Giáo trình kỹ thuật cảm biến - trình độ cao đẳng nghề

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

GIÁO TRÌNH
KỸ THUẬT CẢM BIẾN
NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG NGHỀ

1


LỜI MỞ ĐẦU
Trên cơ sở chương trình khung đào tạo của Bộ LĐTB & XH đã ban hành,
Trường Cao đẳng nghề Công nghệ Hà Tĩnh đã tổ chức biên soạn các tài liệu
hướng dẫn giáo viên và học tập, thực tập của học sinh, sinh viên nghề lắp đặt,
sửa chữa thiết bị điện công nghiệp trong thời kỳ hiện đại hoá – công nghiệp
hoá đất nước. Trong đó tài liệu Kỹ thuật cảm biến đóng vai trò quan trọng
trong việc đào tạo các kỹ thuật viên, các nhân viên lành nghề đang theo học và
hành nghề Điện công nghiệp.
Tài liệu được thiết kế theo từng bài trong hệ thống môđun của chương
trình, có mục tiêu học tập, thực tập cho môđun, phần lý thuyết cơ bản học viên
cần phải nắm vững để thực hành thực tập. Cuối mỗi bài sau phần lý thuyết cơ
bản đều có các bài tập ứng dụng để giáo viên và học sinh thực hành thực tập.
Đây là tài liệu do các cô giáo, thầy giáo trong tổ bộ môn Điện của nhà
trường chắt lọc trong các quá trình giảng dạy, tham khảo các tài liệu, giáo trình
của các Trường đại học như Đại học Bách Khoa – Hà Nội, Bách Khoa Thành
phố Hồ Chí Minh, Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên, Đại học Cần Thơ để
biên soạn, tài liệu này chỉ làm tài liệu giảng dạy và tham khảo nội bộ cho các
giáo viên và học sinh của Trường, không phát hành lưu thông ra bên ngoài./.

2

GIỚI THIỆU VỀ MÔĐUN
Vị trí, ý nghĩa và vai trò của môđun:
Trong nền công nghiệp sản xuất hiện đại ngày nay, rất nhiều nhà máy xí
nghiệp đang trang bị cho mình những dây chuyền sản xuất hoàn toàn tự động
hoặc bán tự động. Các loại cảm biến đã có mặt trong hầu hết các lĩnh vực điều
khiển tự động, nó đóng một vai trò rất quan trọng, không một thiết bị nào có thể
thay thế được. Việc trang bị cho mình một kiến thức về các loại cảm biến là nhu
cầu bức xúc của các kỹ thuật viên, kỹ sư của ngành điện cũng như các ngành
khác.
Môđun kỹ thuật cảm biến là một môđun chuyên môn của học viên ngành sửa
chữa thiết bị điện công nghiệp. Môđun này nhằm trang bị cho học viên các
trường cao đẳng nghề, trung cấp nghề và các trung tâm dạy nghề những kiến
thức về nguyên lý, cấu tạo, các mạch ứng dụng trong thực tế của một số loại
cảm biến...với các kiến thức này học viên có thể áp dụng trực tiếp vào lĩnh vực
sản xuất cũng như đời sống. Ngoài ra các kiến thức này dùng làm phương tiện
để học tiếp các môn chuyên môn của ngành điện như trang bị điện, PLC...
Mục tiêu môđun
Sau khi học xong môđun này, học viên có năng lực:
- Có đủ kiến thức phân biệt được các loại cảm biến, phạm vi dụng của chúng.
- Lắp đặt được một số mạch điều khiển dùng cảm biến
- Kiểm tra được các mạch điện lắp đặt cảm biến, phát hiện sự cố và có biện pháp
khắc phục
Nội dung chính của môn học/môđun
Môn học/môđun gồm 05 bài:
Bài mở đầu: Khái niệm cơ bản về các bộ cảm biến.
Bài 1: Cảm biến nhiệt độ.
Bài 2: Cảm biến tiệm cận và các loại cảm biến xác định vị trí, khoảng cách.
Bài 3: Cảm biến đo lưu lượng.

Bài 4: Cảm biến đo vận tốc vòng quay và góc quay.

3


CÁC HOẠT ĐỘNG CHÍNH CỦA MÔĐUN/MÔN HỌC
* Hoạt động trên lớp:
Học viên được giáo viên giảng dạy hướng dẫn cách nhận biết, cách phân
biệt về hình dạng kích thước các loại cảm biến, được nghe giáo viên giảng giải,
phân tích và giải thích về cấu tạo, nguyên lý làm việc và ứng dụng của các loại
cảm biến. Học viên được giáo viên giảng dạy hướng dẫn học sinh thảo luận tìm
hiểu về các loại cảm biến và ứng dụng của nó ngay trên lớp học.
* Hoạt động tại xưởng thực hành:
Học viên được giáo viên hướng dẫn thực hành hướng dẫn về cách lắp đăt
các loại cảm biến, cách đo kiểm tra cực tính, chất lượng các cảm biến, lắp đặt và
phát hiện các sai hỏng của các mạch cảm biến.
* Hoạt động tự học:
Học viên tự sưu tầm các tài liệu liên quan đến lĩnh vực cảm biến, làm các
bài tập do giáo viên hướng dẫn giao cho.

