- LM35 là một cảm biến nhiệt độ analog
20.2 Cách chọn và quy định cảm biến nhiệt độ
Các phần sau giải quyết việc phân biệt từng bộ cảm biến với nhau, bao gồm nhiệt độ, độ chính xác, và thay thế cho nhau. Những ưu điểm và nhược điểm của từng loại cảm biến được xác định.
Lựa chọn cảm biến nhiệt độ
Những cân nhắc chung
Làm thế nào để chọn cảm biến nhiệt độ tốt nhất? Nói chung, tất cả các loại cảm biến đo nhiệt độ là lựa chọn hữu ích, nhưng mỗi chúng đều có lợi thế và sự bất lợi. Ví dụ:
Nhiệt điện trở độ phân giải cao, có phạm vi ứng dụng rộng rãi, là nhạy cảm nhất, và có chi phí thấp, nhưng là phi tuyến và có giới hạn khoảng nhiệt độ.
Cặp nhiệt điện có vùng nhiệt độ cao nhất và bền cho độ cao-rung và độ cao-va chạm của các ứng dụng, nhưng cần dây kéo dài đặc biệt.
RTDs gần tuyến tính đường kẻ và có độ chính xác và ổn định cao, nhưng chúng có kích thước lớn và đắt tiền.
Loại silicon chi phí thấp và gần tuyến tính đường kẻ, nhưng có giới hạn khoảng nhiệt độ.
Một yếu tố quan trọng trong việc lựa chọn cảm biến nhiệt độ là những vật liệu dc sử dụng, trong đó có những hạn chế về nhiệt độ. Dung sai, độ chính xác và tính thay thế cho nhau cũng rất quan trọng. Dung sai là một yêu cầu cụ thể, thường là cộng hoặc trừ một nhiệt độ cụ thể. Độ chính xác là khả năng của cảm biến để đo được giá trị vị trí đúng của nhiệt độ.
Không phụ thuộc vào công nghệ cảm biến được lựa chọn, an toàn khi sử dụng là mối quan tâm chính. Không bao giờ chọn một thiết bị chỉ vì nó có chi
BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5
phí thấp. Chọn thiết bị mà cung cấp hiệu suất tốt nhất cho giá trị của nó và luôn tuân thủ các hướng dẫn và khuyến nghị của nhà sản xuất.
Mỗi ứng dụng cảm biến nhiệt độ có thể trình bày thiết bị duy nhất của mình yêu cầu và các vấn đề cần phải được đánh giá trên cơ sở cá nhân. Đây là một số câu hỏi để xem xét:
Làm ứng dụng đòi hỏi tiếp xúc hay chiều tiếp xúc không?
Nếu ứng dụng di chuyển hoặc nếu tiếp xúc không thiết thực vì nhiễm bẩn hoặc các vấn đề chất độc hại, hồng ngoại là công nghỗ được lựa chọn.
Cảm biến nhiệt độ cần những gì để có thể kiểm soát hay giám sát?
Cặp nhiệt độ có khoảng nhiệt độ từ -20000C đến 23150C ( Một số thiết bị trong phạm vi này không có các loại hiệu chuẩn ANSI thiết lập ). Tùy thuộc vào thiết kế và chất liệu, nhiệt điện trở có phạm vi sử dụng từ -1000C đến 5000C. nhiệt lưỡng kim có thể xử lý nhiệt độ từ -850C đến 3710C.
Nhiệt độ đông lạnh, RTDs và một số thiết bị silicon có khả năng tiếp cận không độ tuyệt đối (00 K). Nhiệt độ tối đa khoảng từ 1500C đến 2000C. hỗ trợ mạch phải được nhiệt phân lập từ các bộ cảm biến để không vượt quá khả năng của chúng.
Cho thiết bị (hồng ngoại) không tiếp xúc, nhiệt độ dưới 1800C hoặc cao hơn 538 0C sẽ yêu cầu một đơn vị tùy chỉnh.
Với tất cả những thiết bị này, nó có thể vượt quá các phạm vi này thông qua việc sử dụng các nhiệt ngẫu hoặc bằng cách đặt thiết bị ở một vị trí tương đối so với nguồn nhiệt. Tuy nhiên, loại phương pháp này có thể ảnh hưởng đến tính chính xác và phản ứng của hệ thống.
Tỉ lệ thay đổi nhiệt độ của ứng dụng là bao nhiêu?
Cho các ứng dụng tỉ lệ của sự thay đổi nhiệt độ nhanh (> 1.00C/minute), khối lượng của các bộ cảm biến có thể trở thành một vấn đề. Quán tính nhiệt của các cảm biến dựa trên khối lượng của nó. Những thay đổi vô cùng nhanh chóng, hàng loạt cảm biến nên được giữ ở mức tối thiểu để cho phép nó theo
BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5
dõi chính xác hơn sự thay đổi của ứng dụng. Điều này bao gồm khối lượng và tính dẫn nhiệt của nhiệt ngẫu hoặc vật liệu bảo vệ khác.
