- LM35 là một cảm biến nhiệt độ analog
20.1- Loại cảm biến và công nghệ kĩ thuật
BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5
Cảm biến nhiệt gồm 3 loại: cơ điện, điện tử và điện trở. Các phần sau đây thảo luận về làm thế nào mỗi loại cảm ứng được xây dựng và sử dụng để đo nhiệt độ và độ ẩm
Cơ điện
Nhiệt lưỡng kim là chính xác nhưng gì tên của nó: hai loại kim loại khác nhau liên kết với nhau dưới nhiệt độ và áp suất để tạo thành một dải duy nhất của vật chất. Bằng cách sử dụng tỷ lệ mở rộng khác nhau của hai vật liệu, năng lượng nhiệt có thể chuyển đổi thành chuyển động cơ điện.
Có hai loại công nghệ lưỡng kim cơ bản:
Thiết bị tác dụng tức thời sử dụng một đĩa lưỡng kim được thiết lập để cung cấp một sự thay đổi tức thời của trạng thái ( mở để đóng và đóng để mở). Kiểu thanh vít sử dụng một dải lưỡng kim từ từ mở và đóng các tiếp điểm. Tốc độ mở cửa được xác định bởi kim loại được lựa chọn và tốc độ thay đổi nhiệt độ của ứng dụng. Nhiệt lưỡng kim cũng có sẵn trong các phiên bản điều chỉnh bằng cách chuyển ốc vít, một sự thay đổi trong hình học nội bộ diễn ra những thay đổi điểm đặt nhiệt độ.
Bầu và ống mao dẫn nhiệt độ : tận dụng các hoạt động mao dẫn sự nở rộng hoặc xây dựng để thực hiện hoặc phá vỡ một tập hợp các liên kết điện – chất lỏng được đóng gói trong một ống chứa có thể đạt vị trí từ 150mm đến 2000mm từ việc chuyển đổi. Điều này cho phép nhiệt độ hoạt động cao hơn một chút so với các thiết bị cơ điện. Do công nghệ liên quan đến các hành động chuyển đổi của các thiết bị này là chậm hơn so với các thiết bị tác dụng tức thời.
Điện tử
Cảm biến Silicon sử dụng các cảm biến điện trở với số lượng lớn của vật liệu bán dẫn, chứ không phải là đường giao nhau của hai khu vực khác nhau pha tạp. Đặc biệt là ở nhiệt độ thấp hoặc một hệ số nhiệt độ dương. Thiết bị IC - loại có thể cung cấp trực tiếp nhiệt độ kĩ thuật số, do đó không cần thiết cho một chuyển đổi A/D.
BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5
Nhiệt kế Hồng ngoại ( IR ). Tất cả các đối tượng phát ra năng lượng hồng ngoại cung cấp nhiệt độ của họ là ở trên không độ tuyệt đối. có một sự tương quan trực tiếp giữa năng lượng hồng ngoại phát ra một đối tượng và nhiệt độ của nó.
Cảm biến hồng ngoại đo năng lượng hồng ngoại từ một đối tượng trong 4- 20 µm bước sóng và chuyển đổi với một điện áp. Công nghệ hồng ngoại tiêu biểu sử dụng một ống kính để tập trung năng lượng bức xạ vào một pin nhiệt điện, sản lượng điện áp hiệu quả là khuếch đại và có điều kiện để cung cấp nhiệt độ.
Các yếu tố ảnh hưởng đến tính xác của hồng ngoại cảm biến. Hồng ngoại phản xạ ( biện pháp khả năng của vật liệu để phản ánh năng lượng hồng ngoại), hệ số lan truyền ( biện pháp khả năng vật liệu học để truyền tải hoặc vượt qua năng lượng hồng ngoại và phát xạ, tỷ lệ năng lượng bức xạ bởi một đối tượng với năng lượng bức xạ của một bộ tản nhiệt hoàn hảo của bề mặt được đo).
Một đối tượng có một phát xạ của 0.0 là một phát xạ hoàn hảo, trong khi một đối tượng với phát xạ của 1.0 phát xạ ra (hoặc hấp thụ) 100% năng lượng hồng ngoại áp dụng cho nó (một phát xạ của 1.0 được gọi là một “vật đen” và không tồn tại trong thế giới thực.
Cặp nhiệt điện được hình thành khi hai dây dẫn điện của kim loại khác nhau hoặc hợp kim được tham gia ở một đầu của một mạch. Cặp nhiệt điện không có yếu tố cảm biến, vì vậy rất ít, hạn chế hơn so với nhiệt độ điện trở thường. chúng được xây dụng xung quanh dây dẫn trần và cách nhiệt bằng bột gốm hoặc sứ hình thành.
Tất cả các cặp nhiệt điện có những cái được gọi là một sự phân nhánh “nóng” (hoặc đo lường ) và “lạnh” ( hoặc tham chiếu) giao nhau, một đầu của dây dẫn (sự phân nhánh đo lường) được tiếp xúc với nhiệt độ quá trình, trong khi đầu kia được duy trì ở nhiệt độ tham chiếu được biết đến <hình 20.1.1>. Sự phân nhánh lạnh có thể là một sự phân nhánh tham chiếu được duy trì ở mức độ 0ºC ( 32ºF ) hoặc cân
BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5
Hình 20.1.1.cặp nhiệt điện
Nguồn: Desmarais, Ron và Jim Breuer. “Làm thế nào để lựa chọn và sử dụng đúng cảm biến nhiệt độ.” Cảm biến online. Tháng 1 năm 2001.
http://www.sensorsmag.com/articles/0101/24/index.htm
Khi kết thúc phải chịu nhiệt độ khác nhau, dòng điện sẽ chảy vào các dây tỉ lệ thuận với nhiệt độ khác nhau. sự phân nhánh đo lường nhiệt được xác định bởi sự hiểu biết các loại của cặp nhiệt điện sử dụng, đại lượng điện áp mili-vôn, và nhiệt độ của các đường giao nhau tham khảo.