4


BÀI MỞ ĐẦU
KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÁC BỘ CẢM BIẾN
GIỚI THIỆU

Các bộ cảm biến được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực kinh tế và kỹ
thuật, các bộ cảm biến đặc biệt rất nhạy cảm được sử dụng trong các thí
nghiệm, các lĩnh vực nghiên cứu khoa Trong lĩnh vực tự động hoá người ta sử

dụng các sensor bình thường cũng như đặc biệt. Cảm biến có rất nhiều loại, rất
đa dạng và phong phú, do nhiều hãng sản xuất, giúp con người nhận biết các
quá trình làm việc tự động của máy móc, trong tự động hoá công nghiệp dùng
rất nhiều cảm biến.
MỤC TIÊU BÀI HỌC

Sau khi học xong bài này học viên có đủ khả năng:
- Đánh giá/xác định được vị trí, nhiệm vụ và ứng dụng của các bộ cảm biến
trong cuộc sống sinh hoạt cũng như sản xuất trong các ngành kinh tế cần có độ
tự động hoá cao..
- Mô tả được chức năng, nhiệm vụ và các điều kiện làm việc của các bộ cảm
biến, các tính chất động các bộ cảm biến.
- Biết được phạm vi ứng dụng của các bộ cảm biến.
NỘI DUNG

* Khái niệm cơ bản về các bộ cảm biến.
* Phạm vi ứng dụng.
* Phân loại các bộ cảm biến.
HOẠT ĐỘNG I : HỌC LÝ THUYẾT TRÊN LỚP

1. Khái niệm cơ bản về các bộ cảm biến.
Cảm biến là một thiết bị chịu tác động của các đại lượng cần kiểm tra m
không có tính chất điện và cho ta một đặc trưng mang một bản chất điện (như
điện tích, điện áp, dòng điện hoặc trở kháng), ký hiệu là s. Đặc trưng điện s là
hàm của đại lượng cần đo m. s = f (m )
Trong đó s là đại lượng đầu ra hoặc phản ứng của cảm biến và m là đại lượng
đầu vào hay kích thích (có nguồn gốc là đại lượng cần đo. Việc đo đạc s cho
phép nhận biết giá trị m.
Đối với mọi cảm biến, để có thể khai thác biểu thức trên cần phải chuẩn
cảm biến, với một loạt giá trị đã biết chính xác của m, đo giá trị tương ứng của s

và dựng đường cong chuẩn, đường cong chuẩn này cho phép xác định mọi giá
trị của m1 từ s1
Để dễ sử dụng, thông thường người ta chế tạo cảm biến sao cho có sự liên hệ
tuyến tính giữa biến thiên đầu ra Δs và biến thiên đầu vào Δm.
Δs = S. Δm
5


m

Đại lợng cần
đo
(m)

Cảm biến

s

t2

tn

t

t1 t2

tn

t

t1

Đại lợng
điện
(s)

Hình 1.1: Sự biến đổi của đại lợng cần kiểm tra m và phản ứng s theo thời gian

trong ú S l nhy ca cm bin
Vn quan trng õy l khi thit k, ch to v s dng cm bin lm
sao cho nhy S ca chỳng khụng i, ngha l S ớt ph thuc vo cỏc yu t
sau:
- Giỏ tr ca i lng cn o m ( tuyn tớnh) v tn s thay i ca nú
(di thụng)
- Thi gian s dng ( gi hoỏ)
- nh hng ca cỏc i lng vt lý khỏc (khụng phi i lng cn o)
ca mụi trng xung quanh
s

s

s2
s1
s1
m1

m2

t

m1

t

Hỡnh 1.2: Dng ng cong t cỏc giỏ tr ó bit ca m, xỏc nh m1 t giỏ tr s1

2. Phm vi ng dng.
Cỏc b cm bin c s dng nhiu trong cỏc lnh vc kinh t v k
thut, cỏc b cm bin c bit rt nhy cm c s dng trong cỏc thớ nghim,


6


các lĩnh vực nghiên cứu khoa Trong lĩnh vực tự động hoá ngườita sử dụng các
sensor bình thường cũng như đặc biệt.
3. Phân loại các bộ cảm biến.
- Theo nguyên lý chuyển đổi giữa kích thích và đáp ứng.
Hi ện tượng
chuyển đổi giữa kích thích và đáp ứng.
Nhiệt điện.
Quang điện
Quang tử
V ật l ý
Điện từ
Từ điện
Biến đổi hoá học
Biến đổi điện hoá
Hoá học
Phân tích phổ

Biến đổi sinh hoá
Sinh học
Biến đổi vật lý
Hiệu ứng trên cơ thể sống
- Theo dạng kích thích.
Kích thích
Âm thanh

Điện

Từ

Cơ

Quang
Nhiệt
Bức xạ

Các đặc tính của kích thích.
Biên pha, phân cực
Phổ
Tốc độ truyền sóng
Điện tích, dòng điện
Điện thế, điện áp
Điện trường
Điện dẫn, hằng số điện môi
Từ trường
Từ thông, cường độ từ trường
Độ từ thẩm
Vị trí

