TÌM HIỂU HỆ THỐNG ỔN ĐỊNH NHIỆT ĐỘ - ĐỘ ẨM TRONG CÁC LỒNG ẤP Ở BỆNH VIỆN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
--------- [\ ---------
LÊ KIM TUYẾN
TÌM HIỂU HỆ THỐNG ỔN ĐỊNH NHIỆT
ĐỘ - ĐỘ ẨM TRONG CÁC LỒNG ẤP Ở
BỆNH VIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

HÀ NỘI 2005

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
--------- [\ ---------
Lê Kim Tuyến
TÌM HIỂU HỆ THỐNG ỔN ĐỊNH NHIỆT
ĐỘ - ĐỘ ẨM TRONG CÁC LỒNG ẤP Ở
BỆNH VIỆN
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

Nghành: Điện tử - Viễn thông

Cán bộ hướng dẫn: TS Ngô Diên Tập


HÀ NỘI 2005

LỜI CẢM ƠN


Để hoàn thành bản luận văn này, trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc
tới thầy TS Ngô Diên Tập đã tận tình giảng dậy, hướng dẫn và giúp đỡ trong quá trình
làm khoá luận tốt nghiệp.

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia HN
đã tận tình giảng dạy giúp đỡ em trong những năm vừa qua.

Xin cảm ơn các cán bộ của bệnh viện Phụ sản Hà Nội
đã tạo mọi điều kiện tốt
nhất cho em thực hiện bản khoá luận tốt nghiệp.

Tôi xin cảm ơn tới gia đình, bạn bè, người thân đã động viên giúp tôi hoàn
thành bản khoá luận này.



Lê Kim Tuyến

TÓM TẮT KHOÁ LUẬN

Lồng ấp trẻ sơ sinh là thiết bị chăm sóc trẻ sơ sinh thiếu tháng hoặc trẻ sơ sinh
bị bệnh. Vì vậy lồng ấp được chế tạo tinh vi và phức tạp. Điều quan trọng nhất là phải
khống chế và điều chỉnh được nhiệt độ và độ ẩm.
Khoá luận trình bày các vấn đề về nhiệt độ, độ ẩ
m và giới thiệu một số lồng
ấp. Trong phần về nhiệt độ, khoá luận nêu một số cảm biến đo nhiệt độ và cách đo
nhiệt độ trong lồng ấp. Về phần độ ẩm, khoá luận giới thiệu cảm biến đo độ ẩm và

cách đo độ ẩm trong lồng ấp. Còn về phần giới thiệu một số lồng ấp, khoá luận nêu chi
tiết các đặc điểm kĩ thuật, cấu tạo của lồng ấp V- 85, và giới thiệu qua các thông số kĩ
thuật của các lồng ấp AGA, AR300- 2750, và H- 1000.

MỤC LỤC
Mở đầu..……………………………………………………………………………………….1
Chương 1: Đo nhiệt độ trong lồng ấp…………………………………………………………..2
1.1 Cảm biến nhiệt độ……………………………………………………………………...…..2
1.1.1 Giới thiệu chung…………………………………………………………...……...........2
1.1.2 Đo nhiệt độ dùng điốt và tranzitor………………………………………………..……3
1.1.3 Cảm biến đo nhiệt độ bằng nhiệt điện trở………………………………………………4
1.1.4 Cảm biến dưới dạng IC ………………………………………………………………...7
1.1.5 Đo nhiệt độ bằng cặp nhi
ệt điện………………………………………………..............8
1.2 Đo nhiệt độ trong lồng ấp………………………………………………………………...10
1.2.1 Giới thiệu chung………………………………………………………………………10
1.2.2 Giải thích sơ đồ khối……………………………………………………….................11
1.2.2.1 Khối chuyển đổi………………………………………………………………………11
1.2.2.2 Khối định dạng tín hiệu……………………………………………………………….11
1.2.2.3 Khối chấp hành…………………………………………………………….................11
1.2.2.4 Khối đối tượng………………………………………………………………..............11
1.2.2.5 Khối hiển thị……………………………………………………………... .................11
1.2.2.6 Khối nguồn nuôi……………………………………………………………………...11
1.3 Đặc điểm của hệ thống đo và đi
ều khiển nhiệt độ……………………………………...12
Chương 2: Đo độ ẩm trong lồng ấp….…..…………………….…………………….............13
2.1 Cảm biến độ ẩm…………………………………………………………………………13
2.2 Đo độ ẩm trong lồng ấp………………………………………………………………….18
Chương 3 Một số lồng ấp hiện đang được sử dụng…………………………………..............19
3.1 Lồng ấp V – 85…………………………………………………………………………20

