại biến dạng triệt để hơn so với máy búa, hành trình làm việc điều chỉnh trong phạm vi khá rộng, phù hợp với sản xuất sản phẩm hàng loạt nhỏ, có tính vạn năng cao và có khả năng làm thay các công việc của máy búa, máy dập nóng và có thể dùng trong công nghệ kẹp nguội như nắn, uốn, cắt …

– Nhược điểm: Năng suất thấp

3./ Máy dập thủy lực.

– Ứng dụng: Sử dụng rộng rãi trong rèn tự do, rèn khuôn ép các loại như chất dẻo hoặc các vật liệu như kim loại, và dùng ép bột kim loại các loại …

– Cấu tạo:

1- Xi lanh nâng 2- Xi lanh ép 3- Đầu ép 4- Khuôn trên

5- Van phân phối 6- Bình ổn áp 7- Bơm cao áp 8- Bể chứa dầu

– Nguyên lý hoạt động: Động cơ (E) hoạt động (thường là motor điện) truyền động cho bơm thuỷ lực (D) làm việc hút chất lỏng từ tank chứa (G) đẩy qua đường ống dẫn cao áp (16) với áp suất cao khoảng 200-250 KG/Cm2 đến bộ phân phối (B). Năng lượng của dòng chất lỏng cao áp này được hiệu chỉnh (Van điều chỉnh) để đảm bảo áp suất yêu cầu nhờ các bình chứa khí nén (17) của hệ thống sẽ hiệu chỉnh áp suất (C) như mong muốn.

Máy ép làm việc có 3 trạng thái: khi nâng đầu máy lên ta đưa tay gạt về vị trí 1, van a và C đóng, van b và d mở, dòng chất lỏng có áp suất cao đi theo đường 16-15-12 vào xi lanh nâng hạ 8 đẩy pistông 9 đi lên trên, thông qua xà trên 10 và các trụ 7 sẽ đưa xà dưới liên kết đầu ép 3 đi lên thông qua cơ cấu trượt dọc theo các trụ dẫn hướng 2. Khi đầu ép đi lên piston ép 4 sẽ đẩy dòng chất lỏng trong xi lanh ép 6 theo đường 11-14-13 về bể chứa chất lỏng G. Bằng cách phân tích tương tự đối với trạng thái làm việc dừng và trạng thái đi xuống tương ứng với các vị trí tay gạt khác nhau

Để tạo ra áp lực ép lớn trong các máy dập thủy lực thường có bộ khuyếch đại áp suất với 2 xi lanh : xi lanh hơi (1)và xi lanh dầu (3) piston (2) có 2 tầng đường kính khác nhau, tầng nằm trong xi lanh hơi sẽ có đường kính lớn hơn (D) và tầng nằm trong xi lanh dầu có đường kính nhỏ hơn (d). Với áp suất hơi (P1), áp suất dầu (P2) đã được tính toán theo thiết kế

– Ưu điểm: Lực ép rất lớn, chuyển động của đầu ép êm và chính xác, việc điều khiển hành trình ép và lực ép rất dễ dàng.

– Nhược điểm: Chế tạo phức tạp, bảo dưỡng khó khan, cần có chuyên môn về thuỷ lực và cơ khí chế tạo

4./ Máy dập lệch tâm.

– Lực dập: từ 16 – 10.000 tấn.

– Ứng dụng: sử dụng nhiều trong công nghệ dập cho vật liệu dạng tấm như: Cắt hình các loại, đột lỗ, dập sâu hay uốn các tấm kim loại …

– Nguyên lý hoạt động: Giống hoàn toàn máy dập dạng trục khuỷu, đều sử dụng cơ cấu tay quay thanh truyền trong truyền động cơ khí để biến chuyển động quay của trục lệch tâm thành chuyển động đi lại của đầu trượt để thực hiện nhiều nguyên công trong công nghệ dập.

