Cảm Biến Nhiệt

Cảm Biến Nhiệt

TR ƯỜ NG ĐẠ I H C CÔNG NGHI P HÀ Ọ Ệ

CẢM BIẾN ĐO NHIỆT ĐỘ

Các phương pháp đo

KHÁI NIỆM ĐO NHIỆT ĐỘ

THANG ĐO

THANG ĐO NHIỆT ĐỘ

Kelvin Rankine

CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO NHIỆT ĐỘ

ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG NHIỆT ĐIỆN TRỞ KIM LOẠI

ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG IC ĐO NHIỆT

ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG NTC, PTC

ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG CẶP NHIỆT ĐIỆN

ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG HỎA KẾ BỨC XẠ

NHIỆT ĐIỆN TRỞ KIM LOẠI

Company Logo

3 Phân loại

1 Cấu tạo cảm biến

2 Nguyên lý hoạt động

NHIỆT ĐIỆN TRỞ KIM LOẠI

 Cấu tạo của RTD gồm có dây kim loại làm từ: Đồng, Nikel, Platinum,…được quấn tùy theo hình dáng của đầu đo

 Khi nhiệt độ thay đổi điện trở giữa hai đầu dây kim loại này sẽ thay đổi, và tùy chất liệu kim loại sẽ có độ tuyến tính trong một khoảng nhiệt độ nhất định.Phổ biến nhất của RTD là loại cảm biến Pt, được làm từ Platinum Điện trở càng cao thì độ nhạy nhiệt càng cao

CẤU TẠO

NHIỆT ĐIỆN TRỞ KIM LOẠI

 Cảm biến nhiệt điện trở dựa

trên nguyên lý điện trở kim loại

thay đổi (tăng hay giảm) khi nhiệt

độ thay đổi (tăng hay giảm)

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

R

NHIỆT ĐIỆN TRỞ KIM LOẠI

người ta chứng minh được rằng điện trở RTD thay

đổi phụ thuộc vào nhiệt độ theo phương trình sau:

Rt = Ro(1 + aT + bT*T)

Rt: điện trở tại T độ C

Ro: điện trở tại 0 độ C

a,b: các số xác định đc theo thực nghiệm

thức trên có thể được đơn giản thành:

Rt = Ro(1 + aT)

Ảnh hưởng của sự tự đốt nóng :

δ : hệ số tiêu tán công suất [mW/ °C]

PD : công suất tiêu tán [mW]

Độ nhạy [Ω/ °C]:

T

I

R T

• Nhiệt điện trở kim loại thường

có dạng dây hoặc màng mỏng

kim loại có điện trở suất thay đổi

nhiều theo nhiệt độ.

Thường được làm bằng

platin,niken, đôi khi sử dụng đồng

và vonfram

NHIỆT ĐIỆN TRỞ KIM LOẠI

PHÂN LOẠI NHIỆT ĐIỆN TRỞ KIM LOẠI

NHIỆT ĐIỆN TRỞ KIM LOẠI

 RTD thường có loại 2 dây, 3 dây và 4 dây

 Để sử dụng RTD làm dụng cụ đo nhiệt độ người ta thường dùng một mạch cầu Wheatstone để kết nối với RTD

 Một số cách kết nối như sau:

- Ưu điểm: Bền, đo nhiệt độ cao.

sai số Độ nhạy không cao.

nghiệt, đo nhiệt nhớt máy nén,…

Hình ảnh một số RTD

NHIỆT ĐIỆN TRỞ KIM LOẠI

IC CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ

CẤU TẠO CẢM BIẾN NHIỆT BÁN DẪN

Hầu hết các cảm biến IC sử dụng tính chất cơ bản của các lớp tiếp xúc PN là hàm của nhiệt độ

IC CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ

Độ rộng vùng trống

HÀM PHỤ THUỘC ĐIỆN TRỞ VÀO NHỆT ĐỘ

R0 là hằng số, ΔEg là độ rộng vùng cấm

kB là hằng số Boltzmann là 1 đại lượng chuyển đổi

cơ bản giữa nhiệt độ và năng lượng

IC CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ

nguồn nuôi thay đổi từ 4-30 VDC

CẢM BIẾN NHIỆT LM35

Nhiệt độ ( 0 C) Trở kháng của cảm

biến (kΩ)