3.1.1 Đặc điểm kĩ thuật……………………………………………………………..…….20
3.1.2 Cấu tạo của lồng ấp V – 85…………………………………………………………21
3.1.2.1 Chức năng của các c
ảm biến………………………………………………..............21
3.1.2.2 Chức năng chủ yếu của các bo mạch………………………………………………..21
3.1.2.3 Các bộ phận khác…………………………………………………………………...22
3.1.2.4 Miêu tả chi tiết cách vận hành lồng ấp…………………………………………...23
3.1.2.4.1 Điện áp vào chuẩn………………………………………………………...............23
3.1.2.4.2 Dòng điện báo tăng quá nhiệt độ………………………………………………….24
3.1.2.4.3 Mạch chuyển đổi AD……………………………………………………..............25
3.1.2.4.4 Mạch khoá lối vào………………………………………………………. ……….26
3.1.2..4.5 Dòng nạp điện…………………………………………………………………….26
3.1.2.4.6 Mạch báo CPU ngừng hoạt động………………………………………………....27
3.1.2.4.7 Bộ phận hiển thị…………………………………………………………………..27
3.1.2.4.8 Sao lưu dữ liệu với EEPROM…………………………………………………….27
3.1.2.4.9 Mạch
điện điều khiển lò sưỡi……………………………………………………..28
3.1.2.4.10 Khởi động quá trình lưu thông không khí………………………………………...29
3.1.2.4.11 Điều chỉnh sự tăng nhiệt độ………………………………………….....................30
3.2 Lồng ấp AGA…………………………………………………………………...............31
3.3 Lồng ấp AR300-2750…………………………………………………………...............32
3.4 Lồng ấp H-1000………………………………………………………………................32
Kết luận...……………………………………………………………………………………..36
Phụ lục…...…………………………………………………………………………...............38




Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến

MỞ ĐẦU
Lồng ấp nuôi dưỡng trẻ sơ sinh là một hệ thống máy móc hết sức tinh vi và
được thiết kế khá đặc biệt, với đối tượng phục vụ là trẻ sơ sinh nên yêu cầu về độ tin
cậy và chính xác về kĩ thuật phải rất cao. Đặc điểm của trẻ sơ sinh là yếu ớt, mà đa
phần là trẻ bị bệnh hoặc sinh thiếu tháng mới phải nằm trong l
ồng ấp. Do đó môi
trường trong lồng ấp phải gần với môi trường của trẻ khi chưa lọt lòng mẹ. Với yêu
cầu đó, hệ thống điều khiển nhiệt độ và độ ẩm của lồng ấp phải làm việc rất chính xác
và có độ tin cậy cao. Hiện nay, tại nhiều bệnh viện ở nước ta đã sử dụng lồng ấp để
chă
m sóc các trẻ sơ sinh. Do cần độ tin cậy và chính xác cao của lồng ấp nên giá thành
của nó khá cao và chỉ có một số nước có nền khoa học kĩ thuật tiên tiến mới sản xuất
được lồng ấp.
Với đề tài “Tìm hiểu hệ thống ổn định nhiệt độ và độ ẩm bên trong lồng ấp
ở bệnh viện” tôi muốn giới thiệu các nội dung sau:
¾ Chương 1: Đo nhiệ
t độ trong lồng ấp
Trình bày các cảm biến đo nhiệt độ và phương pháp đo nhiệt độ trong lồng ấp.
¾ Chương 2: Đo độ ẩm trong lồng ấp
Trình bày phương pháp đo độ ẩm và đo độ ẩm trong lồng ấp.
¾ Chương 3: Một số lồng ấp hiện đang dược sử dụng
Giới thiệu các loại lồng ấ
p hiện đang dược sử dụng tại các bệnh viện như
AGA của Italia, AR300 – 2750 của Pháp, H-1000 của Nhật Bản và đặc biệt tìm hiểu kĩ
về loại lồng ấp V – 85 cũng do Nhật Bản sản xuất.

