Xây dựng hệ thống giám sát môi trường trong ô tô

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ThS.Vũ Thành Vinh,
người thầy đã dẫn dắt và định hướng cho tôi trong suốt quá trình tìm hiểu, nghiên
cứu và thực hiện đề tài tốt nghiệp Đại Học. Một lần nữa, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn
thầy. Chúc thầy luôn có một sức khỏe tốt và có nhiều niềm vui trong công việc
cũng như trong cuộc sống.Tôi xin chân thành cảm ơn tới ban giám hiệu và các
thầy, cô giáo trong Bộ môn Công nghệ Điện tử ô tô và hệ thống cảm biến - Trường
Đại Học Công Nghệ Thông Tin và Truyền Thông đã tạo điều kiện học tập và
nghiên cứu trong những năm tháng học tại nhà trường.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân cùng bạn bè đã
luôn ở bên động viên và góp ý kiến cho tôi hoàn thành đề tài đồ án tốt nghiệp này.
Xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, tháng 6 năm 2016
Sinh viên

Trần Thị Lan

1


2


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan:
Những nội dung trong bài báo cáo Đồ Án Tốt Nghiệp này là do chính tôi
tông hợp và thực hiện. Mọi tham khảo trong đồ án này đều được trích dẫn rõ ràng
tên tác giả, tên công trình, thời gian địa điểm và công bố.
Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo hay gian trá thì tôi xin
chịu mọi hình thức kỷ luật của nhà trường.
Thái Nguyên, ngày 5 tháng 6 năm 2016

Người cam đoan
(Ký, ghi rõ họ tên)

Trần Thị Lan

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN

i

LỜI CAM ĐOAN ii
MỤC LỤC

i

DANH MỤC HÌNH ẢNH iii
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT iv
LỜI MỞ ĐẦU

1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẢM BIẾN VÀ ỨNG DỤNG
TRONG GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG Ô TÔ

3

1.1. Tổng quan về hệ thống cảm biến trong ô tô
1.1.1. Giới thiệu chung

3

1.1.2. Mục tiêu đề tài 6
1.1.3. Giới hạn đề tài 6

3

3


1.2. Cơ sở lý thuyết các loại cảm biến nghiên cứu trong đề tài
1.2.1. Cảm biến nhiệt độ

7

7

1.2.1. Cảm biến độ bụi 21
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT MÔI
TRƯỜNG TRONG Ô TÔ 25
2.1. Phân tích đề tài

25

2.1.1. Giới thiệu25
2.1.2. Phân tích bài toán

25

2.1.4. Giải pháp công nghệ

26

2.1.5. Giải pháp thiết kế

26

2.2. Giới thiệu một số thiết bị sử dụng trong hệ thống26
2.2.1 Giới thiệu về Arduino Nano

26

2.2.2 Giới thiệu về cảm biến nhiệt độ DS18B20

29

2.2.3 Cảm biến độ bụi môi trường sử dụng module GP2 34
2.2.4 Giới thiệu về LCD 16x2 36
2.2.5 Giới thiệu về module truyền phát NRF24L01 37
2.2.6 Giới thiệu về Arduino IDE và ngôn ngữ lập trình cho Arduino
2.3. Thiết kế bài toán