CẢM BIẾN NHIỆT AD22100

Company Logo

CẢM BIẾN NHIỆT AD22100

AD22100 có hệ số nhiệt độ 22,5 mV/ °C Điện áp

ngõ ra có công thức

Vout=(V+/5v)*(1.375v + 22.5mV/ °C *T)

V : Là điện áp cấp

T : nhiệt độ cần đo

Company Logo

CẢM BIẾN NHIỆT AD22100

CÁC LOẠI CẢM BIẾN HỌ AD2210

CẢM BIẾN NHIỆT AD22100

MẠCH KẾT NỐI CẢM BIẾN

Company Logo

CẢM BIẾN NHIỆT LM75

CẢM BIẾN NHIỆT LM75

LM75

độ cao, kém bền

Đo nhiệt độ không khí, dùng trong các thiết bị

đo, bảo vệ mạch điện tử

ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG THERMISTOR

Company Logo

ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG THERMISTOR

CẤU TẠO:

ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG THERMISTOR

THERMISTOR

Company Logo

ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG THERMISTOR

Mô hình đơn giản biểu diễn

mối quan hệ giữa nhiệt độ và

ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG NTC,PTC

DÂY CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ NTC DÂY CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ PTC

Điện Trở Nhiệt Độ

ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG NTC,PTC

CHẾ ĐỘ ĐIỆN ÁP – DÒNG ĐIỆN

Company Logo

CHẾ ĐỘ DÒNG ĐIỆN- THỜI GIAN

Đặc trưng dòng điện thời gian của thermistor phụ thuộc vào hằng số tiêu tán nhiệt của vỏ và nhiệt dung của phần tử.Khi cấp dòng điện vào thermistor vỏ bắt đầu tự đốt nóng.Nếu

dòng liên tục thì điện trở thermistor bắt đầu giảm.Đặc trưng này được sử dụng làm chậm các ảnh hưởng của các gai áp

cao

ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG NTC,PTC

Company Logo

HÀM PHỤ THUỘC ĐIỆN TRỞ VÀO NHỆT ĐỘ

T : nhiệt độ thermistor (K)

R : điện trở thermistor (Ω) tại T

R0 : điện trở thermistor (Ω) tại T0

B : hằng số phụ thuộc vật liệu thermistor (thường ký

hiệu BT1/T2 , ví dụ B25/85 = 3540K )

ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG NTC,PTC

ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG NTC,PTC

TUYẾN TÍNH HÓA ĐẶC TRƯNG CỦA THERMISTOR

Sử dụng điện trở mắc song song

( hoặc nối tiếp )

Company Logo

ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG NTC,PTC

+ Quan hệ RT phi tuyến

+ Các thiết bị gia đình

+ Trong xe hơi

+ Trong công nghiệp

+ Viễn thông

CẶP NHIỆT ĐIỆN

Company Logo

Hiệu ứng nhiệt điện

20 0

−

C

CÁC VẤN ĐỀ KHI DÙNG CẶP NHIỆT

CÁC CẶP NHIỆT ĐIỆN THỰC TẾ

Thành phần Kiểu max

dùng liên tục

max dùng ngắn hạn

Màu dây theo tiêu chuẩn Mỹ

Màu dây theo tiêu chuẩn Nhật

Dây+

Dây-Dây+

dây-NiCr-Ni K Vàng Đỏ Đỏ Xanh dt Cu-CuNi T Xanh dt Đỏ Đỏ Nâu Fe-CuNi J Trắng Đỏ Đỏ Vàng

400 600 800 1000 1200 1400 1600

Nhiệt độ 0C

Điện áp mV

Lựa chọn cặp nhiệt điện

ỨNG DỤNG CỦA CẶP NHIỆT ĐIỆN

Nhiệt kế điện

PIN NHIỆT ĐIỆN

Hấp thụ hoàn toàn năng

lượng của mọi bức xạ ở các bước sóng khác nhau

Năng suất phát xạ lớn hơn vật đen không hoàn toàn ở cùng nhiệt độ và bước sóng

 Đối với vật đen tuyệt đối nhiệt độ đo được là nhiệt

độ thực

nhiệt độ đo được là nhiệt

độ chói

 Cảm Biến Quang Học

 Hỏa kế bức xạ toàn phần

mạch điện từ và quang học

nghiệt, không cần tiếp xúc

tiền

 E: Năng lượng bức xạ toàn phần

 Làm việc 100-150 C

ổn định sau 3-5s

 Vật đo có độ đen ~ 1

20C

Tdo=Tdoc + ΔT

www.themegallery.com