Scholar Hub/Chủ đề/#cảm biến khí/
Cảm biến khí là thiết bị thiết yếu để phát hiện, đo lường nồng độ khí trong môi trường nhất định, ứng dụng nhiều trong công nghiệp và thương mại như giám sát chất lượng không khí, phát hiện rò rỉ khí. Chúng hoạt động dựa trên nguyên lý hóa học, quang học hoặc thay đổi điện trở. Các loại bao gồm cảm biến điện hóa, hồng ngoại, bán dẫn và xúc tác. Ứng dụng phong phú từ ngành công nghiệp, y tế, đến gia dụng và môi trường. Mặc dù phát triển mạnh, nhưng vẫn còn các thách thức như độ nhạy và tuổi thọ để tiếp tục cải thiện. Cảm biến khí góp phần quan trọng trong quản lý môi trường và phát triển công nghệ.
Giới thiệu về Cảm Biến Khí
Cảm biến khí là thiết bị chuyên dụng được thiết kế để phát hiện và đo lường nồng độ của các loại khí khác nhau trong một môi trường cụ thể. Chúng là một phần quan trọng trong nhiều ứng dụng công nghiệp và thương mại, từ giám sát chất lượng không khí trong nhà máy sản xuất đến phát hiện rò rỉ trong các hệ thống ống dẫn khí đốt.
Nguyên Tắc Hoạt Động
Cơ chế hoạt động của cảm biến khí phụ thuộc vào loại cảm biến. Một số cảm biến hoạt động dựa trên sự thay đổi trong dẫn điện khi tiếp xúc với khí mục tiêu. Các loại khác có thể sử dụng phương pháp quang học, đo lường sự hấp thụ ánh sáng qua một buồng chứa khí.
Các Loại Cảm Biến Khí
- Cảm biến điện hóa: Sử dụng phản ứng hóa học khi khí phát hiện tiếp xúc với một điện cực, tạo ra một dòng điện tỉ lệ với nồng độ khí.
- Cảm biến hồng ngoại: Phát hiện khí bằng cách sử dụng ánh sáng hồng ngoại để đo lường sự hấp thụ ánh sáng của khí.
- Cảm biến bán dẫn: Thay đổi điện trở khi tiếp xúc với khí, sử dụng vật liệu như oxit kim loại.
- Cảm biến xúc tác: Đốt cháy khí để phát hiện, thường được sử dụng để phát hiện khí dễ cháy.
Ứng Dụng của Cảm Biến Khí
Cảm biến khí được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:
- Ngành công nghiệp: Giám sát và kiểm soát chất lượng không khí trong các nhà máy, xưởng sản xuất, và đảm bảo an toàn lao động.
- Y tế: Theo dõi khí thở trong các thiết bị hỗ trợ cuộc sống.
- Gia dụng: Các cảm biến carbon monoxit trong nhà để phát hiện rò rỉ khí độc.
- Môi trường: Theo dõi ô nhiễm không khí và mức độ các khí nhà kính.
Thách Thức và Triển Vọng
Mặc dù cảm biến khí đã tiến bộ đáng kể, chúng vẫn còn đối mặt với một số thách thức như độ nhạy, độ chính xác, và tuổi thọ. Nghiên cứu và phát triển tiếp tục tập trung vào việc cải thiện các yếu tố này. Với sự phát triển của công nghệ vi mạch và vật liệu mới, cảm biến khí hứa hẹn sẽ ngày càng nhỏ gọn, năng động và hiệu quả hơn.
Kết Luận
Cảm biến khí đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và giám sát môi trường, cải thiện chất lượng cuộc sống và tạo động lực cho sự phát triển công nghệ trong tương lai. Việc tiếp tục cải tiến và ứng dụng những cảm biến này sẽ mang lại lợi ích to lớn cho nhiều ngành công nghiệp và cộng đồng toàn cầu.
Chế tạo và đặc tính cảm biến khí ethanol của cảm biến khí ZnO nanowire Dịch bởi AI Applied Physics Letters - Tập 84 Số 18 - Trang 3654-3656 - 2004
Dựa trên thành tựu của việc tổng hợp các nanowire ZnO trong sản xuất hàng loạt, các cảm biến khí nanowire ZnO đã được chế tạo bằng công nghệ hệ thống vi cơ điện tử và đặc tính cảm biến ethanol đã được nghiên cứu. Cảm biến cho thấy độ nhạy cao và thời gian phản hồi nhanh đối với khí ethanol ở nhiệt độ làm việc 300 °C. Kết quả của chúng tôi cho thấy tiềm năng ứng dụng của nanowire ZnO trong việc chế tạo các cảm biến khí có độ nhạy cao.
