báo cáo đề tài môn học kỹ thuật đo đề tài nghiên cứu lý thuyết về cảm biến nhiệt xây dựng mô hình vật lý ứng dụng cảm biến nhiệt vào hệ thống tưới cây tự động

ợ ằ Phương pháp chuẩn cảm biến Calibration - Chuẩn cảm biến là phép đo nhằm mục đích xác lập phương trình chuyển đổi của cảm biến hoặc dưới dạng phương trình hoặc dướ ạng đồ thị i d - Th

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN-ĐTVT

- -

BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC

K THUỸẬT ĐOĐỀTÀI: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ CẢM BI N NHI T, XÂY DỰNG ẾỆ

MÔ HÌNH V T LÝ ẬỨNG D NG CỤẢM BIẾN NHIỆT VÀO HỆ THỐNG TƯỚI

CÂY TỰ ĐỘNG

Giáo viên hướng d nẫ : Nguyễn Thị Bích Ng c ọ

Nhóm th c hi n : 01 ựệ

Sinh viên th c hiựện : 1 Lê Đức Quốc Anh 2051050062

2 Nguyễn Duy Đông 2051050097 3 Nguy n Minh Hi n ễể 2051050107

-

TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2022

1.1.5 Nhiễu đo 10

2.1 Mục tiêu ý tưởng đề tài 23

2.2 Thi t k ng dế ế ứ ụng trên điện thoại để giám sát 23

2.2.1 Giới thi u v Blynk IOT ệ ề 23

2.2.2 Cách hoạt động c a Blynk ủ 24

2.2.3 Đặc tính 25

2.3 Sơ đồ khối mô hình 25

2.4 L a ch n thi t b xây d ng mô hình ự ọ ế ị ự 26

2.5 Thông s k ố ỹ thuật 26

2.5.1 Kít wifi esp 8266 26

2.5.2 C m bi n nhiả ế ệt độ (DHT11) 27

2.5.3 C m biả ến độ ẩ 28 m 2.5.4 Bơm nước 365DC 12V 29

2.5.5 Module relay 1 kênh 5V 30

L I M ỜỞ ĐẦU Tình hình n n nông nghi p hi n nay ề ệ ệ ở Việt Nam theo thống kê đang có tốc độ tăng trưởng liên tục được cải thiện, không ch đạt và vượỉ t các mục tiêu tăng trưởng đã đề ra mà còn ti p tế ục ữ ững vai trò “trụ đỡ” của nền kinh tế ủa nướgi v c c ta M c dù có kặ ết qu r t kh ả ấ ả quan nhưng vẫn chưa có nhiều ứng d ng khoa h c kụ ọ ỹ thuật áp d ng vào thụ ực t giúp nó ế để thực s có th phát tri n mự ể ể ột cách nhanh chóng hơn nữa Có r t nhi u quy ấ ềtrình k ỹ thuật trồng trọt, chăm sóc tiến hành một cách ch quan và không bủ ảo đảm được đúng yêu cầu sinh trưởng của cây trồng Có thể nói trong nông nghiệp, ngoài những kỹ thuật tr ng trồ ọt thì tưới nước và tăng thời gian quang h p c a cây là m t trong nh ng ợ ủ ộ ữkhâu quan tr ng nh t c a tr ng trọ ấ ủ ồ ọt, để ảo đả b m rằng cây sinh trưởng và phát triển bình thường, tưới đúng và tưới đủ theo yêu c u nông nghi p c a cây tr ng s không ch u sâu ầ ệ ủ ồ ẽ ịb nh, h n ch sệ ạ ế ử dụng thu c tr sâu cho s n phố ừ ả ẩm an toàn, đạt năng suất, hi u qu cao ệ ảvà đặc biệt là bảo vệ môi trường là xu hướng hiện nay