Trường Đại học Công Nghệ

1

Khoa Điện Tử - Viễn thông
Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến

CHƯƠNG 1

ĐO NHIỆT ĐỘ TRONG LỒNG ẤP
1.1 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ
1.1.1 Giới thiệu chung
Từ thời xưa, người ta đã biết đến tính chất của vật chất là có quan hệ mật thiết
với mức độ nóng lạnh của vật chất đó. Nóng hay lạnh là thể hiện mức độ giữ nhiệt của
vật. Mức độ nóng lạnh đó gọi là nhiệt độ. Khái niệm này dựa vào quan niệm về hi
ện
tượng truyền nhiệt và cân bằng nhiệt (các vật có nhiệt độ như nhau thì không có hiện
tượng truyền nhiệt cho nhau và lúc đó thì nó đã đạt đến trạng thái cân bằng nhiệt).
Theo thuyết động học phân tử, nhiệt độ là tham số vật lý biểu thị động năng
trung bình của chuyển động tịnh tiến của các phân tử tạo thành vật thể. Khi hai vật tiếp
xúc với nhau thì giữa chúng có hiện t
ượng trao đổi năng lượng giữa các phân tử cho
đến khi động năng của các phân tử trong hai vật bằng nhau mới thôi. Đó chính là hiện
tượng truyền nhiệt giữa hai vật có nhiệt độ khác nhau, hiện tượng đó diễn ra cho tới
khi xảy ra sự cân bằng nhiệt. Tham số nhiệt độ thể hiện khả năng giữ nhiệt và có mối
quan hệ với các tính chất khác của vật.
Việc đ

o nhiệt độ được tiến hành nhờ các đầu đo hay còn gọi là các cảm biến
đo nhiệt độ. Các cảm biến làm nhiệm vụ chuyển đổi thông tin nhiệt độ của đối tượng
thành tín hiệu điện (dòng điện hoặc điện áp) thuận lợi cho việc xử lý. các cảm biến đo
nhiệt độ có thể kể ra như: nhiệt điện trở, cặp nhi
ệt điện, IC cảm biến nhiệt độ, điốt và
tranzitor… Tuỳ theo từng khoảng nhiệt độ cần đo có thể dùng các phương pháp khác
nhau. Thông thường nhiệt độ cần đo được chia thành ba dải: nhiệt độ thấp, nhiệt độ
trung bình và nhiệt độ cao.
Ở nhiệt độ trung bình và thấp thì phương pháp đo là phương pháp tiếp xúc
nghĩa là các chuyển đổi được đặt trực tiếp ở ngay môi trườ
ng cần đo. Đối với nhiệt độ
cao thì đo bằng phương pháp không tiếp xúc, dụng cụ đặt ở ngoài môi trường đo. Căn
cứ vào khoảng nhiệt độ cần đo và sai số của phép đo mà ta quyết định lựa chọn cảm
biến và phương pháp đo thích hợp.
 Khoảng nhiệt độ đo bằng phương pháp tiếp xúc và dùng cặp nhiệt là từ -270˚C
đến 2500
˚C, độ chính xác có thể đặt tới ± 1% đến 0,1%.
 Khoảng đo nhiệt độ bằng phương pháp tiếp xúc và dùng cảm biến có tiếp xúc
P-N (nhiệt điện trở, điốt và tranzitor, IC) là từ -200˚C đến 200˚C, sai số đến ± 1%.
Trường Đại học Công Nghệ
- 2 -
Khoa Điện tử – Viễn thông

Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến

 Phương pháp đo không tiếp xúc như bức xạ quang phổ… có khoảng đo từ
1000˚C đến vài nghìn ˚C với sai số ± 1% đến 0,1%.
Trên thực tế có nhiều loại thang được sử dụng để đo nhiệt độ. Các thang đo
nhiệt độ gồm: thang đo Celeius (˚C), thang đo Kelvin (˚K), thang đo Fahrenheit (˚F),
thang đo Rankine (˚R). Sau đây là công thức chuyển đổi giữa các thang đo:

T(˚C) = T(˚
K) – 273,15
T(˚F) = T(˚R) – 459,67
T(˚C) = (T(˚F) – 32)* 5/9
T(˚F) = T(˚C) * 9/5 + 32
Bảng 1: Các thang nhiệt độ
Kelvin(˚K) Celeius(˚C) Rankime(˚R) Fahrenteit(˚F)
0,00 -273,15 0,00 -459,67
273,15 0,00 491,67 32,00
273,16 0,01 491,69 32,02
373,15 100,00 671,67 212,00

1.1.2 Đo nhiệt độ dùng điốt và tranzitor
Có thể đo nhiệt độ bằng cách sử dụng kinh kiện nhạy cảm là điốt và tranzitor
mắc theo kiểu điốt (nối cực base và colector) phân cực thuận với dòng điện không đổi.
Điện áp giữa hai cực sẽ là hàm của nhiệt độ.
Các linh kiện được sử dụng làm cảm biến đo nhiệt độ :
- Đi
ốt
- Tranzitor mắc thành điốt
- Hai tranzitor giống nhau được mắc như điốt
Trường Đại học Công Nghệ
- 3 -
Khoa Điện tử – Viễn thông

Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến

Người ta lợi dụng sự thay đổi tuyến tính của chuyển tiếp P-N đối với nhiệt độ
để chế tạo ra các điốt và tranzitor chuyên dùng làm cầu cảm biến nhiệt trong đo lường
và khống chế nhiệt độ.

Các hình dạng cảm biến dùng điốt và tranzitor:



V




I
V
V
1
V
2
V
d

a) b) c)
I
1
I
2
- Hình 1: a) Điốt
b) Tranzitor mắc thành điốt
c) Hai tranzitor mắc thành điốt

1.1.3 Cảm biến đo nhiệt độ bằng nhiệt điện trở
Nhiệt điện trở được dùng để đo nhiệt độ của hơi nước, khí than trong các
đường ống, các lò phản ứng hoá học, các lò hơi, không khí trong phòng, lồng ấp trẻ sơ

sinh,.. Nhiệt điện trở thích hợp đo nhiệt độ trong khoảng -50˚C đến 300˚C.
Nguyên lý làm việc của nhiệt điệ
n trở là dựa vào sự thay đổi điện trở theo
nhiệt độ: R= f(t). Cuộn dây điện trở thường nằm trong ống bảo vệ và tuỳ theo công
dụng mà vỏ ngoài có thể là kim loại, thuỷ tinh hoặc gốm.
 Đối với hầu hết các vật liệu dẫn điện thì giá trị điện trở R phụ thuộc vào nhiệt
độ theo hàm số sau :
R(T) = R
0
* f(T – T
0
)
Với :
Trường Đại học Công Nghệ
- 4 -
Khoa Điện tử – Viễn thông

Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến

- Ro là điện trở ở nhiệt độ T
0
.
- f(T – T
0
) là hàm phụ thuộc đặc tính của vật liệu.
- f(T – T
0
) = 1 khi T = T
0
.

 Đối với điện trở bằng kim loại :
R(T) = R
0
* ( 1 + aT + bT² + cT³)
Trong đó :
- T tính bằng độ ˚C
- T
0
= T(0˚C)
 Đối với điện trở bằng oxit bán dẫn :
R(T) = R
0
* exp[
β
(
T
1
-
0
1
T
)]
Trong đó :
- T là nhiệt độ tuyệt đối (˚K).
- T
0
= 273,15˚K
Đây là loại cảm biến nhạy cảm với sự thay đổi của nhiệt độ, được chế tạo
bằng chất bán dẫn và được gọi là thermistor. Đặc điểm của thermistor là điện trở của