Lực, áp suất
Gia tốc, vận tốc, ứng suất, độ cứng
Mômen
Khối lượng, tỉ trọng
Độ nhớt
Phổ
Tốc độ truyền
Hệ số phát xạ, khúc xạ
Nhiệt độ
Thông lượng
Tỷ nhiệt
Kiểu
Năng lượng
Cường đ ộ
7


Theo tính năng.
+ Độ nhạy
+ Độ chính xác
+ Độ phân giải
+ Độ tuyến tính
+ Công suất tiêu thụ
Theo phạm vi sử dụng.
+ Công nghiệp
+ Nghiên cứu khoa học
+ Môi trường, khí tượng
+ Thông tin, viễn thông
+ Nông nghiệp
+ Dân dụng

+ Giao thông vận tải...
Theo thông số của mô hình mạch điện thay thế.
+ Cảm biến tích cực (có nguồn) : Đầu ra là nguồn áp hoặc nguồn dòng
+ Cảm biến thụ động (không có nguồn): Cảm biến gọi là thụ động khi
chúng cần có thêm nguồn năng lượng phụ để hoàn tất nhiệm vụ đo kiểm, còn
loại cực tính thì không cần. Được đặc trưng bằng các thông số: R, L, C...tuyến
tính hoặc phi tuyến.
HOẠT ĐỘNG II: HỌC VIÊN TỰ NGHIÊN CỨU TÀI LIỆU

Học viên tham khảo các tài liệu dưới đây:
Điện tử công suất - Nguyễn Bính – Nhà xuất bản KHKT
Điện tử công suất và điều khiển động cơ điện - Dịch từ tiếng Anh
HOẠT ĐỘNG III: HỌC TẬP, THỰC TẬP TẠI XƯỞNG TRƯỜNG

* Nội dung:
- Nghiên cứu ứng dụng của từng loại cảm biến.
- Tìm hiểu cách phân loại cảm biến.
1/ Hình thức tổ chức:
Chia thành các nhóm nhỏ từ 2 đến 3 học sinh dưới sự hướng dẫn của giáo viên.
2/ Dụng cụ: Giấy A0, bút dạ,
3/ Quy trình thực hiện:
- Giáo viên tập trung cả lớp học viên, sơ lược về cách nhận biết, ứng dụng của
các bộ cảm biến.

8


BÀI 1: CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ
GIỚI THIỆU

Cảm biến nhiệt độ được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực kinh tế
và kỹ thuật, vì cảm biến nhiệt độ đóng vai trò quyết định đến tính chất của vật
chất. nhiệt độ có thể làm ảnh hưởng đến các đại lượng chịu tác dụng của nó, ví
dụ như áp suất, thể tích chất khí ... vv.
cảm biến nhiệt độ rất nhạy cảm được sử dụng trong các thí nghiệm, các lĩnh
vực nghiên cứu khoa Trong lĩnh vực tự động hoá người ta sử dụng các sensor
bình thường cũng như đặc biệt.
MỤC TIÊU BÀI HỌC

Sau khi học xong bài này học viên có đủ khả năng:
- Đánh giá/xác định được vị trí, nhiệm vụ và ứng dụng của các bộ cảm biến
nhiệt độ.
- Mô tả được chức năng, nhiệm vụ và các điều kiện làm việc của các bộ cảm
biến nhiệt độ.
- Biết được phạm vi ứng dụng của các bộ cảm biến nhiệt độ.
NỘI DUNG

* Đại cương.
* Nhiệt điện trở với Platin và Nickel.
* Cảm biến nhiệt độ với vật liệu silic.
* IC cảm biến nhiệt độ.
* Nhiệt điện trở NTC.
* Nhiệt điện trở PTC.
* Các bài thực hành ứng dụng các loại cảm biến nhiệt độ.
HOẠT ĐỘNG I : HỌC LÝ THUYẾT TRÊN LỚP

1. Đại cương
Trong tất cả các đại lượng vật lý, nhiệt độ là một trong các đại lượng được
quan tâm nhiều nhất vì nhiệt độ đóng vai trò quyết định đến nhiều tính chất của
vật chất, nhiệt độ có thể làm ảnh hưởng đến các đại lượng chịu tác dụng của nó,

ví dụ như áp suất, thể tích chất khí ... vv.
Để đo được trị số chính xáccủa nhiệt độ là một vấn đề không đơn giản,
nhiệt độ là đại lượng chỉ có thể đo gián tiếp trên cơ sở tính chất của vật phụ
thuộc vào nhiệt độ. Trước khi đo nhiệt độ ta cần đề cập đến thang đo nhiệt độ.
1.1 Thang đo nhiệt độ
Việc xác định thang đo nhiệt độ xuất phát từ các định luật nhiệt động học
- Thang đo nhiệt độ tuyệt đối được xác định dựa trên tính chất của khí lý
tưởng. Định luật Camot nêu rõ: Hiệu suất ( của một động cơ nhiệt thuận nghịch
hoạt động giữa 2 nguồn có nhiệt độ là θ1 và θ2 trong một thang đo bất kỳ chỉ
phụ thuộc vào θ1 và θ2:
9


