BÀI GIẢNG kỹ THUẬT đo LƯỜNG chương 5 các cơ cấu chỉ thị

• What is Plasma?The central element in a fluorescent light is a plasma, a gas made up of free-flowing ions electrically charged atoms and electrons negatively charged particles.. That

BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG -

Chương 5: Các cơ cấu chỉ thị

1

$1 Khái niệm chung

•Cơ cấu chỉ thị dùng để hiển thị kết quả đo

•- Chỉ thị điện cơ: chủ yếu là dụng cụ kim quay, tịnh tiến hoặc băng giấy

•Chỉ thị điện tử: chủ yếu là dao động kí, monitor…

•Chỉ thị điện tử số: LED, đèn catod nguội, LCD, Plasma, SED, OLED…

Cơ cấu cảm biến cơ-điện

Ux

điện-cơ

3 2

c c q

M M

f M

D M

d

dW M

Một số chi tiết trong cơ cấu điện cơ

$2 a Chỉ thị từ điện

BswI D

M M

D M

BswI

BswI d

dW M

BswI I

W

c q

c q

1

)(

cos

sinsin

-Dùng đo áp, dòng, điện trở…

B

05/29/24

2 2

1 2

1

2 2

2 2

2 2 2

1 1

1 1

1 1 1

)

(/

/

I

I g

f I

I d

d

d d

M M

d

d I d

dW M

I W

d

d I d

dW M

I W

$3 Dụng cụ điện từ

• 1 Chỉ thị điện từ

) ( 2

1

2

1 2

1

2 2

2 2

I f d

dL I D

M M

D M

d

dL I d

dW M

LI W

c q

2 1

2 1

2 2 2

2 2

1 2 1

1 1

2 2 2 2

2 1 1 1

2 1 2 1

2

1

; 2

1

I

I f

M M

d

dL I d

dW M

d

dL I d

dW M

I L W

I L W

$4 Cơ cấu điện động

I D

M M

D M

d

dM I

I

M d

dW

I I M I

L I

L W

c q

c

q

12 2

1

12 2

1

2 1 12

2 2 2

2 1 1

1

2

12

11

sinsin

0 2 1

12 0

2 1

12

dM

dt t

t I

I d

dM T dt m T

M

t tI

I d

dM m

T m m

T q q

m m

* Với dòng điện một chiều

* Với dòng xoay chiều

1 1

2

1 2

1

2 2

2 2

1 1

1 1

, cos

, cos

;

, cos cos

, cos cos

I I I

I I

I f

d

dM d

dM M

M

d

dM I

I I

I M

d

dM I

I I

I M

I I

I I

Cơ cấu sắt điện động

 1 22

1 2 2

2 1 2

1 2 2 1

2 2

2 2 0

2 2

, cos 1

, cos

, cos 1

I I I

I w

ks D

D I

I I

I w ks M

kI B

I B I

w Bs dt

m T

M

i w s B m

q

T q q

w t

$5 Cơ cấu cảm ứng



sin

2 1

Vậy cơ cấu này có thể đo tần

số, từ thông, công suất, góc pha, điện năng

13 05/29/24

$7 Chỉ thị dao động kí

15

Điều khiển quét trên màn hình

Cutaway rendering of a color CRT: 1 Electron guns 2 Electron beams

3 Focusing coils 4 Deflection coils 5 Anode connection 6 Mask for

separating beams for red, green, and blue part of displayed image

Close-up of a color CRT.

Oscilloscope tubes

For use in an oscilloscope, the design is somewhat different Rather than tracing out a raster, the electron beam is directly steered along an arbitrary path, while its intensity is kept constant Usually the beam is deflected horizontally (X) by a varying potential difference between a pair of plates to its left and right, and vertically (Y) by plates above and below, although magnetic deflection is possible The instantaneous position of the beam will depend upon the X and Y voltages It is most useful for the horizontal voltage, repeatedly, to increase linearly with time until the beam reaches the edge of the screen, then jump back to its starting value (sawtooth waveform, generated by a timebase) This causes the display to trace out the Y voltage

as a function of time Many oscilloscopes only function in this mode However

it can be useful to display, say, the voltage versus the current in an inductive component with an oscilloscope that allows X-Y input, without using the

timebase

Computer displays

Shadow mask close-up

Màn hình Plasma

• What is Plasma?

The central element in a fluorescent light is a plasma, a gas made up of

free-flowing ions (electrically charged atoms) and electrons (negatively charged

particles) Under normal conditions, a gas is mainly made up of uncharged

particles That is, the individual gas atoms include equal numbers of protons

(positively charged particles in the atom's nucleus) and electrons The negatively charged electrons perfectly balance the positively charged protons, so the atom has a net charge of zero

• If you introduce many free electrons into the gas by establishing an electrical voltage across it, the situation changes very quickly The

free electrons collide with the atoms, knocking loose other electrons With a missing electron, an atom loses its balance It has a net

positive charge, making it an ion

• In a plasma with an electrical current running through it, negatively charged particles are rushing toward the positively charged area of the plasma, and positively charged particles are rushing toward the negatively charged area

• Xenon and neon atoms, the atoms used in plasma screens, release

light photons when they are excited Mostly, these atoms release

ultraviolet light photons, which are invisible to the human eye But

ultraviolet photons can be used to excite visible light photons, as we'll see in the next section.