– Ưu điểm: Chuyển động của đầu trượt êm, nhẹ nhàng, năng suất cao, tổn hao năng lượng ít

– Nhược điểm: Hành trình làm việc của đầu ép nhỏ và lực ép bé hơn so với máy ép trục khuỷu

(Biên tập viên: Máy & thiết bị SUMAC, nguồn siêu tầm)

Điốt Là Gì? Cấu Tạo Phân Loại Và Nguyên Lý Hoạt Động Của Điốt?

Điốt là gì? Điốt là một trong những bộ phân quan trọng mạch điện, bài viết sau tìm hiểu cấu tạo phân loại và nguyên lý hoạt động của điốt. Các điốt bán dẫn được nối với các chất bán dẫn loại N hoặc loại P như hình sau:

(1) Khi cực dương (+) của ắcquy được nối với phía p và cực âm (-) nối với phía N, các lỗ dương của chất bán dẫn loại P và cực dương của ắcquy đẩy lẫn nhau. Và các điện tử tự do của chất bán dẫn loại N và cực âm của ắcquy đẩy lẫn nhau, vì vậy đẩy chúng về khu vực nối p-n. Do đó các điện tử tự do và các lỗ dương này hút lẫn nhau, như vậy làm cho dòng điện chạy qua khu vực nối p-n.

(2) Khi đảo ngược các cực ở ắcquy, các lỗ dương của chất bán dẫn loại p và cực âm của ắcquy hút lẫn nhau, và các điện tử tự do của chất bán dẫn loại n và cực dương của ắcquy hút lẫn nhau, vì thế kéo xa khỏi khu vực nối p-n. Kết quả là, một lớp không chứa các điện tử tự do hoặc các lỗ dương được tạo nên ở khu vực nối p-n, vì vậy ngăn chặn dòng điện chạy qua. Phân loại điốt: – Điốt chỉnh lưu thường – Điốt Zener – LED (điốt phát sáng) – Điốt quang

Điốt thường

Công dụng Điốt thường

Điốt thường làm cho dòng điện chỉ chạy theo một chiều: từ phía p sang phía n. 

Cấu tạo điốt thường

Cần có một điện áp tối thiểu để dòng điện chạy từ phía p sang phía n. 

Đây là các thí dụ về các yêu cầu đối với điện áp: 

Điốt silic (A): khoảng 0,3V 

Điốt germani (B): khoảng 0,7V

Cấu tạo Điốt thường

Dòng điện này sẽ không chạy nếu một điện áp được đặt vào chiều ngược lại (từ phía n sang phía p). 

Mặc dù một dòng điện cực nhỏ chạy thực tế, gọi là dòng điện rò ngược chiều, nó được xử lý như không chạy vì nó không tác động đến hoạt động của mạch thực.

Tuy nhiên nếu điện áp rò ngược chiều này được tăng lên đầy đủ, cường độ của dòng điện cho phép đi qua bởi điốt sẽ tăng lên đột ngột. 

Hiện tượng này được gọi là đánh thủng điốt, và điện áp này được gọi là điện áp đánh thủng 

Chức năng điốt thường

Điện áp chỉnh lưu nửa chu kỳ

(1) Điện áp chỉnh lưu nửa chu kỳ:

Điện áp từ máy phát AC được đặt vào một điốt.

Vì điện áp được thể hiện giữa (a) và (b) được đặt vào điốt theo chiều thuận, dòng điện sẽ chạy qua điốt này.

Tuy nhiên vì điện áp được thể hiện giữa (b) và (c) được đặt vào điốt này theo chiều ngược, nên dòng điện không được phép đi qua điốt này.

Vì chỉ có một nửa dòng điện do máy phát sinh ra được phép đi qua điốt này. 

Điện áp từ máy phát AC được đặt vào một điốt.

Vì điện áp được thể hiện giữa (a) và (b) được đặt vào điốt theo chiều thuận, dòng điện sẽ chạy qua điốt này.

Tuy nhiên vì điện áp được thể hiện giữa (b) và (c) được đặt vào điốt này theo chiều ngược, nên dòng điện không được phép đi qua điốt này.