Nhóm tác gi nh n th y giả ậ ấ ải pháp để đáp ứng đủ các nhu cầu cơ bản để giúp cây phát tri n tể ốt hơn đó là hệ thống tưới cây tự động k t h p v i viế ợ ớ ệc điều khi n và giám ểsát t xa các thông s c a cây Không ch hừ ố ủ ỉ ệ thống tưới cây tự động còn r t nhiấ ều ưu điểm so v i cách tr ng trớ ồ ọt thông thường mà còn chóc sóc vườn cây chuyên nghi p nh t ệ ấHệ thống tưới cây t ự động hi n nay r t ph bi n ệ ấ ổ ế ở các nước đang phát triển vì những ưu điểm vượt trội, chẳng hạn như tiết kiệm nguồn nước, tiết kiệm sức lao động, chi phí nhân công, có tính th m mẩ ỹ Tuy nhiên ở Việt Nam chỉ vài năm trở ại đây, việc tận ld ng h ụ ệ thống này để áp d ng cho ngành nông nghi p m i tr ụ ệ ớ ở thành xu hướng H ệ thống tưới cây trên cũng trở nên ph biổ ến hơn với người nông dân nông thôn cùng v i quá ở ớtrình hiện đại hóa, công nghiệp hóa nông thôn nhưng chưa được s d ng rử ụ ộng rãi để đưa vào s d ng vì chi phí khá cao ử ụ

Qua h c ph n kọ ầ ỹ thuật đo nhóm tác giả có cơ hội để ứng d ng các ki n th c mà ụ ế ứmình đã được học về cảm biến để nghiên cứu về mô hình này và nắm bắt được được nhu c u c p thi t cầ ấ ế ủa người nông dân hi n nay Nhóm quyệ ết định góp m t chút công ộs c nh bé cứ ỏ ủa mình h có th áp dđể ọ ể ụng được mô hình h ệ thống tưới cây tự động một cách t t nh t v i chi phí h p lí nh tố ấ ớ ợ ấ , làm gi m b t gánh nả ớ ặng cho người nông dân Nhóm quyết định “Nghiên c u lý thuy t v c m bi n nhi t và xây d ng mô hình v t lý ng ứế ề ảếệựậứ

d ng c m bi n nhi t vào h ụảếệệ thống tưới cây t ự động” làm đề tài báo cáo c a nhómủ Đây là đề tài không quá m i hi n nay và nhóm ớ ệ tác giả đã cố ắ g ng hoàn thành t t bài báo cáo ốm t cách t t nh t, n u có nh ng sai sót mong th y cô và các bộ ố ấ ế ữ ầ ạn góp ý để nhóm được hoàn thiện hơn về đề tài nghiên c u này Xin chân thành cứ ảm ơn

Hình 1.1 Các loại cảm bi n thông d ng ếụ

1.1.2 C u trúc c ấủa m t d ng c ộụụ đo không điện

Hình 1.2 Cấu trúc c a mủột dụng c ụ đo không điện

- Cảm bi n (sensor):ế thu nh n và biậ ến đổ ự thay đổ ủa đại lượng không điện i s i cthành sự thay đổi của đại lượng điện đầu ra

- Mạch đo: gia công tín hiệu t khâu chuyừ ển đổi cho phù h p vợ ới cơ cấu chỉ thị Bao g m: khuyồ ết đại, dịch mức, lọc, phối hợp tr kháng ở

- Cơ cấu chỉ thị: hi n th kể ị ết quả đo (số, kim, điệ ử) n t

1.1.3 Đặc trưng cơ bản a Phương trình chuyển đổi

Hình 1.3 Phương trình chuyển đổi

- Đại lượng điện (Y) ở ngõ ra của chuyển đổi luôn có th bi u di n theo ngõ vào ể ễ ễkhông điện (X) qua một hàm f

Y = f(X) - Tác dụng của nhiễu: Y = f(X, X1, X2, , Xn) - Trong đó X1, X2, là những đại lượng nhiễu, do vậy điều kiện lý tưởng là các đại lư ng này b ng 0 ợ ằ

Phương pháp chuẩn cảm biến (Calibration) - Chuẩn cảm biến là phép đo nhằm mục đích xác lập phương trình chuyển đổi của cảm biến hoặc dưới dạng phương trình hoặc dướ ạng đồ thị i d

- Thực hiện phép đo với những tín hiệu ngõ vào xi xác định để tìm được ngõ ra yi → xây dựng đường đặc tính

 Chuẩn đơn giản: đại lượng đo chỉ có đại lượng vật lý duy nhất tác động lên và c m bi n không nh y vả ế ạ ới tác động của các đại lượng ảnh hưởng Đo giá trịngõ ra ứng v i giá tr ớ ị ngõ vào không đổi Tiến hành theo 2 phương pháp: chuẩn trực tiếp và chu n gián tiẩ ếp

