Giáo trình đo lường và cảm biến

TRƯỜNG CAO KINH TẾ - KỸ THUẬT VINATEX TP.HCM

GIÁO TRÌNH

ĐO LƯỜNG - CẢM BIẾN

Thành Phố Hồ Chí Minh – 2017
1


2


CHƯƠNG I : KHI NIỆN VỀ ĐO LƯỜNG & CẢM BIẾN
I/ CẤU TRÚC CỦA MỘT DỤNG CỤ ĐO KHÔNG ĐIỆN :
X

Chuyển đổi sơ cấp
( cảm biến )

Đại lượng
không điện

Y

Cơ cấu chỉ
thị

Mạch đo

Đại lượng điện

Mạch đo gồm 3 khâu :
+ Chuyển đổi ( sensor): thu nhận hoặc biến đổi sự thay đổi của đại lượng không điện thành
sự thay đổi của đại lượng điện đầu ra.
+ Mạch đo : gia công tín hiệu từ khâu chuyển đổi cho phù hợp với cơ cấu chỉ thị. Bao gồm :
khuếch đại, dịch mức, lọc, phối hợp trở kháng.
+ Cơ cấu chỉ thị : hiển thị kết qủa đo ( số, kim, điện tử )
II/ CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA CHUYỂN ĐỔI:
1/ Phương trình chuyển đổi:

Đại lượng
khơng điện

X

Chuyển đổi

Y

Đại lượng điện

Đại lượng điện Y ở ngõ ra của chuyển đổi luôn cĩ thể biểu diễn theo ngõ vào không điện X
theo 1 hàm f : Y = f(X)
Tác dụng của nhiểu : Y = ( X, X1, X2, …, Xn )
Trong đó X1, X2,….Xn là những đại lượng nhiễu, do vậy điều kiện lý tưởng là các đại lượng
này bằng 0.
+ Phương pháp chuẩn cảm ứng : Chuẩn cảm ứng là phép đo nhằm mục đích xác lập phương
trình chuyển đổi của cảm biến hoặc dưới dạng phương trình hoặc dạng đồ thị.
Thực hiện phép đo với những tín hiệu ngõ vào X1 xác định để tìm được ngõ ra Y1
xây dựng đường đặc tính.

+ Chuẩn đơn giản
+ Chuẩn nhiều lần : áp dựng các cảm biến có tính trễ : xây dựng đường đặc tính khi ngõ vào
tăng lên và xây dựng đường đặc tính khi ngõ vào giảm xuống.
2/ Độ nhạy :
Độ nhạy là tỷ số biến thiên đầu ra theo biến thiên đầu vào.
Độ nhạy chủ đạo : SX = lim

X  0

Y
Y
=
X
X

3


Độ nhạy chủ đạo càng lớn tức khả năng đo được các đại lượng biến thiên đầu vào càng nhỏ
đồng nghĩa với chuyển đổi càng tốt.
Độ nhạy phụ : SXi = lim

Xi  0

Y
Y
=
X
X

Độ nhạy phụ SX1 càng nhỏ tức ảnh hưởng của các đại lượng phụ (nhiễu) càng nhỏ đồng
nghĩa với chuyển đổi càng tốt
Độ chọn lựa: tỷ số giữa độ nhạy chủ đạo và độ nhạy phụ
Ki =

S
S

X
Xi

Cảm biến có Ki càng lớn
càng tốt
Ví dụ : cho 2 cảm biến có độ nhạy như bảng sau :
Cảm biến
SX
-3
CB1
8.10 mV/kg
CB2
9.10-3mV/kg
Nên chọn cảm biến nào ? tại sao .

