Cảm biến nhiệt độ nhóm 2 pdf

Nội Dung : Khái quát chung  Một số loại cảm biến nhiệt độ • Cảm biến nhiệt điện trở • Cảm biến cặp nhiệt ngẫu • Một số loại cảm biến khác  Cảm biến nhiệt độ ứng dụng trong thự

CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ

Nhóm 2 : Nguyễn Xuân Kham

Nguyễn Thành Đạt Mai Ngọc Lệnh

Đinh Hữu Huy

Nội Dung :

 Khái quát chung

 Một số loại cảm biến nhiệt độ

• Cảm biến nhiệt điện trở

• Cảm biến cặp nhiệt ngẫu

• Một số loại cảm biến khác

 Cảm biến nhiệt độ ứng dụng trong thực tế

Khái quát chung :

 Nhiệt độ là một trong những đại lượng quan trọng được quan tâm nhất

vì nó có vai trò quyết định trong nhiều tính chất của vật chất

 Nhiệt độ là một đại lượng gia tăng nên để đo được giá trị chính xác của

nó là không hề đơn giản

 Thang nhiệt độ gồm có :

 Thang nhiệt động học tuyệt đối ( K )

 Thang nhiệt độ Celsius ( 0 C )

 Thang nhiệt độ Fahienheit ( 0 F )

Biểu thức quan hệ giữa các thang nhiệt độ

Khái quát chung :

 Các phương pháp đo nhiệt độ

• Phương pháp quang ( phân tích quang phổ )

• Phương pháp cơ ( sử giãn nở của vật chất )

• Phương pháp điện ( sự phụ thuộc của các đại lương điện vào nhiệt

độ)

Các loại cảm biến nhiệt độ :

Cảm biến là gì ?

Cảm biến là thiết bị dùng để đo, đếm, cảm nhận,…các đại lượng vật lý không điện thành các tín hiệu điện

 Cảm biến nhiệt điện trở

 Cảm biến cặp nhiệt ngẫu

 Các loại cảm biến khác

Cảm biến nhiệt điện trở

Nhiệt điện trở là điện trở thay đổi theo sự thay đổi nhiệt độ của nó :

RT = f(t0 )

đo R T có thể suy ra nhiệt độ

Nhiệt điện trở được chia thành :

• Nhiệt điện trở kim loại

• Nhiệt điện trở bán dẫn

Đường đặc tính :

Nhiệt điện trở kim loại :

Sử dụng các kim loại nguyên chất (Pt; Cu; Ni) với hệ số nhiệt điện trở càng lớn càng tốt

Điện trở kim loại(RTD) theo nhiệt độ : R T =R o (1+at+bt 2 +ct 3 )

Mạch đo

Rx=R+∆R : là điện trở của cảm biến.

R1=R3

R2=R4

Điện áp ngõ ra mạch đo:

Nhiệt điện trở bán dẫn (NTC- PTC) :

Thông thường được chế tạo từ các ôxit bán dẫn đa tinh thể : MgAl 2 O 4 ,

Mn 2 O 3 ,Fe 3 O 4 ,Co 2 O 3 ,ZntiO 4 ,NiO, MgO.

Các bột oxit được trộn theo một tỉ lệ thích hợp sau đó được nén với

định dạng và thiêu kết ở nhiệt độ 1000 o C

Nhiệt điện trở bán dẫn :

Trong đó :

R T : điện trở tại nhiệt độ cần đo T [°K]

β : hằng số vật liệu phụ thuộc nhiệt điện trở, khoảng từ 3000 ÷ 5000 tùy cách chế tạo.

1 1

exp

T T

R

Đường đặc tính :

Đặc tính đo :

Nhiệt điện trở có kích thước nhỏ cho phép đo nhiệt độ tại từng điểm, đồng thời nhiệt dung nhỏ nên thời gian đáp ứng ngắn.

Dải nhiệt độ làm việc từ vài độ o C đến 300 o C.

