- LM35 là một cảm biến nhiệt độ analog
BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5 Nhược điểm
Nhược điểm
Kích thước lớn
Tương đối đắt tiền
Số giới hạn các ứng dụng tiềm năng
Người sử dụng có thể lập trình “ko làm việc” ở cuối của thời gian tồn tại
Lựa chọn cảm biến điện tử
Cảm biến silicon có nhiều ứng dụng rộng rãi trong thiết kế, đầu ra và giá thành. Dải nhiệt độ khả dụng từ nhiệt độ thấp (1.4K) đến 200oC. Với cảm biến cao và đường cong trở kháng tuyến tính, chúng là lý tưởng cho rất nhiều ứng dụng.
Phiên bản IC khả dụng với điều kiện tín hiệu trên chip cho điện áp trực tiếp hoặc dòng vào tạm thời để điều khiển hoặc đo đạc. Bởi vì chúng có bộ nhớ, loại IC có thể được định cỡ chính xác. Chúng làm việc hiệu quả ở những môi trường đa cảm biến như mạng liên kết.
Giá trị dòng vào của hầu hết các cảm biến IC đều tỉ lệ với nhiệt độ trên dải cụ thể. Tiêu chuẩn chính xác được xác định, nhưng có thể được định tại giá trị xác định. Theo cùng với điều khiển và hiển thị nhiệt độ cơ bản, các hàm bù đa nhiệt thường được hợp nhất trên mạch in.
Tuỳ thuộc vào ứng dụng, cảm biến silicon có thể được thiết kế như một phần tử vào phần lắp ráp thăm dò hoặc hợp nhất trực tiếp vào bảng mạch in trên cấu hình bề mặt được lắp đặt. Cần rất cẩn trọng khi thiết kế mạch sử dụng công nghệ nền silicon vì dòng điện quá tải có thể gây nên sự tự cháy của phần tử cảm biến. Điều này có thể làm giảm độ chính xác hệ thống.
Một vài nhà sản xuất phát triển thiết kế IC để chúng được sử dụng trong vùng của bộ ổn định nhiệt độ ở một số ứng dụng. Họ đề cao xí nghiệp lập trình hoặc sử dụng giá trị đã cho hoặc hiện tượng trễ có thể lập trình. Chúng khả thi với cấu hình tiêu chuẩn JEDEC.
Các thông số vận hành của loại lập trình khả thi cho người dùng được cài đặt qua sử dụng cả các điện trở ngoài và được lập trình qua
BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5
Ưu điểm:
Rẻ tiền hơn nhiệt điện trở.
Dải tuyến tính rộng hơn nhiệt kế điện tử.
Dễ dàng sử dụng hơn nhiệt điện trở hoặc cặp nhiệt điện vì đầu ra cao hơn.
Đặc tính loại IC với điều kiện tín hiệu ở chip.
Rất nhiều loại IC bao gồm các giao thức truyền với hệ thống tiếp nhận dữ liệu kiểu bus.
Nhược điểm:
Không được tuyến tính như nhiệt điện trở.
Độ chính xác thấp hơn các hệ thống trên nền điện tử khác.
Giá thành cao hơn nhiệt kế điện tử và cặp nhiệt điện.
Dải nhiệt độ giới hạn
Độ nhạy nhiệt chậm hơn các hệ thống trên nền điện tử khác.
Lớn hơn nhiệt điện trở và nhiệt kế điện tử.
Yêu cầu kích thước kích thước gói lớn hơn cho việc nhúng.
Cần thêm mạch phụ, hoặc thành phần phụ để điều khiển tải ứng dụng.
Nhiệt kế Hồng ngoại ( IR ). Hầu hết các thiết bị Nhiệt kế Hồng ngoại ( IR ). đều có thể cầm tay, năng lượng pin, bộ cầm tay, cái mà cung cấp màn hình hiện số nhiệt độ ứng dụng. Chúng còn khả dụng như một dụng cụ hàn gắn, có thể được sử dụng với dây cáp sợi quang để cảm biến từ xa. Đầu ra có thể được sử dụng để vận hành hiển thị hoặc điều khiển mạch.
Điều quan trọng khi sử dụng thiết bị này với vùng hiệu chỉnh của hình vẽ cho ứng dụng cần được đo đạc. Để đảm bảo đọc chính xác, đối tượng cần được đo và phải điền hoàn chỉnh vào vùng của hình vẽ của hệ thống đo đạc. Hệ thống đo lường sẽ quyết định nhiệt độ trung bình của tất cả các thiết bị trong vùng vẽ bao gồm cả nền.
BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5
Một số yếu tố có thể tác động đến cả thiết bị và đặc tính của hệ thống. Bụi trong khí quyển giữa cảm biến và đối tượng sẽ hấp thụ hoặc chệch hướng một vài năng lượng bức xạ và gây ra sự biến đổi trong đo lường. Cáp sợi quang có thể được sử dụng để giảm khoảng cách giữa cảm biến và đối tượng để giảm thiểu sai lệch, nhưng khả năng nhiệt độ môi trường của dây cáp phải được tự nó suy xét.
Ưu điểm:
Cho phép đo không tiếp xúc các đối tượng chuyển động hoặc vật liệu nguy hiểm.
Có thể được sử dụng kết hợp với sợi quang cho cảm biến từ xa.
Dải nhiệt độ đặc trưng -18 đến 538oC (0 đến 1000oF).
Độ chính xác tới ±1%
Nhược điểm:
Độ chính xác có thể bị ảnh hưởng bởi bề mặt khi kết thúc.
Vùng theo dõi phải được nối với kích thước đối tượng.
Nhiệt đô xung quanh có thể ảnh hưởng đến hiển thị.
Lọc chiều dài bước sóng phải phù hợp với các ứng dụng.
Giá cao (+200) và có thể còn cao hơn nữa nếu mạch điều khiển được yêu cầu.
Định lượng tiêu chuẩn khó khăn và hao tốn.
Mạch hoặc là phần tử them vào được yêu cầu để điều khiển tải ứng dụng.
Bụi, gas, hoặc hơi nước trong môi trường có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của hệ thống.
Cặp nhiệt điện: có dải nhiệt độ rộng nhất trong tất cả các loại công nghệ cảm biến : -200 đến 2315oC (-328 đến +4200oF), và có thể được sử dụng ở rất nhiều môi trường. (Theo dõi bảng 21.2.1). Thiết kế đơn giản vốn có của chúng cho phép hoạt động ở mức độ va đập và rung. Kích thước nhỏ đáp ứng độ nhạy tức thời với sự thay đổi nhiệt độ không nhiều.
Bảng 21.2.1: thông tin ứng dụng cặp nhiệt điện
Thông tin ứng dụng
BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5
E Khuyến khích dành cho ô xi hoá
liên tục hoặc khí trơ. Giới hạn dưới không của sai số không được thiết lập. Đầu ra nhiệt điện cao nhất của loại nhiệt điện trở thông thường.
J Phù hợp trong chân không, khử
và khí trơ, o xi hoá với việc giảm tuổi thọ. Ô xi hoá thép nhanh trên 1000oF (538oC), vì vậy chỉ dây đãn có bề dày lớn mới được khuyến khích ở nhiệt độ cao, phần tử trần nên được bảo vệ khỏi khí surfur trên 1000oF (538oC).
K Khuyến khích cho ô xi hoá liên tục
hoặc trung tính. Hầu hết được sử dụng trên 1000oF (538oC). Tuỳ thuộc vào tình trạng hỏng nếu không được bảo vệ khỏi surfur. Ô xi hoá ưu tiên của crom ở vị trí gối đỡ tại một số điểm tập trung o xi thấp gây nên “hỏng chưa qua xử lí (Green Rot)” và trôi hiệu chỉnh cực âm nghiêm trọng nhất ở dải 1500oF đến 1900oF (816 đến 1038oC). Thông gió hoặc bít khí trơ của ống bảo vệ có thể ngăn
BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5
chặn được điều này.
N Có thể được sử dụng trong ứng
dụng ở phần tử loại K có tuổi thọ ngắn và vấn đề sức bền do ô xi hoá hoặc là sự phát triển của Green Rot.
T Khả dụng trong khí trơ, oxi hoá,
khử hay cả trong chân không. Không phụ thuộc vào ăn mòn ở môi trường ẩm. Giới hạn của sai số được thiết lập cho dải nhiệt độ dưới 0.
R, S Khuyến khích ở nhiệt độ cao. Phải
được bảo vệ ở ống không kim loại và chất cách ly gốm. Sử dụng nhiệt độ cao liên tục gây ra sự lớn lên của hạt, dẫn đến hỏng hóc cơ khí. Sự trôi hiệu chỉnh cực âm gây ra bởi tán xạ rhodium đến gối đỡ platinum cũng như từ bay hơi rhodium. Loại R được sử dụng trong công nghiệp, còn S được dùng trong phòng thí nghiệm.
B Giống như R và S nhưng có đầu ra
thấp hơn. Còn có nhiệt độ tối đa cao và ít bị tổn thương do sự lớn lên của hạt
Vì sự khác biệt giữa cac vật liệu sản sinh ra điện áp ra cao hơn ở các nhiệt độ khác nhau nên chúng được ghép lại để sản sinh ra đường cong tuyến tính.
BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5
Điều này tạo làm cho cặp nhiệt điện đơn giản hơn nhiều để phân cách giữa đo và điều khiển.
Khi không được bảo vệ trong môi trường bị ăn mòn hoặc ô xi hoá, các phần tử cặp nhiệt điện có thể được bảo vệ bởi hộp đo nhiệt, đầu dò thép không gỉ của cáp điền khoáng vật.
Cặp nhiệt điện khả dụng ở ba loại ghép nối khác nhau:
Bề mặt ghép không được bảo vệ: đầu cảm ứng bao gồm hai dây dẫn khác nhau được hàn lại để tạo thành “bề mặt tiếp giáp nóng”. Nó là loại có thời gian cảm ứng nhanh nhất trong ba loại.
Bề mặt nối đất: bề mặt tiếp giáp nóng được hàn vào bên trong của vỏ kim loại bảo vệ. Nó bảo vệ lớp tiếp giáp nhưng lại ảnh hưởng đến độ nhạy nhiệt. Nó còn làm cho thiết bị dễ bị tổn thương bởi nhiễu điện từ.
Bề mặt không nối đất: bề mặt tiếp giáp nóng được cách điện từ vỏ kim loại bảo vệ bởi vật liệu dẫn nhiệt. Nó làm tăng độ trễ nhiệt nhưng cô lập mặt tiếp giáp từ sự nhiễu điện từ
Bề mặt tiếp giáp nóng không được bảo vệ dễ bị tổn thương do ô xi hoá hoặc ăn mòn. Chúng có thể được bảo vệ qua việc sử dụng các hộp đo nhiệt hoặc vỏ thép không gỉ ở cả hai loại tiếp giá nối đất và không nối đất. Tuy nhiên, nó có thể ảnh hưởng đến đến độ chính xac của hệ thống.
Bề mặt tiếp giáp nóng nối đất sẽ bảo vệ các cảm biến. Tuy nhiên nó se tăng thời gian cảm biến nhiệt và làm cảm biến dễ tổn thương bởi nhiễu điện từ. Nó còn làm tăng sai số dẫn truyền và bức xạ.
Bề mặt tiếp giáp nóng không nối đất cũng sẽ bảo vệ cảm biến. Tuy nhiên, vì cảm biến bị cô lập khỏi vỏ ngoài hay hộp đo nhiệt nên sự tác động của nhiễu điện từ sẽ giảm đáng kể. Hậu quả của thiết kế này dẫn đến sai sót trong bức xạ và dẫn truyền và cảm ứng chậm hơn.
Ưu điểm:
Kích thước nhỏ cung cấp độ nhạy nhiệt độ nhanh. 55
BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5
Rẻ tiền.
Dải nhiệt độ rộng.
Bền hơn nhiệt điện trở khi sử dụng trong điều kiện chịu rung giật, va đập cao.
Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ (ANSI) thiết lập các kiểu kích cỡ tiêu chuẩn.
Nhược điểm:
Phải được bảo vệ khỏi môi trường ăn mòn.
Kích thước dây dẫn nhỏ nên kém bền và có tuổi thọ ngắn.
Sử dụng dây kim loại được mạ đồng nên dẫn đến sai số khi thay đổi nhiệt độ xung quanh.
Yêu cầu dây phải có độ dài riêng.
Cần có sự bù giữa lớp tiếp giáp tham chiếu.
Kém bền hơn nhiệt điện trở ở nhiệt độ trung bình hoặc cao.
Phải được kiểm tra để xác định đặc tính dưới điều kiện điều khiển cho các ứng dụng tới hạn.
Cần thêm mạch phụ, hoặc thành phần phụ để điều khiển tải ứng dụng.