S
S

XCB1
X 1CB1



S
S

XCB 2

SXi
4.10 mV/oC
8.10-6mV/oC
-6

 Chọn cảm biến 1

X 1CB 2

3/ Ngưỡng độ nhạy và giới hạn đo :
Ngưỡng độ nhạy là độ biến thiên lớn nhất của ngõ vào mà ngõ ra chưa thay đổi
Y= ( X +∆0)
∆0 càng nhỏ càng tốt
Giới hạn đo là phạm vị biến thiên ngõ vào mà phương trình chuyển đổi cho nghiệm đúng.
Khi chọn cảm biến phải chọn cảm biến có giới hạn đo lớn hơn hoặc bằng khoản muốn đo.
4/ Độ tuyến tính :
Một cảm biến được gọi là tuyến tính trong một dải đo xác định nếu trong dải đo đó độ nhạy
khơng phụ thuộc vào giá trị đo.
Nếu cảm biến khơng tuyến tính, người ta sử dụng các mạch đo để hiệu chỉnh thành tuyến
tính gọi là sự tuyến tính hóa.
5/ Sai số :
Là sai lệch giữa giá trị thực và giá trị đo được gồm sai số tuyệt đối và sai số tương đối.
Có 3 loại sai số chủ yếu trong chuyển đổi đại lượng đo lường không điện :
+ Sai số phi tuyến là sai số xuất hiện trong kết qủa đo do đặc tính chuyển đổi là phi

tuyến.
Khắc phục: tuyến tính hóa đặc tính chuyển đổi
+ Sai số phụ là sai số xuất hiện do ảnh hưởng của các đại lượng phụ

4


Khắc phục: sử dụng cảm biến đng trong môi trường theo yêu cầu của nhà sản xuất,
lộc nhiễu, bội nhiễu, phối hợp tổng trở, v.v …
+ Sai số ngưỡng: sai số do ngưỡng độ nhạy. Sai số này phụ thuộc vào cơng nghệ chế
tạo nào khơng có cách khắc phục
III/ PHÂN LOẠI CHUYỂN ĐỔI :
Chuyển đổi có thể được phân loại theo 1 trong các tiêu chuẩn sau:
+ Yêu cầu về nguồn cung cấp :
- Tích cực & thu động
+ Trạng thi tín hiệu ra :
- Tương tự & số
+ Trạng thi đo lường :
- Trạng thi lệch & cân bằng
1/ Chuyển đổi tích cực và thụ động :
a/ Chuyển đổi tích cực : địi hỏi sự cung cấp năng lượng bên ngồi hay tín hiệu kích thích để
tác động.
Ngun lý chuyển đổi: dựa trên các hiệu ứng vật lý biến đổi một dạng năng lượng nào đó
thành năng lượng điện.
+ Hiệu ứng nhiệt điện
(M1)

T1

(M2)

00 C

+ Hiệu ứng áp điện :

e  T1

(M1)

F

VF

+ Hiệu ứng cảm ứng điện từ :

B
e 

+ Hiệu ứng quang – điện - từ

Ư
I

5


Ngồi ra cịn nhiều hiệu ứng khác như : hiệu ứng quang điện, hiệu ứng hall v.v…
Đại lượng vật lý cần đo
Lực
Áp suất
Gia tốc

Hiệu ứng sử dụng

Tín hiệu ra

Áp điện

Điện tích

Nhiệt độ

Nhiệt điện

Điện áp

Tốc độ ( vận tốc )

Cảm ứng điện từ

Điện áp

Vị trí

Hiệu ứng Hall

Điện áp

Từ thơng bức xạ quang

Hoa quang

Phát xạ quang
Hiệu ứng quang áp
Hiệu ứng quang điện từ

Điện tích
Dịng điện
Điện áp
Điện áp

b/ Chuyển đổi thụ động :
Phát tín hiệu đáp trả lại sự tác động kích thích bên ngồi mà khơng cần năng lượng cung cấp
từ bên ngồi.
Ví dụ : cặp nhiệt điện, chuyển đổi áp điện…..
Chuyển đổi thụ động thường được chế tạo từ những trở kháng có thơng số chủ yếu nhạy với
đại lượng cần đo.
Đại lượng
Nhiệt độ
Nhiệt độ rất thấp

Thông số biến đổi
Điện trở suất
Hằng số điện môi
Điện trở suất

Biến dạng

Vật liệu làm cảm biến
Kim loại : platine, nickel,
Đồng, chất bán dẫn thủy tinh
Hợp kim niken và silic mạ.