42

2.3.1. Mạch phát

42

40

2.3.2. Mạch thu 45

2.3.3. Kiểm tra sự đồng bộ giữa bên phát và bên thu
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ

47

48

3.1. Hình ảnh hệ thống giám sát môi trường nhiệt độ trong khoảng 20ºC đến
40ºC, độ bụi ở mức 0 đến 0,8mg/m³

48

3.2. Hình ảnh hệ thống giám sát môi trường nhiệt độ trong khoảng dưới 20ºC và
trên 40ºC, độ bụi ở trên 0,8mg/m³

49

TỔNG KẾT VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN

50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52
4


PHỤ LỤC

53

5

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Cấu tạo của Thermocouples 8
Hình 1.2: Cặp nhiệt điện 9
Hình 1.3: Cấu tạo của nhiệt điện trở
11
Hình 1.4: Các loại nhiệt điện trở 11
Hình 1.5:Cảm biến dạng RTD
12
Hình 1.6: NTC thermistor 14
Hình 1.7: PTC thermistor 14
Hình 1.8: Đặc tính 14
Hình 1.9: Ứng dụng của NTC thermistor dùng để đo nhiệt đo, điều khiển nhiệt độ,
bù nhiệt độ 16
Hình 1.10: Cấu tạo bán dẫn 17
Hình 1.11: Cấu tạo nhiệt kế bức xạ
19
Hình 1.12: Các loại nhiệt kế hồng ngoại 20
Hình 1.13: Các mức truyền của nhiệt kế hồng ngoại
20
Hình 1.14 : Cảm biến dò bụi liên tục AirSafe 23
Hình 1.15: Cấu tạo cảm biến dò bụi liên tục
23
Hình 1.16: Sự dịch chuyển các hạt bụi trong ống dẫn dòng khí 24
Hình 2.1: Arduino nano
26
Hình 2.2: Sơ đồ các chân của Arduino nano
27
Hình 2.3: Cảm biến DS18B20

29
Hình 2.4: Sơ đồ chân cảm biến DS18B2030
Hình 2.5: Cảm biến GP2 35
Hình 2.6: Nguyên lý phát hiện bụi 35
Hình 2.7: Hình ảnh sơ đồ chân LCD 16x2
36
Hình 2.8: Module NRF24L01
38
Hình 2.9: Sơ đồ chân module NRF24L01 39
Hình 2.10: Giao diện phần mềm Arduino IDE 41
Hình 2.11: Hình ảnh thực tế kết quả nhiệt độ, độ bụi bên phát 44
Hình 2.12 : Hình ảnh thực tế kết quả nhiệt độ nhận được bên thu
46
Hình 2.13: Hình ảnh nhiệt độ, độ bụi bên phát và bên thu
47
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
RTD

Resistance Temperature Detectors

6


Thermistors

Thermally sensitive resistor

NTC

Negative Temperature Coefficent

PTC

Positive Temperature Coefficent

LỜI MỞ ĐẦU
 Đặt vấn đề
Hiện nay giao thông ở nước ta giữ một vai trò rất quan trọng trong sự phát
triển của nền kinh tế và đời sống xã hội, mà ô tô là một phương tiện phổ biến nhất.
Trong những năm gần đây, ngành vận tải ô tô phát triển với tốc độ cao,
nhiều kiểu dáng mẫu mã hợp thị hiếu khách hàng. Ở Việt Nam, xe hơi đã bắt đầu
được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên nhu cầu đi lại của con người vẫn chưa được thỏa
mãn. Do vậy các hãng sản xuất xe không ngừng cải tiến, ứng dụng đưa những
thành tựu khoa học kỹ thuật, ngành thiết kế và chế tạo ô tô nhằm làm tăng công
suất, tốc độ và giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm độ độc hại của khí thải... Những cải
tiến trên là nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người và những quy định
khắt khe về ô nhiễm môi trường.
Với tốc độ phát triển giao thông như hiện nay thì việc hệ thống tự động
kiểm soát và điều chỉnh tình trạng làm việc của động cơ đã được thêm vào để giúp
cho xe có thể hoạt động ổn định, tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường tốt hơn.
Để củng cố và mở rộng thêm kiến thức chuyên môn, em đã quyết định chọn nghiên
cứu đề tài : “Xây dựng hệ thống giám sát môi trường trong ô tô”.
 Mục đích của đề tài
 Nghiên cứu về môi trường của ô tô trong những điều kiều kiện khác
nhau. Từ đó xây dựng hệ thống cảnh báo tương ứng với điều kiện nhiệt độ, độ bụi.
 Nhiệm vụ của đề tài
- Nghiên cứu tổng quan về hệ thống cảm biến và ứng dụng trong giám sát
môi trường trong ô tô.
7

