BÀI GIẢNG CẢM BIẾN pot

GV: Trịnh Vũ Bảo – Khoa Điện – Đại Học Thành Đô1.2 PHÂN LOẠI CẢM BIẾN - Chuyển đổi điện trở - Chuyển đổi điện từ - Chuyển đổi nhiệt điện - Chuyển đổi điện tử và ion - Chuyển đổi hóa điện

Trang 1

GIỚI THIỆU CHUNG

Click to add Title

2 CẢM BIẾN ĐO NHIỆT ĐỘ

2

2 CB ĐO LỰC, BIẾN DẠNG, ÁP SUẤT, HIỆU ÁP SUẤT,

GV: Trịnh Vũ Bảo – Khoa Điện – Đại Học Thành Đô

Trang 2

Là những thiết bị có khả năng cảm nhận những đại

lượng điện và không điện, chuyển đổi chúng trở thành những tín hiệu điện phù hợp với thiết bị thu nhận tín

Trang 3

1.2 PHÂN LOẠI CẢM BIẾN

- Chuyển đổi điện trở

- Chuyển đổi điện từ

- Chuyển đổi nhiệt điện

- Chuyển đổi điện tử và ion

- Chuyển đổi hóa điện

- Chuyển đổi tĩnh điện

- Chuyển đổi lượng tử

• Theo kích thích: Quang, cơ, âm…

• Theo tính năng

• Theo ứng dụng

• Theo mô hình thực tế: tích cực và thụ động

Trang 4

1.2 PHÂN LOẠI CẢM BiẾN

Chương 1: Khái niệm Cảm biến

Kim loại: Platine, nickel,

Trang 5

1.2 PHÂN LOẠI CẢM BIẾN

 VÍ DỤ

• Cảm biến tích cực

Đại lượng vật lý cần đo Hiệu ứng sử dụng Tín hiệu ra

Lực, áp suất, gia tốc Áp điện Điện tích

Tốc độ (vận tốc) Cảm ứng điện từ Điện áp

Từ thông, bức xạ quang

Hỏa quang, bức xạ quangHiệu ứng quang ápHiệu ứng quang điện từ

Điện tíchDòng điệnĐiện ápĐiện áp

Trang 8

Sn: Khoảng cách cảm nhận

của cảm biến tiệm cận

Trang 9

Mắt trễ của điện trở nhiệt (RTD)

Dải nhiệt độ ứng với điện áp V1 Dải điện áp ứng với t1

t1V

t

Trang 10

Chương 1: Khái niệm Cảm biến – Tiêu chí đánh giá

 Sai số do độ phân giải

Độ phân giải: Là sự thay đổi lớn nhất của đại lượng vật lý cần đo mà không gây ra sự thay đổi về tín hiệu đầu ra của cảm biến.

Độ phân giải của điện trở nhiệt (RTD) với đầu ra số

t

Độ phân giải +/- 0.25°C

Trang 11

Chương 1: Khái niệm Cảm biến – Tiêu chí đánh giá

 Sai số do tuyến tính hoá

Với một sensor lí tưởng thì tín hiệu đầu vào luôn tỉ lệ tuyến tính với tín hiệu đầu ra Nhưng trên thực tế để có tín hiệu đo tuyến tính, người ta luôn phải tiến hành tuyến tính hoá Điều này sẽ tạo ra sai số của tín hiệu

pV

Tuyến tính hoá trong cảm biến áp suất

cao thấp

thấp

đường cong thực tế đường cong lí tưởng sai số lớn nhất

Trang 12

• Cảm biến đo nhiệt độ (37,29%)

• Cảm biến đo vị trí (27,12%)

• Cảm biến đo di chuyển (16,27%)

• Cảm biến đo áp suất (12,88%)

• Cảm biến đo lưu lượng (1,36%)

Trang 14

CHƯƠNG 2: CB ĐO NHIỆT ĐỘ

Trang 15

2.1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Nhiệt độ là một trong số những đại lượng có ảnh hưởng rất lớn đến tính chất vật chất Bởi vậy trong nghiên cứu khoa học, trong công nghiệp cũng như trong đời sống hàng ngày việc đo nhiệt độ là rất

thực tế Tuy nhiên việc xác định chính xác một

nhiệt độ là một vấn đề không đơn giản Đa số các đại lượng vật lý đều có thể xác định trực tiếp nhờ

so sánh chúng với một đại lượng cùng bản chất Nhiệt độ là đại lượng chỉ có thể đo gián tiếp dựa vào sự phụ thuộc của tính chất vật liệu vào nhiệt độ.

