Cảm biến nhiệt độ: Thermistor
(Nhiệt điện trở)
Đo lường – Cảm biến• Có độ nhạy cao đối với
sự thay đổi nhỏ của
nhiệt độ
• Ổn định cao
• Có thể dùng dây nối
bằng đồng hoặc nickel
• Tầm đo bị giới hạn
• Dễ vỡ
• Phải hiệu chỉnh nếu
dùng ngoài tầm đô định
mức
Ưu điểm Nhược điểm
Cảm biến nhiệt độ: Thermistor
(Nhiệt điện trở)
Đo lường – Cảm biếnĐo lường – Cảm biến
Cảm biến nhiệt độ: Thermistor
(Nhiệt điện trở)
R – điện trở tại nhiệt độ T(K)
R
0 – điện trở tại nhiệt độ môi trường T0(K)
B – hằng số beta của nhiệt điện trở
25 trang |
Chia sẻ: trungkhoi17 | Lượt xem: 563 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Đo lường - Cảm biến - Chương 2: Cảm biến đo nhiệt độ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Đo lường - cảm biến
Cảm biến đo nhiệt độ
Các loại cảm biến thông dụng
Đo lường – Cảm biến
Cảm biến nhiệt độ:
Đo lường – Cảm biến
Các bộ phận của cảm biến
nhiệt độ:
Phần tử cảm nhận: vật
liệu có đặc tính thay đổi
theo nhiệt độ
Đầu kết nối: kết nối giữa
phần tử cảm nhận và
mạch điện tử bên ngoài,
có nhiệt dẫn suất và điện
trở nhỏ
Vỏ bọc bảo vệ: phân cách
phần tử cảm nhận với môi
trường, có nhiệt trở thấp
và cách điện tốt, chịu ẩm
và chống ăn mòn tốt.
RTD (Resistance Temperature Detector)
Thermistor
Thermocouples
Bán dẫn
Hồng ngoại
Các loại cảm biến nhiệt độ
Đo lường – Cảm biến
Có dạng dây kim loại hoặc
màng mỏng kim loại có
điện trở suất thay đổi
nhiều theo nhiệt độ.
Gần như tuyến tính trên
một dải đo rộng (quan hệ
giữa điện trở và nhiệt độ
gần tuyến tính).
Cần cung cấp một dòng
điện để tạo ra điện áp rơi
trên cảm biến.
Cảm biến nhiệt độ: RTD
Đo lường – Cảm biến
• Hoạt động ổn định
• Độ chính xác cao
• Có khả năng chống bụi,
chống ăn mòn cao
• Giá thành cao
• Thời gian đáp ứng chậm
• Độ nhạy thấp khi nhiệt độ
thay đổi ít
• Nhạy cảm với rung sốc
• Cần hiệu chỉnh nếu sử dụng
ngoài tầm nhiệt độ định
mức
Ưu điểm Nhược điểm
Cảm biến nhiệt độ: RTD
Đo lường – Cảm biến
Đo lường – Cảm biến
Cảm biến nhiệt độ: RTD
Đo lường – Cảm biến
Cảm biến nhiệt độ: RTD
Đo lường – Cảm biến
Gồm 2 hay nhiều thanh dẫn
điện được hàn với nhau.
Biến đổi nhiệt năng thành điện
năng.
Cần có sự chênh nhiệt giữa mối
nối có nhiệt độ cần đo t và mối
nối có nhiệt độ chuẩn t0
Dễ dàng sử dụng và đo lường.
Cảm biến nhiệt độ: Thermocouples
(Cặp nhiệt ngẫu)
Đo lường – Cảm biến
Đơn giản
Khả năng đo nhiệt độ cao
Giá thành thấp
Đáp ứng nhanh đối với sự
thay đổi nhiệt độ
Độ ổn định kém
Ít nhạy cảm với sự thay đổi
nhỏ của nhiệt độ
Dây dẫn nối dài phải dùng
cùng loại thermocouple
Dây dẫn có thể bị nhiễu nếu
không bọc giáp chống nhiễu
Ưu điểm Nhược điểm
Cảm biến nhiệt độ: Thermocouples
(Cặp nhiệt ngẫu)
Đo lường – Cảm biến
Cảm biến nhiệt độ: Thermocouples
(Cặp nhiệt ngẫu)
là hằng số Seebeck
Volt kế sẽ đọc giá trị
Gọi J2 là mối nối có nhiệt độ chuẩn,
hai mối nối J1 và J2 đều là mối nối
Cu-C, T có đơn vị 0C
Nếu cho mối nối J2
ở nhiệt độ 00C
Đo lường – Cảm biến
Cảm biến nhiệt độ: Thermocouples
(Cặp nhiệt ngẫu)
Constantan: hợp kim của
đồng và nickel
Đo lường – Cảm biến
Ví dụ
Đo lường – Cảm biến
• Là hỗn hợp của các oxit kim loại được nén định dạng.
