báo cáo cảm biến nhiệt
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (714.48 KB, 24 trang )
Trường Đại Học Bách Khoa
Khoa: Cơ Khí
Báo cáo môn: Điều khiển tự động
Đề tài
Cảm biến đo nhiệt độ
Nhóm: 14- Sáng thứ 3
GVHD: Lê Thanh Hải
1
Thành viên nhóm và phân công thuyết trình
Stt
Họ và tên
Mssv
Nhiệm vụ
1
Hoàng Minh Tuấn
21304529
Cơ sở lí thuyết , khái niệm cảm biến
nhiệt độ
2
Nguyễn Xuân Lộc
21302212
Cặp nhiệt điện
3
Lê Thanh Trúc
21304466
Nhiệt điện trở
4
Phan Tiến Đạt
21300810
Cảm biến nhiệt bán dẫn
5
Đỗ Thanh Bình
21300297
Nhiệt kế bức xạ , ứng dụng
2
Phần 1: Cơ sở lý thuyết
I.
Cảm biến là gì:
Cảm biến là thiết bị điện dùng để đo, đếm, cảm nhận,…các đại lượng vật lý không
điện thành các tín hiệu điện.
Ví dụ: Cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất,…
3
Phần 2: Cảm biến đo nhiệt độ
4
Khái niệm
Cảm biến nhiệt là một loại cảm biến dùng để đo nhiệt độ. Người ta có thể gọi cảm biến
nhiệt là can nhiệt. Cảm biến nhiệt bao gồm 2 dây được tạo từ các kim loại khác nhau
hai dây này được hàn với nhau ở một đầu .Tạo ra một điểm tiếp xúc. Phần tiếp xúc này
sẽ là nơi để đo nhiệt độ . Khi phần tiếp xúc này có sự thay đổi nhiệt độ . Một điện áp sẽ
được tạo ra các điện áp sau đó có thể được chỉ ra bằng cách sử dụng các bảng tham
chiếu cặp nhiệt điện để tính toán nhiệt độ.
5
Các yếu tố ảnh hưởng đến cảm biến
nhiệt
6
Các yếu tố ảnh hưởng đến cảm biến
nhiệt
Đối với các loại cảm biến nhiệt thì có 2 yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính
xác đó là “Nhiệt độ môi trường cần đo” và “Nhiệt độ cảm nhận của cảm biến”.
Điều đó nghĩa là việc truyền nhiệt từ môi trường vào đầu đo của cảm biến nhiệt
tổn thất càng ít thì cảm biến đo càng chính xác. Điều này phụ thuộc lớn vào
chất liệu cấu tạo nên phần tử cảm biến (cảm biến nhiệt đắt hay rẻ cũng do
nguyên nhân này quyết định). Đồng thời ta cũng rút ra 1 nguyên tắc khi sử
dụng cảm biến nhiệt đó là: Phải luôn đảm bảo sự trao đổi nhiệt giữa môi trường
cần đo với phần tử cảm biến.
7
Phân loại cảm biến
Thường có 5 loại cảm biến nhiệt:
- Cặp nhiệt điện (Thermocouple - Can nhiệt)
- Nhiệt điện trở (Resitance temperature detector –RTD).
- Điện trở oxit kim loại (PTC Thermistor và NTC Thermistor).
- Cảm biến nhiệt bán dẫn.
- Nhiệt kế bức xạ (Hay hỏa kế).
8
Phân loại cảm biến
Cặp nhiệt điện (Thermocouple - Can nhiệt):
9
1. Cặp nhiệt điện
Cấu tạo: Gồm 2 chất liệu kim loại khác nhau, hàn dính một đầu.
- Nguyên lý: Nhiệt độ thay đổi cho ra sức điện động thay đổi ( mV).
- Ưu điểm: Bền, đo nhiệt độ cao.
- Khuyết điểm: Nhiều yếu tố ảnh hưởng làm sai số. Độ nhạy không cao.