- Nghiên cứu thực trạng môi trường trong ô tô.
- Thiết kế, xây dựng phần cứng và ứng dụng phần cứng trên phần mềm
Arduino để giám sát môi trường trong ô tô.
- Thực nghiệm để đánh giá kết quả của đề tài nghiên cứu.
 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
 Hệ thống giám sát môi trường trong ô tô.
 Thiết kế và xây dựng phần cứng để ứng dụng trong ô tô.
 Mạch cứng dựa trên nền tảng Arduino.
 Phương pháp nghiên cứu
- Đọc và nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến đề tài.
- Truy cập các diễn đàn để củng cố kiến thức và làm đề tài.
- Sử dụng phần mềm Arduino Nano để tính toán, tự động giám sát môi
trường trong ô tô.
- Xây dựng phần cứng để quan sát, ghi nhận kết quả và phân tích, tổng hợp,
xử lý kết quả thực nghiệm.
- Thảo luận, rút kinh nghiệm với giáo viên hướng dẫn và bạn bè.
 Thời gian nghiên cứu
Từ ngày 21 tháng 03 năm 2016 đến ngày 12 tháng 06 năm 2016.
 Kết quả nghiên cứu
 01 sản phẩm phần cứng
 01 báo cáo
 Nội dung đề tài
 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ CẢM BIẾN VÀ ỨNG DỤNG
TRONG GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG Ô TÔ
 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT
MÔI TRƯỜNG TRONG Ô TÔ
 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ
8



9


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẢM BIẾN VÀ ỨNG DỤNG
TRONG GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG Ô TÔ
 Tổng quan về hệ thống cảm biến trong ô tô

 Giới thiệu chung
 Lợi ích của việc sử dụng cảm biến trên xe ô tô :
Cảm biến trên xe có nhiệm vụ thu thập các tín hiệu cần thiết giúp bộ điều
khiển trung tâm (ECU) điều khiển động cơ và các hệ thống khác làm việc hiệu quả
nhất. Như vậy hệ thống cảm biến trên xe ô tô là một công cụ đắc lực giúp xe hoạt
động ổn định, an toàn và tiết kiệm.
Việc thu thập các thông số kỹ thuật của hệ thống cảm biến diễn ra liên tục
trong khi xe vận hành. Cùng với đó các tín hiệu thu thập được liên tiếp được gửi
về ECU để phân tích và xử lý. Khi xảy ra sự cố, các lỗi liên quan được ghi lại và
thông báo tới lái xe qua hệ thống đèn cảnh báo. Nhờ đó, người lái xe ngay lập tức
có thể kiểm soát được những bất thường khi xe vận hành.
Ngày nay, cảm biến là thiết bị được sử dụng rất phổ biến trong tất cả các
thiết bị, từ đồ dùng trong gia đình cho đến các thiết bị tiên tiến trong đó có cả trong
ngành ô tô. Cảm biến là thiết bị chịu tác động của các đại lượng cần đo và là thiết
bị dùng để đo, đếm, cảm nhận,…các đại lượng vật lý không điện thành các tín hiệu
điện.
Vì vậy nghiên cứu về cảm biến để ứng dụng nó một cách hiệu quả là vấn đề
đang được quan tâm đặc biệt.

10

 Mô hình hệ thống cảm biến trên ô tô:
Các tín hiệu đầu vào (các cảm biến)

Bộ vi xử lý Các bộ chấp hành (đầu ra)