• Có thể có kích thước rất nhỏ, một số trường hợp nhỏ hơn 1mm.
• Có điện trở giảm khi nhiệt độ tăng (hệ số nhiệt âm, negative
temperature coefficient (NTC)).
Cảm biến nhiệt độ: Thermistor
(Nhiệt điện trở)
Đo lường – Cảm biến
• Có độ nhạy cao đối với
sự thay đổi nhỏ của
nhiệt độ
• Ổn định cao
• Có thể dùng dây nối
bằng đồng hoặc nickel
• Tầm đo bị giới hạn
• Dễ vỡ
• Phải hiệu chỉnh nếu
dùng ngoài tầm đô định
mức
Ưu điểm Nhược điểm
Cảm biến nhiệt độ: Thermistor
(Nhiệt điện trở)
Đo lường – Cảm biến
Đo lường – Cảm biến
Cảm biến nhiệt độ: Thermistor
(Nhiệt điện trở)
R – điện trở tại nhiệt độ T(K)
R0 – điện trở tại nhiệt độ môi trường T0(K)
B – hằng số beta của nhiệt điện trở
Quan hệ giữa điện trở và nhiệt độ
Cảm biến nhiệt độ: Cảm biến hồng
ngoại
Đo lường – Cảm biến
• Cảm biến không tiếp xúc
• Đáp ứng nhanh hơn hoặc
bằng với thermocouples
• Không ảnh hưởng bởi quá
trình ăn mòn hoặc oxy hóa
• Ổn định
• Giá thành cao
• Mạch điện tử giao tiếp phức
tạp
• Chịu ảnh hưởng của bụi,
khói, bức xạ môi trường,
Ưu điểm Nhược điểm
Cảm biến nhiệt độ: Cảm biến hồng
ngoại
Đo lường – Cảm biến
Các linh kiện bán dẫn nhạy cảm với nhiệt độ:
diode hoặc transitor nối theo kiểu diode. Điện
áp trên diode hoặc giữa 2 mối nối C-E của
transitor là hàm của nhiệt độ.
Tầm đo nhỏ hơn so với thermocouples và RTD,
nhưng khá chính xác và có giá thành thấp.
Cảm biến nhiệt độ: Bán dẫn
Đo lường – Cảm biến
Thí nghiệm đo nhiệt độ dùng
thermocouples, RTD, thermistor
Temperature Thermocouple RTD Thermistor
(degrees Celsius) (mille-Volts) (ohms) (kilo-ohms)
19 -0.10 108.00 105.60
20 -0.10 108.40 99.80
21 0.00 108.70 94.20
22 0.00 109.00 88.20
23 0.00 109.50 83.80
24 0.10 110.00 79.70
25 0.10 110.40 75.90
26 0.10 110.90 73.30
27 0.20 111.30 70.00
28 0.20 111.50 68.40
29 0.30 112.00 63.40
30 0.40 112.90 60.50
32 0.50 113.20 54.80
34 0.70 114.10 49.20
36 0.70 114.80 45.50
Đo lường – Cảm biến
Thermocouple
-0.50
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Temperature (∘C)
V
o
lt
a
g
e
(
m
V
)
Thermistor
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
120.00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Temperature (∘C)
R
e
s
is
ta
n
c
e
(
K
Ω
)
RTD
100.00
105.00
110.00
115.00
120.00
125.00
130.00
135.00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Temperature (∘C)
R
e
s
is
ta
n
c
e
(
Ω
)
Thí nghiệm đo nhiệt độ dùng
thermocouples, RTD, thermistor
Đo lường – Cảm biến
Vòng kín điều khiển nhiệt độ
Đo lường – Cảm biến
Bài tập
1. Thiết kế mạch đo nhiệt độ dùng LM35 và giải
thuật để đọc nhiệt độ bằng vi điều khiển
2. Như câu 1, dùng RTD
3. Như câu 1, dùng Thermistor (R0 = 1000 Ohm,
B = 3068)
4. Như câu 1, dùng Thermocouples (loại J)
Đo lường – Cảm biến
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- bai_giang_do_luong_cam_bien_chuong_2_cam_bien_do_nhiet_do.pdf