1. Đặc điểm chung
Đặc tính:
Độ nhạy nhiệt lớn hơn cặp nhiệt nhưng nhỏ hơn so với nhiệt điện trở. Đặc biệt là không cần nhiệt độ chuẩn.
Dải nhiệt bị hạn chế trong khoảng -50°C ÷150°C, trong dải nhiệt này cảm biến có độ ổn định cao.
2. Độ nhạy nhiệt
Xét mạch dùng cặp transistor. Giả sử dòng I0 của hai transistor giống nhau, dòng qua các transistor là I1 và I2, điện áp B-E tương ứng là V1 và V2.
Độ nhạy nhiệt:
k: hằng số Boltzman k = 1,381.10-23 J/K q: điện tích q = 1,602.10-19 C
S = 86,56 ln n (µV/K)
Độ nhạy không phụ thuộc vào nhiệt độ, do đó độ tuyến tính được cải thiện đáng kể. Sử dụng linh kiện bán dẫn là diode hoặc transistor (nối B-C) phân cực thuận với dòng I không đổi. Điện áp giữa hai cực là hàm của nhiệt độ.
Độ nhạy nhiệt phụ thuộc vào dòng ngược I0. dV
S dT = Giá trị khoảng -2,5 mV/°C
Để tăng độ tuyến tính và loại trừ khả năng ảnh hưởng dòng ngược I0, ta dùng cặp transistor đấu theo kiểu diode đối nhau.
Độ nhạy nhiệt: 1 2 d(V V ) S dT − =
V. LM35D
1. Đặc điểm chung
LM35D là một loại cảm biến nhiệt độ có điện áp ngõ ra phụ thuộc vào nhiệt độ. Độ nhạy 10mV/°C.
Dải nhiệt độ làm việc là 0°C đến 100°C. Phạm vi điện áp sử dụng từ 4V đến 30V. Độ chính xác ±1°C. Độ tuyến tính tốt (sai số phi tuyến tối đa ±0,5°C).
Dòng diện trạng thái tĩnh nhỏ (80mA).
LM35D có vỏ ngoài giống như các transistor (kiểu T0-92).
Khi sử dụng không cần linh kiện ngoài, cũng không cần tinh chỉnh, chỉ cần nối với một đồng hồ 1V hoặc dùng VOM số có thể dùng làm máy đo nhiệt độ.
2. Các mạch ứng dụng
a. Mạch điều chỉnh nhiệt độ nước
Mạch so sánh có ngõ vào không đảo chiết áp từ RP1. Ngõ vào đảo lấy điện áp ngõ ra của bộ cảm biến nhiệt độ LM35D.
Khi nhiệt độ nước thấp hơn nhiệt độ xác định, ngõ vào không đảo có điệp áp cao hơn ngõ vào đảo, điện áp ngõ ra bộ so sánh ở mức cao, đèn D2 sáng (biểu hiện đang gia nhiệt). Q1 dẫn, đèn D3 sáng, điện trở Rcds nhận ánh sáng chiếu vào, điện trở sụt xuống khoảng 1kΩ, triac dẫn, bộ gia nhiệt được cấp điện, nhiệt độ nước tăng lên.
Khi nhiệt độ nước bằng hoặc cao hơn nhiệt độ xác định, điện áp ngõ vào đảo cao hơn ngõ vào không đảo. Điện áp ngõ ra bộ so sánh xuống mức thấp, đèn D1 sáng (báo ngưng cấp nhiệt). Q1 ngưng, đèn D3 tắt, Rcds có trị số lớn khoảng 1MΩ, triac ngưng, bộ gia nhiệt bị ngắt điện, ngưng gia nhiệt.
b. Mạch đo nhiệt độ trung bình
Ba cảm biến T1, T2, T3 được đặt ở ba vị trí khác nhau, Vo cho phép xác định nhiệt độ trung bình. Chọn R1 = R2 = R3 = 3R5 ; R4 = R6. 0 ( 01 02 03) 1 V V V V 3 = + +
c. Mạch đo sai lệch điện áp
Chương 4:
MỘT SỐ CẢM BIẾN THÔNG DỤNGI. Cảm biến biến dạng – Điện trở I. Cảm biến biến dạng – Điện trở (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
a. Nguyên lý
Sử dụng dây dẫn có điện trở biến đổi tương ứng với sự thay đổi hình dạng dây dẫn khi có ngoại lực tác động vào.
b. Đặc tính
Xét dây dẫn có chiều dài l, tiết diện S.
- Khi không có lực tác dụng, điện trở dây dẫn: l
R S = ρ
Một lưới bằng dây dẫn mảnh được gắn trực tiếp lên bề mặt cần khảo sát. Sự biến dạng của cấu trúc kéo theo biến dạng của cảm biến làm cho điện trở của nó thay đổi. Dây dẫn có điện trở suất ρ, tiết diện S, chiều dài nl (n: số đoạn, l: chiều dài một đoạn). Đối với đầu đo kim loại n = 10 ÷20, đầu đo bán dẫn n = 1.
Do ảnh hưởng của biến dạng, điện trở cảm biến thay đổi một lượng R∆ :
R l S
R l S
∆ =∆ −∆ +∆ρ ρ
Biến đổi dạng dọc của dây dẫn đến thay đổi tiết diện ngang. Ta có quan hệ giữa điện trở và độ dài: R l K R l ∆ = ∆ K: hệ số đầu đo
- Đầu đo kim loại K gần bằng 2 - Đầu đo bán dẫn K ~ 100 ÷ 200 - Dấu của K phụ thuộc vào loại bán dẫn
Điện trở đầu đo có giá trị chuẩn từ 100Ω ÷ 5000Ωvới độ chính xác ± 0,2 ÷ ± 10%.
c. Ứng dụng
Dùng để đo lực tác dụng hay độ biến dạng của vật thể.