Cho các ứng dụng cảm biến sẽ được đặt ở xa do môi trường hoặc các vấn đề khác, kiểm tra thẩm tra thiết kế phải được thực hiện. Điều này liên quan đến việc sử dụng hai hoặc nhiều cảm biến để theo dõi nhiệt độ của ứng dụng, trong khi cảm biến khác theo dõi nhiệt độ tại vị trí cảm biến được đề xuất. Bằng cách này, vị trí cảm biến có thể được tối ưu hóa.
Bạn cần phải kiểm soát hoặc theo dõi nhiệt độ chặt chẽ như thế nào?
Cho các ứng dụng y tế nhất định hoặc các quá trình liên quan đến phản ứng chermical, dung sai của ± 0.1C hoặc ít hơn có thể được yêu cầu. Đối với bất kỳ ứng dụng đòi hỏi dung sai nhỏ ± 1.70C, một hệ thống điện tử sẽ được yêu cầu. Silicon, RTD, cặp nhiệt điện hoặc các hệ thống nhiệt điện trở dựa trên các hệ thống này đều có thể được thiết kế để duy trì những dung nạp sơ khai cực kì chặt chẽ. Thường RTD sẽ cung cấp tổng thể lớn nhất.
Hãy nhớ rằng, trong các ứng dụng điều khiển, độ chính xác và độ chính xác thành phần hệ thống có thể hoàn toàn khác nhau. Nếu chính xác hệ thống của bạn không tốt hơn so với 3 C, thì việc mua các bộ cảm biến đắt tiền nhất cũng k có ý nghĩ gì. Bạn có thể sử dụng một nhiệt lưỡng kim và đạt được độ chính xác cùng một hệ thống với tổng chi phí thấp hơn đáng kể.
Có phải cơ quan chính như UL, CSA, FDA,... được yêu cầu ở hệ thống hoặc mức thành phần?
Khi cơ quan phê duyệt được yêu cầu, lựa chọn thành phần chủ yếu là giới hạn với các thiết bị cơ điện. Ứng dụng tải điện phải được xem xét với các nhà sản xuất cho phù hợp với yêu cầu của cơ quan. Khi tải không phù hợp, nó vẫn có thể có các thành phần để xem xét phê duyệt trong ứng dụng cụ thể.
Trong một số ứng dụng y tế và ứng dụng khác, các hệ thống điều khiển điện tử không thể chấp nhận được nếu không dùng điều khiển nhệt tự động như một thiết bị an toàn. Kể từ khi thất bại,chế độ của hệ thống điện tử không
BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5
được đảm bảo, nhiệt được thiết kế để mở mạch và ngăn chặn tình trạng quá nhiệt.
Tổng chi phí hệ thống trong việc lựa chọn các cảm biến quan trọng như thế nào?
Trong các ứng dụng cao cấp trị giá hàng ngàn đô la, chi phí của các bộ cảm biến nhiệt độ thường là không đáng kể. Vì lý do này, việc lựa chọn được dựa trên độ chính xác hệ thống yêu cầu. Nếu độ chính xác ±30C là chấp nhận được, một thiết bị cơ điện chi phí thấp hoặc mạch nhiệt điện trở dựa trên có thể được đầy đủ hơn. Độ chính xác ±0.10C sẽ đòi hỏi tinh vi hơn (và đắt tiền).
Khi giao dịch với các mặt hàng chi phí thấp như hàng tiêu dùng (máy pha cà phê nhỏ giọt, phễu làm bỏng ngô, ...), các bộ cảm biến có thể chiếm một tỷ lệ lớn hơn nhiều trong tổng chi phí. Trong các ứng dụng, tính chính xác của cảm biến trở nên ít quan trọng và chi phí cho độ tin cậy trở thành quan trọng hơn. Với khối lượng lớn, một nhiệt độ thương mại có thể làm công việc đáng tin cậy cho ít hơn $ 0,50 tổng chi phí. Với chi phí lắp ráp, bảng mạch, linh kiện, sóng hàn, .., tổng chi phí của một cặp nhiệt điện hoặc nhiệt điện trở mạch dựa trên có thể cao hơn, nhưng độ tin cậy thực sự có thể thấp hơn do số lượng bổ sung của các thành phần và hàn nối.
Cuối cùng, câu hỏi cuối cùng là, bạn cần chính xác bao nhiêu và cần bao nhiêu để bạn có thể đủ khả năng để trả tiền?
Bạn cũng cần phải xem xét các điều kiện môi trường mà trong đó các bộ cảm biến sẽ được sử dụng và thực hiện những gì để đảm bảo sự tồn tại của nó.
