Tài liệu Tiểu luận Cảm biến đo lường ngành nhiệt lạnh

Trang 1/28 TR ỜNG Đ I H C CÔNG NGHI P TP.HCM KHOA CÔNG NGH NHI T L NH  Giáo viên h ớng dần : TR N VI T HÙNG Sinh viên thực hiện : NGUY N BÙI ĐAT Lớp : ĐHNL6 TP.H CHÍ MINH Trang 2/28 TR ỜNG Đ I H C CÔNG NGHI P TP.HCM KHOA CÔNG NGH NHI T L NH  Giáo viên h ớng dần : TR N VI T HÙNG Sinh viên thực hiện : NGUY N BÙI ĐAT Lớp : ĐHNL6 TP.H CHÍ MINH Trang 3/28 N I DUNG BÀI TI U LU N: G m hai ph n: I. Tổng quan. a. Đ nh nghĩa và các ph ơng pháp đo nhi t đ . b. Các thang nhi t đ và các công thức chuy n đổi đơn v . c. Các thang đo nhi t đ chuẩn. d. Cơ sở khoa h c. II. Ho t đ ng. a. C u t o. b. Nguyên lý ho t đ ng. III. Tìm hi u chi tiết cảm biến nhi t đi n trở. 1. Nhi t đi n trở Ni 2. Nhi t đi n trở Pt IV. ng dụng vào thực tế. a. C u t o chung. b. Mô hình. c. Ho t đ ng thực tế. Trang 4/28 I. Tổng quan. a. Định nghĩa và các ph ơng pháp đo nhiệt độ: i. Định nghĩa: o C C F o C m bi o Nhi là m ng và ki m tra. ực ti ng v t lý không th th x quy â ng dùng q ng phụ thu c. Nhi có vai trò nh nhi u tính ch t c a v t ch t, m t trong nhữ ng c a nhi ng c vi i m t cách liên tụ D ọc, công nghi ng và khống ch nhi ng nhi là m m tác ng ch u nh i sống hằng ngày Đ u r t c n thi và t k t qu khống ch nhi dung tới c m bi n nhi t. C m bi n nhi c dung ph bi n trong dân ống ch dụng và công nghi p với much ta u chỉnh nhi . o C m bi n nhi t là các v t li u bằng kim lo i ho c là bán dẫn có giá tr n tr ti ii. i theo nhi ho i khi b tác dụng b i nhi Các ph ơng pháp đo nhiệt độ: o Đo nhiệt độ trực tiếp: n phân cự . c các lớp Trang 5/28 C p nhi Nhi n (Thermocouple). n tr kim lo i/ nhi n tr Re e Te e e Detectors-RTDs). Nhi n tr bán dẫn/ nhi n tr âm (Thermally Sensitive Resistor/Thermistor) o Đo nhiệt độ gián tiếp. Nhi t k hồng ngo i b. Các thang đo nhiệt độ và các công th c chuyển đổi dơn vị. i. Các thang nhiệt độ: o Thang nhi Celcius. Đ Celsius (°C hay C) là ă h thố 0 ớc sôi 1742 H và l ọc Carolus Linnaeus ớ m c dù k t ă 100 1948 khoa học Celsius bằ o Thang nhi Fahrenheit, hay ớ c h thố ớc sôi.