Cảm biến đo nhiệt độ

Cảm biến đo nhiệt độ

Seminar: GVHD: Lê Ngọc Đình SVTH: Nguyễn Minh Trung K0503200 MỤC LỤC:  TỔNG QUAN  RESISTANCE TEMPERATURE DETECTORS_RTDs  THERMALLY SENSITIVE RESIST OR/THERMISTOR  THERMOCOUPLE  NHIỆT KẾ HỒNG NGOẠI CẢM BIẾN ĐO NHIỆT ĐỘ Nhiệt độ là đại lượng vật lý không thể đo trực tiếp được,nhưng có thể xác đònh được thông qua sự thay đổi của các đại lượng phụ thuộc( điện trở,sự giản nở). ÑÔN VÒ ÑO NHIEÄT ÑOÄ :  Thang đo Celsius  Thang đo Kelvin:  Thang đo Fahren: T C T K( ) ( ) . ° = ° − 2 7 3 1 5 T F T C( ) ( ) ° = ° + 9 5 3 2 Thang đo nhiệt độ chuẩn :  -182,97 °C : cân bằng khí _lỏng - oxygène;  0,00 °C: cân bằng rắn_ lỏng – nước;  0,01 °C: điểm thử của nước;  100,00 °C: cân bằng lỏng_ rắn – nước;  419,58 °C: cân bằng rắn lỏng –kẻm ;  444,67 °C: cân bằng khí_ lỏng – lưu huỳnh;  961,62 °C: cân bằng rắn _lỏng- bạc;  1064,43 °C: cân bằng rắn lỏng- vàng. CÁC PHUƠNG PHÁP ĐO NHIỆT ĐỘ :  Đo nhiệt độ trực tiếp: - Cặp nhiệt điện (Thermocouple). - Nhiệt điện trở kim loại/ nhiệt điện trở dương (Resistance Temperature Detectors-RTDs). - Nhiệt điện trở bán dẫn/ nhiệt điện trở âm (Thermally Sensitive Resistor/Thermistor)  Đo nhiệt độ gián tiếp: - Nhiệt kế hồng ngoại RESISTANCE TEMPERATURE DETECTORS_RTDs :  Nguyên lý :điện trở vật dẫn thay đổi theo nhiệt độ: l : chiều dài dây dẫn [m] A : tiết diện dây dẫn [m2] Ρ : điện trở suất [Ωm] )1( T A l R o αρρ ρ += =  Sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ gần như tuyến tính được biểu diễn theo phương trình:  Ta có thể coi như đáp ứng này sẽ là tuyến tính trên một khoảng nhỏ nhiệt độ,.Công thức này có thể được viết lại: a, b, α : hằng số phụ thuộc kim loại RT: điện trở tại nhiệt độ cần đo T [°K] R0: điện trở tại nhiệt độ To[°K] ( ) ( ) [ ] 000 1 TTbTTaRR −×+−×−×= ( ) TRR T ∆+×= *1 0 α RESISTANCE TEMPERATURE DETECTORS_RTDs :  Ảnh hưởng của sự tự đốt nóng : δ : hệ số tiêu tán công suất [mW/ °C] PD : công suất tiêu tán [mW]  Độ nhạy [Ω/ °C]: T IR T P D ∆ × = ∆ = 2 δ 0 RS ×= α RESISTANCE TEMPERATURE DETECTORS_RTDs : Quan hệ điện trở_nhiệt độ : Nhiệt độ tăng thì điện trở tăng. [...]... sự chênh lệch nhiệt độ giữa chúng sẽ tự sinh ra sức điện động  Ngun THERMOCOUPLE: Do bởi sức điện động chỉ phụ thuộc vào sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai mối nối, cần phải biết được ít nhất nhiệt đô của 1 trong 2, mới xác đònh được nhiệt độ mối nối còn lại  Nhiệt độ của mối nối đã biết gọi là nhiệt độ chuẩn  Độ nhạy nhiệt (hay còn gọi là năng suất nhiệt điện) của cặp nhiệt điện ở nhiệt độ Tc được xác... cho nhiệt độ mối nối:  Bổ chính bằng phần cứng : Mạch điện ứng dụng :  Bổ chính bằng phần mềm  :đo nhiệt độ khối đẳng nhiệt bằng cảm biến nhiệt khác như RTD : Đo điện trở RTD để có TREF •Từ TREF xác đònh áp VREF Đo VM và trừ Vref có V1 NHIỆT KẾ HỒNG NGOẠI :  Nhiệt - - - kế hồng ngọai (IRT) cơ bản gồm có 4 thành phần: Ống dẫn sóng (waveguide) để thu gom năng lượng phát ra từ bia (target) Cảm biến. .. nhiệt độ khác nhau sẽ sinh ra một suất điện động Suất điện động này chỉ phụ thuộc vào bản chất của vật dẫn và nhiệt độ TM, TN của hai điểm M và N THERMOCOUPLE:  