Bài giảng kỹ thuật cảm biến (nghề vận hành thủy điện) trường cao đẳng lào cai

1 ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI BÀI GIẢNG MÔ HỌC KỸ THUẬT CẢM BIẾN NGHỀ ĐÀO TẠO VẬN HÀNH THỦY ĐIỆN TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP (áp dụng cho Trình độ trung cấp) LƯU HÀNH NỘI BỘ Năm 2017 2[.]

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI BÀI GIẢNG MÔ HỌC: KỸ THUẬT CẢM BIẾN NGHỀ ĐÀO TẠO: VẬN HÀNH THỦY ĐIỆN TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP (áp dụng cho Trình độ trung cấp) LƯU HÀNH NỘI BỘ Năm 2017 LỜI GIỚI THIỆU Tập giảng Kỹ thuật cảm biến nhằm trang bị cho người học kiến thức loại cảm biến thông dụng ứng dụng loại cảm biến sản xuất đời sống Các cảm biến đóng vai trị quan trọng lĩnh vực đo lường điều khiển Chúng cảm nhận đáp ứng theo kích thích thường đại lượng không điện, chuyển đổi đại lượng thành đại lượng điện truyền thông tin hệ thống đo lường điều khiển, giúp nhận dạng, đánh giá điều khiển biến trạng đối tượng Trong năm gần khơng có lĩnh vực mà khơng sử dụng cảm biến Chúng có mặt hệ thống tự động phức tạp người máy, hệ thống kiểm tra chất lượng sản phẩm Cảm biến ứng dụng rộng rãi lĩnh vực giao thông vận tải, hàng tiêu dùng Tập giảng Kỹ thuật cảm biến biên soạn gồm 04 chương Mỗi chương đề cập tới nội dung loại cảm biến thông dụng Kiến thức chương thật hữu ích cho bạn muốn tìm hiểu sử dụng loại cảm biến cách thục ngày đầu bỡ ngỡ làm quen Contents LỜI GIỚI THIỆU CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÁC BỘ CẢM BIẾN 1.1 Khái niệm cảm biến 1.2 Phạm vi ứng dụng 1.2.1 Vùng làm việc danh định 1.2.2 Vùng không gây nên hư hỏng 10 1.2.3 Vùng không phá huỷ 10 1.2.4 Sai số độ xác 10 1.2.5 Độ nhanh thời gian hồi đáp 11 1.2.6 Độ tuyến tính 11 1.3 Phân loại cảm biến 12 1.3.1 Phân loại theo nguyên lý chuyển đổi đáp ứng kích thích .12 1.3.2 Phân loại theo dạng kích thích .12 1.3.3 Phân loại theo tính cảm biến 13 1.3.4 Phân loại theo phạm vi sử dụng 14 1.3.5 Phân loại theo thông số mơ hình mạch thay 14 1.3.6 Phân loại theo cảm biến chủ động bị động 15 1.3.7 Phân loại theo nguyên lý hoạt động 15 CHƯƠNG 2: CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ 16 2.1 Đại cương cảm biến nhiệt độ 16 2.1.1 Thang đo nhiệt độ 16 2.1.2 Nhiệt độ đo nhiệt độ cần đo .17 2.2 Nhiệt điện trở Platin Nikel 17 2.2.1 Điện trở kim loại thay đổi theo nhiệt độ 18 2.2.2 Nhiệt điện trở Platin 18 2.2.3 Nhiệt điện trở Nikel 19 2.2.4 Cách nối dây đo nhiệt điện trở .19 2.3 Cảm biến nhiệt độ với vật liệu Silic 21 2.3.1 Nguyên tắc chung 21 2.3.2 Đặc trưng kỹ thuật dòng cảm biến KTY (hãng Philips sản xuất) .22 2.4 IC cảm biến nhiệt độ 23 2.4.1 Cảm biến nhiệt LM 35/ 34 National Semiconductor .23 2.4.2.Cảm biến nhiệt độ AD 590 Analog Devices 25 2.5 Nhiệt điện trở NTC .26 2.5.1 Cấu tạo 26 2.5.2 Ký hiệu 27 2.5.3 Nguyên lý (đặc tính) cảm biến nhiệt NTC .27 2.5.4 Ứng dụng 27 2.6 Nhiệt điện trở PTC 27 2.6.1 Cấu tạo 28 2.6.2 Ký hiệu 28 2.6.3 Nguyên lý (đặc tính) cảm biến nhiệt PTC .28 2.6.4 Ứng dụng 28 2.7 Ứng dụng loại cảm biến nhiệt độ 28 2.7.1 Quan sát, nhận biết, ghi thông số kỹ thuật cảm biến nhiệt độ LM35 .29 2.7.2 Quan sát, nhận biết, ghi thông số kỹ thuật nhiệt điện trở NTC 29 CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN TIỆM CẬN 30 3.1 Cảm biến tiệm cận (Proximity Sensor) 30 3.1.1 Cảm biến tiệm cận điện cảm (Inductive Proximity Sensor) 31 3.1.2 Cảm biến tiệm cận điện dung (Capacitive Proximity Sensor) 35 3.1.3 Cảm biến tiệm cận siêu âm (Ultrasonic proximity sensor) 39 3.1.4 Cấu hình ngõ cảm biến tiệm cận 43 3.1.5 Cách kết nối cảm biến tiệm cận với 44 3.2 Các tập ứng dụng loại cảm tiệm cận 46 3.2.1 Khảo sát nguyên lý hoạt động cảm biến tiệm cận điện cảm 46 3.2.2 Khảo sát nguyên lý hoạt động cảm biến tiệm cận điện dung 46 Chương 4: ĐO VẬN TỐC VỊNG QUAY VÀ GĨC QUAY 48 4.1 Một số phương pháp 48 4.1.1 Đo vận tốc vòng quay phương pháp analog .48 4.1.2 Đo vận tốc vòng quay phương pháp quang điện tử .51 4.1.3 Đo vận tốc vòng quay với nguyên tắc điện trở từ .55 4.2 Cảm biến đo góc với tổ hợp có điện trở từ 56 4.2.1 Nguyên tắc đo .56 4.2.2 Các loại cảm biến KM110BH/2 hãng Philips Semiconductor 56 4.2.3 Các loại cảm biến KMA10 KMA20 59 4.2.4 Máy đo góc tuyệt đối (Resolver) 61 4.3 Các tập ứng dụng 63 NỘI DUNG CHI TIẾT TẬP BÀI GIẢNG MÔN HỌC I MỤC TIÊU MÔN HỌC: Kiến thức: - Nghiêm túc, chủ động học tập Ứng dụng kiến thức học vào thực tế - Phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động loại cảm biến - Phân tích nguyên lý mạch điện cảm biến Kỹ năng: - Thực số ứng dụng cảm biến điều khiển điện công nghiệp Năng tự chủ trách nhiệm: - Nghiêm túc, chủ động học tập Ứng dụng kiến thức học vào thực tế II NỘI DUNG MÔN HỌC: CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÁC BỘ CẢM BIẾN CHƯƠNG 2: CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN TIỆM CẬN CHƯƠNG 4: ĐO VẬN TỐC VÒNG QUAY VÀ GÓC QUAY CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÁC BỘ CẢM BIẾN 1.1 Khái niệm cảm biến - Cảm biến - sensor: Xuất phát từ chữ sense có nghĩa giác quan giác quan thể người Nhờ cảm biến mà mạch điện, hệ thống điện thu nhận thơng tin từ bên ngồi Từ đó, hệ thống máy móc, điện tử tự động tự động hiển thị thơng tin đại lượng cảm nhận hay điều khiển trình định trước có khả thay đổi cách uyển chuyển theo môi trường hoạt động - Để dễ hiểu so sánh cảm nhận cảm biến qua giác quan người sau: Bảng 1.1 So sánh cảm nhận cảm biến qua giác quan người giác quan Thị giác Xúc giác Vị giác Thay đổi môi trường Thiết bị cảm biến Ánh sáng, hình dạng, Cảm biến thu hình, cảm kích thước, vị trí xa gần, biến quang màu sắc Nhiệt trở, cảm biến tiệm Áp suất, nhiệt độ, cận, cảm biến độ rung động đau, tiếp xúc, tiệm cận, ẩm, Đo lượng đường khô máu Cảm biến sóng siêu âm, Thính giác Ngọt, mặn, chua cay, béo mi-cro Đo độ cồn, thiết bị cảm Âm rầm bổng, sóng âm, nhận khí ga âm lượng Khứu giác Mùi chất khí, chất lỏng - Cảm biến: Là thiết bị