Vì chỉ có một nửa dòng điện do máy phát sinh ra được phép đi qua điốt này. 

(2) Chỉnh lưu hai nửa chu kỳ: 

Điều này có nghĩa là dòng điện ra luôn luôn chỉ chạy về một chiều qua điện trở R. 

Ví dụ ứng dụng điốt thường

Điốt Zener

Công dụng Điốt Zener

Trong khi điốt Zener cho phép dòng điện chạy theo chiều thuận, cùng chiều với một điốt thường, nó cũng cho phép dòng điện chạy theo chiều ngược lại trong một số trường hợp.

Cấu tạo nguyên lý Điốt Zener

Dòng điện chạy theo chiều thuận từ phía p sang phía n qua một điốt Zener cùng chiều với một điốt thường. Một dòng điện chạy theo chiều ngược lại vượt quá điện áp được xác định trước chạy qua một điốt Zener. Điều này được gọi là điện áp Zener, nó giữ nguyên không thay đổi trong thực tế, bất kể cường độ của dòng điện như thế nào. Một điốt Zener có thể ấn định với các điện áp Zener khác nhau tuỳ theo sự áp dụng hoặc mục đích của nó.

Ví dụ về ứng dụng Điốt Zener

Các điốt Zener được sử dụng cho các mục đích khác nhau, một mục đích quan trọng nhất trong các mục đích này là bộ điều chỉnh điện áp cho một máy phát điện xoay chiều. 

Điện áp ra được điều chỉnh thường xuyên, bằng cách gắn điốt Zener vào một mạch điện.

LED (Điốt phát sáng)  

Chức năng đi ốt phát sáng

LED là một điốt nối p-n cũng giống như điốt thường. Nó phát sáng khi một dòng điện đi qua nó theo một chiều thuận. Các LED có thể phát sáng với các màu khác nhau như màu đỏ, vàng và xanh lục.

Các đặc điểm điốt phát sáng

Các LED có các đặc điểm sau:  Phát nhiệt ít hơn và có tuổi thọ dài hơn các bóng điện thường.  Phát ánh sáng chói với mức tiêu thụ điện thấp.  Phản ứng với điện áp thấp (tốc độ phản ứng nhanh). 

LED là một điốt nối p-n cũng giống như điốt thường. Nó phát sáng khi một dòng điện đi qua nó theo một chiều thuận.Các LED có thể phát sáng với các màu khác nhau như màu đỏ, vàng và xanh lục.Các LED có các đặc điểm sau:Phát nhiệt ít hơn và có tuổi thọ dài hơn các bóng điện thường.Phát ánh sáng chói với mức tiêu thụ điện thấp.Phản ứng với điện áp thấp (tốc độ phản ứng nhanh).

Ví dụ về ứng dụng Led

Các LED được sử dụng trong các loại đèn phanh lắp trên cao và các đèn báo, v.v…. 

Điốt quang 

Cấu tạo điốt quang

Điốt quang là điốt nối p-n gồm có một chất bán dẫn và một thấu kính. 

Nếu đặt một điện áp ngược chiều vào điốt quang được chiếu ánh sáng, thì một dòng điện ngược chiều sẽ chạy qua. 

Cường độ của dòng điện này sẽ thay đổi theo tỷ lệ thuận với lượng ánh sáng rơi trên điốt quang này. 

Nói khác đi, điốt quang có thể xác định được ánh sáng bằng cách phát hiện cường độ của dòng điện ngược khi đặt điện áp ngược. 

Điốt quang  

Ví dụ về ứng dụng điốt quang

Các điốt quang được sử dụng trong các cảm biến ánh sáng mặt trời cho các máy điều hòa không khí, v.v….

