Thiết kế xe trộn bê tông - Chương 12

Thiết kế xe trộn bê tông

Chương 12:

Các loại cặp nhiệt điện thường

dùng trong thực tế

Dải nhiệt độ làm việc đối với một cặp nhiệt điện thường bị hạn chế Ở nhiệt độ thấp, năng suất nhiệt điện của nó giảm đi

Ở nhiệt độ cao, cặp nhiệt có thể bị nhiễm bẩn do môi trường đo hoặc xảy ra hiện tượng bay hơi một trong các chất thành phần của hợp kim làm cặp nhiệt, hoặc bị tăng kích thước hạt tinh thể dẫn đến làm tăng độ dòn cơ học, thậm chí có thể bị nóng chảy Bảng dưới đây liệt kê một số loại cặp nhiệt điện thường gặp trong thực tế:

Để đảm bảo độ ổn định của suất điện động, phải ấn định nhiệt độ sử dụng cao nhất cho cặp nhiệt có tính đến các điều kiện thực tế Dây càng nhỏ thì nhiệt độ cực đại càng thấp Bảng 5.3 trình bày một số thí dụ cho trường hợp cặp nhiệt Chromel/Costantan

Bảng 5.3

Đườngkínhdây,

Nhiệt độ cực

Dưới đây giới thiệu một vài hình ảnh các loại cảm biến nhiệt độ thông dụng:

Hình 5.8 Thermistor (nhiệt điện trở)

Hình 5.9 Thermo couple (cặp nhiệt điện).

Hình 5.10 Thermostat.

5.4 ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG DIODE VÀ TRANSISTOR

nhiệt:

Có thể đo nhiệt độ bằng cách sử dụng linh kiện nhạy cảm là

diode hoặc transistor mắc theo kiểu diode (nối B với C) phân

cực thuận với 1 không đổi (hình 5.11) Điện áp giữa hai cực sẽ

là hàm của nhiệt độ

Độ nhạy nhiệt của diot hoặc của tranzito mắc theo kiểu diot

được xác định bởi biểu thức:

dT

dV

S 

(5-30)

Giá trị của độ nhạy nhiệt cỡ –2,5mV/C Ngoài ra, cũng giống

như đối với điện áp V, độ nhạy nhiệt có thể phụ thuộc vào dòng

ngược Io Dòng này có thể thay đổi rất khác nhau đối với các

linh kiện khác nhau, do vậy nên chọn các linh kiện có các đặc

trưng tương tự (đối với một giá trị dòng cho trước phải có cùng

điện áp V và dòng Io cũng như nhau)

I

v

a)

I

v

b)

I 2

v 2

I 1

v1

vc

c)

Hình 5.11 Các linh kiện sử dụng cảm biến nhiệt độ.

a) diode b) transistor mắc theo kiểu diode c)cặp transistor mắc theo kiểu diode

Để tăng độ tuyến tính và khả năng thay thế, người ta thường

mắc theo sơ đồ hình 5.11c, dùng một cặp transistor đấu theo

kiểu diode mắc đối nhau với hai dòng I1 và I2 không đổi chạy

qua và đo hiệu điện thế B-E Bằng cách này sẽ loại trừ được

ảnh hưởng của dòng ngược Io Độ nhạy nhiệt trong trường hợp

này được tính theo biểu thức:

dT

V V d

S  ( 1  2)

(5-31)

hoặc tính bằng số:

2

1

log 56 , 86

I

I

S  (V.K-1)

(5-32)

Độ nhạy nhiệt này lớn hơn nhiều so với trường hợp dùng cặp

nhiệt nhưng nhỏ hơn so với trường hợp nhiệt điện trở Điều đặc

biệt là ở đây không cần nhiệt độ chuẩn

Dải nhiệt độ làm việc bị hạn chế do sự thay đổi tính chất điện

của cảm biến ở các nhiệt độ giới hạn và nằm trong khoảng T=

-50C150C Trong khoảng nhiệt độ này, cảm biến có độ ổn

định cao

5.5.2 Quan hệ điện áp –Nhiệt độ

Xét trường hợp dùng cặp transistor Q1và Q2 ở hình 5.11c Giả

sử dòng Io giống nhau cho hai transistor, dòng điện chạy qua các

transistor là I1 và I2, điện thế B-E tương ứng là V1 và V2 Khi đó:

o o

I

I q

KT V KT

qV I

1

1

1  exp    ln

(5-33)

o o

I

I q

KT V

KT

qV I

2

2

2  exp    ln

(5-34)

Việc đo hiệu điện thế Vd = V1 –V2 cho phép loại trừ ảnh

hưởng của dòng ngược Io:

n

q

KT I

I q

KT V

V

2

1 2





(5-35)

n là tỷ số giữa hai dòng điện chạy qua hai transistor Tính toán

bằng số ta có:

Vd = 86,56.T.ln n

(5-36)

Trong đó Vd đo bằng V và T đo bằng nhiệt độ K

Thí dụ: với n=2 Vd =59,73.T

Độ nhạy nhiệt có dạng: n

q

K dT

dV

S  d  ln

S  86 , 58 lnn( V.K 1 )

Độ nhạy nhiệt nhỏ hơn so với trường hợp chỉ dùng một diode hoặc một transistor, nhưng về nguyên tắc không phụ thuộc vào

T Độ tuyến tính trong trường hợp này được cải thiện một cách đáng kể