điện tử dùng để cảm nhận trạng thái, q trình vật lý hay hóa học mơi trường cần khảo sát (khơng có tính chất điện) biến đổi thành tín hiệu điện để thu thập thơng tin trạng thái hay q trình Thơng tin xử lý để rút tham số định tính định lượng mơi trường, phục vụ nhu cầu nghiên cứu khoa học kỹ thuật hay dân sinh gọi ngắn gọn đo đạc, phục vụ truyền xử lý thông tin hay điều khiển trình khác - Các đại lượng cần đo (m) thường khơng có tính chất điện nhiệt độ, áp suất,… tác động lên cảm biến cho ta đại lượng đặc trưng (s) mang tính chất điện điện tích, điện áp, dịng điện,… chứa đựng thơng tin cho phép xác định giá trị đại lượng đo - Đặc trưng (s) hàm đại lượng cần đo (m): s = f(m) (1.1) m s Bộ cảm biến Hình 1.1 Chuyển đổi cảm biến - Người ta gọi (s) đại lượng đầu phản ứng cảm biến, (m) đại lượng đầu vào hay kích thích (có nguồn gốc đại lượng cần đo) Thông qua đo đạc (s) cho phép nhận biết giá trị (m) - Độ nhạy cảm biến: Là đại lượng biểu diễn so sánh độ biến thiên đầu so với độ biến thiên đầu vào S = ds/dm (1.2) Trong đó: ds: Biến thiên đại lượng đầu dm: Biến thiên đại lượng đầu vào - Thông thường nhà sản xuất cung cấp giá trị độ nhạy S tương ứng với điều kiện làm việc định cảm biến - Để phép đo đạt độ xác cao, thiết kế sử dụng cảm biến cần cho độ nhạy S khơng đổi, nghĩa phụ thuộc vào yếu tố sau: + Giá trị đại lượng cần đo tần số thay đổi + Thời gian sử dụng + Ảnh hưởng đại lượng vật lý khác (không phải đại lượng đo) môi trường xung quanh - Độ nhạy chế độ tĩnh đại lượng đo khơng biến thiên tuần hồn theo thời gian - Độ nhạy chế độ động xác định đại lượng đo biến thiên tuần hoàn theo thời gian - Đường cong chuẩn cảm biến: Là đường cong biểu diễn phụ thuộc đại lượng điện (s) đầu cảm biến vào giá trị đại lượng đo (m) đầu vào 1.2 Phạm vi ứng dụng - Được ứng dụng rộng rãi công nghiệp, nghiên cứu khoa học, môi trường, khí tượng thủy văn, thơng tin viễn thơng, nơng nghiệp, giao thông, vũ trụ, quân sự, gia dụng, kỹ thật điều khiển, đo lườngv.v - Trong trình sử dụng, ứng dụng cảm biến chịu tác động lực học, tác động nhiệt Khi tác động vượt ngưỡng cho phép, chúng làm thay đổi đặc trưng làm việc cảm biến Bởi sử dụng, ứng dụng cảm biến, người sử dụng cần phải biết rõ giới hạn, sai số… 1.2.1 Vùng làm việc danh định Vùng làm việc danh định tương ứng với điều kiện sử dụng bình thường cảm biến Giới hạn vùng giá trị ngưỡng mà đại lượng đo, đại lượng vật lý có liên quan đến đại lượng đo đại lượng ảnh hưởng thường xuyên đạt tới mà không làm thay đổi đặc trưng làm việc danh định cảm biến 1.2.2 Vùng không gây nên hư hỏng Vùng không gây nên hư hỏng vùng mà đại lượng đo đại lượng vật lý có liên quan đại lượng ảnh hưởng vượt qua ngưỡng vùng làm việc danh định, nằm phạm vi không gây nên hư hỏng Các đặc trưng cảm biến bị thay đổi, thay đổi mang tính thuận nghịch Tức trở vùng làm việc danh định, đặc trưng… cảm biến lấy lại giá trị ban đầu chúng 1.2.3 Vùng không phá huỷ Vùng không phá hủy vùng mà đại lượng đo