Hợp kim sắt từ

Vị trí

Từ thẩm
Điện trở suất

Từ trở

Từ thông của bức xạ quang

Điện trở suất

Bán dẫn

Độ ẩm

Điện trở suất

Chloure de lithium
6


Mức

Hằng số điện môi

Hợp kim polymere

Hằng số điện môi

Cách điện lỏng

2/ Chuyển đổi tương tự & chuyển đổi số :
a/ Chuyển đổi tương tự : cung cấp tín hiệu liên tục trong cả cường độ, thời gian, không gian.
Hầu hết các giá trị đo lường vật lý mang tính chất tương tự
Ví dụ : nhiệt độ, sự dịch chuyển, cường độ sáng
b/ Chuyển đổi số : Tín hiệu ra giữ ở trạng thái các bước hoặc rời rạc
Tín hiệu số dễ dàng lập lại, đáng tin cạy và dễ truyền đi xa.
Ví dụ : contact switch, Shaft Encoder,…
3/ Trạng thái hoạt động :
a/ Chế độ lệch : tín hiệu phản hồi là sự thay đổi ( lệch ) so với trạng thái ban đầu của thiết bị
đo. Sự thay đổi này tương ứng với gía trị đo.
b/ Chế độ cân bằng : đưa ảnh hưởng của tín hiệu đo lên hệ thống đo lường để chống lại tác
động của hệ thống đo lường.
Dụng cụ đo lường ở chế độ cân bằng có thể có kết qủa đo chính xác hơn ở chế độ lệch nhưng
đáp ứng thường chậm hơn.
IV/ NHIỄU ĐO :
Chia làm hai loại chính : nhiễu nội tại và nhiễu đường truyền
- Nhiễu nội tại phát sinh do khơng hồn thiện trong việc thiết kế, chế tạo các bộ cảm biến.
Nhiễu nội tại không thể khắc phục nhưng có thể giảm thiểu.
- Nhiễu do đường truyền phát sinh do những nguồn nhiễu từ trường, trường điện từ, sóng
radio, do mạch phối hợp trên đường truyền hoặc phát sinh tại máy thu. Để giảm nhiễu trên
đường truyền ta có thể sử dụng một số phương pháp như : cách ly nguồn, lọc nguồn, nối đất,
bố trí linh kiện hợp lý,…
Một số biện pháp khắc phục nhiễu
Nguồn nhiễu
Độ lớn
Nguồn 50Hz
100pA

Nguồn 100Hz
3 V
150Hz do máy biến áp bị 0,5  V
bảo hòa
Đài phát thanh
1mV
Tia lửa do chuyển mạch
1mV
Dao động
10pA
Dao động cáp mối

100pA

Bảng mạch

0,01-10pA

Biện pháp khắc phục
Cách ly nguồn nuôi, màn, nối đất
Lọc nguồn
Bố trí linh kiện hợp lý
Màn chắn
Lọc, nối đất, màn chắn
Ghép nối cơ khí, khơng để dây cao áp
gần đầu vào chuyển đổi
Sử dụng cáp ít nhiễu ( điện môi tẩm
cacbon )
Lâu sạch, dùng cách điện Teflon

Các bước để lưa chọn cảm biến :
7


Chức năng : - Đại lượng vật lý cần đo
- Phương pháp đo
- Độ chính xác
- Sai số
- Độ phân giải
Mơi trường : - Khí hậu, nhiệt độ, áp suất, độ ẩm…
- Điện, từ trường …
Kết nối :
- Điện : nguồn cung cấp điện áp, công suất
- Tương tự ( dòng điện, điện áp, tần số )
- Số ( kết nối nối tiếp, song song )
- Cơ : chọn loại đầu nối.