? Điốt là một trong những bộ phân quan trọng mạch điện, bài viết sau tìm hiểu cấu tạo phân loại và nguyên lý hoạt động của điốt. Các điốt bán dẫn được nối với các chất bán dẫn loại N hoặc loại P như hình sau:Các sơ đồ này cho thấy dòng điện chạy qua một điốt như thế nào:(1) Khi cực dương (+) của ắcquy được nối với phía p và cực âm (-) nối với phía N, các lỗ dương của chất bán dẫn loại P và cực dương của ắcquy đẩy lẫn nhau. Và các điện tử tự do của chất bán dẫn loại N và cực âm của ắcquy đẩy lẫn nhau, vì vậy đẩy chúng về khu vực nối p-n. Do đó các điện tử tự do và các lỗ dương này hút lẫn nhau, như vậy làm cho dòng điện chạy qua khu vực nối p-n.(2) Khi đảo ngược các cực ở ắcquy, các lỗ dương của chất bán dẫn loại p và cực âm của ắcquy hút lẫn nhau, và các điện tử tự do của chất bán dẫn loại n và cực dương của ắcquy hút lẫn nhau, vì thế kéo xa khỏi khu vực nối p-n. Kết quả là, một lớp không chứa các điện tử tự do hoặc các lỗ dương được tạo nên ở khu vực nối p-n, vì vậy ngăn chặn dòng điện chạy qua.- Điốt chỉnh lưu thường- Điốt Zener- LED (điốt phát sáng)- Điốt quangCác điốt nắn dòng thường được sử dụng như các bộ chỉnh lưu cho các máy phát điện xoay chiều.

Diode Là Gì ? Phân Loại, Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động Ra Sao

Diode là gì ?

Điốt (Diode) bán dẫn hay còn gọi là Điốt, là một linh kiện điện tử bán dẫn chỉ cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều duy nhất mà không chạy ngược lại. Điốt bán dẫn thường đều có nguyên lý cấu tạo chung là một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N và được nối với 2 chân ra là anode và cathode. Mạch chỉnh lưu là một mạch điện điện tử chứa các linh kiện điện tử có tác dụng biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Mạch chỉnh lưu được dùng trong các bộ nguồn một chiều hoặc mạch tách sóng tín hiệu vô tuyến trong các thiết bị vô tuyến. Trong mạch chỉnh lưu thường chứa các Điốt bán dẫn để điều khiển dòng điện và các đèn chỉnh lưu thủy ngân hoặc các linh kiện khác.

Điốt là linh kiện bán dẫn đầu tiên. Khả năng chỉnh lưu của tinh thể được nhà vật lý người Đức Ferdinand Braun phát hiện năm 1874. Điốt bán dẫn đầu tiên được phát triển vào khoảng năm 1906 được làm từ các tinh thể khoáng vật như galena. Ngày nay hầu hết các đi ốt được làm từ silic, nhưng các chất bán dẫn khác như selen hoặc germani thỉnh thoảng cũng được sử dụng.

Các điốt tín hiệu và chuyển mạch nhỏ có công suất và xếp hạng dòng điện thấp hơn nhiều, khoảng 150mA, tối đa 500mW so với điốt chỉnh lưu, nhưng chúng có thể hoạt động tốt hơn trong các ứng dụng tần số cao hoặc trong các ứng dụng cắt và chuyển đổi xử lý các dạng sóng xung thời gian ngắn.

Phân loại diode

Chúng ta sẽ có một số loại điốt thường thấy trên thị trường cũng như sau:

Điốt chỉnh lưu: thường hoạt động ở dải tần thấp, chịu được dòng điện lớn và có áp ngược chịu đựng dưới 1000V. Những diode này chủ yếu để dùng chỉnh lưu dòng điện xoay chiều sang một chiều.

Điốt quang (photodiode)

Điốt Schottky

Điốt hạn xung hai chiều (TVS): là những diode có tần số đáp ứng cao từ vài chục kilo Hecz đến cả Mega Hezt. Những diode này thường được sử dụng nhiều trong các bo nguồn xung, các thiết bị điện tử cao tần.

