Báo cáo MÔN HỌC: KỸ THUẬT CẢM BIẾN VÀ ĐO LƯỜNG

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM

MÔN HỌC:
KỸ THUẬT CẢM BIẾN VÀ ĐO LƯỜNG

NHÓM 8:
SV1:

MSSV:

SV2:

MSSV:

SV3:

MSSV:

…………………………….
5:16 PM

TPHCM Tháng 04 -2014

1


NỘI DUNG BÁO CÁO
SV cần làm rõ các nội dung
•

CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ
•

Khái niệm

•

Hình dạng – cách nhận biết

•

Ký hiệu – cách sử dụng

•

Ứng dụng thực tế

5:16 PM

2


PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN
▪ SV cần làm rõ các nội dung được gợi ý từ các
slide có đề nghị phương pháp thực hiện màu tím.
▪ SV tìm hiểu thêm tài liệu và đưa vào nội dung
để là rõ cho các ý của bài.
▪ SV cần tìm các datasheet liên quan các cảm
biến mà mình báo cáo để chỉ dẫn cách sử dụng
▪ SV phải tìm các ứng dụng thức tế (video)

5:16 PM

3


6.6 Các phương pháp đo

6.7 Mạch đo

5:16 PM

4


◼

Có hai phương pháp để đo nhiệt độ:
◼

Phương pháp trực tiếp:
◼

◼
◼

◼

Đo nhiệt độ gián tiếp:
◼
◼

5:16 PM

Cặp nhiệt điện (Thermocouple)
Nhiệt điện trở kim loại (RTD)
Nhiệt điện trở bán dẫn.
Phương pháp quang (Optical Pyrmeter)
Phương pháp bức xạ điện tử (Photon Detector)
5


Khi nào ta chọn phương pháp đo trực tiếp?
▪ Khi tầm nhiệt độ cần đo không quá cao
▪ Thường dùng để đo các vật tĩnh (không di chuyển)
▪ Vật cần đo khơng có u cầu cao về việc thay đổi cấu trúc,
khi bị gây ảnh hưởng nhiều khi thực hiện phép đo.
▪ Phương pháp đo không quá phức tạp dễ thực hiện.
▪ Giá thành cho các linh kiện (như cảm biến, khối gia
công,…) là không cao
5:16 PM

6


Tầm nhiệt đo trong phương pháp đo trực tiếp

Được sử dụng tầm đo từ: -190oC đến 1063oC
Với:

-190oC: là nhiệt độ mà Oxy chuyển từ thể LỎNG → thể

HƠI (Khí)
1063oC: là nhiệt độ nóng chảy của vàng (Au)
5:16 PM

7


▪ Cấu tạo:

–

RTD được chế tạo từ những dây dẫn rất nhạy với
nhiệt độ, vật liệu chế tạo thường là Niken, Đồng,
Niken-Đồng,Platium

5:16 PM

8


▪ Cấu tạo:

Để đo được nhiệt độ, RTD được mắc theo cầu
điện trở
 R2
R3 

Vout = Vin  
−
 R1 + R2 R3 + R4 

5:16 PM

9


▪ Cấu tạo:
▪

R1=R2=R4=R3=Rg

Khi R3=Rg  dR

Vout
5:16 PM

Vin
 dR
=

2 2 R g  dR
10


5:16 PM

11


Nguyên lý hoạt động: (khi nhiệt độ tăng →

điện trở tăng). Điện trở vât thay đổi theo
nhiệt độ
R= l

A
 =  o (1 + T )

▪ L : chiều dài dây dẫn
▪ A: diện tích diện dây dẫn
▪ : điện trở suất
5:16 PM

12


–Sự phụ thuộc này gần như tuyến tính:
R = R 0 1 − a  (T − T0 ) + b  (T − T0 )
RT = R0  (1 +  * T

)

▪ a,b,α:hằng số phụ thuộc kim loai
▪ RT: điện trở tại nhiệt độ cần đo
▪ Ro:điện trở tại nhiệt độ To

5:16 PM

13

Giới thiệu:
Thermocouple (cặp nhiệt độ) là cảm biến nhiệt độ cấu
tạo bởi 2 thanh kim loại khác nhau được tiếp xúc nhiệt
với nhau.
Cảm biến tác động: đầu vào nhiệt độ, đầu ra điện áp
T

5:16 PM

V

14


Giới thiệu:
Thermocouple hoạt động dựa trên hiệu ứng Seebeck.(Do
Thomas Seebeck khám phá năm 1821)

5:16 PM

15


Cấu tạo

5:16 PM

16

Nguyên lý đo
Thermocouple chỉ đo được sự sai biệt nhiệt độ. Do đó
cần phải có nhiệt độ chuẩn để so sánh.

V = C1 (T2 − T1 ) + C 2(T22 − T12 )
Quan hệ giữa V với T là phi tuyến. Nhưng ta chấp nhận
công thức sau:

V = e1 + e2 = eB / AT2 + eA / BT1
e A / B = −e B / A

V = eB / A (T2 − T1 )
5:16 PM

17


Nguyên lý đo
▪ Hai đầu nối T1, T2. Đầu nóng là đầu tiếp xúc với nhiệt
độ cần đo. Đầu còn lại là đầu lạnh hay đầu chuẩn.
▪ Để đo nhiệt độ chính xác thì phải đo được nhiệt độ
đầu chuẩn và phải giữ cố định nhiệt độ chuẩn này

5:16 PM

18


Đặc tuyến

5:16 PM

19


Các phương pháp xác định và giữ cố định
nhiệt độ chuẩn
Nguyên tắc chung:

▪ Cách 1 : dùng nước đá đang tan để lấy nhiệt độ chuẩn ở
0oC. Để nhiệt độ 0oC được giữ cố định ta phải đảm bảo
lượng đá trong bình vẫn đang tan.
5:16 PM

20


Các phương pháp xác định và giữ cố định
nhiệt độ chuẩn

Cách 1:

5:16 PM

21


Các phương pháp xác định và giữ cố định
nhiệt độ chuẩn

Cách 1: Nhiệt độ đo được tính như sau

V out= ( S A − S B )(TTip − TRe f )

 TTip = TRe f −

Vout
(S A − S B )

SA, SB là hệ số Seebeck phụ thuộc vật liệu chế tạo

eA/ B = S A − S B
5:16 PM

22


»

• Place Reference Junction in Ice Bath
Iron

Measure

T2 = 100 + 10°C

Constantan

 T = 110°C

NOT Practical !

5:16 PM

Volt
Meter
_ 5.812 mV

+
ICE
BATH

Reference
T1 = 0°C

+0

100

0
2

-100
-0
MILLIVOLTS
-4.632 0.000
-4.550 -0.995

0.000
1.019

5.268
5.376

6

-4.876

-0.301

0.303

5.594

10

-5.036

-0.501

0.507

5.812

14

-5.194

-0.699

0.711

6.031

°C

23


Các phương pháp xác định và giữ cố định
nhiệt độ chuẩn
▪ Cách 2: Dùng mạch điên tử để tạo nhiệt độ chuẩn.

Đo RT xác định Tref, Tref sẽ được chuyển sang Vref
V1= V-Vref ; T1=V1/e1
5:16 PM

24


Sơ đồ và nguyên tắc đo
J4
RTD
T1

J3

5:16 PM

25