Dạng của hàm F chỉ phụ thuộc vào thang đo nhiệt độ, ngược lại, việc lựa chọn
hàm F sẽ quyết định thang đo nhiệt độ. Đặt F(θ) = T chúng ta sẽ xác định T như
là nhiệt độ nhiệt động học tuyệt đối và hiệu suất của động cơ nhiệt thuận nghịch
sẽ được viết như sau:
η =1−

T1
T2

Trong đó T1 và T2 là nhiệt độ nhiệt động học tuyệt đối của 2 nguồn.
a/ Thang nhiệt độ động học tuyệt đối: Kelvil, đơn vị đo là K. ở thang này
người ta gán cho nhiệt độ của điểm có 3 trạng thái đó là nước đá, nước và hơi,
0
một giá trị bằng 273,15 k. Từ thang này cần xác định theo một số thang khác.
0
0
b/ Thang nhiệt celsius: Đo bằng c, 1 c = 1 kelvil

hay T ( 0 C ) = T ( 0 K ) − 273,15 0
c/ Thang nhiệt Fahrenheit: (0F)
T ( 0 C ) = {T ( 0 F ) − 32}.
9
9
T ( 0 F ) = T ( 0 C ) + 32
5

5

Bảng 1-1: Thông số đặc trưng của một số thang đo nhiệt độ khác nhau
0
0
Nhiệt độ
Kelvin ( K) Celsius ( C)
Fahrenheit
0
( F)
Điểm 0 tuyệt đối
0
- 273,15
- 459,67
Hỗn hợp nước – nước đá
273,15
0
32
Cân bằng nước – nước đá - hơi
273,16
0,01
32,018

nước
Nước sôi
373,15
100
212
1.2. Nhiệt độ được đo và nhiệt độ cần đo.
0
Trong tất cả các đại lượng vật lý thì nhiệt độ (t ) được quan tâm nhiều nhất vì nó
đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng rất nhiều đến các tính chất vật chất nhất vì
thế nó trong công nghiệp và đời sống thì việc đo nhiệt độ là rất cần thiết. Để đo
được trị số chính xác của nhiệt độ là công việc rất khó khăn và phức tạp, phần
lớn các đại lượng vật lý so sánh với giá trị mẫu còn nhiệt độ thì không vì nó là
đại lượng gia tăng. Để thiết lập thang đo nhiệt độ và để đo nhiệt độ có một số
phương pháp sau:
- Phương pháp quang dựa vào sự p
hân bố phổ bức xạ do dao động nhiệt (hiệu ứng Doppler)
- Dựa vào sự giãn nở của vật rắn, chất lỏng, chất khí hoặc dựa trên tốc độ
của âm
- Dựa vào sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ (hiệu ứng seebeek)
- Dựa trên sự phát triển của tần số dao động của thạch anh
2. Nhiệt điện trở với Platin và Nickel
2.1. Điện trở kim loại thay đổi theo nhiệt độ.
Được sử dụng các kim loại nguyên chất (Pt; Cu; Ni) với hệ số nhiệt điện
trở càng lớn càng tốt
10


0

0

Pt làm việc ở nhiệt độ 190 C đến 650 C
0
0
Cu làm việc ở nhiệt độ 50 C đến 150 C
Người ta kéo chúng thành sợi mảnh quấn trên khung chịu nhiệt rồi đặt vào hộp
vỏ đặc biệt và đưa ra 2 đầu để lấy tín hiệu với điện trở (R) chế tạo khoảng từ
10(Ω)đến 100(Ω)
Trong đó R0 là điện trở tại thời điểm ban đầu
ϕ=

1
n.e.μ

Trong đó: n là số điện tử tự do trong một đơn vị diện tích
e là điện tích của điện tử tự do
μ là tính linh hoạt của điện tử, μ được đặc trưng bởi tốc độ của điện tử
trong từ trường).
U

R
100
50
I

θ0K

20 40 60
b/ §Æc tÝnh nhiÖt

a/ §Æc tÝnh V-A

Hình 1.1: Đặc tính V-A và đặc tính nhiệt của điện trở kim loại

- Độ nhạy của điện trở kim loại thay đổi theo nhiệt độ Ġ
S càng cao càng tốt, (S là khái niệm cảm nhận sự phát triển của nhiệt độ)
Phương trình mô tả khâu nhiệt là phương trình vi phân bậc nhất

(T .S + 1).R(t ) = K .θ (t )

Điện trở kim loại thay đổi theo nhiệt độ có ưu điểm được sử dụng rất rộng dãi và
được sử dụng nhiều
Xong nhược điểm của điện trở kim loại thay đổi theo nhiệt độ là kích thước lớn,
cồng kềnh, có quán tính lớn
2.2. Nhiệt điện trở Platin.
Platin là vật liệu cho nhiệt điện trở được dùng rộng dãi trong công
nghiệp. Có 2 tiêu chuẩn đối với nhiệt điện trở platin, sự klhác nhau giữa chúng
nằm ở mức độ tinh khiết của vật liệu. Hầu hết các quốc gia sử dụng tiêu chuẩn
quốc tế DIN IEC 751 – 1983 (được sửa đổi lần thứ nhất vào năm 1986, lần thứ 2
vào năm 1995). USA vẫn tiếp tục sử dụng tiêu chuẩn riêng.
Ở cả 2 tiêu chuẩn đều sử dụng phương trình Callendar – VanDusen:
2
0
3
R(t) = R0 (1 + A.t + B.t + C [t – 100 C].t )
0
R0 là trị số điện trở định mức ở 0 C
R0
Alpha
Standard