Sự ức chế HDAC6 khôi phục các khiếm khuyết vận chuyển trục trong các nơron vận động từ bệnh nhân FUS-ALS Dịch bởi AI Nature Communications - Tập 8 Số 1
Tóm tắtBệnh xơ cứng teo cơ một bên (ALS) là một rối loạn thoái hóa thần kinh tiến triển nhanh chóng do mất chọn lọc các nơron vận động (MNs). Các đột biến trong gen hòa nhập sarcoma (FUS) có thể gây ra cả ALS khởi phát ở tuổi thiếu niên và khởi phát muộn. Chúng tôi đã tạo ra và xác định các tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPSCs) từ bệnh nhân ALS có các đột biến FUS khác nhau, cũng như từ các đối chứng khỏe mạnh. Các nơron vận động lấy từ bệnh nhân thể hiện đặc điểm bệnh lý FUS điển hình trong bào tương, giảm tính hưng phấn, cũng như các khiếm khuyết trong vận chuyển trục diễn tiến. Các khiếm khuyết trong vận chuyển trục được cứu chữa thông qua việc chỉnh sửa di truyền bằng CRISPR/Cas9 đối với đột biến FUS trong các iPSCs lấy từ bệnh nhân. Hơn nữa, những khiếm khuyết này được tái tạo bằng cách biểu hiện FUS đột biến trong các tế bào gốc phôi người (hESCs), trong khi việc giảm biểu hiện FUS nội sinh không có tác động, xác nhận rằng những thay đổi bệnh lý này phụ thuộc vào FUS đột biến. Sự ức chế dược lý cũng như sự làm im lặng di truyền của histone deacetylase 6 (HDAC6) làm tăng acetyl hóa α-tubulin, sự chồng chéo giữa mạng lưới nội chất (ER) và ty thể, và khôi phục các khiếm khuyết trong vận chuyển trục ở các nơron vận động lấy từ bệnh nhân.
#ALS #tế bào gốc đa năng cảm ứng #đột biến FUS #nơron vận động #HDAC6
Phương pháp phân tích phần tử hữu hạn đánh giá hoạt động của cảm biến áp suất không khí sử dụng cho vật thể bay cỡ nhỏThiết bị bay cỡ nhỏ (MAV) đang thu hút nhiều chú ý trong cả nghiên cứu và sản xuất. Chúng được ứng dụng nhiều cho các thiết bị giám sát trong vùng làm việc có hạn chế về không gian. Sự phát triển này đòi hỏi cần có nhiều linh kiện linh hoạt và phù hợp với các thiết bị bay loại này. Trong các thành phần đó, cảm biến áp suất là thành phần quan trọng trong MAV. Do đó, nghiên cứu tập trung trình bày thiết kế và phân tích phương pháp đặc tính hoạt động của cảm biến áp suất không khí dựa trên kỹ thuật phân tích phần tử hữu hạn (FEM). Trước hết, thiết kế chi tiết của một cảm biến áp suất không khí sử dụng trong MAV được mô tả. Mô hình phân tích đặc tính hoạt động của loại cảm biến này được xây dựng dựa trên các kỹ thuật phân tích FEM nâng cao. Hơn nữa, các kết quả mô phỏng được so sánh với đo đạc thực nghiệm nhằm chứng minh được sự hữu hiệu trong mô phỏng FEM của cảm biến áp suất không khí đã thiết kế.