nó biến đổi rất lớn theo nhiệt độ. Thành phần chính là oxit kim loại như Mangan,
Nikel, Sắt,… hoặc hỗn hợp tinh thể Aluminate Mangan (MnAl
2
O), Titante kẽm
(Zn
2
TiO
4
).
Nhiệt kế thermistor được chế tạo bằng cách ép định hình, sau đó nung nóng
đón 100˚C trong môi trường oxy hoá. Việc lựa chọn tỷ lệ hỗn hợp giữa các oxit hoặc
hỗn hợp tinh thể và môi trường nung đóng vai trò quan trọng quyết định đến chất
lượng của thermistor.
Trong những năm gần đây, các nhiệt kế thermistor được sử dụng nhiều vì có
ưu điểm: độ nhạy cao, đặc tính nhi
ệt ổn định, kích thước nhỏ, hình dáng dễ thay đổi
khi chế tạo.
Nhiệt điện trở bán dẫn chia làm hai loại :
 Nhiệt điện trở có hệ số nhiệt dương PT (Positive Thermistor):
Trường Đại học Công Nghệ
- 5 -
Khoa Điện tử – Viễn thông

Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến

Loại này làm việc trên nguyên tắc: Khi nhiệt độ tăng thì điện trở tăng và
thường được cấu tạo từ các hợp chất như Ceramic, Sắt, Titan, Bari.
 Nhiệt điện trở có hệ số nhiệt âm NT (Negative Thermistor)
Loại này làm việc trên nguyên tắc: khi nhiệt độ tăng thì điện trở giảm. Loại
này được cấu tạo từ bột oxit kim loại Mangan, Sắt, Nikel hoặc các hỗn hợp tinh th

ể
Aluminate Mangan (MnAl
2
O), Titante Kẽm (ZnAl
2
O
4
).
Nguyên lý và đặc tuyến làm việc:
 Đặc tuyến nhiệt độ của nhiệt điện trở bán dẫn loại PT:
Đặc tuyến này được giải thích như sau: Vùng A là vùng có hệ số nhiệt âm; B
là vùng có hệ số nhiệt dương rất lớn; C là vùng có hệ số nhiệt âm sâu. Vùng này rất
nguy hiểm và nhiệt điện trở dễ bị phá huỷ. Điểm M: là điểm làm việc của nhiệt điện
trở. Đ
áp ứng nhiệt độ tức thời khi cường độ dòng tăng vọt. Hệ số nhiệt và điểm làm
việc thay đổi theo thành phần các hợp chất cấu tạo thermistor.

R
A B C
M
0
T

Hình 2: Đặc tuyến nhiệt độ của nhiệt điện trở bán dẫn loại PT

 Đặc tuyến nhiệt độ của nhiệt điện trở bán dẫn loại NT:
Trị số của điện trở nhiệt giảm rất nhanh khi nhiệt độ tăng. Quan hệ này được
biểu diễn bởi hàm:
R(T) = A*exp
B/T

A: Hệ số điện trở phụ thuộc vào điện trở suất của chất bán dẫn.
Trường Đại học Công Nghệ
- 6 -
Khoa Điện tử – Viễn thông

Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến

B: Hệ số nhiệt phụ thuộc vào tính chất vật lý của vật liệu làm chất bán dẫn và
loại thermistor;
B (3000
5000) : Thermistor đo nhiệt độ thấp.
÷
B (6000
13000) : Thermistor đo nhiệt độ cao.
÷
Khi nhiệt độ càng giảm thì độ nhạy càng tăng. Đó là ưu điểm của nhiệt kế
này. Phạm vi sử dụng của thermistor là từ -50˚C đến 300˚C.