 Chuẩn nhiều l n: áp d ng các c m bi n có tính tr , xây dầ ụ ả ế ễ ựng đường đặc tính khi ngõ vào tăng lên và xây dựng đường đặc tính khi ngõ vào giảm xuống b. Độ ạy nh

- Độ nh y: ạ là tỷ ố ến thiên đầ s bi u ra theo biến thiên đầu vào - Độ nh y chủ o: ạđạ

0lim

- Độ nh y chủ ạđạo Sx càng l n t c khớ ứ ả năng đo được các đại lượng bi n thiên ếđầu vào càng nh ỏđồng nghĩa với chuyển đổi càng tốt

4 - Độ nh y phụ: ạ xi

0

iX

- Độ nh y phụ ạ Sxi càng nh tỏ ức ảnh hưởng của các đại lượng ph (nhi u) càng ụ ễnh ỏ đồng nghĩa với chuyển đổi càng t ốt

- Độ chọn lựa: tỷ l giệ ữa độ nh y chạ ủ đạo và độ nh y phạ ụ: x

ixiSK =

S C m bi n có ả ế

iK càng l n thì càng t ớ ốt

c Ngưỡng độ nhạy và gi i hớ ạn đo - Ngưỡng độ nhạy là độ biến thiên l n nh t cớ ấ ủa ngõ vào mà ngõ ra chưa thay đổi

0

Y = f(X+Δ )thì Δ0càng nhỏ càng tốt

- Giới hạn đo là ph m vi biạ ến thiên ngõ vào mà phương trình chuyển đổi còn nghiệm đúng Khi l a ch n c m bi n ph i ch n c m bi n có gi i hự ọ ả ế ả ọ ả ế ớ ạn đo lớn hơn hoặc b ng kho ng muằ ả ốn đo

d Độ tuyến tính

- M t c m biộ ả ến được g i là tuy n tính trong m t dọ ế ộ ải đo xác định n u trong dế ải đo đó độ nhạy không ph thu c vào giá tr ụ ộ ị đo Nếu c m bi n không tuy n ả ế ế tính, người ta sử d ng các mụ ạch đo để hiệu ch nh thành tuyỉ ến tính gọi là sự tuyến tính hóa

Hình 1.4 Sơ đồ độ tuy n tính ế

- Đường thẳng tốt nh t (Best Straight Line):ấ Khi chuẩn một cảm biến, người ta đo được các cặp giá trị ứng với ngõ ra và ngõ vào { x ,yi i}

- Lý tưởng thì nh ng giá tr này s n m trên mữ ị ẽ ằ ột đường đặc trưng là đường th ng ẳThực nghiệm các điểm này không nằm trên cùng đường thẳng mà nằm trên 1 đường gọi là đường cong chuẩn Đường thẳng được xây dựng từ kết quả thực nghiệm sao cho sai s ố là nhỏ nhất: đường th ng tẳ ốt nhất

Hình 1.5 Sơ đồ đường th ng t t nh t ẳốấ

e Sai s ốSai số là sai l ch gi a giá tr ệ ữ ị thực và giá tr ị đo được g m sai s tuyồ ố ệt đối và sai s ố tương đối Có 3 loại sai s ch yếu trong chuyố ủ ển đổi đại lượng đo lường không điện:

 Sai s phi tuyốến: là sai s xu t hi n trong k t quố ấ ệ ế ả đo do đặc tính chuyển đổi là phi tuy n Cách kh c ph c là tuyế ắ ụ ến tính hóa đặc tính chuyển đổi

 Sai số phụ: là sai số xuất hi n do ệ ảnh hưởng của các đại lượng ph Cách kh c ụ ắph c là s d ng c m biụ ử ụ ả ến đúng trong môi trường theo yêu c u c a nhà s n xu t, ầ ủ ả ấlọc nhiễu, bù nhi u, phễ ối hợ ổp t ng tr v.v ở

 Sai s ố ngưỡng: là sai s ố do ngưỡng độ nh y Sai s này ph ạ ố ụ thuộc vào công ngh ệchế tạo nên không có cách khắc phụ c

1.1.4 Phân lo i cạ ảm biến

C m bi n có th ả ế ể được phân lo i theo 1 trong các tiêu chu n sau: ạ ẩ

 Yều cầu về nguồn cung cấp: Tích cực và thụ động

 Trạng thái tín hiệu ra: Tương tự và số

 Trạng thái đo lường: Trạng thái lệch và cân bằng

a Cảm bi n tích c c ếự- Cảm bi n tích cếực: đòi hỏi sự cung cấp năng lượng bên ngoài hay tín hiệu kích thích để tác động Các cảm biến hoạt như máy phát, đáp ứng là điện áp, điện tích hay dòng điện