Hệ số
Đất nước
0
ohms/ohm/ C ohms
0
0
IEC 751
Áo,
Úc,
Bỉ,
200 C < t < 0 C
0,003855055
100
-3
(Pt100)
Brazin,
A = 3,90830 x 10
11


-7

B = - 5,77500 x 10
-12
C = -4,18301 x 10
0
0
0 C < t < 850 C
A & B như trên,
riêng C = 0,0

-3

SAMA
RC - 4

0,0039200

Bungari,Canađa,
Đan mạch, Ai
cập, Phần Lan,
Pháp,
Đức,
Israen, ý, Nhật,
Nam Phi, Thổ
Nhĩ Kỳ, Nga,
Anh, USA, Ba
Lan, Rumani

A = 3,97869 x 10
98,129 B = - 5,86863 x 10 -7
-12
C = -4,16696 x 10

USA

R0 của nhiệt điện trở Pt 100 là 100Ω, của Pt 1.000 là 1.000Ω, các loại Pt 500, Pt
1.000 có hệ số nhiệt độ lớn hơn, do đó độ nhạy lớn hơn (điện trở thay đổi mạnh
hơn theo nhiệt độ). Ngoài ra còn có loại Pt 10 có độ nhạy kém dùng để đo nhiệt
0

độ trên 600 C.
Tiêu chuẩn IEC 751 chỉ định nghĩa 2 đẳng cấp dung sai A, B. Trên thực tế
xuất hiện thêm loại C và D (Xem bảng dưới đây). Các tiêu chuẩn này cũng áp
dụngcho các loại nhiệt điện trở khác.
0

Đẳng cấp dung sai
A
B
C
D

Dung sai ( C)
t = ± (0,15 + 0,002.⎢t⎥)
t = ± (0,30 + 0,005.⎢t⎥)
t = ± (0,40 + 0,009.⎢t⎥)
t = ± (0,60 + 0,0018.⎢t⎥)

Theo tiêu chuẩn DIN vật liệu Platin dùng làm nhiệt điện trở có pha tạp.
Do đó khi bị các tạp chất khác thẩm thấu trong quá trình sử dụng sự thay đổi trị
số điện của nó ít hơn so với các Platin ròng, nhờ thế sự ổn định lâu dài theo thời
gian, thích hợ hơn trong công nghiệp. Trong công nghiệp nhiệt điện trở Platin
thường dùng có đường kính 30 μm (so sánh với đường kính sợi tóc khoảng 100
(μm)
2.3. Nhiệt điện trở nickel.
Nhiệt điện trở nicken so sánh với Platin rẻ tiền hơn và có hệ số nhiệt độ
-3 0
0
0
lớn gần gấp 2 lần (6,18.10 C-1). Tuy nhiên dải đo chỉ từ -60 C đến +250 C, vì

0
trên 350 C nicken có sự thay đổi về pha, cảm biến nicken 100 thường dùng
trong công nghiệp điều hoà nhiệt độ phòng.
2
4
6
R(t) = R0 (1 + A.t + B.t + D.t + F.t )
-3;
-6
-11
A = 5,485 x 10
B = 6,650 x 10 ; D = 2,805 x 10 ;
F = -2,000 x
-17
10
Với các trường hợp không đòi hỏi sự chính xác cao, ta sử dụng phương trình
sau:
R(t) = R0 (1 + a.t)
12


0

a = alpha = 0,00672 C
Từ đó dễ dàng chuyển đổi thành giá trị nhiệt độ:
T = (Rt/R0 – 1) / a = (Rt/R0 – 1)/0,00672
2.200
2.000

Resistance (Ohms)

1.800
1.600
1.400
1.200
1.000
800
600
- 60

- 40

- 40

0

20

40

60

80

100

120

140

Temperature (0C)

Hình 1.2: Đường đặc tính cảm biến nhiệt độ ZNI 1.000

Cảm biến nhiệt độ ZNI 1.000 do hãng ZETEX Semiconductors sản xuất sử dụng
0
nhiệt điện trở Ni, được thiết kế có giá trị 1.000( tại 0 C).
2.4. Cách nối dây đo.
Nhiệt điện trở thay đổi điện trở theo nhiệt độ, với một dòng điện không
đổi qua nhiệt điện trở, ta có thể đo được U = R.I, để cảm biến không bị nóng lên
0
qua phép đo, dòng điện cần phải nhỏt khoảng 1 mA. Với Pt 100 ở C ta có điện
thế khoảng 0,1 vôn, điện thế này cần được đưa đến máy đo qua dây đo. Ta có 4
kỹ thuật nối dây đo:
®á