CHƯƠNG 2 : ĐO LƯỜNG VỊ TRÍ & SỰ DỊCH CHUYỂN
8


I/ CẢM BIẾN SỰ DỊCH CHUYỂN DÙNG ĐIỆN TRỞ
Gồm một điện trở cố định Rn và một tiếp xúc điểm có thể di chuyển gắn với chuyển động
cần đo. Vị trí con chạy tỷ lệ với gía trị điện trở tại đầu ra của tiếp xúc điểm.
+ Dịch chuyển thẳng
R(l) = Rn

l
L

+ Dịch chuyển quay
R(  ) = Rn




Đặc tính :
+ Gía trị điện trở từ 1K  100K, đơi khi lên đến MΩ
+ Độ phân giải : Thông thường đạt cở 10m
+ Tuổi thọ của con chạy : 106 lần với dạng xoay và 107 – 108 với dạng dịch chuyển
+ Độ tuyến tính : ở đầu đường chạy hoặc cuối đường chạy độ tuyến tính kém
II/ CẢM BIẾN SỰ DỊCH CHUYỂN DÙNG ĐIỆN DUNG
Nguyên lý làm việc : Thay đổi gía trị điện dung dưới tác động dịch chuyển làm thay đổi vị trí
2 bản cực

Cảm biến được đặc trưng bởi độ nhạy:
9


+ Độ nhạy điện dung : Sc = ∆C/∆x
+ Độ nhạy điện kháng: Sz = ∆Z/∆x
Điện dung sẽ phụ thuộc vào tiết điện, khoản cách 2 bản cực và điện môi giữa 2 bản cực
C(x) = f ( A, d,  )
Ví dụ : dịch chuyển theo chiếu dọc
A
Sự thay đổi điện dung

C ( ) 

 .  .

X

X

  = 8,85.10-12 F/m : hằng số điện môi
C(X) không tuyến tính theo độ dịch chuyển
Độ nhạy :

dC (  )
A. . 

.
2
d ( )
X
dC (  )
A . . 
1
C(X )
 

 
d ( )
X
X
X
dC ( X )
d(X )


C( X )
X
Độ biến thiên điện dung bằng với độ biến thiên của sự dịch chuyển nhưng ngược chiều.
Để tuyến tính hóa, người ta có thể dùng mạch điện sau cho trường hợp trên:

iX  i f  0
e X  e i e 0  ei

1/ C f
1/ Cx

e0  

C f eX
Cx



C f eX
A o



Qua mạch điện thì ngõ ra eo tuyến tính với sự dịch chuyển X
10


Tụ có khoảng cách biến thiên có thế đo được sự dịch chuyển nhỏ, trong khi đó tụ có điện tích
biến thiên chỉ đo được dịch chuyển lớn đến 1cm
Ví dụ : dịch chuyển theo chiều ngang

C( X ) 

 . o .(   VX )
d

C(X) tuyến tính theo độ dịch chuyển
Ví dụ : thay đổi điện mơi

C( X ) 

C( X ) 

0
d

0
d

 ( 1 .VX   2 (   VX )

 ( 2 . A  ( 1   2 ).VX )

C(X) tuyến tính theo độ dịch chuyển

III/ CẢM BIẾN SỰ DỊCH CHUYỂN DÙNG ĐIỆN CẢM

1. Lõi sắt 2. Cuộn dây 3. Phần ứng di chuyển được 4. Khe hở khơng khí
Xv tác động làm phần ứng 3 dịch chuyển  khe hở không khí  thay đổi  thay đổi từ trở
của lõi thép  điện cảm và tổng trở của cảm biến cũng thay đổi theo.

W 2 W 2 . . 0 .S

Điện cảm : L 
R


Với

R 


. 0 .S

R : từ trở của khe hở khơng khí
S : tiết điện thực của khe hở khơng khí
0 = 4.10-7 H/m : hằng số từ thẩm
Điện cảm sẽ phụ thuộc vào khoảng cách khe hở khơng khí.
11


Ví dụ 1 : từ trở của tổng mạch từ
R = RA + R C + RG
Trong đó

RA : từ trở trong lõi di chuyển
RC : từ trở trong ống dây
RG : từ trở trong khơng khí

R 

L
  . 0 .