Hình 1.6 Sơ đồ ệ ứ hi u ng nhiệt điện  Hiệu ứng hỏa điện: M t s tinh th g i là tinh th hộ ố ể ọ ể ỏa điện (ví d tinh th sulfate ụ ể

triglycine) có tính phân cực điệ ựn t phát với độ phân c c ph ự ụ thuộc vào nhiệt độ, làm xu t hi n trên các mấ ệ ặt đối di n c a chúng nhệ ủ ững điện tích trái dấu Độ ớn lcủa điện áp giữa hai mặt phụ thuộc vào độ phân c c c a tinh thự ủ ể hỏa điện Hiệu ứng hỏa điện được ng dứ ụng để đo lượng của b c xạ ánh sáng Khi ta chiếu một ứchùm ánh sáng vào tinh thể ỏa điệ h n, tinh th h p th ánh sáng và nhiể ấ ụ ệt độ

Hình 1.7 Sơ đồ ệ ứ hi u ng hỏa điện

 Hiệu ứng áp điện: M s v t li u g i chung là v t liột ố ậ ệ ọ ậ ệu áp điện (như thạch anh chẳng hạn) khi b bi n dị ế ạng dưới tác động c a lủ ực cơ học, trên các mặt đối diện của t m v t li u xu t hi n nhấ ậ ệ ấ ệ ững lượng điện tích bẳng nhau nhưng trái dấu, được g i là hi u ọ ệ ứng áp điện Đo V ta có thể xác định được cường độ của lực tác d ng ụF

Hình 1.8 Sơ đồ ệ ứng áp điệ hi u n

 Hiệu ứng cảm ứng điện từ: Khi m t dây d n chuyộ ẫ ển động trong t ừ trường không đổi, trong dây d n xu t hi n m t suẫ ấ ệ ộ ất điện động t l v i t thông c t ngang dây ỷ ệ ớ ừ ắtrong một đơn vị thời gian, nghĩa là tỷ ệ ới tố l v c độ d ch chuy n cị ể ủa dây Tương t ự như vậy, trong một khung dây đặt trong t ừ trường có t thông biừ ến thiên cũng xu t hi n m t suấ ệ ộ ất điện động t l v i tỷ ệ ớ ốc độ biến thiên c a t thông qua khung ủ ừdây Hi u ng cệ ứ ảm ứng điện từ được ứng dụng để xác định tốc độ ị d ch chuyển của vật thông qua việc đo suất điện động cảm ứng

Hình 1.9 Sơ đồ ệ ứ hi u ng cảm ứng điện từ

 Hiệu ứng quang – điệ – từ: Khi tác dụn ng m t từ trườộ ng B vuông góc v i bức ớx ánh sáng, trong v t li u bán dạ ậ ệ ẫn được chi u sáng sế ẽ xuất hi n m t hiệ ộ ệu điện thế theo hướng vuông góc với từ trường B và hướng bức xạ ánh sáng

Hình 1.10 Sơ đồ ệ ứ hi u ng quang- i n-t đ ệừ

- Chuyển đổi thụ động thường được ch t o t nh ng tr kháng có thông sế ạ ừ ữ ở ố chủ y u nh y vế ạ ới đại lượng cần đo Đáp ứng c m bi n có thả ế ể là điện trở, độ ự ả t c m hoặc điện dung Giá tr tr kháng ph thuị ở ụ ộc vào kích thước hình học, tính chất điện của vật liệu ch t o ế ạ

Hình 1.12 B ng mảộ ốt s đại lượng cơ bản

c C m biảến tương tự và ố s - C m biảến tương tự: cung c p tín hi u liên t c trong c ấ ệ ụ ả cường độ, th i gian ờvà không gian H u h t các giá tr ầ ế ị đo lường v t lý mang tính chậ ất tương tự Ví d Nụ: hiệt độ, sự ị d ch chuyển, cường độ ánh sáng

- C m bi n sảếố: tín hi u ra gi ệ ữ ở trạng thái các bước ho c r i r c Tín hi u s ặ ờ ạ ệ ốdễ dàng l p lặ ại, đáng tin cậy và d truyễ ền đi xa