Lựa chọn cảm biến cơ khí điện
Lựa chọn thiết bị là cực kì quan trọng khi sử dụng các thiết bị cơ khí điện. Trong cơ khí có độ ẩm cao hoặc điện ăn mòn , viêc sử dụng một thiết bị kín cần được xem xét kẩn thận .Thiết bị không kín có thể được sử dụng cho các loại ứng dụng dựa trên đầu vào của nhà sản xuất. Tuy nhiên, họ cần phải được niêm phong với epoxy hoặc một số loại khuôn.
BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5
Cho rung động cao hoặc áp dụng sốc, thiết kế của thiết bị là rất quan trọng. nhiệt thương mại cấp typi-cal dựa trên chỉ áp mùa xuân phần ứng để duy trì liên lạc đóng cửa. điều này có thể gây ra tiếng động ầm ầm dưới độ rung cao và sớm liên hệ với đóng cửa. tham khảo ý kiến với các nhà sản xuất trong giai đoạn thiết kế của loại hình này ứng dụng
Thiết bị sẽ phải chịu nhiệt độ dưới -17,8 0C (00F) nên sử dụng một khí khô trơ trong đó để giảm thiểu sự ngưng tụ hơi ẩm hoặc đóng băng trên bề mặt tiếp xúc
Lựa chọn thiết bị phải được dựa trên nhiệt độ tiếp xúc với môi trường, không được vận hành nhiệt độ-ing. Một thiết bị có thể được yêu cầu hoạt động trong một phạm vi đó phù hợp với khả năng vật chất của nó, nhưng là gần với nhiệt độ cao hơn đáng kể. Theo thời gian, điều này sẽ dẫn đến sự suy giảm của thiết bị.
Nhiệt lưỡng kim đã được sử dụng trong hơn năm mươi năm trong ứng dụng khác nhau như máy pha cà phê nhỏ giọt và các tàu con thoi. trong khi chúng có thể được sử dụng như một giải pháp kiểm soát chi phí thấp cho thị trường thiết bị, họ cũng có thể cung cấp một thiết bị có độ tin cậy để sử dụng lâu dài trong quân đội và vũ trụ ứng dụng
Các thiết bị có sẵn trong hoặc mở hoặc đóng trên các biến thể tăng nhiệt độ. Tùy thuộc vào loại thiết bị được lựa chọn, điểm đặt có thể dao động từ -85 đến +371 0C (-120 đến 700 0F)
Một số thiết bị sử dụng một máy nội bộ để cung cấp bảo vệ chống lại cả nhiệt độ quá mức và hiện tại
Thiết bị lưỡng kim có sẵn trong nhiều kích cỡ khác nhau, cấu hình, và khả năng. vì họ thường mang theo tải ứng dụng thực tế, họ không yêu cầu bất kỳ mạch bổ sung để thực hiện chức năng của họ. Năng lực có dòng điện từ mạch tải khô là cao như 25 amps. độ chính xác sản xuất tiêu chuẩn có sẵn để ±1,7 0C (±30F)
BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5
Nhiệt thường được đánh giá trong chu kỳ cuộc sống ở một tải điện cụ thể và có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào việc chúng được sử dụng trong một điều khiển hoặc ứng dụng giám sát
Lợi thế
Giao diện trực tiếp với các ứng dụng cho phản ứng nhanh
Không có thêm mạch / thành phần cần thiết
Có sẵn trong cả hai kín và không bịt kín thiết kế
Khả năng chịu đựng cao hiện nay
Phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng
Ứng dụng / giá dựa trên thị trường
Nasa đủ điều kiện độ tin cậy cao và các phiên bản quân sự có sẵn
Nhược điểm
Ít chính xác hơn so với hầu hết các hệ thống điện tử dựa trên
Kích thước lớn hơn so với hệ thống điện tử dựa trên
Loại thiết bị không có mặt phân cách linh kiện điện tử
Có thể hỏng“ko làm việc” ở cuối của thời gian tồn tại
Bóng đèn và mao mạch nhiệt có sẵn trong cực duy nhất, ném duy nhất (SPST) đơn cực, ném đôi (SPDT) và thiết kế điều chỉnh điểm đặt trong một phạm vi nhiệt độ -35 đến +400 0C (-31 đến 7520F). họ cũng có sẵn trong sách hướng dẫn lại bộ thiết kế
Do tải điện kết hợp với các ứng dụng cuối điển hình và hành động chuyển đổi tương đối chậm của họ, vật liệu tiếp xúc vô cùng khó khăn được sử dụng. kết quả này trong một điện trở tiếp xúc ban đầu cao ngăn cản việc sử dụng chúng trong các ứng dụng hiện tại thấp
Lợi thế
Kiểm soát có thể được đặt ở một khoảng cách đáng kể so với ứng dụng đang được cảm nhận
Được xây dựng trong hệ thống quá nhiệt có sẵn
Phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng
Khả năng có dòng điện cao