R

RC 

LC
 C . 0 .a

RG 

2x
 0 .a

LC
LA
2x


 0 .a  C . 0 .a  A . 0 . A

Đặt Ro là từ trở mạch khi khe hở x bằng 0

R0 
K

R = Ro + K.x với

2
 o .A

2

Điện cảm

L

LC
LA

C . 0 .a  A . 0 . A

2

n2

R0
L0
n
n



R R0  K .x 1  K .x 1   .x
R0

L phi tuyến theo x
Ví dụ 2 :

L1 

L01
1   (l  x)

12


L2 

L02
1   (l  x)

Đo vi sai

Với cách đo này thì độ nhạy tăng lên so với cách đo trước 2 lần và giảm đáng kể sự không
tuyến tính.
IV/ CẢM BIẾN SỰ DỊCH CHUYỂN DÙNG HỔ CẢM

Từ thơng do cuộn sơ cấp tạo ra :

t 

i.W1 W1 . 0 .s.i

R

13

Sức điện động của cảm ứng trong cuộn dây đo W2

d t
W 2 .W1 . 0 .s di
e  W 2 .

dt

dt
Làm việc với dòng điện xoay chiều i = ImSint

e

W2 .W1.0 .s di
W .W . .s
  2 1 0 I m cos t

dt


Xét gía trị hiệu dụng

E

W2 .W1.0 .s



I  k

s



V/ CẢM BIẾN TIỆM CẬN ( ĐO VỊ TRÍ )
Đặc điểm :
+ Phát hiện vật khơng cần tiếp xúc
+ Tốc độ đáp ứng nhanh
+ Đầu cảm biến nhỏ, thuận lợi trong sử dụng
+ Sử dụng được trong môi trường khắc nhiệt

Một số định nghĩa :
+ Vật chuẩn : Các tính chất của vật phải phù hợp phát huy hết các đặc tính của cảm
biến.

14


+ Khoản cách phát hiện : Khoảng cách xa nhất từ đầu cảm biến đến vị trí vật chuẩn m
cảm biến có thể phát hiện được.
+ Khoảng cách cài đặt : khoảng cách để cảm biến có thể nhận biết vật một cách ổn
định ( thường bằng 70% - 80% khoảng cách phát hiện )

+ Thời gian đáp ứng :
t1 : thời gian từ lúc đối tượng đi vào
vùng phát hiện của cảm biến đến lúc
cảm biến báo tín hiệu.
t2 : thời gian từ lúc đối tượng chuẩn đi
ra khỏi vùng phát hiện cho đến khi cảm

biến hết báo tín hiệu.
+ Tần số đáp ứng : số lần lập lại trong 1 giây
khi vật cảm biến đi qua vùng phát hiện.

1/ Cảm biến tiệm cận điện cảm :

15


Những yếu tố ảnh hưởng đến tầm của cảm biến
+ Kích thước, hình dạng, vật liệu lõi và cuộn dây
+ Vật liệu & kích thước đối tượng
+ Nhiệt độ mơi trường
Nguyên lý hoạt động : Mạch dao động tạo
dao động điện từ . Từ trường biến thiên từ lõi sắt
sẽ tác động với vật kim loại đặt trước nó.
Khi có đối tượng lại gần  xuất hiện dòng điện cảm
ứng chống lại sự thay đổi dòng điện  giảm biên độ
tín hiệu dao động.
Bộ phát hiện sẽ phát hiện sự thay đổi tín hiệu
và tác động để mạch ra lên mức On.
2/ Cảm biến tiệm cận điện dung :

Bao gồm 4 bộ phận chính :
+ Cảm biến ( các bản cực cách điện )
+ Mạch dao động
16


+ Mạch phát hiện

+ Mạch đầu ra
Nguyên lý hoạt động:
Trong loại cảm ứng này, sự có mặt của đối
tượng làm thay đổi điện dung của các bản
cực.
Đối tượng không nhất thiết phải là kim loại, có thể là chất lỏng, vật phi kim loại: nhựa, thủy
tinh, … Tốc độ phát hiện nhanh, có thể phát hiện đối tượng kích thước nhỏ .