Trang 16

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN ĐỔI

Đo sự thay đổi điện trở nội

Đo sự chênh lệch điện áp

Đầu ra của cảm biến nhiệt có thể dưới dạng tín hiệu dòng hoặc áp tỉ lệ với nhiệt độ cần đo

Kiểu 1 thường là RTD hoặc Thermistor

kiểu 2 thường là cặp nhiệt ngẫu (can nhiệt)

Trang 17

2.3 CB NHIỆT ĐIỆN TRỞ

2.3.1RTD (Resistance Temperature Detector )

- RTD được chế tạo từ các dây dẫn nhậy cảm với

nhiệt độ (phần tử điện trở), vật liệu phổ biến nhất là platium, nickel, đồng, nickel-sắt Chúng được đặt trong ống bảo vệ

- Đối với RTD thì trở kháng tăng tuyến tính với

nhiệt độ cần đo, do vậy RTD có hệ số nhiệt dương

Trang 18

Cảm biến nhiệt điện trở- RTD(cảm biến kim loại)

-

Tấm cách điện

Phần tử

điện trở

Vỏ bảo vệ

Trang 19

- Đối với RTD thì trở kháng tăng tuyến tính với nhiệt độ cần

đo, do vậy RTD có hệ số nhiệt dương

- Để đo nhiệt độ, RTD được mắc theo kĩ thuật cầu điện trở Để đo nhiệt độ, RTD được mắc theo kĩ thuật cầu điện trở.

Cách mắc gây sai số

Cách mắc bù sai số

Với điều kiện RL1 = RL2

Đối với module RTD của PLC, thì

đã có mạch bù sai số, do vậy ta có thể mắc trực tiếp RTD vào

module

Trong trường hợp dùng module tương tự, thì ta cần thiết kế thêm cầu cân bằng, kết hợp với khuếch đại tín hiệu.

Trang 20

Trang 21

Trang 22

Cảm biến nhiệt điện trở- Thermistor(nhiệt điện trở bán dẫn)

2.3 CB NHIỆT ĐIỆN TRỞ

2.3.2 Thermistor

- Thermistor được làm từ các vật liệu bán dẫn, sự thay đổi điện trở của vật liệu tỉ lệ với nhiệt độ trong dải đo.

- Tuy nhiên khi nhiệt độ tăng thì điện trở lại giảm,

do vậy Thermistor có hệ số nhiệt âm. Mặc dù vậy, cũng có một số thermistor có hệ số nhiệt dương.

Trang 23

Cấu tạo

Cấu tạo bên ngoài Cấu tạo bên trong

Trang 24

Trang 25

Quan hệ giữa Rt và Nhiệt độ

Rt

t

Từ đường đặc tính trên, thì thermistor cho

ta độ phân giải cao hơn so với RTD Rất thích hợp với những ứng dụng có dải nhiệt độ hẹp.

Trang 26

Cảm biến nhiệt điện trở- so sánh 2 loại CB

2.3.3 So sánh hai loại CB

RTD:

ưu điểm:

Tuyến tính trong dải nhiệt độ rộng

Đo được nhiệt độ cao, dải đo lớn

ổn định tốt hơn ở nhiệt độ cao

nhược điểm:

Độ nhậy kém Giá thành cao

Bị ảnh hưởng do rung động, do điện trở tiếp xúc

Trang 27

Cảm biến nhiệt điện trở- so sánh 2 loại CB

nhược điểm:

Khả năng tuyến tính thấp ở dải đo lớn Phạm vi đo nhiệt độ hẹp

Trang 28

Cảm biến nhiệt điện trở- Mạch đo

2.3.4 Mạch đo

Sử dụng nguồn dòng: Sử dụng nguồn Áp:

Trang 29

Cảm biến nhiệt điện trở- Ví dụ

Ví dụ: Sơ đồ biến đổi nhiệt điện trở

Trang 30

Cảm biến cặp nhiệt ngẫu

2.4 Cặp nhiệt ngẫu(can nhiệt)

Được cấu tạo từ một cặp kim loại, làm từ vật

liệu khác nhau 2 đầu nối với nhau và đặt ở

2 vùng nhiệt độ, sự chênh lệch nhiệt độ tạo

ra sức điện động trên 2 đầu cặp nhiệt ngẫu.

Trang 31

Cảm biến cặp nhiệt ngẫu – Cấu tạo

2.4.1 Cấu tạo

Có nhiều hình dáng khác nhau

Trang 32

Cảm biến cặp nhiệt ngẫu – Nguyên lý làm việc

2.4.1 Nguyên lý làm việc

Hiệu ứng Seebeck

Trang 33

Một số hiệu ứng khác

Trang 34

Ví dụ

Trang 35

Cảm biến cặp nhiệt ngẫu – Giới hạn nhiệt độ

2.4.2 Giới hạn nhiệt độ và các ống bảo bệ

Trang 36

Cảm biến cặp nhiệt ngẫu – Giới hạn nhiệt độ

2.4.3 Đường đặc tính V = f(t)

Trang 37

Cảm biến cặp nhiệt ngẫu – phương pháp đo

2.4.3 Phương pháp đo

Định dạng
Số trang	37
Dung lượng	2,17 MB