đại lượng vật lý có liên quan đại lượng ảnh hưởng vượt qua ngưỡng vùng không gây nên hư hỏng nằm phạm vi không bị phá hủy Các đặc trưng cảm biến bị thay đổi thay đổi mang tính khơng thuận nghịch Tức trở vùng làm việc danh định, đặc trưng cảm biến lấy lại giá trị ban đầu chúng Trong trường hợp cảm biến sử dụng được, phải tiến hành chuẩn lại cảm biến 1.2.4 Sai số độ xác a Sai số - Là giá trị sai lệch giá trị đo giá trị thực đại lượng cần đo (1.3) Trong đó: x: Giá trị thực x: Sai lệch giá trị đo giá trị thực b Sai số hệ thống - Là sai số không phụ thuộc vào số lần đo, có giá trị khơng đổi thay đổi chậm theo thời gian đo thêm vào độ lệch không đổi giá trị thực giá trị đo 10 - Các nguyên nhân gây sai số hệ thống là: + Do nguyên lý cảm biến + Do giá trị đại lượng chuẩn khơng + Do đặc tính cảm biến + Do điều kiện chế độ sử dụng + Do xử lý kết đo c Sai số ngẫu nhiên - Là sai số xuất có độ lớn chiều khơng xác định Ta dự đoán số nguyên nhân gây sai số ngẫu nhiên khơng thể dự đốn độ lớn dấu - Những nguyên nhân gây sai số ngẫu nhiên là: + Do thay đổi đặc tính thiết bị + Do tín hiệu nhiễu ngẫu nhiên + Do đại lượng ảnh hưởng khơng tính đến chuẩn cảm biến 1.2.5 Độ nhanh thời gian hồi đáp - Độ nhanh đặc trưng cảm biến cho phép đánh giá khả theo kịp thời gian đại lượng đầu đại lượng đầu vào biến thiên Thời gian hồi đáp đại lượng sử dụng để xác định giá trị số độ nhanh - Độ nhanh khoảng thời gian từ đại lượng đo thay đổi đột ngột đến biến thiên đại lượng đầu khác giá trị cuối lượng giới hạn  tính % - Thời gian hồi đáp tương ứng với % xác định khoảng thời gian cần thiết phải chờ đợi sau có biến thiên đại lượng đo để lấy giá trị đầu với độ xác định trước 1.2.6 Độ tuyến tính - Một cảm biến gọi tuyến tính dải đo xác định, dải đo đó, độ nhạy khơng phụ thuộc vào đại lượng đo 11 - Nếu cảm biến không tuyến tính, người ta đưa vào mạch đo thiết bị hiệu chỉnh cho tín hiệu điện nhận đầu tỉ lệ với thay đổi đại lượng đo đầu vào Sự hiệu chỉnh gọi tuyến tính hố 1.3 Phân loại cảm biến - Trên thực tế có nhiều loại cảm biến khác phân loại cảm biến theo đặc trưng sau đây: 1.3.1 Phân loại theo nguyên lý chuyển đổi đáp ứng kích thích Bảng 1.2 Phân loại theo nguyên lý chuyển đổi đáp ứng kích thích Hiện tượng Chuyển đổi đáp ứng kích thích - Quang điện Hiện tượng vật lý - Điện từ - Từ điện - Nhiệt từ - Biến đổi hoá học Hiện tượng hoá học - Biến đổi điện hố - Phân tích phổ - Biến đổi sinh hoá Hiện tượng sinh học - Biến đổi vật lý - Hiệu ứng thể sống 1.3.2 Phân loại theo dạng kích thích Bảng 1.3 Phân loại theo dạng kích thích Hiện tượng Các đặc tính kích thích - Biên pha, phân cực Âm - Phổ - Tốc độ truyền sóng 12 - Điện tích, dịng điện - Điện thế, điện áp Điện - Điện trường (biên, pha, phân cực, phổ) - Điện dẫn, số điện môi - Từ trường (biên, pha, phân cực, phổ) Từ - Từ thông, cường độ từ trường - Độ từ thẩm - Biên, pha, phân cực, phổ Quang - Tốc độ truyền - Hệ số phát xạ, khúc xạ - Hệ số hấp thụ, hệ số xạ - Vị trí - Lực, áp suất - Gia tốc, vận tốc Cơ - Ứng suất, độ cứng - Mô men - Khối lượng, tỉ trọng - Vận tốc chất lưu, độ nhớt - Nhiệt độ Nhiệt - Thông lượng - Nhiệt dung 1.3.3 loại tính - Kiểu Bức xạ - Năng lượng - Cường độ 13 Phân theo cảm biến Bảng 1.4 Phân loại theo tính cảm biến Hiện tượng Các đặc tính kích thích - Độ nhạy - Khả tải - Độ xác - Tốc độ đáp ứng - Độ phân giải - Độ ổn định - Độ chọn lọc - Tuổi thọ - Độ tuyến tính - Điều kiện mơi trường - Cơng suất tiêu thụ - Kích thước, trọng lượng - Dải tần - Độ trễ 1.3.4 Phân loại theo phạm vi sử dụng - Công nghiệp - Nghiên cứu khoa học - Mơi trường, khí tượng - Thơng tin, viễn thông - Nông nghiệp - Dân dụng - Giao thông - Vũ trụ - Quân 1.3.5 Phân loại theo thơng số mơ hình mạch thay - Cảm biến tích cực có đầu nguồn áp nguồn dòng - Cảm biến thụ động đặc trưng thông số R, L, C tuyến tính phi tuyến 14 1.3.6 Phân loại theo cảm biến chủ động bị động - Cảm biến chủ động: không sử dụng điện bổ sung để chuyển sang tín hiệu điện Điển hình cảm biến áp điện làm vật liệu gốm, chuyển áp suất thành điện tích bề mặt - Cảm biến bị động có sử dụng điện bổ sung để chuyển sang tín hiệu điện Điển hình photodiode có ánh sáng chiếu vào có thay đổi điện trở tiếp giáp bán dẫn p-n phân cực ngược 1.3.7 Phân loại theo nguyên lý hoạt động - Cảm biến điện trở: hoạt động dựa theo di chuyển chạy góc quay biến trở, thay đổi điện trở co giãn vật dẫn - Cảm biến cảm ứng: cảm biến biến áp vi phân, cảm biến cảm ứng điện từ, cảm biến dịng xốy, cảm biến cảm ứng điện động, cảm biến điện dung,… - Cảm biến điện trường: cảm biến từ giảo, cảm biến áp điện,… Và số cảm biến bật khác như: cảm biến quang, cảm biến huỳnh quang nhấp nháy, cảm biến điện hóa đầu dị ion độ pH, cảm biến nhiệt độ,… CÂU HỎI ÔN TẬP Câu hỏi 1: Trình bày khái niệm cảm biến ? Câu hỏi 2: Trình bày phạm vi ứng dụng cảm biến? Câu hỏi 3: Trình bày phân loại cảm biến ? 15 CHƯƠNG 2: CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ 2.1 Đại cương cảm biến nhiệt độ - Nhiệt độ số đại lượng, có ảnh hưởng lớn đến tính chất vật chất Đo nhiệt độ đóng vai trị quan trọng sản xuất công nghiệp nhiều lĩnh vực khác Bởi nghiên cứu khoa học, công nghiệp đời sống, việc đo nhiệt độ cần thiết Tuy nhiên việc xác định xác nhiệt độ vấn đề không đơn giản Đa số đại lượng vật lý xác định trực tiếp nhờ so sánh chúng với đại lượng chất - Nhiệt độ đại lượng đo gián tiếp dựa vào phụ thuộc tính chất vật liệu vào nhiệt độ - Cảm biến nhiệt độ thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi nhiệt độ đại lượng cần đo - Hiện thị trường có nhiều loại cảm biến nhiệt độ, chúng có đặc điểm khác tùy vào ứng dụng thực tế, dùng hệ thống HV hệ thống điều khiển môi trường AC, trang bị y tế, cảm biến xử lý thực phẩm, xử lý hóa chất, hệ thống điều khiển ô tô, đo nhiệt độ bồn đun nước, đun dầu, đo nhiệt độ lò nung, lị sấy, đo nhiệt độ loại máy móc… 2.1.1 Thang đo nhiệt độ a Thang Kelvin (Thomson Kelvin - 1852) - Thang nhiệt độ động học tuyệt