[1] H thố thống nhi c gọi là h c dùng ph bi ã n nay c vinh danh nhà t theo tên c a ông. M t lý do nữ Ce dùng thay vì centigrade là vì thu t ngữ "bách phân" ũ a châu Âu ra khí áp tiêu bi u (standard atmosphere) vào ă 0 ă ê ớc vớ 100 theo tr ng thái c a thống centigradet c bách phân và danh t lý ê t tên theo i Thụ Đ n Anders Celsius (1701–1744 Ô học ă nhi c s dụng c lục t góc phẳng bằng ph n v n c a góc vuông. Fahrenheit. F, là m t thang nhi i Đ c Daniel Gabriel Fahrenheit(1686–1736). t theo tên nhà v t Trang 6/28 F e e ă ọ Đ ê ụ ớ ì e e ọ ố ă ẽ 60 22 5 e Bằ ỗ é „ ốGdansk ớ ớ −17 8 °C F e e ố ằ Rø e -Skala trong ì o T Kelvin. ố Trong q ố N cho , kelvin ằ ữ K Mỗ ằ K trong e Ireland W T N ớ ỏ ọ x ý, ỹ ớ Ke t. ọ ố , do T mà ỗ ớ T ự ú 0K; ẫ ì ê q ý ê ú ữ ớ 0K He e e ; ố ý q ỏ N ụ B e-Einstein ũ ớ 0K 0K ỗ Quan sát này phù ớ ê Ke 0K Kenvin Celsius (1 °C) và 0 °C 273,15K. T 0K A ố â x Rø e hỗn hợp lạnh ọ ũ 1K thân ắ 1708/1709 ố thang ê (Danzig) q ê NH4C “ T 75 e ă ã â ă Rømer thì F Copenhagen Rø e Ole Rømer ê ú Trang 7/28 0 ĩ ê Đ ĩ : Ke K x ú ý 1/273 16 ự ọ ớ 1967 Các công th c chuyển đổi đơn vị đo: iii. Đổi từ Công thức Sang Fahrenheit Celsius °C = (°F – 32) / 1.8 Celsius Fahrenheit °F = °C × 1.8 + 32 Fahrenheit kelvin K = (°F – 32) / 1.8 + 273.15 kelvin Fahrenheit °F = (K – 273.15) × 1.8 + 32 iv. iv. Các thang đo nhiệt độ chuẩn. -182,97 °C : â ằ _ỏ 0,00 °C : â ằ ắ _ ỏ 0,01 °C : 100,00 °C : â 419,58 °C – ớ ; ằ ỏ _ ắ – ớ ; : â ằ ắ ; 444,67 °C : â 961,62 °C 1064,43 °C Cơ sở khoa học: o Đ nh ới: - oxygène;  : S Y X ố ớ ; ỏ – ẻ ằ _ ỏ – : â ằ ắ _ỏ : â ằ ắ ỏ - ỳ ; ; - vàng. Trang 8/28  : T ố ự ố: S  ụ Y X ới:  C S0=const var C S0= ụ (X). ai s o ự ụ ọ ự ữ ự ớ ằ P â ố: ố x  x' x ố  : . : ự ố a ố  ố C ê  C â ê ự X X ớ â ố q q ớ ê ĩ é ố Trang 9/28 ố  ố N ố ố ê ê ỏ ụ Đ ố ố ớ ìx ụ ớ ú o C ọ ằ ố ắ ê M ố ố ỏ : C T ớ C q ồ ỏ  H ú e ê ú. o h n o i cả C iến â : ố ụ ự N ì 7-1 ồ ụ H ựx ẫ  Hi u ứng cả ứng đi n từ: â q ẫ ẽx â ỉ ĩ â ẫ ỉ ớ ớ ố ắ Trang 10/28 H ụ x ố q  Hi u ứng quang phát đi n t : ỏ ớ  Hi u ứng quang đi n trong ch t P-N ụ án d n: ẽ ú ớ -ỗ ố ụ ữ  Hi u ứng Ho : T ẫ q ớ B I ẽx ớ B I H e H ẽ ụ é ố ọ ớ ụ ẫ ẫ ớ x ọ â ữ ỏ ớ â x ỏ H Trang 11/28 Hình 1 C ự ì ồ I ă ê q hi  Hi u ứng đi n áp: ụ ẽ â ự ọ ê ằ ê x ằ ê H â ố ê ố ụ ự x ự ụ q ê ự ụ N  C ố ụ : ữ ố ớ ụ ớ M ì ọ ẫ ụ ằ ố ụ : ì ớ ê ồ ì T ố ì ọ ọ Trang 12/28 ớ  T ì ỗ ớ ẽ ẽx Đâ ố ê  T ì ự ự ẫ ự ố ê ê q ự  T ê ụ ú ụ ự ĩ ự ỉ T ớ x ự ụ ớ Hì ê ắ ê ự ụ ọ â ọ q ớ â Trang 13/28 Hình 2 Trang 14/28 II. Hoạt động: 1. Phân loại cảm biến nhiệt:  C p nhi  Nhi n ( Thermocouple ). n tr ( RTD-resitance temperature detector ).  