Cảm biến đo nhiệt độ

Seminar:
GVHD: Lê Ngọc Đình
SVTH: Nguyễn Minh Trung K0503200


MỤC LỤC:

TỔNG QUAN

RESISTANCE TEMPERATURE
DETECTORS_RTDs

THERMALLY SENSITIVE RESIST
OR/THERMISTOR

THERMOCOUPLE

NHIỆT KẾ HỒNG NGOẠI


CẢM BIẾN ĐO NHIỆT ĐỘ
Nhiệt độ là đại lượng vật lý không thể
đo trực tiếp được,nhưng có thể xác đònh
được thông qua sự thay đổi của các đại
lượng phụ thuộc( điện trở,sự giản nở).


ÑÔN VÒ ÑO NHIEÄT ÑOÄ :


Thang đo Celsius

Thang đo Kelvin:

Thang đo Fahren:
T C T K( ) ( ) .
° = ° −
2 7 3 1 5
T F T C( ) ( )
° = ° +
9
5
3 2


Thang đo nhiệt độ chuẩn :

-182,97 °C : cân bằng khí _lỏng - oxygène;

0,00 °C: cân bằng rắn_ lỏng – nước;

0,01 °C: điểm thử của nước;

100,00 °C: cân bằng lỏng_ rắn – nước;

419,58 °C: cân bằng rắn lỏng –kẻm ;

444,67 °C: cân bằng khí_ lỏng – lưu huỳnh;

961,62 °C: cân bằng rắn _lỏng- bạc;


1064,43 °C: cân bằng rắn lỏng- vàng.


CÁC PHUƠNG PHÁP ĐO
NHIỆT ĐỘ :

Đo nhiệt độ trực tiếp:
-
Cặp nhiệt điện (Thermocouple).
-
Nhiệt điện trở kim loại/ nhiệt điện trở
dương (Resistance Temperature
Detectors-RTDs).
-
Nhiệt điện trở bán dẫn/ nhiệt điện trở
âm (Thermally Sensitive
Resistor/Thermistor)

Đo nhiệt độ gián tiếp:
-
Nhiệt kế hồng ngoại


RESISTANCE TEMPERATURE
DETECTORS_RTDs :

Nguyên lý :điện trở vật dẫn thay đổi
theo nhiệt độ:
l : chiều dài dây dẫn [m]

A : tiết diện dây dẫn [m2]
Ρ : điện trở suất [Ωm]
)1( T
A
l
R
o
αρρ
ρ
+=
=



Sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ gần như tuyến
tính được biểu diễn theo phương trình:

Ta có thể coi như đáp ứng này sẽ là tuyến tính trên
một khoảng nhỏ nhiệt độ,.Công thức này có thể được
viết lại:
a, b, α : hằng số phụ thuộc kim loại
RT: điện trở tại nhiệt độ cần đo T [°K]
R0: điện trở tại nhiệt độ To[°K]
( ) ( )
[ ]
000
1 TTbTTaRR −×+−×−×=
( )
TRR
T

∆+×= *1
0
α
RESISTANCE TEMPERATURE
DETECTORS_RTDs :



Ảnh hưởng của sự tự đốt nóng :
δ : hệ số tiêu tán công suất [mW/ °C]
PD : công suất tiêu tán [mW]

Độ nhạy [Ω/ °C]:
T
IR
T
P
D
∆
×
=
∆
=
2
δ
0
RS ×=
α
RESISTANCE TEMPERATURE
DETECTORS_RTDs :

Quan hệ điện trở_nhiệt độ :
Nhiệt độ tăng thì điện trở tăng.


Cấu tạo :


Vật liệu chế tạo :


Mạch điện ứng dụng :

Mạch phân áp :


Mạch điện ứng dụng :

Mạch cầu Wheatsone :








+
−

+
×=
43
3
21
2
RR
R
RR
R
VV
inout

Khi cầu cân bằng : Vout = 0 :
3
4
2
1
2
21
3
43
43
3
21
2
R
R
R
R

R
RR
R
RR
RR
R
RR
R
=⇒
+
=
+
⇔
+
=
+


Mạch điện ứng dụng :

Khi R1=R2=R4=Rg:
g
g
in
out
gg
ginout
g
g
g

g
inout
RR
RR
v
V
RRR
RVV
RR
R
R
R
VV
+
−
×=⇒








+
−××=⇔









+
−×=
3
3
3
3
2
1
2
1
2

Khi R3=Rg ±dR:
dRR
dR
V
V
g
in
out
±
±
×=
22

THERMALLY SENSITIVE
RESISTOR/THERMISTOR :

Ngun lý : Sư thay đổi của bán d n theo ẫ
nhiệt độ T, do số lïng cặp điện tử –lổ
trống tăng làm giảm điện trở :
β: h ng s v t li u ph thu c nhi t đi n tr ằ ố ậ ệ ụ ộ ệ ệ ở
RT: đi n tr t i nhi t đ c n đo T [ệ ở ạ ệ ộ ầ °K]
Ro: đi n tr t i nhi t đ To[ệ ở ạ ệ ộ °K]














−×=
0
0
11
exp
TT
RR

T
β
dT
dR
R
T
×=
1
α
2
T
β
α
−=