Điốt tunnel (tunnel diode)

Điốt biến dung (Varicap): Diode biến dung hay Varicap là loại điốt bán dẫn có nhiệm vụ biến đổi điện dung. Nó được tạo ra để giống như tụ điện có khả năng thay đổi điện dung. Diode biến dung điều chỉnh mức điện dung đến vài chục pF, được ứng dụng cho các mạch điều hưởng tần số cao ( khoảng 50 MHz trở lên ).

Điốt zener: (điốt Zener) hay còn gọi với cái tên khác là điốt đánh thủng – điốt ổn áp… Đây là một loại điốt bán dẫn làm việc ở chế độ phân cực ngược trên vùng điện áp đánh thủng (breakdown). Loại này được chế tạo nhằm mục đích tối ưu để hoạt động tốt trong miền đánh thủng. Chúng được sử dụng rất nhiều trong các mạch nguồn điện áp thấp bởi đặc tính ổn áp của nó. Đây là một diode có chức năng hoạt động rất đặc biệt vì có thể cho dòng điện chạy từ K sang A nếu như nguồn điện áp đủ lớn hơn điện áp ghim của nó. Khi có dòng điện ngược chạy qua thì nó ghim lại một điện áp ghim như thông số trên datasheet của nó.

Các kí hiệu của điốt là gì ?

Nguyên lý hoạt động của diode

Khối bán dẫn loại P chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn N (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuếch tán sang khối N. Cùng lúc khối P lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối N chuyển sang. Kết quả là khối P tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khi khối N tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống). Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó).

Sự tích điện âm bên khối P và dương bên khối N hình thành một điện áp gọi là điện áp tiếp xúc (UTX). Điện trường sinh ra bởi điện áp có hướng từ khối n đến khối p nên cản trở chuyển động khuếch tán và như vậy sau một thời gian kể từ lúc ghép 2 khối bán dẫn với nhau thì quá trình chuyển động khuếch tán chấm dứt và tồn tại điện áp tiếp xúc. Lúc này ta nói tiếp xúc P-N ở trạng thái cân bằng. Điện áp tiếp xúc ở trạng thái cân bằng khoảng 0.7V đối với điốt làm bằng bán dẫn Si và khoảng 0.3V đối với điốt làm bằng bán dẫn Ge.

Hai bên mặt tiếp giáp là vùng các điện tử và lỗ trống dễ gặp nhau nhất nên quá trình tái hợp thường xảy ra ở vùng này hình thành các nguyên tử trung hòa. Vì vậy vùng biên giới ở hai bên mặt tiếp giáp rất hiếm các hạt dẫn điện tự do nên được gọi là vùng nghèo (depletion region). Vùng này không dẫn điện tốt, trừ phi điện áp tiếp xúc được cân bằng bởi điện áp bên ngoài. Đây là cốt lõi hoạt động của điốt.

Điện áp ngoài ngược chiều điện áp tiếp xúc tạo ra dòng điện

Nếu đặt điện áp bên ngoài ngược với điện áp tiếp xúc, sự khuếch tán của các điện tử và lỗ trống không bị ngăn trở bởi điện áp tiếp xúc nữa và vùng tiếp giáp dẫn điện tốt. Nếu đặt điện áp bên ngoài cùng chiều với điện áp tiếp xúc, sự khuếch tán của các điện tử và lỗ trống càng bị ngăn lại và vùng nghèo càng trở nên nghèo hạt điện tự do. Nói cách khác điốt chỉ cho phép dòng điện qua nó khi đặt điện áp theo một hướng nhất định.

Các nguyên tắc cần tuân thủ khi sử dụng diode

Nếu Diode còn tốt thì nó không dẫn điện theo chiều ngược cathode sang anode. Thực tế là vẫn tồn tại dòng ngược nếu điốt bị phân cực ngược với hiệu điện thế lớn. Tuy nhiên dòng điện ngược rất nhỏ (cỡ μA) và thường không cần quan tâm trong các ứng dụng công nghiệp. Mọi điốt chỉnh lưu đều không dẫn điện theo chiều ngược nhưng nếu điện áp ngược quá lớn (VBR là ngưỡng chịu đựng của Diode) thì điốt bị đánh thủng, dòng điện qua điốt tăng nhanh và đốt cháy điốt. Vì vậy khi sử dụng cần tuân thủ các điều kiện sau đây:

Dòng điện thuận qua điốt không được lớn hơn giá trị tối đa cho phép (do nhà sản xuất cung cấp, có thể tra cứu trong các tài liệu của hãng sản xuất để xác định).