®á

®á

®á

®á

Tr¾ng
Tr¾ng

2 d©y

Tr¾ng

3 d©y

4 d©y

Tr¾ng

H×nh 1.3: C¸ch nèi d©y nhiÖt ®iÖn trë
Tiêu chuẩn IEC 751 yêu cầu dây nối đến cùng đầu nhiệt điện trở phải có màu
giống nhau (đỏ hoặc trắng) và dây nối đến 2 đầu phải khác màu.
* Kỹ thuật hai dây:
13


R1

Resistance
Element

R2
vb

S
R3
Power Supply

Bridge Ouiput

H×nh 1.4: Kü thuËt nèi 2 d©y
Giữa nhiệt điện trở và mạch điện tử được nối bởi 2 dây, bất cứ dây dẫn

điện nào đều có điện trở, điện trở này nối nối tiếp với điện trởcủa 2 dây đo,
mạch điện trở sẽ nhận được một điện thế cao hơn điện thế cần đo, kết quả ta có
chỉ thị nhiệt kế cao hơn nhiệt độ cần đo, nếu khoảng cách quá xa, điện trở dây
đo có thể lên đến vài ôm.
2
Ví dụ với dây đồng: Diện tích mặt cắt dây đo = 0,5 mm . Điện trở suất =
2 -1
0,0017 (Ω/mm m ). Chiều dài = 100m.
R = 6,8Ω, với 6,8Ω tương ứng cho nhiệt điện trở Pt 100 một thay đổi
0
nhiệt độ là 17 C. Để đảm tránh sai số của phép đo do điện trở của dây đo gây ra,
người ta bù trừ điện trở của dây đo bằng một mạch điện như sau: Một biến trở
bù trừ được nối vào một trong hai dây đo và nhiệt điện rở được thay thế bằng
một điện trở 100Ω. Mạch điện tử được thiết kế với điện trở dự phòng của dây đo
0
là 10Ω. Ta chỉnh biến trở sao có chỉ thị 0 C: Biến trở và điện trở của dây đo là
10Ω.
* Kỹ thuật 3 dây:

R1

Resistance
Element

R2
vb

S

Lead Resistance

R3
Power Supply
Bridge Ouiput

H×nh 1.5: Kü thuËt nèi 3 d©y
Từ nhiệt điện trở của dây đo được nối thêm một điện trở (hình 1.5). Với
cách nối dây này ta có 2 mạch đo được hình thành, một trong hai mạch được
dùng làm mạch chuẩn, với kỹ thuật 3 dây, sai số của phép đo do điện trở dây đo
14


và sự thay đổi của nó do nhiệt độ không còn nữa. Tuy nhiên 3 dây đo cần có
cùng trị số kỹ thuật và có cùng một nhiệt độ. Kỹ thuật 3 dây rất phổ biến.
* Kỹ thuật 4 dây
R1

Resistance
Element

R2
vb

Lead Resistance

S
R3
Power Supply

Bridge Ouiput

H×nh 1.6: Kü thuËt nèi 4 d©y
Với kỹ thuật 4 dây người ta đạt kết quả đo tốt nhất, hai dây được dùng
cho một dòng điện không đổi qua nhiệt điện trở. Hai dây khác được dùng làm
dây đo điện thế trên nhiệt điện trở, trường hợp tổng trở ngõ vào của mạch đo rất
lớn so với điện trở dây đo, điện trở dây đo coi như không đáng kể, điện thế đo
được không bị ảnh hưởng bởi điện trở dây đo và sự thay đổi của nó do nhiệt.
2.5. Các cấu trúc của cảm biến nhiệt platin và nickel.
* Nhiệt điện trở với kỹ thuật quấn dây.
- Nhiệt điện trở với vỏ gốm: Sợi Platin được giữ chặt trong ống gốm sứ
0
0
với bột ốit nhôm, dải đo từ – 200 C đến 800 C.
- Nhiệt điện trở với vỏ thuỷ tinh: Loại này có độ bền cơ học và độ nhạy
0
0
cao, dải đo từ – 200 C đến 400 C, được dùng trong môi trường hoá chất có độ
ăn mòn hoá học cao.
- Nhiệt điện trở với vỏ nhựa: Giữa 2 lớp nhựa polyamid dây platin có
đường kính khoảng 30 mm được dán kín. Với cấu trúc mảng, cảm biến này được
dùng để đo nhiệt độ bề mặt các ống hay cuộn dây biến thế. Dải đo từ – 800C đến
0
230 C.
- Nhiệt điện trở với kỹ thuật màng mỏng: Loại này có cấu trúc cảm biến
gồm một lớp màng mỏng (platin) đặt trên nền ceramic hoặc thuỷ tinh. Tia lazer
được sử dụng để chuẩn hoá giá trị điện trở của nhiệt điện trở.
2.6. Mạch ứng dụng với nhiệt điện trở platin.
ADT70 là IC do hãng Analog Devices sản xuất, cung cấp sự kết hợp lý
tưởng với Pt1.000, ta sẽ có dải đo nhiệt độ rộng, nó cũng có thể sử dụng với
Pt100. Trong trường hợp có sự cách biệt, với nhiệt điện trở Platin kỹ thuật màng
0