#Cảm biến áp suất #thiết bị bay cỡ nhỏ #phân tích phần tử hữu hạn
Hệ thống đo lường và giám sát chất lượng không khí từ xa ứng dụng nền tảng kết nối vạn vậtÔ nhiễm môi trường không khí là một vấn đề cấp thiết cần được giải quyết. Nghiên cứu này đề xuất và thực nghiệm hệ thống ứng dụng nền tảng kết nối vạn vật (Internet of Thing – IoT) nhằm đo lường và giám sát từ xa chất lượng môi trường với thông số nhiệt độ, độ ẩm, bụi mịn 2,5µm và nồng độ khí CO. Hệ thống được thiết kế phù hợp có tính mở rộng qui mô giám sát để có thể triển khai trong các tòa nhà và trong một phạm vi rộng ngoài trời nhờ ứng dụng nền tảng mạng cảm biến không dây tương ứng như Wi-Fi và LoRa. Sự thay đổi các thông số môi trường có thể được giám sát và điều chỉnh từ xa thông qua ứng dụng được thiết kế và xây dựng trên nền tảng hệ điều hành Android. Dựa trên các thông số môi trường được đo lường, chỉ số chất lượng không khí được tính toán và và đưa ra các cảnh báo đến người dùng. So sánh với các thiết bị thương mại, kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống có độ chính xác cao.
#hệ thống giám sát chất lượng không khí; #bụi mịn 2.5; #cảm biến khí CO; #ESP-8266; #mạng LoRa
ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN ARDUINO VÀ CẢM BIẾN LỰC ĐỂ CHẾ TẠO BỘ THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN ĐOẠN DÂY DẪN THẲNG CÓ DÒNG ĐIỆN Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu nhằm chế tạo một bộ thí nghiệm cho phép khảo sát lực do từ trường của một nam châm điện chữ U tác dụng lên dòng điện chạy trong các đoạn dây của một cạnh khung dây hình chữ nhật bằng cách sử dụng cảm biến lực và vi điều khiển Arduino. Bộ thí nghiệm có khả năng đo đạc giá trị lực tương tác từ tự động, liên tục với độ sai biệt giữa giá trị tính theo lí thuyết và giá trị đo thực nghiệm nhỏ hơn 10%. Vi điều khiển Arduino được lập trình để thay đổi góc hợp bởi từ trường và dòng điện một cách tự động. Tuy nhiên, sai số của phép đo còn lớn khi giá trị lực từ nhỏ hơn 2,5mN và việc ghi nhận số liệu thực nghiệm chưa được hoàn toàn tự động hoá. Nếu khắc phục được hạn chế này, bộ thí nghiệm có thể được sử dụng để giúp giáo viên phát triển năng lực vật lí cho học sinh về phần lực từ trong môn Vật lí 1 2 thuộc Chương trình giáo dục phổ thông 2018 .
#tương tác từ #dòng điện thẳng #Arduino #cảm biến lực #thiết bị thí nghiệm
Chế tạo thiết bị IOT giám sát tự động vi khí hậu nhà màngChúng tôi chế tạo thiết bị tích hợp các cảm biến, vi điều khiển và công nghệ IoT (Internet of Things) gồm các module cảm biến kết nối WiFi với module trung tâm để giám sát vi khí hậu như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng trong nhà màng. Thiết bị được chuẩn với thiết bị công nghiệp đảm bảo độ chính xác cao. Ngoài chức năng giám sát từ xa, thiết bị có thể kích hoạt thiết bị như quạt, hệ phun sương từ xa điều khiển vi khí hậu. Hệ thống có thể lưu trữ số liệu lên điện toán đám mây của server Thingspeak phục vụ cho đào tạo và nghiên cứu.