Hình 3:Đặc tuyến nhiệt độ của nhiệt điện trở bán dẫn loại NT
R
0
T
1.1.4 Cảm biến dưới dạng IC
Kĩ thuật vi cơ điện tử cho phép chế tạo được những mạch kết nối gồm nhiều
transistor giống nhau được sử dụng để làm cảm biến hoàn hảo. Việc đo nhiệt độ dựa
vào việc đo sự khác biệt đi
ện áp V
bc
dưới tác dụng của nhiệt độ. Các cảm biến này tạo

ra các dòng điện hoặc điện áp tỷ lệ với nhiệt độ tuyệt đối với độ tuyến tính cao. Ưu
điểm của nó là vận hành đơn giản, tuy nhiên phạm vi hoạt động chỉ giới hạn trong
khoảng 50˚C
150˚C.
÷
 Nguyên lý chung của IC đo nhiệt độ
IC đo nhiệt độ là mạch tích hợp nhận tín hiệu nhiệt độ chuyển thành tín hiệu
dưới dạng điện áp hoặc dòng điện. Dựa vào tính chất rất nhạy của bán dẫn với nhiệt
độ, tạo ra điện áp hoặc dòng điện tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. Khi đó tín hi
ệu sẽ
biết được giá trị của nhiệt độ cần đo.
Khi nhiệt độ thay đổi sẽ xảy ra hiện tượng ion hoá các nguyên tử nút mạng và
tạo ra các cặp hạt dẫn tự do: điện tích và lỗ trống. Các electron bứt ra khỏi các liên kết
Trường Đại học Công Nghệ
- 7 -
Khoa Điện tử – Viễn thông

Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến

ghép đôi thành điện tích tự do di chuyển qua các mạng cấu trúc tinh thể, tạo ra sự xuất
hiện các lỗ trống tăng theo qui luật hàm mũ với nhiệt độ. Kết quả của hiện tượng này
là khi phân cực thuận, dòng thuận của tiếp giáp P – N sẽ tăng theo theo hàm mũ của
nhiệt độ.
 Một số IC đo nhiệt độ thường dùng
- AD 590 : Phạm vi sử dụng - 55˚
C
÷
150˚C
- LX 5400 : Phạm vi sử dụng - 55˚C
÷

150˚C
- LM 135 : Phạm vi sử dụng - 55˚C
÷
200˚C
- LM 235 : Phạm vi sử dụng - 55˚C
÷
140˚C
- LM 335 : Phạm vi sử dụng -10˚C
÷
125˚C
- LM 134 - 3; LM 134 - 6 : Phạm vi sử dụng - 50˚C
÷
125˚C
- LM 234 - 3; LM 234 - 6 : Phạm vi sử dụng - 25˚C
÷
100˚C

1.1.5 Đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt điện
Ở đây nhiệt độ cần đo được cặp nhiệt điện chuyển đổi thành sức điện động để
đưa vào các vôn kế chỉ thị bằng kim, bằng vạch sáng hoặc các con số.
• Cấu tạo:
Một cặp nhiệt điện bởi hai dây dẫn A và b làm từ các loại v
ật liệu khác nhau.
Tại hai diểm tiếp xúc của chúng có nhiệt độ T
1
và T
2
sẽ tạo ra một sức điện động
E
T1T2

A/B
. Thông thường nhiệt độ của một trong hai mối hàn cố định và được dùng làm
chuẩn (T = T
ref
). T
2
là nhiệt độ của mối hàn thứ hai, khi được đặt trong môi trường
nghiên cứu nó sẽ đặt tới giá trị T
C
chưa biết.Nhiệt độ T
C
là hàm của nhiệt độ T
X
(T
X:
T
2
) và của các quá trình trao đổi nhiệt khác.
Cặp nhiệt điện được cấu tạo với kích thước rất bé cho phép việc đo nhiệt
độvới cấp chính xác cao, cho phép một vận tốc đáp ứng nhanh do điện dung nhỏ.
Ngoài ra, nó còn có ưu điểm khác nữa là tín hiệu được tạo ra chính là sức điện
động mà không cần tạo ra một dòng điện chạy qua cảm biến. Như vậy sẽ tránh
được
hiện tượng đốt nóng cảm biến.
Trường Đại học Công Nghệ
- 8 -
Khoa Điện tử – Viễn thông

Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến

Tuy nhiên nhược điểm của cặp nhiệt điện là trong quá trình đo nhiệt độ thì
nhiệt độ của đầu nối chuẩn (T
ref
) phải biết rõ. Độ chính xác của T
ref
quyết định độ
chính xác của T
C
.
• Nguyên lý làm việc:
Nhằm tránh những tiếp xúc khác ngoài mối nối, hai dây dẫn được đặt trong vỏ
cách điện bằng sứ. Cặp nhiệt điện với vỏ cách điện thường được che bằng lớp vỏ để
chống sự xâm phạm của các khí cũng như đột biến nhiệt lớp vỏ bằng sứ hoặc thép.
Trong trường hợp lớp vỏ bằ
ng thép, mối nối có thể được cách với vỏ hay tiếp xúc với
vỏ. Điều này có lợi là vận tốc đáp ứng nhanh nhưng nguy hiểm hơn.
Phương pháp hàn đầu mối nối của cặp nhiệt điện thông thường là hàn điện,
hàn hồ quang hay hàn hoá chất.
Bảng 2: Một số cặp nhiệt điện thông dụng
Cặp nhiệt điện Nhiệt độ làm
việc (T˚)
Sức điện động E (mV) Độ chính xác
Platin-Rodi(10%)/Platin
mm51,0=Φ


-50 ÷ 1500

-0,236÷15,576
(0 ÷ 600˚C ):± 2,5%

(600 ÷ 1500˚C):±0,4%
Platin-Rodi(10%)/Platin
mm51,0=Φ

-50 ÷ 1500 -2,226 ÷ 17,445 (0 ÷ 538˚C):±1,4%
(538 ÷1500)˚C:±0,2%
Platin-Rodi(30%)/Platin-
Rodi(6%)
mm510=Φ
0 ÷ 1700 0 ÷ 12,426 (870 ÷ 1700˚C):± 0,5%
Wonfram-Reni(5%)
Wonfram-Reni(26%)
0 ÷ 2700 0 ÷ 38,45
Chromel/Alumel
mm25,3=Φ

-270 ÷ 1250 -5,354 ÷ 50,633 (0 ÷ 400˚C):± 3%
(400 ÷ 1250˚C):± 0,7%
Chromel/Constantan
mm25,3=Φ

-270 ÷ 870 -9,835 ÷ 66,473 (0 ÷ 400˚C):± 3%
(400 ÷ 1250˚C):± 0,7%
Sắt/Constantan
mm25,3=Φ

-210 ÷ 800 -8,096 ÷ 45,498 (0 ÷ 400˚C):± 3%
(400÷ 800˚C):± 0,7%

Trường Đại học Công Nghệ

- 9 -
Khoa Điện tử – Viễn thông

Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến

1.2 ĐO NHIỆT ĐỘ TRONG LỒNG ẤP
1.2.1 Giới thiệu chung
Lồng ấp trẻ sơ sinh là một thiết bị y tế hiện đại, có độ tin cậy và chính xác
cao. Thiết bị này dùng để nuôi dưỡng những trẻ sơ sinh có sức khoẻ yếu hoặc là những
trẻ sơ sinh non tháng. Do phải chăm sóc một đối tượng bệnh nhân đặc biệt như vậy
nên lồng ấp đòi hỏi hoạ
t động phải tuyệt đối an toàn. Nhiệt độ của lồng ấp khi hoạt
động phải gần với nhiệt độ trong bụng của mẹ đứa trẻ. Nhiệt độ của lồng ấp quá cao
hoặc quá thấp đều có thể gây ảnh hưởng xấu trực tiếp đến đứa trẻ. Nhiều khi có thể
nguy hiểm đến tính mạng đứa trẻ. Vì vậy việc đo và đi
ều khiển nhiệt độ trong lồng ấp
là một công việc khó khăn, đòi hỏi có sự chính xác cao.
Hiện nay, tại các bệnh viện trong hệ thống y tế nước ta có rất nhiều loại lồng
ấp được sử dụng. Nhưng nhìn chung, nguyên tắc đo và điều khiển nhiệt độ có chung
một sơ đồ khối như sau:

CHUYỂN
ĐỔI
t˚

CHẤP
HÀNH


t˚

ĐỐI
T
ƯỢNG


HIỂN THỊ

ĐỊNH DẠNG
TÍN HIỆU
U
T
Y
T


NGUỒN
NUÔI

Hinh 4: Sơ đồ khối
Trường Đại học Công Nghệ
- 10 -
Khoa Điện tử – Viễn thông

Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến

1.2.2 Giải thích sơ đồ khối
1.2.2.1 Khối chuyển đổi
Có nhiệm vụ chuyển đổi đại lượng nhiệt độ sang tín hiệu điện hoặc dịch
chuyển cơ học.
• Để chuyển đổi từ nhiệt độ sang tín hiệu điện có thể dùng các loại cảm biến đo
nhiệt độ như: nhiệt điện trở, cặp nhiệt đ
iện (thermocouple), đo nhiệt độ dùng diode và
transistor, cảm biến dưới dạng vi mach IC… và tuỳ theo cách dùng mà mạch điện phối
hợp có thể khác nhau.
• Để chuyển đổi nhiệt độ sang dịch chuyển cơ học có thể dùng phần tử lưỡng
kim (bimetal), thuỷ ngân, hợp kim, …Phương pháp này dựa trên nguyên tắc dãn nở vì
nhiệt.
1.2.2.2 Khối định dạng tín hiệu
Nhiệm vụ của khối định dạng tín hiệ
u là khuếch đại tín hiệu U
T
từ cảm biến,
so sánh với tín hiệu “đặt chuẩn” để đưa ra tín hiệu điều khiển Y
T
thích hợp tới khối
chấp hành.
Khối này có thể gồm các mạch khuếch đại, so sánh, phối hợp trở kháng… nếu

U
T
là tín hiệu điện. Nếu U
T
là dịch chuyển cơ học thì khối này đơn thuần là một hệ đòn
bẫy.
1.2.2.3 Khối chấp hành
Khối này có nhiệm vụ làm thay đổi trạng thái làm việc của đối tượng. Thực
chất là đóng và ngắt công suất cho tải. Khối này có thể là role, thyristor.
1.2.2.4 Khối đối tượng
Đối tượng ở đây là các dây điện trở công suất từ vài trăm đến vài nghìn oát.
Cung cấp cho nó th
ường là nguồn điện lưới 220V-50Hz.
1.2.2.5 Khối hiển thị
Khối hiển thị đưa ra số liệu về nhiệt độ đo được nhờ góc quay của kim, đeng
chỉ thị, đèn decactron, LED 7 thanh hay màn hình hiển thị.


Trường Đại học Công Nghệ
- 11 -
Khoa Điện tử – Viễn thông

Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến

1.2.2.6 Khối nguồn nuôi
Khối này có chức năng duy trì và ổn định chế độ làm việc của các khối và
cung cấp công suất cho tải.
1.3. ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ
Luôn xảy ra quá trình thông tin đầy đủ (2 chiều) với sự tham gia của một hoặc
nhiều vòng phản hồi để luôn theo dõi đối tượng, ổn định một vài thông số củ

a nó trong
giới hạn đã được vạch sẵn.
¾ Mức độ chính xác của quá trình tuỳ thuộc chặt chẽ vào khả năng phân giải
của phần tử so sánh và độ chính xác của nguồn tín hiệu chuẩn cũng như khả năng biến
đổi chính xác của phần tử đầu vào. Ở đây thấy rõ vai trò quyết định của đường thông
tin ngược tới chất lượng của hệ th
ống.
¾ Tuỳ theo phương pháp xử lý, việc điều chỉnh có thể xảy ra liên tục theo thời
gian (hệ analog) hay gián đoạn theo thời gian (hệ digital) miễn sao đạt được một giá trị
trung bình mong muốn. Phương pháp điều chỉnh digital tỏ ra có nhiều ưu điểm do tiết
kiệm được năng lượng và phối ghép thuận lợi với các hệ xử lý tín hiệu. Tuy nhiên với
một hệ th
ống trong phạm vi nhỏ thì phương pháp điều chỉnh analog là dễ thực hiện bởi
mạch điện đơn giản và có tính kinh tế cao.











Trường Đại học Công Nghệ
- 12 -
Khoa Điện tử – Viễn thông