- Thường dùng: Lò nhiệt, môi trường khắt nghiệt, đo nhiệt nhớt máy nén,…
- Dải đo: -100 ~ 1800oC
10
Phân loại, Ưu nhược điểm
2. Nhiệt điện trở (Resitance temperature detector –RTD).
11
2. Nhiệt điện trở:
- Cấu tạo của RTD gồm có dây kim loại làm từ: Đồng, Nikel, Platinum,…được
quấn tùy theo hình dáng của đầu đo (một lõi cách điện ).
- Nguyên lí hoạt động: 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.
- Ưu điểm: độ chính xác cao hơn Cặp nhiệt điện, dễ sử dụng hơn, chiều dài dây
không hạn chế.
- Khuyết điểm: Dải đo bé hơn Cặp nhiệt điện, giá thành cao hơn Cặp nhiệt điện
o
- Dải đo: -200~700 C
12
Phân loại
3. Điện trở oxit kim loại (PTC Thermistor và NTC Thermistor).
13
3.Điện trở oxit kim loại
Cấu tạo: Làm từ hổn hợp các oxid kim loại: mangan, nickel, cobalt,…
- Nguyên lý: Thay đổi điện trở khi nhiệt độ thay đổi.
- Ưu điểm: Bền, rẽ tiền, dễ chế tạo.
- Khuyết điểm: Dãy tuyến tính hẹp.
- Dải đo: 50
o
Có hai loại thermistor: Hệ số nhiệt dương PTC- điện trở tăng theo nhiệt độ; Hệ số
nhiệt âm NTC – điện trở giảm theo nhiệt độ. Thường dùng nhất là loại NTC.
14
Phân loại
4. Cảm biến nhiệt bán dẫn:
15
4.Cảm biến nhiệt bán dẫn
Cấu tạo: Làm từ các loại chất bán dẫn.
- Nguyên lý: Sự phân cực của các chất bán dẫn bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ.
- Ưu điểm: Rẻ tiền, dễ chế tạo, độ nhạy cao, chống nhiễu tốt, mạch xử lý đơn
giản.
- Khuyết điểm: Không chịu nhiệt độ cao, kém bền.
o
- Dải đo: -50 ~ 150 C
Các loại cảm biến nhiệt bán dẫn điển hình: kiểu diod, các kiểu IC LM35, LM335,
LM4.
16
4.Cảm biến nhiệt bán dẫn
Cấu tạo của bán dẫn:
17
4.Cảm biến nhiệt bán dẫn
Ngày nay với sự phát triển của ngành công nghệ bán dẫn đã cho ra đời rất
nhiều loại cảm biến nhiệt với sự tích hợp của nhiều ưu điểm: Độ chính xác cao,
chống nhiễu tốt, hoạt động ổn định, mạch điện xử lý đơn giản, rẽ tiền,…
Ta dễ dàng bắt gặp các cảm biến loại này dưới dạng diode ( hình dáng tương tự
Pt100), các loại IC như: LM35, LM335, LM45. Nguyên lý của chúng là nhiệt độ
thay đổi sẽ cho ra điện áp thay đổi. Điện áp này được phân áp từ một điện áp
chuẩn có trong mạch.
18
Phân loại
5. Nhiệt kế bức xạ (Hay hỏa kế):
19
5.Nhiệt kế bức xạ(Hỏa kế)
- Cấu tạo: Làm từ mạch điện tử, quang học.
- Nguyên lý: Đo tính chất bức xạ năng lượng của môi trường mang nhiệt.
- Ưu điểm: Dùng trong môi trường khắc nghiệt, không cần tiếp xúc với môi
trường đo.
- Khuyết điểm: Độ chính xác không cao, đắt tiền.
- Ứng dụng: Làm các thiết bị đo cho lò nung.
o
- Dải đo: -97 ~ 1800 C
20
Ứng dụng
- Ứng dụng trong cơ khí: cảm biến nhiệt độ lắp để làm mát nước.
21
Ứng dụng:
- Bảo vệ các mạch điện tử:
22
Phần 4: Tài liệu tham khảo
www.digikey.com › Product Index › Sensors, Transducers
/>
23
Bài thuyết trình đến đây là kết thúc
24
