Cảm biến nhiệt độ cĩ tín hiệu ở ngõ ra tỉ lệ với tín hiệu nhiệt độ cần đo. Phần lớn các cảm biến cĩ hệ số nhiệt dương – tín hiệu ra của cảm biến tăng khi giá trị nhiệt độ tăng.
5.6.1. Cảm biến nhiệt lưỡng kim: (Bimetallic temperature sensor)
Phần tử lưỡng kim hai mảnh kim loại khác nhau kết thành dạng tấm, cuộn, hoặc xoắn ốc. Hệ số nở nhiệt của hai mảnh kim loại khác nhau, để khi dưới sự ảnh hưởng của nhiệt độ, hình dáng của chúng thay đổi so với ban đầu. Cảm biến loại này thường dùng trong hệ thống điều khiển ON/OFF.
NGƠ HUỲNH ANH – PHẠM MẠNH HUY – PHẠM THẾ HÙNG – HỒNG ĐỨC LINH Trang 60
(Hình 5.21: Cảm biến nhiệt lưỡng kim)
5.6.2. Cảm biến nhiệt điện trở: (RTD – Resistance temperature detector)
Cảm biến nhiệt điện trở làm việc dựa trên sự thay đổi điện trở của kim loại khi nhiệt độ thay đổi. Điện trở của hầu hết kim loại đều tăng khi nhiệt độ tăng.
Phần tử cảm biến là cuộn dây điện trở - thí dụ như bạch kim - quấn xung quanh một lõi bằng gốm (ceramic) và đặt ở cuối ống bảo vệ. RTD rất đa dạng với những giá trị điện trở khác nhau (giá trị điện trở thơng thường là 100 ở nhiệt độ ).
(Hình 5.22: Cuộn dây điện trở)
Dây bạch kim cĩ hệ số nhiệt là: 0.0039 Ω /0C cho mỗi đơn vị điện trở. Nếu điện trở của RTD là 100, thì tồn bộ cuơn dây sẽ tăng thêm 0.39 Ω khi nhiệt độ tăng thêm 10C.
RTD cĩ ưu điểm là chính xác và ổn định nhưng nhược điểm của nĩ độ nhạy thấp, đáp ứng tương đối chậm khi nhiệt độ thay đổi, và đắt tiền.
NGƠ HUỲNH ANH – PHẠM MẠNH HUY – PHẠM THẾ HÙNG – HỒNG ĐỨC LINH Trang 61 5.6.3. Cảm biến cặp nhiệt điện: (Thermocouple)
Cảm biến cặp nhiệt điện gồm hai dây kim loại khác nhau được nối chung ở hai đầu. Một đầu được coi là điểm lạnh (điểm tham chiếu) và một đầu được coi là điểm nĩng (điểm đo). Khi hai đầu cĩ nhiệt độ khác nhau, một điện áp (được gọi là thế điện động) được hình thành trong mạch do hai dây kim loại tạo nên - điện thế hiệu ứng Seebeck. Điện thế hiệu ứng này tỉ lệ với khoảng chênh lệch nhiệt độ giữa hai điểm nối.
net hot cold
V V V
Hệ số nhiệt : 35 V / F
= −
(Hình 5.23: Cấu tạo cảm biến cặp nhiệt điện)
5.6.4. IC cảm biến nhiệt:
Là những thiết bị bán dẫn cĩ độ chính xác cao với ngõ ra là tín hiệu điện áp tỷ lệ tuyến tính với giá trị nhiệt độ.