CHƯƠNG 3 : CẢM BIẾN & ĐO LƯỜNG NHIỆT ĐỘ
I/ THANG NHIỆT ĐỘ :
17


+ Thang Kelvin ( đơn vị 0K ) : Trong thang kelvin người ta gán cho điểm nhiệt độ cân bằng
của trạng thi nước, nước đá : 273,150K.
+ Thang Celsius ( 0C ) : Một độ Celsius bằng 1 độ Kelvin. Quan hệ giữa nhiệt độ Celsiua và
nhiệt độ Kelvin được thể hiện :
T(0C) = T(0K) – 273,15
+ Thang Fahrenheit ( 0F ) :

9
T ( 0F )  T ( 0 C )  32
5
T ( 0 C )  (T ( 0 F )  32).

5
9

II/ NHIỆT ĐIỆN TRỞ :
1/ Nhiệt điện trở kim loại: RTD ( resistive temperature detector )

Nguyên lý : Sự thay đổi gía trị điện trở tuyến tính dương với nhiệt độ : khi nóng thì gía trị
điện trở tăng và khi lạnh thì gía trị điện trở giảm.
Xem như tuyến tính :
R = R0 (1+∆T)
Ro điện trở danh định tại nhiệt độ To
∆T Chênh lệch nhiệt độ so với nhiệt độ chuẩn To
2/ Nhiệt điện trở bán dẫn :
Là thiết bị có điện trở thay đổi tương ứng nhiệt độ. Có độ nhạy và độ ổn định rất cao. Bao
gồm 2 loại.
+ PTC ( Positive temperatur ceofficient ) : Nhiệt điện trở bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở
dương: gía trị điện trở tăng khi nhiệt độ tăng.
+ NTC ( Negative temperatur coefficient ) : Nhiệt điện trở bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở
âm: gía trị điện trở giảm khi nhiệt độ tăng.
Nhiệt điện trở được chế tạo nhiều hình dạng khác nhau, phần tử nhạy cảm hoặc được bọc
một lớp bảo vệ hoặc để trần.

a/ Nhiệt điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm (NTC ) :
Đối với NTC thì điện trở giảm từ 3% - 5,5%/ 1độ
18


Đường đặc trưng nhiệt độ – điện trở của 1 NTC
RNTC tại 200C = 5,5K
RNTC tại 1000C = 400
Đặc tính của NTC khơng tuyến tính nên phải tuyến tính hóa. Cách đơn giản là mắc điện
trở nhiệt NTC thành mạch chia áp

e
R
1



e s R  RT 1  RT / R

e0
1

e s 1   T RT0 / R

Tỷ lệ của RT0 / R quyết định vùng làm việc tuyến tính của mạch chia điện áp.
Mạch chia điện áp sử dụng NTC có độ nhạy tốt hơn nhiều so với sử dụng cặp nhiệt ngẫu
hoặc nhiệt điện trở kim loại.
19


b/ Nhiệt điện trở có hệ số nhiệt điện trở dương ( PTC ) :
Đường đặc tính của PTC chia làm 3 vùng
+ Vùng nhiệt độ thấp < TA : giống NTC
+ Vùng hệ số nhiệt tăng chậm ( TA, TN )
+ Vùng làm việc > TN
Ứng dụng : Mạch bảo vệ qúa tải

III/ CẶP NHIỆT NGẪU :
* Hiệu ứng nhiệt điện :
+ Hiệu ứng Peltier
Tại mối nối của 2 dây dẫn A & B
khác nhau nhưng có cùng nhiệt độ
sẽ hình thành 1 điện áp chỉ phụ
thuộc vào loại dây dẩn và nhiệt độ

Vm  Vn  PAT/ B
Định luật volta : trong một mạch kín đẳng nhiệt, tổng các sức điện động Peltier bằng 0.
20


PAT/ B  PBT/ C  PCT/ D  PDT / A  0
+ Hiệu ứng Thomson :
Giữa hai điểm M,N có nhiệt độ khác nhau của một thanh dẫn đồng chất sẽ hình thành 1
sức điện động chỉ phụ thuộc vật liệu & nhiệt độ.