Hiệu ứng seebeck: giả sử có một mạch kín tạo thành từ hai vật dẫn A B và hai chuyển tiếp của chúng được giữ ở nhiệt độ T1 và T2, khi đó mạch sẽ tạo thành một cặp nhiệt điện  Cặp nhiệt điện này gây nên một suất điện động do kết quả tác động... dụng :  Suất - - điện động Seebeck đo được giữa hai đầu của cặp nhiệt sẽ cung cấp thơng tin về nhiệt độ cần đo. Người ta thường áp dụng hai phương pháp đo suất điện động: Sử dụng milivơn kế có điện trở trong rất lớn để giảm sụt thế trên dây dẫn Sử dụng phương pháp xung đối để dòng chạy qua cặp nhiệt bằng khơng Mạch điện ứng dụng :  Các cách bổ chính cặp nhiệt : Để bảo đãm việc đo luôn chính xác, có... Ngun lý : Sư thay đổi của bán dẫn theo nhiệt độ T, do số lïng cặp điện tử –lổ trống tăng làm giảm điện trở :  1 1  RT = R0 exp  β ×  −  T T   0    β: hằng số vật liệu phụ thuộc nhiệt điện trở RT: điện trở tại nhiệt độ cần đo T [°K] Ro: điện trở tại nhiệt độ To[°K]  1 dR α= × RT dT α =− β T 2 THERMALLY SENSITIVE RESISTOR/THERMISTOR :  Đối với nhiệt độ lớn hơn thì ta phải dùng phương trình... ứng Peltier và Thomson.Suất điện động đó gọi là suất điện động Seebeck THERMOCOUPLE:  Suất điện động giữa a và b, b và c, c và d, d và a lần lược bằng: THERMOCOUPLE:  Suất điện động Seebeck sẽ bằng tổng các suất điện động thành phần Peltier và Thomson ở trên:  Nếu chọn T1 là nhiệt độ so sánh và lấy T1 = 0 °C, khi đó đối với một cặp vật dẫn A B cho trước, suất điện động chỉ phụ thuộc vào T2 THERMOCOUPLE:... gọi là nhiệt độ chuẩn  Độ nhạy nhiệt (hay còn gọi là năng suất nhiệt điện) của cặp nhiệt điện ở nhiệt độ Tc được xác định:  Đặc trưng cặp nhiệt : Cấu tạo : Bảng dưới đây liệt kê một số loại cặp nhiệt điện thường gặp: Cặp nhiệt điện Nhiệt độ làm việc 0C E, mV Độ chính xác Đồng/Constantan Ф = 1,63 mm -270 ÷370 -6,258 đến 19,027 (-1000C ÷-400C): ±2% (-400C ÷1000C): ±0,8% (1000C 3500C): ±0,75% Sắt/Constantan... thuộc vào bản chất của vật dẫn và nhiệt độ: THERMOCOUPLE:  Định luật Volta : trong một chuỗi cách nhiệt được cấu thành từ những vật dẫn khác nhau, tổng suất điện động Peltier bằng 0  VD : trong một chuỗi gồm bốn vật dẫn A B C D mắc nối tiếp , tổng suất điện động sẽ bằng 0: THERMOCOUPLE:  khi hai vật dẫn A và C được phân cách bởi các vật dẫn trung gian và tồn hệ là đẳng nhiệt thì hiệu điện thế giữa hai... Steinhart-Hart: 1 = A + B ln R T + C ln R 3 T T Quan hệ điện trở _nhiệt độ : Nhiệt dộ tăng thì điện trở giảm Cấu tạo : Thermistor là một thuật ngữ thơng dụng của thermally sensitive resistor,đầu dò nhiệt của chúng là chất bán dẫn có α âm / dương Những thiết bị này được cấu tạo bởi vật liệu sứ có tính chất dẫn điện phụ thuộc vào nhiệt độ  NTC thermistor thường được làm từ những oxid của mangan,nickel,coban,sắt.Trong... mạch chuyển đổi nhiệt độ thành tần số…… Sử dụng kỹ thuật số tuyến tính hóa trong miền tần số Thay đổi mạch của transducer : mạch cầu Wheatstone; gắn trở song song  Thơng thường điện trở song song được tính theo cơng thức :  β − 2T   m R S = RTm ×   β + 2T   m   THERMOCOUPLE:  Hiệu ứng Peltier: ở chỗ tiếp xúc giữa hai dây dẫn A và B khác nhau về bản chất nhưng cùng một nhiệt độ tồn tại một