#Cảm biến #vi điều khiển #IoT #vi khí hậu #nhà màng
Ứng dụng bộ lọc Kalman mở rộng điều khiển không cảm biến động cơ đồng bộ từ trở tốc độ caoBài báo trình bày phương pháp điều khiển không cảm biến động cơ đồng bộ từ trở tốc độ cao. Phần đầu của bài báo sẽ trình bày vắn tắt mô hình của động cơ đồng bộ từ trở trong không gian trạng thái và các phương pháp điều khiển không sử dụng cảm biến tốc độ. Sau đó chúng tôi áp dụng bộ lọc Kalman mở rộng để ước lượng vị trí và tốc độ của động cơ đồng bộ từ trở tốc độ cao. Các phương trình của bộ lọc Kalman mở rộng được xây dựng trên hệ tọa độ từ thông rô to đồng bộ, do đó có thể dễ dàng áp dụng đối với động cơ đồng bộ từ trở. Điều khiển động cơ tốc độ cao thường yêu cầu thời gian lấy mẫu là rất ngắn. Vì vậy với bộ lọc Kalman mở rộng truyền thống thì yêu cầu một khối lượng tính toán lớn. Để giảm khối lượng tính toán, chúng tôi đề xuất một bộ lọc Kalman mở rộng dựa trên mô hình ngược của động cơ, nhằm giảm tối thiểu các biến trạng thái ước lượng
#động cơ đồng bộ từ trở #tốc độ cao #điều khiển không cảm biến #bộ lọc Kalman mở rộng #mô phỏng
Phân bố khí điện tử giả hai chiều trong giếng lượng tử bán parabol phân cựcTạp chí Khoa học Đại học cần Thơ - Số 37 - Trang 90-96 - 2015
Trong nghiên cứu này, chúng tôi khảo sát sự phân bố khí điện tử ở trạng thái cơ bản và trạng thái kích thích thứ nhất trong cấu trúc giếng lượng tử bán parabol dựa trên vật liệu có tính phân cực điện. Chúng tôi đã xác định các thế giam cầm và tính giá trị năng lượng trung bình ứng với một electron bằng phương pháp biến phân, từ đó xác định các tham số biến phân để khảo sát sự phân bố khí điện tử. Đặc biệt, nghiên cứu đã xác định được vai trò của phân cực điện đến hiệu ứng giam giữ lượng tử khí điện tử hai chiều trong cấu trúc giếng lượng tử bán parabol hình thành dựa trên hệ vật liệu AlN/GaN/AlGaN pha tạp điều biến. Kết quả nhận được cho thấy sự phân bố khí điện tử bị chi phối mạnh bởi các điện tích phân cực tồn tại ở tiếp giáp dị chất.
#Cấu trúc thấp chiều #giam cầm lượng tử #giếng lượng tử bán parabol #khí điện tử hai chiều #hiện tượng hấp thụ quang #pha tạp điều biến
Ứng dụng bộ quan sát phi tuyến vi phân cục bộ trong điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp không cảm biến tốc độBài báo giới thiệu kết quả ứng dụng bộ quan sát cục bộ dựa trên khả năng quan sát vi phân trong điều khiển tốc độ quay của động cơ điện một chiều (ĐCMC) kích từ nối tiếp không sử dụng cảm biến tốc độ. Mô hình của ĐCMC và bộ điều khiển trước hết được lựa chọn phân tích và viết dưới dạng hệ phi tuyến có điều khiển phù hợp. Sau đó bộ quan sát phi tuyến vi phân được thiết kế dựa trên phép đo dòng điện phần ứng của ĐCMC để ước lượng tốc độ quay khi các thông số đầu là mô men cơ thay đổi. Cuối cùng, mô phỏng được thực hiện trên máy tính cho hệ thống điều khiển tốc độ động cơ với phản hồi là tốc độ ước lượng. Kết quả cho thấy hệ thống làm việc tốt, cho phép xác nhận tính hợp lệ của bộ quan sát và tính phù hợp trong ứng dụng điều khiển không cảm biến của ĐCMC kích từ nối tiếp.
#điều khiển không cảm biến #điều khiển tốc độ #động cơ điện một chiều #khả năng quan sát vi phân #kích từ nối tiếp #quan sát phi tuyến
ỨNG DỤNG CẢM BIẾN LỰC VÀ VI ĐIỀU KHIỂN ARDUINO ĐỂ THIẾT KẾ BỘ THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT HỆ SỐ MA SÁT Bộ thí nghiệm kháo sát hệ số ma sát được thiết kế dựa trên việc sử dụng vi điều khiển Arduino và cảm biến lực. Với khả năng giao tiếp với máy vi tính thông qua kết nối bluetooth, dữ liệu thực nghiệm có thể được ghi nhận một cách liên tục và nhanh chóng; biểu diễn được quá trình chuyển tiếp giữa lực ma sát nghỉ và ma sát trượt. Từ đó, người sử dụng có thể tính được hệ số ma sát nghỉ và hệ số ma sát trượt giữa hai bề mặt vật liệu bất kì với độ sai biệt nhỏ hơn 10% so với bộ thí nghiệm hiện có trên thị trường. Bộ thí nghiệm góp phần hỗ trợ giáo viên và học sinh trong việc dạy và học kiến thức về lực ma sát trong chương trình Vật lí lớp 10 trung học phổ thông.
#cảm biến lực #hệ số ma sát #kết nối Bluetooth