CAN
Sơ đồ hệ thống các cảm biến
1.1.1.1. Công dụng cảm biến
11


Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lượng vật lý và các
đại lượng không có tính chất điện cần đo thành các đại lượng điện có thể đo và xử
ký được. Các đại lượng cần đo (m) thường không có tính chất điện (như nhiệt độ,
áp suất...) tác động lên cảm biến cho ta một đặc trưng (s) mang tính chất điện (như
điện tích, điện áp, dòng điện hoặc trở kháng) chứa đựng thông tin cho phép xác
nhận giá trị của đại lượng đo.
Đại lượng (s) là hàm của đại lượng cần đo (m): s = F(m).
Người ta gọi (s) là đại lượng đầu ra hoặc là phản ứng của cảm biến, (m) là
đại lượng đầu vào hay kích thích (có nguồn gốc là đại lượng cần đo). Thông qua
việc đo đạc (s) cho phép nhận biết giá trị của (m).
1.1.1.2. Phân loại cảm biến
Bài toán chuyển đổi một đại lượng không điện sang đại lượng điện là vấn
đề then chốt trong cấu hình của hệ thống đo không điện. Đây là bài toán hết sức
phức tạp và đa dạng, nhưng điều đặc biệt là luôn luôn có thể giải được, nghĩa là
với bất kỳ một đại lượng nào như cơ, quang, nhiệt, hóa,... đều có thể biến đổi
chúng thành đại lượng điện. Nói chính xác hơn, có thể biến đổi các đại lượng trên
thành tín hiệu điện để đưa vào các cơ cấu đo điện để đo đạc và xử lý. Giải quyết

bài toán trên chính là nhiệm vụ của các bộ cảm biến và cảm biến đo lường.
Có rất nhiều nguyên tắc để thực hiện các bộ chuyển đổi, tương ứng với nó
là sự đa dạng của các loại cảm biến. Việc phân loại các bộ cảm biến có thể căn cứ
vào hiệu ứng chuyển đổi, nguyên lý chuyển dổi, tính chất của các đại lượng chuyển
đổi.
Tên gọi của các cảm biến sẽ phụ thuộc vào các phân loại.
 Phân loại theo hiệu ứng chuyển đổi
 Hiệu ứng vật lý
 Hiệu ứng hóa học
 Hiệu ứng sinh học
 Phân loại theo nguyên lý chuyển đổi
12


 Nguyên lý chuyển đổi cơ điện
 Nguyên lý chuyển đổi nhiệt điện
 Nguyên lý chuyển đổi điện từ
 Nguyên lý chuyển đổi điện hóa và y sinh
 Nguyên lý chuyển đổi quang điện
 Nguyên lý chuyển đổi bức xạ và ion hóa
 Phân loại theo chức năng của các cảm biến
 Cảm biến đo nhiệt độ
 Cảm biến đo vận tốc
 Cảm biến đo vị trí, kích thước
 Cảm biến đo nồng độ khí
 Cảm biến đo pH
 Phân loại theo thông số của mô hình mạch thay thế
 Cảm biến tích cực: đầu ra là nguồn áp hoặc nguồn dòng
 Cảm biến thụ động: đặc trưng bởi các thông số R,C,L... tuyến tính
hay phi tuyến tính.

 Phân loại theo phương pháp đo
 Cảm biến biến đổi trực tiếp
 Cảm biến kiểu bù
1.1.1.3. Yêu cầu
Phân tích cơ sở lý thuyết và mô phỏng hoạt động một số cảm biến được ứng
dụng trong hệ thống giám sát môi trường trong ô tô.

 Mục tiêu đề tài
 Phân tích cơ sở lý thuyết và nguyên lý hoạt động của các cảm biến
 Ứng dụng của các cảm biến trong giám sát môi trường trong ô tô
 Kết luận – đề xuất
13