0
mỏng, ADT70 có thể đo từ 50 C đến 500 C, còn với nhiệt điện trở Platin tốt, có
0
thể đo đến 1.000 C. Độ chính xác của hệ thống gồm ADT70 và nhiệt điện trở
0
0
Platin ở thang đo -200 C đến 1.000 C phụ thuộc nhiều vào phẩm chất của nhiệt
điện trở Platin.
* Các thông số thiết bị ADT70:
0
- Sai số : ±1 C
- Điện áp hoạt động: 5 vôn hoặc ±5 vôn
15


0

0

- Nhiệt độ hoạt động: Từ – 40 C đến 125 C (dạng 20 – lead DIP, SO
packages)
- ứng dụng: Thiết bị di động, bộ điều khiển nhiệt độ.
NULLA

NULLB BIAS

25V

REFOUT
+VS

OUTOA

MATCHEO
CURRENT
SOURCES

IOTA
IOTB

-1NiA
-1NiA

+INO
2,5V
REP

-INOA

SHUT
DOWN

1NST
AMP

RGA

RGB RGC
SENSE

OUTSA

AGND

-Vs

SHUTDOWN

DGND

Hình 1.7: Sơ đồ khối ADT70
ADT70 có 2 thành phần chính: Nguồn dòng có thể điều chỉnh và bộ phận
khuyếch đại, nguồn dòng có thể điều chỉnh bộ phận khuyếch đại. Nguồn dòng
được sử dụng để cung cấp cho nhiệt điện trở và điện trở tham chiếu. Bộ phận
khuyếch đại so sánh điện áp trên nhiệt điện trở và điện áp trên điện trở tham
chiếu, sau đó đưa tín hiệu điện áp tương ứng với nhiệt độ. (ADT70 còn có 1
opamp, 1 nguồn áp 2,5 vôn).
Dải đo của ADT70 phụ thuộc vào đặc tính của nhiệt điện trở, vì vậy điều
quan trọng là phải chọn lựa nhiệt điện trở thích hợp với ứng dụng thực tế.
2.7. Mạch ứng dụng với nhiệt diện trở Ni
Zni 1.000 với ZMR500 được dùng với DVM như là nhiệt kế
3. Cảm biến nhiệt độ với vật liệu silic
Cảm biến nhiệt độ với vật liệu silic đang ngày đóng vai trò quan trọng
trong các hệ thống điện tử, với cảm biến silic, bên cạnh các đặc điểm tuyến tính,
sự chính xác, phí tổn thấp, còn có thể tích hợp trong một IC cùng với bộ phận
khuyếch đại và các yêu cầu sử lý tín hiệu khác, hệ thống trở lên nhỏ gọn, mức
độ phức tạp cao hơn và chạy nhanh hơn. Kỹ thuật cảm biến truyền thống như
cặp nhiệt, nhiệt điện trở có đặc tuyến không tuyến tính và yêu cầu sự điều chỉnh
có thể chuyển đổi chính xác từ giá trị nhiệt độ xang đại lượng điện (dòng hoặc
áp), đang được hay thế dần bởi các cảm biến silicvới lợi điểm là sự nhỏ gọn của
mạch điện tích hợp và dễ sử dụng.

3.1. Nguyên tắc
Hình vẽ 1.8 thể hiện cấu trúc cơ bản của một cảm biến, kích thước của
một cảm biến là 500 x 500 x 200(mặt trên của cảm biến là một lớp SiO2 có một
vùng hình tròn được mạ kim loại có đường kính khoảng 20μm, toàn bộ mặt đáy
được mạ kim loại
16


n+ doping

metallwion

d

Sio2

n-si

Ẻne of force
Equipotental plane

n+ doping

metalization

Hình vẽ 1.9 biểu diễn
mạch điện tương đương tượng
trưng thay thế cho cảm biến
silic (sản xuất theo nguyên tắc
điện trở phân rải). Sự sắp xếp

này dẫn đến sự phân bố dòng
qua tinh thể có dạng hình nón,
đây là nguồn gốc có tên gọi
điện trở phân rải.

Hình 1.8:

Điện trở cảm biến nhiệt R được xác định như sau:
Hình 1.9
R = ρ/ πd
Trong đó R là điện trở cảm biến nhiệt; ρ là điện trở suất của vật liệu silic
(ρ lệ thuộc vào nhiệt độ); d là đường kính của hình tròn vùng mạ kim loại mặt
trên.
3.2. Đặc trưng kỹ thuật cơ bản của dòng cảm biến KTY (hãng Philips sản
xuất).
Với sự chính xác và ổn định lâu dài của cảm biến với vật liệu silic KYT
sử dụng công nghệ điện trở phân rải là một, sử dụng thay thế tốt cho các loại
cảm biến nhiệt độ truyền thống.
* Ưu điểm chính:
- Sự ổn định: Giả thiết cảm biến làm việc ở nhiệt độ có giá trị bằng một nửa giá
trị nhiệt độ hoạt động cực đại, sau thời gian làm việc ít nhất là 45.000 giờ
(khoảng 51 năm) hoặc sau 1.000 giờ (1,14 năm), hoạt động liên tục với dòng
định mức tại giá trị nhiệt độ hoạt động cực đại cảm biến silic sẽ cho kết quả đo
với sai số như bảng dưới đây (bảng 1 – 3)
Bảng 1 – 3: Sai số của cảm biến silic (do thời gian sử dụng)
TYPE
Sai số tiêu biểu (K)
Sai số lớn nhất (K)
KTY 81 – 1
0,20