đối, đơn vị nhiệt độ K - Trong thang đo người ta gán cho nhiệt độ điểm cân ba trạng thái: nước - nước đá - giá trị có trị số bằng: 273,15 K b Thang Celsius (Andreas Celsius - 1742) - Thang nhiệt độ bách phân, đơn vị nhiệt độ oC - Nhiệt độ Celsius xác định qua nhiệt độ Kelvin theo biểu thức: T(oC)= T(K) - 273,15 (2.1) c Thang Fahrenheit (Fahrenheit - 1706) - Đơn vị nhiệt độ oF Trong thang đo này, nhiệt độ điểm nước đá tan 32oF điểm nước sôi 212oF 16 - Quan hệ nhiệt độ Fahrenheit nhiệt Celssius: °C = 5/9 (F – 32) (2.2) °F = 9/5 (C + 32) (2.3) Bảng 2.1 Bảng cho giá trị tương ứng số nhiệt độ quan trọng theo thang đo khác Nhiệt độ Kelvin (K) Celsius (oC) Fahrenhei t (oF) Điểm tuyệt đối - 273,15 -459,67 Hỗn hợp nước đá 273,15 32 Cân nước - nước đá - 273,16 0,01 32,018 Nước sôi 373,15 100 212 2.1.2 Nhiệt độ đo nhiệt độ cần đo - Giả sử môi trường đo có nhiệt độ thực Tx, đo ta nhận nhiệt độ Tc nhiệt độ phần tử cảm nhận cảm biến - Nhiệt độ Tx gọi nhiệt độ cần đo, nhiệt độ Tc gọi nhiệt độ đo - Điều kiện để đo nhiệt độ phải có cân nhiệt môi trường đo cảm biến Tuy nhiên, nhiều nguyên nhân, nhiệt độ cảm biến không đạt tới nhiệt độ mơi trường Tx, tồn chênh lệch nhiệt độ Tx - Tc định Độ xác phép đo phụ thuộc vào hiệu số Tx – Tc, hiệu số nhỏ, độ xác phép đo cao Muốn đo cần phải: + Tăng cường trao đổi nhiệt cảm biến môi trường cần đo.Giảm trao đổi nhiệt cảm biến mơi trường bên ngồi + Để tăng cường trao đổi nhiệt mơi trường có nhiệt độ cần đo cảm biến ta phải dùng cảm biến có phần tử cảm nhận có tỉ nhiệt thấp, hệ số dẫn nhiệt cao, để hạn chế tổn thất nhiệt từ cảm biến ngồi tiếp điểm, dẫn từ phần tử cảm nhận mạch đo bên ngồi phải có hệ số dẫn nhiệt thấp 2.2 Nhiệt điện trở Platin Nikel 17 2.2.1 Điện trở kim loại thay đổi theo nhiệt độ - Nhiệt điện trở điện trở có giá trị phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ thay đổi điện trở thay đổi - Với kim loại, chuyển động hạt mang điện theo hướng thành dòng điện kim loại Sự chuyển động lực học hay điện trường gây nên điện tích âm hay dương chuyển động theo chiều ngược - Dưới tác dụng nhiệt độ làm cho chuyển động thay đổi giá trị điện trở thay đổi Có thể nhiệt độ tăng điện trở tăng nhiệt độ tăng điện trở giảm - Khi chế tạo nhiệt điện trở người ta kéo chúng thành sợi mảnh quấn khung chịu nhiệt đặt vào hộp có vỏ đặc biệt đưa đầu để lấy tín hiệu với điện trở (R) Trong thực tế nhà sản xuất chế tạo nhiệt điện trở có giá trị khoảng từ 10() đến 100() - Nhiệt điện trở thường chế tạo từ vật liệu có khả chịu nhiệt như: Đồng, Nikel, Platin - Điện trở kim loại thay đổi theo nhiệt độ có ưu điểm đơn giản, độ nhạy cao, ổn định dài hạn sử dụng rộng rãi nhiều Xong nhược điểm điện trở kim loại thay đổi theo nhiệt độ kích thước lớn, cồng kềnh, có quán tính nhiệt lớn 2.2.2 Nhiệt điện trở Platin - Platin vật liệu cho nhiệt điện trở dùng rộng rãi cơng nghiệp + Có thể chế tạo với độ tinh khiết cao (99,999%) tăng độ xác tính chất điện + Có tính trơ mặt hố học