Ví d : Shaft Encoder, Contact switch ụ

Ngõ ra cảm bi n chu n công nghi p ếẩệ Cảm biến tương tự:

- Ngõ ra dòng điện: 0 20mA, 4 20mA – –- Ngõ ra điện áp:

+ Đơn cực (unipolar): 0 – 1V, 0 – 5V, 0 – 10V, + Lưỡng cực (bipolar): ±1V, ±5V, ±10V, - Ngõ ra analog k t hế ợp đầu đọc tín hi u (m ch x lý & b khuệ ạ ử ộ ếch đại

amplifier)

 Cảm bi n s : ếố

- Ngõ ra Relay: NO, NC - Ngõ ra transistor (TTL & HTL): NPN vs PNP with or without Open Collector - (NO, NC), (Sinking vs Sourcing)

10

Hình 1.13 Sơ đồ ngõ ra c a c m biến số ủả

d Trạng thái đo lường - Chế l ch:độ ệ tín hi u ph n h i là s ệ ả ồ ự thay đổi (lệch) so với trạng thái ban đầu của thiết bị đo Sự thay đổi này tương ứng v i giá tr ớ ị đo

- Chế độ cân bằng: đưa ảnh hưởng c a tín hiủ ệu đo lên hệ thống đo lường để chống lại tác động của hệ thống đo lường

- Dụng cụ đo lường ở chế độ cân b ng có th có k t quằ ể ế ả đo chính xác hơn ở chế độ lệch nhưng đáp ứng thường chậm hơn

1.1.5 Nhiễu đo

Nhiễu đo được chia làm 2 loại chính: Nhiễu nội tại và nhiễu đường truyền  Nhiễu n i t i: phát sinh do không hoàn thi n trong vi c thi t k , ch t o các b ộ ạ ệ ệ ế ế ế ạ ộ

cảm biến Nhiễu nội tại không thể khắc phục nhưng có thể giảm thiểu  Nhiễu do đường truyền: phát sinh do những ngu n nhiồ ễu, t trường, trường điện ừ

t sóng radio, do m ch ph i hừ ạ ố ợp trên đường truy n, ho c phát sinh t i máy thu ề ặ ạĐể giảm nhiễu trên đường truyền ta có th sử d ng mể ụ ột số phương pháp như: cach ly ngu n, l c ngu n, nồ ọ ồ ối đất, b trí linh ki n h p lý, ố ệ ợ

 Một số ệ bi n pháp kh c phắ ục nhiễu

Hình 1.14 M t s ộ ố loại ngu n nhi u phồễổ biến

1.1.6 Các bướ ực l a ch n c m bi n ọảế

- Đạ lượng v t ci ậ lý ần đo- Phương pháp đo

- Sai số - Độ phân gi iả

Môi trường:

- Điện, t ừ trường …K t n i: ếố

+ S ố (kết n i n i ố ố tiếp hay song song)

12 1.2 Nghiên c u lý thuy t v c m bi n nhiứế ề ảếệt độ

1.2.1 Khái ni m ệ- Cảm biến nhiệt độ là thiết bị dùng để ả c m nh n s biậ ự ến đổi về nhiệt độ ủa đại clượng cần đo

- T(°F) = T(°C)+329

5

9T(°F) = (T(°F) - 32)

b) Điểm chu n nhiẩệt độ

 Nhiệt độ đo chính là nhiệ ộ ủt đ c a cảm biến và được ký hi u là ệ Tc  Nhiệt độ này phụ thuộc vào mội trường TXvà sự trao đổi nhi t v i môi ệ ớtrường bên ngoài

 Để làm giảm ảnh hưởng c a nhiệt độ môi trườủ ng: - Tăng trao đổi nhiệt giữa cảm biến và môi trường đo.- Giảm trao đổi nhiệt giữa cảm bi n và mế ội trường bên ngoài VD: đo nhiệt độ trong lòng ch t rấ ắn: khoan 1 l ỗ sâu L với bán kính r thì L ≥ 10.r và l khoan phỗ ải được lấp đầy b ng vằ ật liệu d n nhiẫ ệt tốt

i Phân lo i cạ ảm biến nhiệt độ

 Cảm bi n ti p xúc:ếế trao đổi nhiệt x y ra ả ở chỗ tiếp xúc giữa đối tượng và cảm biến