Điện áp phân cực ngược (tức UKA) không được lớn hơn VBR (ngưỡng đánh thủng của điốt, cũng do nhà sản xuất cung cấp).

Ví dụ điốt 1N4007 có thông số kỹ thuật do hãng sản xuất cung cấp như sau: VBR=1000V, IFmax = 1A, VF¬ = 1.1V khi IF = IFmax. Những thông số trên cho biết:

Dòng điện thuận qua điốt không được lớn hơn 1A.

Điện áp ngược cực đại đặt lên điốt không được lớn hơn 1000V.

Điện áp thuận (tức UAK)có thể tăng đến 1.1V nếu dòng điện thuận bằng 1A. Cũng cần lưu ý rằng đối với các điốt chỉnh lưu nói chung thì khi UAK = 0.6V thì điốt đã bắt đầu dẫn điện và khi UAK = 0.7V thì dòng qua điốt đã đạt đến vài chục mA.

Đặc tuyến Volt-Ampere của diode

Đặc tuyến Volt-Ampere của Diode có dạng là đồ thị mô tả quan hệ giữa dòng điện qua điốt theo điện áp UAK đặt vào nó. Có thể chia đặc tuyến này thành hai giai đoạn:

Giai đoạn ứng với UAK = 0.7V< 0 mô tả quan hệ dòng áp khi điốt phân cực nghịch.

(UAK lấy giá trị 0,7V chỉ đúng với các điốt Si, với điốt Ge thông số này khác)

Khi điốt được phân cực thuận và dẫn điện thì dòng điện chủ yếu phụ thuộc vào điện trở của mạch ngoài (được mắc nối tiếp với điốt). Dòng điện phụ thuộc rất ít vào điện trở thuận của điốt vì điện trở thuận rất nhỏ, thường không đáng kể so với điện trở của mạch điện.

Mạch chỉnh lưu của diode

Mạch chỉnh lưu là một mạch điện bao gồm các linh kiện điện điện tử được dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Mạch chỉnh lưu có thể được sử dụng trong các bộ nguồn cung cấp dòng điện một chiều, hoặc trong các mạch tách sóng tín hiệu vô tuyến điện trong các thiết bị vô tuyến. Phần tử tích cực trong mạch chỉnh lưu có thể là các điốt bán dẫn, các đèn chỉnh lưu thủy ngân hoặc các linh kiện khác.

Các loại mạch chỉnh lưu

Mạch chỉnh lưu nửa sóng

Một mạch chỉnh lưu nửa sóng chỉ một trong nửa chu kỳ dương hoặc âm có thể dễ dàng đi ngang qua điốt, trong khi nửa kia sẽ bị khóa, tùy thuộc vào chiều lắp đặt của điốt. Vì chỉ có một nửa chu kỳ được chỉnh lưu, nên mạch chỉnh lưu nửa sóng có hiệu suất truyền công suất rất thấp. Mạch chỉnh lưu nửa sóng có thể lắp bằng chỉ một đi ốt bán dẫn trong các mạch nguồn một pha.

Mạch chỉnh lưu toàn sóng

Mạch chỉnh lưu toàn sóng là mạch có khả năng biến đổi cả hai thành phần cực tính của dạng sóng đầu vào thành một chiều. Do đó nó có hiệu suất cao hơn. Tuy nhiên trong mạch điện không có điểm giữa của biến áp người ta sẽ cần đến 4 điốt thay vì một như trong mạch chỉnh lưu nửa sóng. Điều này có nghĩa là đầu cực của điện áp ra sẽ cần đến 2 điốt để chỉnh lưu, thí dụ như 1 cho trường hợp điểm X dương, và 1 cho trường hợp điểm X âm. Đầu ra còn lại cũng cần chính xác như thế, kết quả là phải cần đến 4 điốt. Các điốt dùng cho kiểu nối này gọi là cầu chỉnh lưu.