tính ổn định cấu trúc tinh thể cao đảm bảo tính ổn định cao đặc tính dẫn điện trình sử dụng + Hệ số nhiệt điện trở 00C 3,9.10-3/0C + Điện trở 1000C lớn gấp 1,385 lần so với 00C + Dải nhiệt độ làm việc rộng từ -2000C ÷ 10000C 18 - Có tiêu chuẩn nhiệt điện trở platin, khác chúng nằm mức độ tinh khiết vật liệu Hầu hết quốc gia sử dụng tiêu chuẩn quốc tế DIN IEC 751 – 1983 (được sửa đổi lần vào năm 1986, lần vào 1995) Riêng USA tiếp tục sử dụng tiêu chuẩn riêng 2.2.3 Nhiệt điện trở Nikel + Có độ nhạy nhiệt cao 4,7.10-3/0C + Điện trở 1000C lớn gấp 1,617 lần so với 00C + Dễ bị oxy hoá nhiệt độ cao làm giảm tính ổn định + Dải nhiệt độ làm việc thấp 2500C - Nhiệt điện trở Nikel so sánh với Platin rẻ tiền có hệ số nhiệt độ lớn gần gấp lần (6,18.10-3 0C-1) Tuy nhiên dải đo từ -600C đến +2500C, 3500C hệ số nhiệt điện trở Nikel không ổn định Cảm biến nhiệt Nikel thường dùng công nghiệp điều hồ nhiệt độ phịng 2.2.4 Cách nối dây đo nhiệt điện trở - Hiện nhà sản xuất sản xuất nhiệt điện trở dây, dây, dây nên ta có kỹ thuật nối dây đo - Tiêu chuẩn IEC 751– 1983 yêu cầu dây nối đến đầu nhiệt điện trở phải có màu giống (đỏ trắng) dây nối đến đầu phải khác màu a Kỹ thuật hai dây: - Đây loại cấu hình dây đơn giản độ xác thấp Điện trở dây mắc nối tiếp với phần tử cảm biến làm ảnh hưởng đến độ xác Dây nối dài ảnh hưởng lớn 19 Hình 2.1 Kỹ thuật dây - Giữa nhiệt điện trở mạch đo nối hai dây Bất dây dẫn điện có điện trở, điện trở nối nối tiếp với nhiệt điện trở Với hai điện trở hai dây đo, mạch điện trở nhận điện cao điện cần đo Kết ta có thị nhiệt kế cao nhiệt độ cần đo Nếu khoảng cách xa, điện trở dây đo lên đến vài Ohm gây sai số cho phép đo - Để tránh sai số phép đo điện trở dây đo gây ra, người ta bù trừ điện trở dây đo cách Dùng biến trở bù nối vào hai dây đo chỉnh biến trở cho có thị 00C bù lại điện trở dây đo gây sai số b Kỹ thuật dây: Hình 2.2 Kỹ thuật dây - Có sợi dây nối từ RTD thay dây L1 L3 dẫn dịng đo, L2 có vai trị dây chiết áp Lý tưởng điện trở dây L1 L3 khơng có Trở kháng R3 với trở kháng phần tử cảm biến Rt - Với cách nối dây ta có hai mạch đo hình thành, hai mạch dùng làm mạch chuẩn Với kỹ thuật dây, sai số cho phép đo điện trở dây đo thay đổi nhiệt độ khơng cịn Tuy nhiên dây đo cần có trị số kỹ thuật có nhiệt độ Kỹ thuật dây phổ biến c Kỹ thuật dây 20 ... xốy, cảm biến cảm ứng điện động, cảm biến điện dung,… - Cảm biến điện trường: cảm biến từ giảo, cảm biến áp điện,… Và số cảm biến bật khác như: cảm biến quang, cảm biến huỳnh quang nhấp nháy, cảm. .. động - Cảm biến điện trở: hoạt động dựa theo di chuyển chạy góc quay biến trở, thay đổi điện trở co giãn vật dẫn - Cảm biến cảm ứng: cảm biến biến áp vi phân, cảm biến cảm ứng điện từ, cảm biến. .. CÁC BỘ CẢM BIẾN CHƯƠNG 2: CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN TIỆM CẬN CHƯƠNG 4: ĐO VẬN TỐC VỊNG QUAY VÀ GĨC QUAY CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÁC BỘ CẢM BIẾN 1.1 Khái niệm cảm biến - Cảm biến