TM

E ATM TN   hAdT1
TN

hA l hệ số Thomson của một vật liệu
Định luật Magnus : Nếu hai đầu của 1 mạch điện làm bằng 1 dây dẫn đồng nhất và có
cùng nhiệt độ thì sức điện động Thomson bằng 0.

+ Hiệu ứng SeebecK :
Hai vật liệu A & B với nhiệt độ khác nhau
ở 2 đầu mối nối  hình thành cặp nhiệt điện.
Cặp nhiệt điện tạo ra một sức điện động
gọi là sức điện động seebeck.

T

E

T 2T1

A / B



P

T

2

A / B



P

T1
A / B



2



(h

A

 h B ) dT

T1

21


e AB   .T

 : hệ số Seebeck

Với 1: mối hàn làm việc,
2,3: mối hàn trung hòa khi t1 không đổi
Nhiệt độ tại hai mối hàn phải bằng nhau và dây dẫn nối thêm ra phải đồng chất để không
phát sinh suất điện động ký sinh tại 2,3
Một số cặp nhiệt điện thông thường
Vật liệu
Chrom-Alu
Chrom-Constantan
Platinum- Rhodium

Loại
K
E
R,S

Phạm vi đo
-200 – 10000C
-200 – 10000C
> 15000C

Độ nhạy
41V/0C
68V/0C
10V/0C

IV/ ĐO NHIỆT ĐỘ DÙNG DIODE & TRASISTOR

22


Nguồn dòng I cung cấp cho diode & transistor
Điện áp ra khơng những phụ thuộc vào nhiệt độ mà cịn phụ thuộc vào dòng điện cung
cấp.
Độ nhạy : S = dV/dT có gía trị khoảng -2,5mV/0C
Phạm vi đo : -50 – 1500C

V BE1 

I
KT
ln 1
q
IS

VBE 

VBE2 

KT I 2
ln

q
IS

KT I1 KT
ln 
ln n
q
I2
q

V/ VI MẠCH CẢM BIẾN TÍCH HỢP (IC)
1/ Nguyên lý chung :
+ Nhận tín hiệu nhiệt độ và chuyển thành tín hiệu điện áp hoặc dịng điện
+ Có thể đo độ C, độ K hay độ F tùy loại
+ Giới hạn đo tùy khoảng -550C đến 1500C với độ chính xác 1 hoặc 20C
+ Tác dụng của nhiệt độ là làm tăng tỷ lệ ion và lổ trống tự do trong chất bán dẫn  tăng
điện áp hay dòng điện thuận của tiếp xúc p-n.
23


2/ IC cảm biến LM 34( đo độ F )/ LM35 ( đo độ C ) :
+ LM 34 có ngõ ra 10mV/0F và làm việc tuyến tính trong khoản – 500F – 3000F

+ Ứng dụng :

3/ IC cảm biến AD592 :
Là cảm biến nhiệt cung cấp dòng điện ra tương ứng với nhiệt độ tuyệt đối.
Do công nghệ chế tạo phát triển nên AD592 đo rất chính xác.
+ Sử dụng nguồn cung cấp đơn cho phép đo độ chính xác 0,50C.
+ Khoản đo nhiệt độ : -250C – 1050C.

+ Không bị nhiễu điện áp.
Chỉnh biến trở R = 100 sao cho ngõ ra VOUT = 1mV/0K
Ứng dụng : đo nhiệt độ trung bình và đo nhiệt độ nhỏ nhất
+ Đo nhiệt độ vi sai :
R1 có thể được sử dụng để
chỉnh offset giữa hai thiết bị
24


VI/ HỎA QUANG KẾ :
Đo nhiệt độ không cần tiếp xúc với dải nhiệt độ > 16000C
Hỏa quang kế cường độ ánh sáng:
1. Đèn sợi đốt
2. Vật kính
3. Ống trượt
4. Chiết áp chỉnh dịng điện đốt đèn
5. Thấu kính
a. T dây đèn bằng T đối tượng
b. T dây đèn lớn hơn T đối tượng
c. T dây đèn nhỏ hơn T đối tượng

VII/ NHIỆT KẾ BỨC XẠ :

25