Lựa chon cảm biến điện trở
Xây dựng thiết kế điện tử làm cho chúng đến nay là thiết bị nhạy cảm nhất của bất kì bộ cảm biến nhiệt độ. Bởi vì chúng không chứa các loại vật liệu bạch kim,chúng tương đối rẻ tiền so với các thiết bị nhiệt điện trở.kích thước nhỏ dễ đưa tới một loạt các ứng dụng. Thêm vào đó,chúng dễ dàng chế tạo và đóng gói
Tuy nhiên,do các vật liệu sử dụng,phạm vi nhiệt hoạt động của chúng thì hẹp hơn (-1000C đến 3000C )các thiết bị nhiệt điện trở hoặc cặp nhiệt điện.Và bởi vì súc cản trở của nó.Dặc điểm nhiệt là phi tuyến,chúng thường được sử dụng để đo nhiệt độ hẹp để giảm thiểu phi tuyến.Loại PTC-Nhiệt kế điện tử có phạm vi nhiệt hữu ích nhỏ hơn nhiều so với các loại NTC
Một nhược điểm lien quan đến nhiệt kế điện tử là chúng có thể không hoạt động trong 1 chế độ khép kín
Điều này có thể tạo ra một sức cản trở mà được giải thích bởi hệ thống như đọc nhiệt độ và không phải là một thành phần hoạt động
BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5
Với các thiết bị nhiệt điện trở được cung cấp các thiết bị chúng yêu cầu dầu vào điện để chúc năng hóa.Trong các ứng dụng dự trữ năng lượng là rất quan trọng hoặc một giao diện IC được yêu cầu
Nó cũng có thể là cần thiết để đưa vào tính toán hang loạt và tự đốt nóng của các thiết bị trong các ứng dụng.vì đây là những thiết bị điện tở chúng tạo ra nhiệt của mình và được đo lường.Khi nhiệt độ của các ứng dụng trong gấp nếp sức chịu đựng của các thiết bị giảm ,làm tăng hiệu ứng đốt nóng .Nếu khối lượng và độ dẫn nhiệt là đủ lớn thì hiệu ứng này sẽ không đáng kể.Tuy nhiên,dựa trên độ chính xác của hệ thống yêu cầu nó cần được xem xét
Nhiệt kế điện tử không có điện trở tiêu chuẩn và nhiệt tiêu chuẩn.Vì vậy khi thay thế có thể gây ra vấn đề.Diều này gây tốn kém hệ thống khi thiết kế lại,khi thay đổi nhà sản xuất phải dự tính được.
Hầu hết các nhà sản xuất có đường cong điện trở độc quyền của riêng mình,thường được công bố dựa trên sức cản trở ở 250C
Nhiệt kế điện tử có thể là rất vững chắc hoặc vô cùng dễ hỏng.Nhiệt kế điện tử hạt thường có dây dẫn cực mỏng mà pahr được đảm bảo đầy đủ trong rung động cao hoặc cân nhắc khi sử dụng trong những môi trường.
Tiếp xúc với nhiệt độ cao có thể ảnh hưởng đến sự ổn định lâu dài cảm biến.Một số vật liệu gốm, đặc biệt là những lựa chọn cho các thiết giá trị trở kháng thấp hơn, thể hiện một xu hướng khác nhau từ các đường cong điện trở đầu tiên.
Trong các ứng dụng quan trọng,các nhà sản xuất nên được tư vấn trong các giai đoạn thiết kế để đảm bảo lựa chọn các thiết bị đúng.Trong môi trường ăn mòn,hạt enpoxy phủ có thể làm suy giảm trong một thời gian tương đối ngắn.Đối với các loại ứng dụng,một lô thiết bị lắp ráp, thăm dò,đóng gói nên được sử dụng ngay cả khi chi phí là cao hơn một chút.
Lợi thế:
Chi phí giá thành thấp
Phản ứng nhiệt nhanh
BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5
Sự thay đổi lớn trong điện trở, và nhiệt độ cho độ phân giả lớn
Kích thước cực nhỏ có nghĩa là phản ứng nhanh hơn để thay đổi nhiệt độ và khả năng sử dụng trong nhiều hội đồng
Loại điện trở tuyến tính có sẵn
Giá trị điện trở cao do đó không cần thiết dùng dây dẫn bù
Nhược điểm
Nhiệt độ hạn chế
Tiếp xúc với nhiệt độ thấp hơn so với các thiết bị nhiệt điện trở hoặc cặp nhiệt điện
Tiêu chuẩn điện trở không thành lập
Tự phát nóng có thể ảnh hưởng đến độ chính xác
Thay đổi điện trở phi tuyến đòi hỏi các thành phần bổ sung phải giải thích chính xác
Tăng số lượng thành phần của hệ thống làm giảm độ tin cậy
Thành phần bổ sung/mạch cần thiết để kiểm soát tải ứng dụng
Nhiệt điện trở được sử dụng trong một loạt các ứng dụng của người tiêu dung,bao gồm ô tô,nhiệt số liệu thong kê,các thiết bị nhỏ, lò nướng, tủ lạnh, điều hòa không khí,lò nung và máy nước nóng tức thời.chúng cũng được dùng phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp như điều khiển quá trình ,các thiết bị điện tử và lắp ráp, máy in , máy tính xách tay ,máy tính, nguồn điện, động cơ và mang nhiệt độ,nhiệt thong gió và điều hòa không khí,dụng cụ và các phòng môi trường .Các thiết bị nhiệt điện trở hoạt động rất ổn định theo thời gian và do sự đơn giản trong thiết kees của chúng,không thường bị ảnh hưởng bởi điều kiện