 Giới hạn đề tài
Cảm biến ngày càng sử dụng rộng rãi trên ô tô và trở thành thiết yếu để có
thể đáp ứn những yêu cầu ngày càng khắt khe về việc sử dụng nguồn nhiên liệu
ngày một khan hiếm có hiệu quả hơn cũng như yêu cầu về bảo vệ môi trường.
Cảm biến được phân chia thành rất nhiều loại, nhiều hình dạng, nhiều chất
liệu khác nhau ứng với những yêu cầu đo đạc cụ thể, nhưng nó đều có những quy
luật chung của quá trình biến đổi hoặc tín hiệu kích thích. Mỗi cảm biến lại có tính
lựa chọn, độ chính xác, độ ổn định theo thời gian khác nhau. Vì vậy khi chọn lựa
cần nắm rõ ưu nhược điểm, tính năng và điều kiện cụ thể trong sử dụng để cảm
biến làm việc hiệu quả và tiết kiệm chi phí.
Do thời gian để thực hiện đề tài đồ án tốt nghiệp không cho phép nên đồ án
chỉ giới hạn với các cảm biến sau:
 Cảm biến nhiệt độ
 Cảm biến độ bụi
 Cơ sở lý thuyết các loại cảm biến nghiên cứu trong đề tài
1.2.1. Cảm biến nhiệt độ

1.2.1.1. Khái quát
Cảm biến là thiết bị dùng để đo, đếm, cảm nhận,…các đại lượng vật lý
không điện thành các tín hiệu điện. Ví dụ nhiệt độ là 1 tín hiệu không điện, qua
cảm biến nó sẽ trở thành 1 dạng tín hiệu khác (điện áp, điện trở…). Sau đó các bộ
phận xử lí trung tâm sẽ thu nhận dạng tín hiệu điện trở hay điện áp đó để xử lí.
Đối với các loại cảm biến nhiệt thì có 2 yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến độ
chính xác đó là “nhiệt độ môi trường cần đo” và “nhiệt độ cảm nhận của cảm
biến”. Cụ thể là các loại cảm biến mà bạn trông thấy nó đều là cái vỏ bảo vệ, phần
tử cảm biến nằm bên trong cái vỏ này (bán dẫn, lưỡng kim,...) do đó việc đo có
chính xác hay không phụ thuộc vào việc truyền nhiệt từ môi trường vào đến phần
tử cảm biến nhiệt tổn thất càng ít thì cảm biến đo càng chính xác. Điều này phụ
thuộc lớn vào chất liệu cấu tạo nên phần tử cảm biến (cảm biến nhiệt đắt hay rẻ
14


cũng do nguyên nhân này quyết định). Đồng thời ta cũng rút ra 1 nguyên tắc khi sử
dụng cảm biến nhiệt đó là: “Phải luôn đảm bảo sự trao đổi nhiệt giữa môi trường
cần đo với phần tử cảm biến”.
Xét về cấu tạo chung thì cảm biến nhiệt có nhiều dạng. Tuy nhiên, cảm biến
được ưa chuộng nhất trong các ứng dụng thương mại và công nghiệp thường được
đặt trong khung làm bằng thép không gỉ được nối với một bộ phận định vị, có các
đầu nối cảm biến với các thiết bị đo lường.
 Cảm biến nhiệt độ được chia làm hai nhóm:
 Cảm biển tiếp xúc: Cảm biến tiếp xúc với môi trường đo, gồm:
+ IC đo nhiệt độ
+ Nhiệt điện trở: RTD và Thermistor
+ Cặp nhiệt điện (Thermocouple)
 Cảm biến không tiếp xúc : hỏa kế (Pyrometer)
1.2.1.2. Cặp nhiệt điện (Thermocouple)
- Cấu tạo: được làm bằng 2 vật liệu dẫn điện khác nhau, hàn dính một đầu.

- Nguyên lý: nhiệt độ thay đổi cho ra sức điện động thay đổi (mV).
- Ưu điểm: bền, đo nhiệt độ cao.
- Nhược điểm: nhiều yếu tố ảnh hưởng làm sai số. Độ nhạy không cao.
- Thường dùng: lò nhiệt, môi trường khắc nghiệt, đo nhiệt nhớt máy nén,...
- Tầm đo: -100ºC - 1400 ºC

