4. Ph−ơng pháp nghiên cứu
2.2.5.4. Khống chế nhiệt độ bằng cảm biến vi mạch LM335
LM335 là loại cảm biến nhiệt độ chính xác trong dải nhiệt độ từ -400C đến +1000C, nó làm việc nh− hai Diode Zener và độ biến thiên điện áp theo nhiệt độ là 10mV/10C. Sơ đồ cấu tạo bên trong vi mạch LM335 có dạng nh−
Hình 2.20. Sơ đồ cấu tạo vi mạch LM335
Đặc tuyến của LM335 đ−ợc mô tả nh− sau:
U =10ìT (mV) = 2730 + 10ìt (mV) = 2,73 + 0,01ìt (V) Trong đó:
T: là giá trị nhiệt độ tính theo nhiệt độ Kelvin (0K). t: là giá trị nhiệt độ tính theo nhiệt độ Celsius (0C).
Để cho vi mạch làm việc tin cậy và ổn định thì dòng điện cho phép qua nó là 400μA đến 5mA. Khi làm việc ở nhiệt độ 250C và dòng điện làm việc là 1mA thì điện áp ra của vi mạch nằm trong khoảng 2,94V đến 3.04V. Đặc biệt là LM335 có độ chính xác cao, tính năng cảm biến nhiệt độ rất nhạy, chẳng hạn nh− ở nhiệt độ 250C nó có sai số không quá 1%.
Nh− vậy, trong quá trình tự động điều khiển nhiệt độ, để có thể điều chỉnh nhiệt độ theo đúng yêu cầu của đối t−ợng nghiên cứu thì việc sử dụng nhiệt kế dãn nở chất lỏng và nhiệt kế dãn nở chất rắn để điều chỉnh nhiệt độ là điều hết sức khó khăn vì tính −u việt của nó không cao. Mặt khác nhiệt độ là một đại l−ợng không điện, do đó để điều chỉnh đ−ợc nó một cách tuyến tính theo giá trị đặt tr−ớc thì phải chuyển đổi thành đại l−ợng điện, thiết bị dùng để chuyển đổi nhiệt độ thành đại l−ợng điện điện gọi là cảm biến. Vì vậy, để đo nhiệt độ trong tủ nuôi cấy vi khuẩn mà có sử dụng cảm biến nhiệt để đo nhiệt
độ và chuyển đổi nhiệt độ thành tín hiệu điện áp hay dòng điện. Các cảm biến nhiệt độ đã trình bày ở trên, mỗi loại có nguyên lý chuyển đổi khác nhau. Cặp nhiệt điện đ−ợc sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp và nó có −u điểm là chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ sang tín hiệu điện áp và có thể đo nhiệt độ ở những không gian chật hẹp, nh−ng có nh−ợc điểm là khi nhiệt độ thay đổi trong khoảng hẹp nh− tủ nuôi cấy vi khuẩn thì cặp nhiệt điện hoạt động có độ chính xác không cao, sai số lớn, còn nhiệt kế điện trở là cảm biến chuyển đổi nhiệt độ sang điện trở, sau đó muốn chuyển đổi thành tín hiệu điện áp hay dòng điện thì phải dùng thiết bị chuyển đổi đó là mạch cầu cân bằng, đối với loại này mạch điện có phần phức tạp nh−ng cũng đ−ợc dùng khá phổ biến trong thực tế nh−ng để đo nhiệt độ một cách chính xác thì cảm biến này có độ chính xác không cao do có đặc tính phi tuyến. Trong khi đó cảm biến vi mạch điện tử có những −u điểm có thể khắc phục đ−ợc những nh−ợc điểm của các cảm biến trên, đó là độ nhạy lớn, có thể đo đ−ợc nhiệt độ trong khoảng hẹp. Do đó trong đề tài này, để đo nhiệt độ trong tủ nuôi cấy vi khuẩn em chọn loại cảm biến vi mạch.