Cặp nhiệt điện được phân loại chuẩn do hai loại điện áp khác nhau của EMF (lực điện) với nhiệt độ sử dụng. Điện áp mili-vôn là một sự vận hành của các thành phần vật liệu và cấu trúc dây dẫn luyện kim. Thay vì như đã xác định một giá trị ở nhiệt độ cụ thể, cặp nhiệt điện được cho mức tiêu chuẩn hay bao gồm lỗi của một phạm vi nhiệt độ.
Thiết bị điện trở
Nhiệt kế điện tử ( hoặc điện trở nhạy cảm) là thiết bị có thể thay đổi điện trở của nó liên quan đến nhiệt độ của chúng. Chúng thường bao gồm một sự kết hợp của hai hoặc ba oxit kim loại được kết dính trong một vật chất gồm sứ
BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5
và có dây dẫn hàn vào phiến bán dẫn hoặc chì, được bao phủ với epoxy hoặc thủy tinh.
Nhiệt kế điện tử có sẵn trong hai loại khác nhau: hệ số nhiệt độ dương (PTC) và hệ số nhiệt độ âm (NTC) . PTC hiện một sự thay đổi dương hay gia tăng độ bền khi nhiệt độ tăng và sự thay đổi trong giới hạn của các thiết bị, hệ số nhiệt độ âm thường là khá lớn cung cấp một mức độ cao của sự nhạy cảm. chúng cũng có những lợi thế là có sẵn trong các cấu hình cực kì nhỏ cho phản ứng nhiệt cực kì nhanh chóng.
Ngoài công nghệ oxit kim loại, thiết bị hệ số nhiệt dương cũng có thể được sản xuất bằng cách sử dụng po-ly-me dẫn điện. Các thiết bị sử dụng một giai đoạn thay đổi trong các vật liệu để cung cấp một sự gia tăng nhanh chóng trong điện trở. Điều này cho phép sử dụng trong việc chống lại dòng điện quá mức cũng như nhiệt độ quá cao.
Như các thiết bị nhiệt đọ điện trở kháng với dung sai cộng hoặc trừ đi ở nhiệt độ cụ thể, nhiệt kế điện tử thường quy định tại 25ºC.
Trở kháng nhiệt kế điện tử có thể được thực hiện hầu như tuyến tính sử dụng hỗ trợ mạch như một yêu cầu Wheatstone. Độ bền sau đó có thể được giải thích bằng cách sử dụng bảng nhìn lên để thực hiện một chức năng chuyển mạch hoặc điều khiển thước đo, chúng cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng cảm biến chất lỏng.
RTDs (Thiết bị nhiệt độ điện trở): như điện trở nhiệt, sử dụng một sự thay đổi trong điện trở để đo hoặc kiểm soát nhiệt độ thiết bị, RTDs bao gồm một phần tử cảm biến, dây kết nối giữa các phần tử và dụng cụ đo lường và một giá đỡ xác định vị trí các bộ phận trong tiến trình. Trong quá trình này kim loại cảm biến phân tử trong một điện trở thay đổi trở kháng với nhiệt độ. Các phân tử thường chứa một cuộn dây điện hoặc bộ phận dẫn điện với dây dẫn khác hoặc cắt vào nó. Nó thường đặt trong gốm và đánh dấu bằng xi măng gốm hoặc thủy tinh (xem hình 20.1.2).
Các phần tử cảm biến nên có vị trí mà ở đó nó có thể đạt được quá trình xử lí nhiệt độ một cách nhanh chóng. Cơ cấu dây quấn phải được đảm bảo đầy
BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5
đủ trong sự rung động cao và các xung sóng của chương trình hệ thống. Dây mở rộng giữa yếu tố và công cụ cho phép trở kháng được đo từ khoảng cách rất xa.
Hình số 20.1.2: các bản thiết kế bộ phận cảm biến.
Nguồn: Desmarais, Ron và Jim Breuer. “Làm thế nào để lựa chọn và sử dụng đúng cảm biến nhiệt độ.” Cảm biến online. Tháng 1 năm 2001.
http://www.sensorsmag.com/articles/0101/24/index.htm
Dây quấn linh hoạt và khắc vào lá kim loại RTDs có nhiều giá trị khác nhau trong tiêu chuẩn cấu hình.đ iển hình là Kapton®, ,chất dẻo silicon, nhựa hay nhựa cách điện sạch là vật liệu sử dụng cho chất cách điện. họ có thể thiết lập trên bề mặt đường cong hay không đều sử dụng sức ép nối các khớp chính xác, keo nhiệt dẫn nhiệt, băng silicon, hoặc kẹp cơ khí. Đây là loại kết cấu máy chủ từ xa cho sự giám sát một khu vực rộng như bên ngoài đường kính của đường ống hay bể chứa. Họ có thể cũng cài đặt sẵn trong bộ gia nhiệt linh hoạt của dòng tối ưu cho bộ điều khiển.
BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5