Thermistor.  Bán dẫ D e IC …  Ngoài ra còn có lo t không ti p xúc ( hỏa k - Pyrometer ). Dùng hồng ngo i hay lazer. 2. Cấu tạo và tính năng các loại cảm biến: o C p nhi t đi n:  C u t o: Gồm 2 ch t li u kim lo i khác nhau, hàn dính m  Nguyên lý: Nhi Ư m: B  Khuy T i cho ra s i ( mV). cao. m: Nhi u y u tố ng dùng: Lò nhi é … T u. : -100 D.C <1400 D.C ng làm sai số Đ nh y không cao. ng khắt nghi t nhớt máy Trang 15/28 1  Gồm 2 dây kim lo u còn l i gọ chênh l ch nhi ng V t ul giữ u nóng ( hay u chu n ). Khi có sự u l nh thì sẽ phát sinh 1 s u l nh. M t v ul u gọ t ra là ph i n c nhi t u này tùy thu c r t lớn vào ch t li u. Do v y mới cho ra các ch ng lo i c p nhi , mỗi lo i cho ra 1 s ý E, J, K, R, S, T. Các b chọ ng khác nhau: u dò và b u khi n cho thích h p.  Dây c a c p nhi ì nố n không chính xác là ch tr cho nó ( offset trên b nb gi i quy u khi n, y u tố dẫn u này chúng ta ph i bù u khi n ).  Note:  T những y u tố trên khi s dụng lo i c m bi ú ý không nên nối thêm dây ( vì tín hi u cho ra là mV nối sẽ suy hao r t nhi u ). Cọng dây c a c m bi ê ng cho cọng dây C ối cùng là nên ki m tra c n th n vi c Offset thi t b . Trang 16/28 n áp ( có cự â  Vì tín hi hi lắ y c n chú ý kí ú t vào b khu o Nhi t đi n trở: C N : Gồ ê Ư 2 ý: N :B K :N T é … :L T ố ố Đ ắ ớ : -100 D.C <1400 D.C Cấu tạo của nhiệt điện trở RTD  C RTD Platinum … ồ â q ữ e â : Đồ ì K ẽ N e Trang 17/28 ẽ P RTD P ố T P atinum. Platinum x : 100 200 500 1000 ì 0 DC Đ RTD 2 â 3 â 4 dây. L u ý khi sử dụng:  L RTD 4 â  C â ụ ố ố ú ố ớ T e ê â e ê e ĩ ố ê  Vì là 1/2 RTD C ú â ẫ q ằ OM â â o Thermistor C N Ư :L ê x : e … ý: T :B ẽ K : Dã ẹ . T : L ă T : 50 <150 D.C. é â Trang 18/28 Cấu tạo Thermistor. C  Thermisto e ỉ ố é ẫ  C e ;H ố :H â ẽ ố ă g PTC- NTC – e e T NTC  T e ỉ 50-150D.C do C ỉ ụ ắ B ọ ũ ắ ụ Tẹ -mít. Cái â L u ý khi sử dụng  T ọ T e ý PTC e ớ NTC ồ  Nê é  T ỏ ỏ ọ ồ OM / C Trang 19/28  ì ê ê q â â Hình thermistor. o Bán d n. C N Ư K :L ê ẫ ý: ự â ự ẫ : Rẽ ố :K T :Đ T : -50 <150 D.C. é ố x ý Trang 20/28  C B Dẫ ữ ẫ C ự D ê â N ớ ự ữ e T ự IC N ê ớ P-N ý ú ớ ẫ ã ớ ự x ẽ  T ố :Đ ố x ý … ắ ớ ự P 100 IC ú e ì : LM35 LM335 LM45 N ê ẽ ý Đ â IC cảm biến nhiệt LM35 G Cảm biến nhiệt dạng Diode â IC ú I2C D 18B20 ớ x ớ ớ “ ” IC cảm biến nhiệt DS18B20 L u ý khi sử dụng:  ì é ỏ ẫ N ê B ỡ Dẫ