- C m bi n giãn n (nhiả ế ở ệt kế ả gi n n ) ở- C m biả ến điện trở (nhiệt điện tr ) ở- C p nhi t ng u ặ ệ ẫ

 Cảm bi n không ti p xúc:ếế trao đổi nhiệt xảy ra nhờ vào bức xạ, năng lượng nhiệt ở dạng ánh sáng h ng ngoại, h a kế ồ ỏ

 Cảm bi n bếị tác động của môi trường đo gây ra sai số khi đo nhiệt độ

Yêu c u: cầ ực tiểu sai s ố (thiết kế cảm biến thích h p hoợ ặc pp đo chính xác)

c) Nguyên lý đo nhiệt Có 2 phương pháp xử lý tín hiệu nhiệt độ

- Cân b ng ằ- Dự báo

 Phương pháp cân bằng: nhiệt độ xác định hoàn toàn khi không có s ự sai lệch đáng kể ữ gi a nhiệt độ ề b mặt đo và nhiệt độ ả c m bi n, t c là cân b ng ế ứ ằnhiệ ạt đ t đến giữa cảm biến và đối tượng đo

 Phương pháp dự báo: cân b ng nhiằ ệt không đạt đến trong thời gian đo, nhiệt độ được độ được xác định thông qua tốc độ thay đổi nhi t c a c m bi n ệ ủ ả ếd) Các b ộphận của c m bi n ảế nhiệt độ

 Phần t c m nh n: v t liử ả ậ ậ ệu có đặc tính thay đổi theo nhiệt độ Đầu k t n i: k t n i gi a ph n t c m nh n và mế ố ế ố ữ ầ ử ả ậ ạch điện t bên ngoài, có ửnhiệt dẫn suất và điện tr nh ở ỏ

 Vỏ bọc bảo vệ: phân cách phần tử cảm nhận với môi trường, có nhiệt tr ởthấp và cách điệ ốn t t, ch u m và chị ẩ ống ăn mòn tốt

14 Hình 1.16 C u t o c a cấạủảm biến nhiệt độ

1.2.2 Thermistor  Thermistor: điện tr ở nhạy v i nhiớ ệt được sử dụng để đo nhiệ ộ t đ Là h n h p c a các oxit kim loỗ ợ ủ ại được nén định d ng Có th ạ ể có kích thước

rất nhỏ, một số trường h p nh ợ ỏ hơn 1mm. Mô hình đơn giản biểu diễn mối quan hệ giữa nhiệt độ và điện trở: ΔT=k.ΔR

Nếu k > 0: thermistor có h s nhiệ ố ệt dương (PTC) k < 0: thermistor có h s nhi t âm (NTC) ệ ố ệ

Hình 1.17 Thermistor  Thermistor NTC được sử d ng 3 chụ ở ế độ hoạt động khác nhau:

- Chế độ điện áp – dòng điện - Chế độ dòng điệ – thời gian n - Chế độ điện tr nhiở – ệt độ

a) Chế độ điện áp – dòng điện - Khi thermistor b quá nhiị ệt do năng lượng c a nó, thi t b hoủ ế ị ạt động ở chế độ điện áp – dòng điện Ở chế độ này, thermistor thích hợp để đo sự thay đổi của điều kiện môi trường, ví dụ như sự thay đổ ủa lưu lượi c ng khí qua cảm biến

Hình 1.18 Sơ đồ chế độ điện áp – dòng điện

b) Chế độ dòng điện – thời gian

- Đặc trưng dòng điện – thời gian của thermistor phụ thuộc vào h ng s tiêu tán ằ ốnhiệt của vỏ và nhi t dung cệ ủa phần t Khi cử ấp dòng điện vào thermistor v bỏ ắt đầu t ựđốt nóng Nếu dòng điện liên tục thì điện trở thermistor bắt đầu giảm Đặc trưng này được sử dụng để làm ch m các ậ ảnh hưởng của các gai áp cao

16 Hình 1.19 Sơ đồ chế độ dòng điệ – thờn i gian

c) Chế độ điện tr nhiở –ệt độ

- Ở chế độ điện tr - nhiở ệt độ, thermistor hoạt động ở điều ki n công su t zero, ệ ấnghĩa là không xảy ra s t ự ự đốt nóng

Hình 1.20 Sơ đồ chế độ điện tr - nhi t ởệ độ

- Đa thức b c 3 x p x ậ ấ ỉ đặc tuyết điện tr - nhiở ệt độ ủ c a thermistor là phương trình



Trong đó: - T : nhiệt độ thermistor (°K)

- RT : điện tr thermistor (ở ) - R0: Điện trở thermistor () tại T0- A0, A1, A3: các hệ số được nhà sản xuất cấp - B: h ng sằ ố phụ thuộc v t liậ ệu thermistor (thường ký hi u BT1/T2, ví d B25/85 ệ ụ= 3540K ).