Sai số chủ yếu do sự thay đổi điện trở đường dây khi nhiệt độ môi

trường thay đổi Do đó, người ta thường sử dụng phương pháp bù điện trở dây khi sử dụng nguồn áp hay nguồn dòng.

Vì độ nhạy cao, nhiệt điện trở được ứng dụng để phát hiện biến thiên nhiệt độ rất nhỏ (khoảng 10 -4 10 -3 K).

Để đo nhiệt độ thấp, ta sử dụng các nhiệt điện trở có điện trở thấp ở

25 o C (50 100Ω) Để đo nhiệt độ cao, cần phải sử dụng những nhiệt điện ) Để đo nhiệt độ cao, cần phải sử dụng những nhiệt điện trở có điện trở cao ở 25 o C(100 ÷ 500Ω) Để đo nhiệt độ cao, cần phải sử dụng những nhiệt điện ).

Phân loại

NTC:

• NTC (Negative Temperature

Conficient) là nhiệt điện trở có hệ

số nhiệt điện trở âm

• Cấu tạo: Fe2O3; Zn2TiO4;

MgCr2O4 TiO2,…

• Ứng dụng: Khi làm việc với dòng

điện bé, NTC được dùng làm thiết

bị đo nhiệt độ.

PTC:

• PTC (Positive Temperature Coefficent) là nhiệt điện trở có hệ

số nhiệt điện trở dương.

• Cấu tạo: Ba2CO3, StO, TiO được ép và nungở nhiệt độ cao.

• Ứng dụng: Cảm biến có độ nhạy cao dùng đo nhiệt độ trong cuộn stato.

Cảm biến cặp nhiệt ngẫu :

Nguyên lí : hiệu ứng Seebeck

Nếu hai dây dẫn khác nhau nối với nhau tại 2 điểm và 1 trong hai điểm

đó được đốt nóng thì trong mạch sẽ xuất hiện 1 dòng điện gây bởi sức điện động gọi là : sức điện động nhiệt điện được cho bởi công thức

Đường đặc tính :

Một số loại cặp nhiệt ngẫu

Phương pháp đo

Dùng milivon kế có điện trở suất lớn để giảm sụt áp.

 Dùng phương pháp xung đối

để dòng điện chạy qua cặp

nhiệt bằng không

Cặp nhiệt ngẫu trong công nghiệp

• Khuyết điểm: Không chịu nhiệt độ cao, kém bền.

• Thường dùng: Đo nhiệt độ không khí, dùng trong các thiết bị đo, bảo

vệ các mạch điện tử.

• Tầm đo: -50 <150 D.C.

Một số loại IC cảm biến nhiệt

Một số loại cảm biến khác

NHIỆT KẾ BỨC XẠ

• Cấu tạo: Làm từ mạch điện tử, quang học.

• Nguyên lý: Đo tính chất bức xạ năng lượng của môi trường mang nhiệt.

• Gồm có các loại: Hỏa kế bức xạ, hỏa kế cường độ sáng, hỏa kế màu sắc.

• 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.

• Thường dùng: Lò nung thép, hóa chất ăn mòn mạnh, khó đặt cảm biến.

• Tầm đo: -54 <1000 D.F.

Một số loại cảm biến nhiệt khác

Cảm biến không tiếp xúc (sử dụng tia hông ngoại )

Dùng trong ngành y, dùng trong gia đình, đo nhiệt độ nhanh (s), chính xác Rất

dễ sử dụng, thao tác đơn giản.

Ứng dụng của cảm biến nhiệt độ :

Cảm biến nhiệt độ là một thiết bị vô cùng quan

trong, được sử dụng rộng rãi trong dân dụng và tất

cả các ngành công nghiệp

• Trong các thiết bị : ấm, bình nóng lạnh, xe hơi

• Trong công nghiệp : chế tạo kim loại, nhiệt lạnh, thăm

dò dầu khí

Cám ơn sự theo dõi

của các bạn !