Slide về cảm biến nhiệt độ

Nhiệt độ là đại lượng vật lý không thể đo trực tiếp, nhưng có thể xác định được thông qua sự thay đổi của các đại lượng phụ thuộc (điện trở, sự giãn nở,…).Nhiệt điện trở kim loạiĐo nhiệt độ theo phương pháp không tiếp xúc

Chào mừng cô bạn đến với thuyết trình nhóm TÌM HIỂU VỀ CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ Khái niệm đo nhiệt độ Nhiệt điện trở kim loại NỘI DUNG Đo nhiệt độ IC cảm biến nhiệt độ Nhiệt điện trở NTC Nhiệt điện trở NTC Cặp nhiệt điện Phương pháp đo nhiệt độ không tiếp xúc Khái niệm đo nhiệt độ 1.1 Khái niệm đo nhiệt độ: - Nhiệt độ đại lượng vật lý đo trực tiếp, xác định thơng qua thay đổi đại lượng phụ thuộc (điện trở, giãn nở,…)  Một số công cụ đo nhiệt độ 1.2 Thang đo nhiệt độ  Thang đo Kelvin: - Hay gọi thang nhiệt độ động học tuyệt đối, đơn vị K - Trong thang Kelvin người ta gán cho nhiệt độ điểm cân ba trạng thái nước nước đá - giá trị số 273,15K (thường sử dụng 273K) - Từ thang Kelvin người ta xác định thêm thang thang Celsius thang Fahrenheit cách chuyển dịch giá trị nhiệt độ 1.2 Thang đo nhiệt độ   - Thang Celsius: đơn vị nhiệt độ °C Quan hệ nhiệt độ Celsius nhiệt độ Kelvin xác định theo biểu thức : T (°C) = T (K) - 273,15 - Thang Fahrenheit: đơn vị nhiệt độ °F Ta có chuyển đổi qua lại °C °F sau : T(°C) = [T(°F) – 32 ] T (°F) = T(°C) + 32 1.2 Thang đo nhiệt độ  Bảng thông số đặc trưng thang đo nhiệt độ khác nhau:  Hình ảnh thang đo nhiệt độ 1.3 Các phương pháp đo nhiệt độ Để chế tạo cảm biến nhiệt độ người ta sử dụng nhiều nguyên lý cảm biến khác như: - Phương pháp quang dựa phân bố phổ xạ nhiệt dao động nhiệt (hiệu ứng Doppler) - Phương pháp dựa giãn nở vật rắn, chất lỏng chất khí (với áp suất không đổi) dựa tốc độ âm - Phương pháp điện dựa phụ thuộc điện trở vào nhiệt độ 10  Hiệu ứng Sheebek (hiệu ứng nhiệt điện): Khi đầu tiếp xúc giữ nhiệt độ ổn định (ví dụ T2 = C) đầu (T1) đặt mơi trường có nhiệt độ thay đổi Khi đó, sức điện động vịng dây dẫn hàm số nhiệt độ T1 ���(�1, �2 ) = (1 )+� Điện áp đầu phụ thuộc vào nhiệt độ điểm đo nhiệt độ đầu cặp nhiệt Nhiệt độ đầu cặp nhiệt tức nhiệt độ môi trường Trong thực tế điều khiển nhiệt độ hãng chế tạo sẵn có khả tự xác định nhiệt độ môi trường 53 6.2 Cấu tạo cặp nhiệt điện: 1- Measuring junction: phận quan trọng cặp nhiệt điện Phần bao gồm kim loại có cấu tạo vật liệu khác hàn đầu với 2- Thermocouple wires: phần dây kết nối để nối phần đo nhiệt độ điều khiển 3- Ceramic insulators: phần sứ cách nhiệt sử dụng để giữ dây cặp nhiệt điện cách điện dọc theo toàn chiều dài đầu dò 54 6.2 Cấu tạo cặp nhiệt điện: 4- Protective sheath: phần vỏ bảo vệ bên ngồi cặp nhiệt điện Thơng thường lớp vỏ làm inox nhiệt độ 1200 độ C trở xuống Còn loại cặp nhiệt điện có thang đo cao 1200 độ C lớp vỏ làm sứ 5- Connection head: phần chứa dây kết nối cặp nhiệt điện Khi ta dùng chuyển đổi cặp nhiệt điện 4-20mA cho vào 55 6.3 Các ý sử dụng cặp nhiệt điện: • Nguyên nhân gây sai số phép đo với cặp nhiệt Khi đầu vỏ cặp nhiệt bị nối vào điện 220 VAC sai số lên đến 10% • Ảnh hưởng tự cảm từ đường dây hay cuộn dây có cường độ lớn tạo nên điện áp xoay chiều cặp nhiện điện sai số lên tới 100% • • Trường hợp cặp nhiệt bị ẩm ướt sai số lên tới 20% Khi cặp nhiệt đặt gần đường dây cao khơng chống nhiễu sai số tới 2% Nối dài dây nối cặp nhiệt tới thiết bị đo • Khi nối dây từ cặp nhiệt lên thiết bị đo, điểm nối thành cặp nhiệt sinh điện áp ký sinh gây nhiều sai số 56 6.3 Các