05/29/24 27

Màn hình SED (Surface conduction Electron emitter Display)

29 05/29/24

31 05/29/24

- Trở kháng (resistive)

- Điện dung bề mặt (surface capacitive)

- Điện dung chiếu (projected capacitive)

- Hồng ngoại (infrared)

- Sóng âm bề mặt (surface acoustic wave)

- Quang (optical)

- Bẻ sóng (bending wave)

- Chuyển đổi tức thời tương tự - số (active digitiser)

- Cảm biến quang trong điểm ảnh (photo sensor in pixel)

- Dẫn sóng đa phân tử (polymer waveguide)

- Phân bố ánh sáng (distributed light), Độ căng (strain gauge)

- Đa điểm tiếp xúc (multi-touch)

- Tiếp xúc lực đối ngẫu (dual-force touch)

- Tiếp xúc điểm kích hoạt laser (laser-point activated touch)

- Tiếp xúc 3 chiều ( 3D Touch)

Có tất cả 16 kỹ thuật được sử dụng trong sản xuất màn hình cảm ứng:

Cấu tạo TS

• Màn hình gồm ba lớp: ngoài cùng lớp vỏ bảo vệ bên ngoài chống

xước tiếp đến là một bản điện dung (thường được phủ oxit thiếc hoặc oxit indi để có thể dẫn dòng điện liên tục qua cảm biến) và đương

nhiên hai lớp này là trong suốt, lớp thứ ba chính là màn hình TFT LCD.

• màn hình cảm ứng có một lớp bản điện dung và tay người khi thao

tác sẽ đóng vai trò như một bản điện dung khác

OLED -Organic Light-Emitting Diode

• Màn hình diode phát sáng hữu cơ khác với LCD ở chỗ chúng không cần đèn chiếu

từ sau vì mỗi pixel làm từ phân tử phốt pho sẽ tự sáng khi được kích thích

• phải đưa phân tử này lên chất nền như mặt kính, nhựa hay kim loại

• Dưới đây là các quy trình cơ bản :

• - Chuẩn bị phân tử phốt pho màu gồm 3 màu cơ bản: đỏ, xanh dương và xanh lá cây Các màu này thực ra lại được làm từ bột màu đỏ, vàng và da cam

3 lọ phốt pho màu để chuẩn bị chế tạo OLED

-Trong một phòng sạch dùng kính màu vàng chống lại tia cực tím, chất nền được chuẩn bị để nhận các phân tử nhỏ xíu.

- Các phân tử phốt pho gặp chất nền để tương tác

và dính vào đó Trong công nghệ chế tạo màn hình OLED hiện nay, có 4 cách để làm điều này.

1 Cho bốc hơi bằng nhiệt

2 Cho lắng đọng sau khi bốc hơi

3 In phun

4 In phun hơi hữu cơ

OLED schematic: 1 Cathode (−), 2 Emissive Layer, 3 Emission of radiation,

4 Conductive Layer, 5 Anode (+)

When electricity is applied to an OLED, charge carriers (holes and electrons) are injected from the electrodes into the organic thin films They migrate through the device under the influence of an electrical field The charge carriers then recombine, forming excitons In the past, conventional wisdom suggested that only about 25% of these excitons could generate light, with the remaining 75% lost as heat This was known as fluorescent emission Through

a breakthrough by our academic partners at Princeton University and the University of Southern California, however, 100% of the excitons can be converted into light using a

process known as electrophosphorescence, now commonly referred to as phosphorescence

Tecnologie OLED

• AMOLED (Active Matrix OLED)

• PHOLED (Phosphorescent OLED)

• PLED (Polymer light-emitting diodes)

• SM-OLED (Small molecules OLED)

• SOLED (Stacked OLED)

• TOLED (Transparent Organic Light Emitting Device)

Liquid Crystal Displays (LCDs)

For comparison, LCDs, which are widely used today, are nonorganic, nonemissive light devices , which

means they do not produce any form of light

Instead they block/pass light reflected from an external light source or provided by a back lighting

about half of the power requirements for LCDs, which is the reason for their increased power consumption (over OLED technologies).

LCD production involves the same sort of layering technique used in OLED displays, with some

modification First there is the formation of

substrates are joined together and the liquid crystals are sealed within them Backlights are used

to spead light out by a thin light difuser Finally the

• LCDs

• LCDs have gained popularity due to their smaller, lighter form factor and their lower power consumption.

• Many users report lower eyestrain and fatigue due to the fact that

LCD displays have no flicker.

• LCDs emit fewer low-frequency electromagnetic emissions than CRTs.

How LCDs Work

The LCD needed to do this job is very basic It has a mirror (A) in back, which makes it reflective Then, we add a piece of glass (B) with a polarizing film on the bottom side, and a common electrode plane (C) made of indium-tin oxide

on top A common electrode plane covers the entire area of the LCD Above

that is the layer of liquid crystal substance (D) Next comes another piece of glass (E) with an electrode in the shape of the rectangle on the bottom and, on top, another polarizing film (F), at a right angle to the first one

Creating an LCD

Through the careful control and variation of the

voltage applied, the intensity of each subpixel can

range over 256 shades Combining the subpixels

produces a possible palette of 16.8 million colors

(256 shades of red x 256 shades of green x 256

shades of blue), as shown below These color

displays take an enormous number of transistors

For example, a typical laptop computer supports

resolutions up to 1,024x768 If we multiply 1,024

columns by 768 rows by 3 subpixels, we get

2,359,296 transistors etched onto the glass! If there

is a problem with any of these transistors, it creates

a "bad pixel" on the display Most active matrix

Color LCD

An LCD that can show colors must have three subpixels with red, green and

blue color filters to create each color pixel