15


Hình 1.1: Cấu tạo của Thermocouples
Gồm 2 dây kim loại khác nhau được hàn dính một đầu gọi là đầu nóng (hay
đầu đo), đầu còn lại gọi là đâu lạnh (đầu chuẩn). Khi có sự chênh lệch nhiệt độ
giữa đầu nóng và đầu lạnh thì sẽ phát sinh một sức điện động V tại đầu lạnh. Một
vấn đề được đặt ra là phải ổn định và đo được nhiệt độ ở đầu lạnh, điều này tùy
thuộc rất lớn vào chất liệu. Do vậy mới cho ra các chủng loại cặp nhiệt độ, mỗi
loại cho ra một sức điện động khác nhau: E,J,K,R,S.T. Chú ý điều này để chọn đầu
dò và bộ điều khiển cho thích hợp.
Dây của cặp nhiệt điện thì không dài để nối đến bộ điều khiển, yếu tố dẫn
đến không chính xác là chỗ này. Để giải quyết điều này chúng ta phải bù trừ cho
nó (offset trên bộ điều khiển).
Lưu ý khi sử dụng: Từ những yếu trên khi sử dụng loại cảm biến này chúng
ta lưu ý là không nên nối thêm dây (vì tín hiệu cho ra là mV nối sẽ suy hao rất
nhiều. Cọng dây của cảm biến nên để thông thoáng, không để cọng dây này dính
vào môi trường đo. Cuối cùng nên kiểm tra cẩn thận việc Offset thiết bị.
Vì tín hiệu cho ra là điện áp (có cực âm và dương) do vậy cần chú ý ký hiệu
để lắp đặt vào bộ khuếch đại cho đúng.

Hình 1.2: Cặp nhiệt điện
Bảng 1.1 Các loại cặp nhiệt điện

16


Điện áp được tạo ra bởi cặp nhiệt điện được cho bởi công thức:

Trong đó:
 V: điện áp đo được (V)
 S: hệ số Seebeck (V/ ºC)


: chênh lệch nhiệt độ đo giữa 2 đầu mối

Do đó, nhiệt độ cần đo được tính theo công thức:

 Thuận lợi:
 Cấu tạo đơn giản, chịu được va đập
 Khoảng đo nhiệt độ rộng
17


 Rẻ tiền
 Đáp ứng nhanh
 Đa dạng
 Khó khăn:
 Phi tuyến
 Ít ổn định
 Điện áp thấp
 Cần điểm tham chiếu
 Ứng dụng:
 Dùng đo nhiệt độ trong các lò luyện gang, thép

 Đo nhiệt độ khí thải
Các kiểu đầu dò của cặp nhiệt điện:

1.2.1.3. Nhiệt điện trở RTD
18


Cấu tạo của RTD gồm có dây kim loại làm từ: Đồng, Nikel, Platinum,...
được quấn tùy theo hình dáng của đầu đo. Khi nhiệt độ thay đổi điện trở giữa hai
đầu dây kim loại này sẽ thay đổi và tùy theo chất liệu kim loại sẽ có độ tuyến tính
trong một khoảng nhiệt độ nhất định.

Hình 1.3: Cấu tạo của nhiệt điện trở
 Có 2 loại cơ bản: loại dây quấn và loại màn mỏng

Hình 1.4: Các loại nhiệt điện trở
 Phổ biến nhất của RTD là loại cảm biến Pt, được làm từ Platium.
19


Platium có điện trở suất cao, chống oxy hóa, độ nhạy cao, dải nhiệt đo được dài.
Thường có các loại 100,200,500,1000Ω tại 0ºC. Điện trở càng cao thì độ nhạy
nhiệt càng cao.
 Thường có loại 2 dây, 3 dây và 4 dây.
 Nguyên lý: khi nhiệt độ tăng, điện trở hai đầu dây kim loại tăng
Lưu ý sử dụng:
+ Loại RTD 4 dây giảm điện trở dây dẫn đi ½ , giúp hạn chế sai số.
+ Cách sử dụng của RTD khá dễ so với Thermocouple. Chúng ta có thể nối
thêm dây cho loại cảm biến này (hàn kĩ, chất lượng dây tốt, có chống nhiễu) và có
thể đo test bằng đồng hồ đo điện VOM.

