cảm biến nhiệt độ chương 2

tài liệu uy tín được biên soạn bởi giảng viên đại học Bách Khoa TPHCM, thuận lợi cho qua trình tự học, nghiên cứu bộ tự động hóa, điện tử, cơ điện tử, cơ khí chế tạo máy, lập trình nhúng, Tài liệu được kiểm duyệt bởi giảng viên, phòng đào tạo trường đại học bách khoa, lưu hành nội bộ

Trang 1

Chương Cảm biến đo nhiệt độ

Trang 2

Tuesday, October 17, 2017 2

Cảm biến nhiệt độ là thiết bị được dùng để đo nhiệt

độ của đối tượng.

Các cảm biến này cảm nhận sự thay đổi nhiệt độ và cho tín hiệu ngõ ra một trong hai dạng: thay đổi điện

áp hoặc thay đổi điện trở.

Để lựa chọn cảm biến cho một ứng dụng cụ thể thì cần xem xét: độ chính xác, khoảng đo, thời gian đáp ứng và môi trường làm việc.

Cảm biến nhiệt độ được phân thành 2 loại:

Cảm biến loại tiếp xúc

Cảm biến loại không tiếp xúc (đo bức xạ nhiệt)

Trang 3

1 Tổng quan

Cảm biến loại tiếp xúc:

Cặp nhiệt điện (Thermocouple)

Trang 4

1 Tổng quan

Trang 5

2 Cặp nhiệt điện (Thermocouple)

Cấu tạo

Được làm bằng 2 vật liệu dẫn điện khác nhau (thường

là hợp kim) được hàn dính 1 đầu, đầu còn lại được

đưa đến thiết bị đo

Thermocouple có 2 mối nối: lạnh và nóng

Trang 6

Trang 7

2 Cặp nhiệt điện

Một số hình ảnh

Trang 8

Type Composition Range Good for Not recommended

for

Cost Sensitivity

K Chromel (Ni-Cr alloy) /

Alumel (Ni-Al alloy)

Low 52 µV/°C

N Nicrosil (Ni-Cr-Si alloy) /

Nisil (Ni-Si alloy)

Trang 9

• ΔT: Chênh lệch nhiệt độ giữa 2 mối nối

Do đó, nhiệt độ cần đo được tính theo công thức

T= Ttham chiếu + V/S (°C)

Trang 10

Đặc tính

Trang 11

Đặc tính

Trang 12

Các kiểu đầu dò của cặp nhiệt điện:

Trang 13

Thuận lợi

Cấu tạo đơn giản, chịu được va đập

Khoảng đo nhiệt độ rộng

Trang 14

Ứng dụng

Dùng đo nhiệt độ trong các lò luyện gang, thép

Đo nhiệt độ khí thải

Trang 15

3 Nhiệt điện trở ( Resistance Temperature Detectors)

Cấu tạo:

Dây kim loại làm từ Đồng, Nikel, Platinum ,…được

quấn tùy theo hình dáng của đầu đo

Có 2 loại cơ bản: loại dây quấn và loại màn mỏng

Thông dụng nhất của RTD là loại Pt 100

Thường có loại 2 dây, 3 dây và 4 dây

Trang 16

3 Nhiệt điện trở (RTD)

Nguyên lý:

Khi nhiệt độ tăng, điện trở hai đầu dây kim loại tăng

Đồ thị quan hệ giữa điện trở và nhiệt độ

Trang 17

Cách đấu dây cho RTD

2 dây

3 dây

- Giảm sai số đo

- Các dây phải có cùng chiều dài và

vật liệu

- Dây nối có thể dài đến 600m

Trang 20

Ưu điểm của RTD

Tuyến tính trên khoảng rộng

Chính xác cao

Ổn định với nhiệt độ cao

Nhược điểm của RTD

Đáp ứng chậm hơn cặp nhiệt điện

Đắt tiền hơn cặp nhiệt điện

Ảnh hưởng bởi sốc và rung

Yêu cầu 3 dây hoặc 4 dây

Trang 21

4 Thermistors ( Therm ally sensitive res istor )

Cấu tạo:

Được làm bằng các ôxít kim loại: Niken, Mangan,

côban, … được phủ bởi nhựa hoặc thủy tinh

Trang 22

4 Thermistors

NTC Thermistor

PTC Thermistor

Trang 23

4 Thermistors

Đặc tính

Trang 25

4 Thermistors

Ứng dụng

NTC

• Dùng để đo nhiệt độ, điều khiển nhiệt độ, bù nhiệt độ:

– Các đồ điện trong nhà: tủ lạnh, máy giặt, nồi cơm điện, máy sấy tốc, …

– Trong điện tử công nghiệp: các bộ ổn định nhiệt

độ, các bộ bù nhiệt độ, …– Trong viễn thông: dùng để đo và bù nhiệt độ cho điện thoại di động

• Cảm biến mức chất lỏng

– Dựa vào sự khác nhau của hằng số tiêu tán nhiệt độ trong nước và không khí hoặc hơi, …

Trang 26

4 Thermistors

Đo mức chất lỏng

Trang 27

4 Thermistors

Bù nhiệt độ

Trang 28

– Bộ gia nhiệt– Chỉ thị mức

• Cảm biến

– Nhiệt độ: bảo vệ quá nhiệt, đo và điều khiển– Nhiệt độ giới hạn: bảo vệ động cơ, bảo vệ quá nhiệt

Trang 31

5.1 Ngõ ra áp

LM35/LM45

Trang 34

5.2 Ngõ ra dòng (LM134, LM234, LM334)

Dòng điện ngõ ra tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối

Độ nhạy được điều chỉnh bằng điện trở ngoài

Chỉ cần cấp nguồn 1.2 V là IC hoạt động được

Trang 35

5.3 Ngõ ra so sánh

LM 26/LM27

1 ngõ ra tương tự

1 ngõ ra so sánh

Trang 37

5.4 Một số IC khác

LM73/LM74/LM95071/ …

LM 86/LM89/LM90/ …

Trang 39

Giữa năng lượng hồng ngoại và nhiệt độ của vật thể có

sự tương quan với nhau.

Nhiệt kế hồng ngoại đo năng lượng hồng ngoại phát ra

từ vật thể và chuyển thành tín hiệu điện đo được.

Trang 40

6 Nhiệt kế hồng ngoại

Trang 43

6 Nhiệt kế hồng ngoại

Ứng dụng:

Trang 44

Định dạng
Số trang	44
Dung lượng	1,23 MB