ý sử dụng cặp nhiệt điện: Sự thay đổi tính chất cặp nhiệt điện theo thời gian Thời gian • Ở nhiệt độ cao nguyên tố N, S, O2 khuếch tán nhiệt bị trượt theo làm tính xác vào cặp nhiệt điện làm thay đổi tính chất cặp nhiệt điện điện áp cặp nhiệt • Các ống sứ bảo vệ cặp nhiệt điện, ống cách điện vật liệu dẫn nhiệttồi nguyên nhân làm tăng thời gian hồi đáp cặp nhiệt hồi đáp 57 6.4 Các cặp nhiệt điện thực tế: - Cặp nhiệt điện loại J: Loại cặp nhiệt điện gia công từ vật liệu là Fe – Co, thang đo loại max 1200 độ C - Cặp nhiệt điện loại K: Đây loại cặp nhiệt điện sử dụng rộng rãi giá thành tương đối rẻ Đồng thời thang đo loại max 1200 độ C Kim loại dùng chế tạo loại là Cr Al  58 6.4 Các cặp nhiệt điện thực tế: - Cặp nhiệt điện loại S: Với thang đo nhiệt độ cao, nhiệt độ tối đa mà loại chịu 1600 độ C Loại cặp nhiệt điện có phần vỏ bảo vệ làm sứ nên chịu nhiệt độ cao - Cặp nhiệt điện loại W5: Là loại cặp nhiệt điện đo nhiệt độ cao loại cặp nhiệt điện Loại W5 đo nhiệt độ tối đa 2310 độ C Cặp nhiệt điện bao gồm vonfram cực dương chứa 3% rheni cực âm vonfram chứa 25% rheni 59 6.4 Các cặp nhiệt điện thực tế - Cặp nhiệt điện loại R: Được làm kim loại quý Platinium (bạch kim) và Rhodium Loại cặp nhiệt điện có thang đo max 1760 - Cặp nhiệt điện loại B: Giống cặp nhiệt điện loại S loại R; cặp nhiệt điện loại B làm bạch kim Rhodium Tuy nhiên, tỷ lệ thành phần kim loại cao Nên loại cặp nhiệt điện đo max 1820 độ C 60 6.4 Các cặp nhiệt điện thực tế: Trong thực tế người ta thường chế tạo cặp nhiệt sau: 61 Đo nhiệt độ theo phương pháp không tiếp xúc 7.1 Hoả kế xạ - Dụng cụ đo nhiệt độ vật thể xạ nhiệt gọi cách đơn giản hỏa kế xạ hay đơn giản hỏa kế - Bức xạ nhiệt xạ điện từ tạo từ chất nội chúng (với xạ huỳnh quang kích thích nguồn ngồi) - Hỏa kế dùng chủ yếu để đo nhiệt độ từ 8000C - 60000C Để đo nhiệt độ từ 30000C trở lên, phương pháp dùng hỏa kế xạ tiếp xúc với môi trường đo 62  Cấu tạo hoả kế quang học:  Nguyên lý hoạt động: Nguyên lý hoạt động hỏa quang kế dựa sở so sánh độ chói chuẩn mắt thường để xác định độ chói đo với dộ chói chuẩn Phổ biến hỏa quang kế học dây tóc 63 7.1 Cảm biến siêu âm nhiệt độ Trong số mơi trường khó đo nhiệt độ như: - Khu vực nhiệt độ thấp, - Vùng có mức xạ cao tròn lò phản ứng hạt nhân - Khu vực hồn tồn kín, => khơng tiện bố trí cảm biến ta dùng phương pháp âm để đo nhiệt độ 64 7.1 Cảm biến siêu âm nhiệt độ Nguyên lý hoạt động cảm biến âm nhiệt độ dựa quan hệ nhiệt độ mơi trường truyền âm Ví dụ khơng khí khơ, áp suất khí thơng thường quan hệ vận tốc truyền âm nhiệt độ là: Trong đó: C vận tốc truyền âm; T nhiệt độ tuyệt đối 65  Cấu tạo: Cấu tạo cảm biến âm nhiệt độ gồm phận: - Máy phát siêu âm - Máy thu siêu âm - Ống kín chứa khí khơ Máy phát máy thu siêu âm gốm áp điện có liên hệ âm qua ống chủ yếu khơng khí khơ 66 67 ... HIỂU VỀ CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ Khái niệm đo nhiệt độ Nhiệt điện trở kim loại NỘI DUNG Đo nhiệt độ IC cảm biến nhiệt độ Nhiệt điện trở NTC Nhiệt điện trở NTC Cặp nhiệt điện Phương pháp đo nhiệt độ không... 33 Nhiệt điện trở NTC - NTC điện trở nhiệt giống cảm biến đo nhiệt độ hoạt động hiệu khoảng nhiệt độ định. Điện trở nhiệt NTC giảm nhiệt độ tăng, đó, dùng để thể thay đổi trở kháng tác dụng nhiệt. .. thay đổi nhiệt độ - k hệ số nhiệt điện trở 5.2 Đặc điểm cảm biến : Đường đặc tính điện trở nhiệt độ PTC chia làm vùng: - Vùng nhiệt độ thấp: giống nhiệt điện trở NTC có hệ số nhiệt độ âm - Vùng