+ Vì là biến thiên điện trở nên không quan tâm đến chiều đấu dây.

Hình 1.5:Cảm biến dạng RTD
Cách dấu dây cho RTD
- 2 dây:

- 3 dây:

20


 Giảm sai số đo
 Các dây phải có cùng chiều dài và vật liệu
 Dây nối có thể dài hơn 600m
- 4 dây:

 Độ chính xác và độ tin cậy cao
 Không có sai số hệ thống
 Bù hoàn toàn ảnh hưởng của sai số
- Ưu điểm của RTD
 Tuyến tính trên khoảng rộng
 Chính xác cao
 Ổn định với nhiệt độ cao
- Nhược điểm của RTD
21


 Đáp ứng chậm hơn cặp nhiệt điện
 Đắt tiền hơn cặp nhiệt điện
 Ảnh hưởng bởi sốc và rung

 Yêu cầu 3 dây hoặc 4 dây
- Ứng dụng RTD
 Máy lạnh, máy điều hòa
 Chế biến thực phẩm
 Bếp, lò nướng
 Ngành dệt
 Gia công vật liệu
 Vi điện tử
 Đo nhiệt độ khí, gas, chất lỏng
1.2.1.4. Thermistor
- Cấu tạo: được làm bằng các oxit khim loại: Niken, Mangan, Coban,...
được phủ bởi nhựa hoặc thủy tinh. Các bột này được hòa trộn theo tỉ lệ và khối
lượng nhất định sau đó nén chặt và nung ở nhiệt độ cao. Và mức độ dẫn điện của
hỗn hợp này sẽ thay đổi khi nhiệt độ thay đổi.
- Ký hiệu

- Có hai loại thermistor:
+ Hệ số nhiệt âm – NTC: điện trở giảm theo nhiệt độ.

22


Hình 1.6: NTC thermistor
+ Hệ số nhiệt dương – PTC: điện trở tăng theo nhiệt độ.

Hình 1.7: PTC thermistor

23

Hình 1.8: Đặc tính
 Thermistor chỉ tuyến tính trong khoảng nhiệt độ nhất định 50 - 150ºC.
Do vậy người ta ít dùng để làm cảm biến đo nhiệt. Chỉ sử dụng trong các mục đích
bảo vệ, ngắt nhiệt. Block lạnh nào cũng có một vài bộ gắn chặt vào cuộn dây động
cơ.


24


 Lưu ý sử dụng:
+ Tùy vào nhiệt độ môi trường nào mà chọn Thermistor cho thích hợp, lưu
ý hai loại PTC và NTC (thường đóng/ thường mở). Có thể test dễ dàng với
đồng hồ VOM.
+ Nên ép chặt vào bề mặt cần đo.
+ Tránh làm hỏng vỏ bảo vệ.
+ Vì biến thiên điện trở nên không quan tâm chiều đấu dây.
- Ưu điểm
 Đáp ứng nhanh
 Điện trở cao loại bỏ vấn đề điện trở dây dẫn
 Giá thành thấp hơn RTD
 Chịu được rung và sốc
- Nhược điểm
 Phi tuyến
 Khoảng đo hẹp
 Điện trở cao dẫn đến phát nóng chính bản thân thermistor
 Ít ổn định hơn RTD
- Ứng dụng
+NTC:
 Dùng để đo nhiệt độ, điều khiển nhiệt độ, bù nhiệt độ:

 Các đồ điện trong nhà: tủ lạnh, máy giặt, nồi cơm điện, máy sấy tóc,..
 Trong điện tử công nghiệp: các bộ ổn định nhiệt độ, các bộ bù nhiệt
độ,...
 Trong viễn thông: dùng để đo và bù nhiệt độ cho điện thoại di động
 Cảm biến mức chất lỏng
 Dựa vào sự khác nhau của hằng số tiêu tán nhiệt độ trong nước và
25