- Trong xe hơi: đo nhiệt độ nước làm l nh hay d u, theo dõi nhiạ ầ ệt độ ủ c a khí th i, ảđầu xilanh hay h ệ thống th ng, ắ

- Hệ thống điều hòa và sưởi: theo dõi nhiệt độ phòng, nhiệt độ khí th i hay lò ảđốt,

- Trong công nghiệp: ổn định nhiệt cho diode laser hay các ph n t quang, bù ầ ửnhiệt cho cuộn dây đồng,

18 - Trong vi n thông:ễ đo và bù nhiệt cho điện thoại di động

1.2.3 RTD - RTD (Resistance Temperature Detector) là c m bi n nhi t d a vào hiả ế ệ ự ện tượng điện tr kim loở ại tăng khi nhiệt độ tăng

 Có d ng dây kim lo i ho c màng m ng kim loạ ạ ặ ỏ ại có điện trở suất thay đổi nhi u theo nhiề ệt độ

 Gần như tuyến tính trên một dải đo rộng (quan hệ giữa điện trở và nhiệt độ gần tuyến tính)

 C n cung c p mầ ấ ột dòng điện để ạo ra điện áp rơi trên cảm biế t n

1.2.4 Thermocouple (C p nhi t ngặệẫu)

 Gồm 2 hay nhi u thanh dề ẫn điện được hàn v i nhau ớ Biến i nhiđổ ệt năng thành điện năng

 C n có s chênh nhi t gi a mầ ự ệ ữ ối nối có nhiệt độ ần đo t và mố ố c i n i có nhiệt độ chuẩn t0

 Dễ dàng s dử ụng và đo lường a Hiệu ứng seebeck

- Khi 2 kim loại khác nhau được nối 2 đầu, một đầu đốt nóng thì có một dòng điện chạy trong mạ ch

α: hệ s Seebeck, h ng s t l ố ằ ố ỉ ệ

b Các định luật Thermocouple

1 Dòng nhiệt điện không th t o ra trong các mể ạ ạch đồng nh t ấ2 Tổng đạ ố ứi s s c nhiệt điện trong m t mộ ạch được c u t o t các ch t d n ấ ạ ừ ấ ẫđiện khác nhau bằng 0 nếu nhiệt đ tại các ch ộ ỗtiếp giáp như nhau

Hình 1.25a Định lu t Thermocouple ậ

3 Nếu 2 ti p giáp t i nhiế ạ ệt độ T1 và T2 tạo ra điện áp Seebeck V2, t i nhiạ ệt độ T2 và T3 tạo điện áp V1 thì tại nhiệt độ T1 và T3 tạo ra điện áp là V3 = V1 + V2

20 Hình 1.25b Định lu t Thermocouple ậ

c Ưu/nhược điểm Thermocouples  Ưu điểm:

- Đơn giản - Khả năng đo nhiệt độ cao - Giá thành thấp - Đáp ứng nhanh đối với s ự thay đổi nhiệt độ

 Nhược điểm:

- Độ ổn định kém - Ít nhạy c m vả ới sự thay đổi nhỏ ủa nhiệt độ c- Dây d n nẫ ối dài phải dùng cùng lo i thermocouple ạ- Dây d n có th b nhi u n u không b c giáp ch ng nhi u ẫ ể ị ễ ế ọ ố ễ1.2.5 ảC m bi n h ng ngo i ếồạ

 Ưu điểm:

- C m bi n không ti p xúc ả ế ế- Đáp ứng nhanh hơn hoặc bằng v i thermocouples ớ- Không ảnh hưởng bởi quá trình ăn mòn hoặc oxy hóa - Ổn định

 Nhược điểm:

- Giá thành cao - Mạch điện t giao ti p phử ế ức tạp - Chịu ảnh hưởng c a bủ ụi, khói, bức xạ môi trường,