Bộ chỉnh lưu toàn sóng biến đổi cả hai nửa chu kỳ thành một điện áp đầu ra có một chiều duy nhất: dương (hoặc âm) vì nó chuyển hướng đi của dòng điện của nửa chu kỳ âm (hoặc dương) của dạng sóng xoay chiều. Nửa còn lại sẽ kết hợp với nửa kia thành một điện áp chỉnh lưu hoàn chỉnh. Đối với nguồn xoay chiều một pha, nếu dùng biến áp có điểm giữa, chỉ cần 2 điốt nối đấu lưng với nhau (nghĩa là anốt với anốt hoặc catốt với catốt) có thể thành một mạch chỉnh lưu toàn sóng.

Một mạch chỉnh lưu dùng đèn chân không thông dụng sử dụng một đèn có 1 catốt và 2 anốt trong cùng một vỏ bọc; Trong trường hợp này, 2 điốt chỉ cần một bóng chân không. Các đèn 5U4 và 5Y3 là những thí dụ thông dung nhất cho kiểu mạch này. Mạch điện ba pha cần đến 6 điốt. Thông thường cần 3 cặp, nhưng không phải cùng loại với điốt đôi sử dụng trong chỉnh lưu một pha toàn sóng. Thay vào đó người ta dùng cặp điốt nối tiếp với nhau (catốt nối với anốt). Thường thì các điốt đôi sẽ được bố trí ra 4 chân, để có thể tùy ý đấu nối cho mạch chỉnh lưu toàn sóng một pha, hay mạch cầu một pha và ba pha.

Cách đo Diode bằng hồ vạn năng

Đặt đồng hồ VOM thang đo Ohm ( x 1Ω ), đặt hai que đo vào hai đầu Diode, nếu :

Ở phép đo trên thì Diode D1 tốt , Diode D2 bị chập và D3 bị đứt

Các ứng dụng thường dùng nhất của diode

Sẽ có rất nhiều đi điốt khác nhau với các môi trường và phạm vi ứng dụng khác nhau, tuy nhiên thì theo mình nghĩ chúng sẽ được dùng nhiều trong các trường hợp sau:

Dùng để chỉnh lưu dòng điện: Biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều

Dùng để giảm áp: Ta biết rằng sau khi dòng điện đi qua diode thì mỗi một diode sẽ gây ra một sụt áp trên nó. Trong nhiều trường hợp người ta sử dụng đặc tính này để giảm áp. Ví dụ bạn có một cái đài chạy 3V mà có cục sạc 5V thì bạn có thể đấu nối tiếp 3 con diode với nhau rồi đấu với đầu 5V . Tại đầu ra cuối cùng của diode có một điện áp khoảng gần bằng 3V

Dùng để bảo vệ chống cắm nhầm cực: Rất nhiều thiết bị điện tử một chiều không cho phép cấp nguồn ngược cực. Nếu ngược cực thì thiết bị sẽ hỏng ngay. Để bảo vệ thiết bị được an toàn người ta đấu thêm vào một diode trước khi bắt ra cực của thiết bị để chỉ cho phép dòng điện đi theo một chiều duy nhất. Khi đó dù bạn có cấp nguồn ngược cực tính thì thiết bị vẫn được an toàn.

Bạn đang đọc nội dung bài viết Sensor Là Gì ? Phân Loại, Cấu Tạo, Ứng Dụng Và Nguyên Lý Hoạt Động Của Sensor trên website Comforttinhdauthom.com. Hy vọng một phần nào đó những thông tin mà chúng tôi đã cung cấp là rất hữu ích với bạn. Nếu nội dung bài viết hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!