0,50
KTY 82 - 1
KTY 81 – 2
0,20
0,80
KTY 82 – 2
KTY 83
0,15
0,40
17


- Sử dụng công nghệ silic: Do cảm biến được sản xuất dựa trên nền tảng công
nghệ silic nên gián tiếp chúng ta được hưởng lợi ích từ những tiến bộ trong lĩnh
vực công nghệ này đồng thời điều này cũng gián tiếp mang lại những ảnh hưởng
tích cực cho công nghệ đóng gói, nơi mà luôn có xu hướng thu nhỏ.
- Sự tuyến tính: Cảm biến với vật liệu silic có hệ số gần như là hằng số trên toàn
bộ thang đo, đặc tính này là một điều lý tưởng để khai thác sử dụng (đặc trưng
kỹ thuật của KYT 81).
Nhiệt độ hoạt động của các cảm biến silic thông thường bị giới hạn ở
1500C. KYT 84 với vỏ bọc SOD68 và công nghệ nối đặc biệt giữa dây dẫn và
0
chip có thể hoạt động đến nhiệt độ 300 C.
2,4
R (kΩ)

1,6

0,8

-100

-50

0

50

100

150

200

H×nh 1.10: §Æc trưng kü thuËt cña KYT 81
* Đặc điểm sản phẩm:
Tên sản
R25 (Ω)
phẩm
KYT 81 – 1
1.000
KYT 81 - 2
2.000
KYT 82 – 1
1.000
KYT 82 – 2
2.000
KYT 83 – 1
1.000
KYT 84 - 1

1.000
(R100)

( 1% tới ( 5%
( 1% tới ( 5%
( 1% tới ( 5%
( 1% tới ( 5%
( 1% tới ( 5%

Thang đo
(0C)
- 55 tới 150
- 55 tới 150
- 55 tới 150
- 55 tới 150
- 55 tới 175

( 1% tới ( 5%

- 40 tới 300

ΔR

Dạng IC
SOD 70
SOD 70
SOT 23
SOT 23
SOD 68 (DO –

34)
SOD 68 (DO –
34)

Đối với loại KYT 83, ta có phương trình toán học biểu diễn mối quan hệ
giữa điện trở và nhiệt độ như sau:

[

RT = R ref 1 + A(T −
Tref

) + B (T − T ) ]
2

ref


18


RT là điện trở nhiệt độ; Rref là điện trở tại Tref (1000C với loại KYT 84 và
250C với các cảm biến còn lại); A,B là các hệ số.
Đối với KYT 81/82/84:

[

RT = R ref 1 + A(T −

) + B (T − T )

ref

2

− C (T − T1

)D ]

Tref

T1 là nhiệt độ mà độ dốc của đường cong bắt đầu giảm. Nếu T(T1 thì hệ số C =
0; C và D là các hệ số.
Loại cảm biến
A (K – 1)
B (K – 2) C(1)(K – D)
D
T1 (0C)
-3
-5
-8
KYT 81 – 1
7,874 x 10
1,874 x 10
3,42 x 10
3,7
100
-3
-5
-6
KYT 81 - 2

7,874 x 10
1,874 x 10 1,096 x 10
3,0
100
-3
-5
-8
KYT 82 – 1
7,874 x 10
1,874 x 10
3,42 x 10
3,7
100
-3
-5
-6
KYT 82 – 2
7,874 x 10
1,874 x 10 1,096 x 10
3,0
100
-3
-5
KYT 83
7,635 x 10
1,731 x 10
-3
-5
-8
KYT 84

6,12 x 10
1,1 x 10
3,14 x 10
3,6
250
* Chú ý: Với loại cảm biến KYT 83/84 khi lắp đặt cần chú ý đến cực tính,
đầu có vạch màu cần nối vào cực âm, còn KYT 81/82 khi lắp đặt ta không cần
quan tâm đến cực tính.
3.3. Mạch điện tiêu biểu với KTY81 hoặc KTY82
Hình vẽ 1.11 cho ta một mạch điện điển hình được thiết kế cho cảm biến
0
0
KYT 81 – 110 hoặc KYT 82 – 110 (nhiệt độ từ 0C đến 100 C). Điện trở R1 và
R2, cảm biến và các nhánh điện trở R3, biến trở P1 và R4 tạo thành một mạch
cầu.
Giá trị R1 và R2 được chọn sao cho giá trị dòng điện qua cảm biến gần bằng 1A
và tuyến tính hoá cảm biến trong dải nhiệt độ cần đo. Điện áp ngõ ra thay đổi
tuyến tính từ 0,2VS đến 0,6 VS (VS = 5 vôn thì Vout thay đổi từ 1 vôn đến 3
0
0
vôn). Ta điều chỉnh P1 để Vout = 1 vôn tại 0 C, tại 100 C điều chỉnh P2 Vout = 3
vôn, với mạch điện này việc điều chỉnh P2 không ảnh hưởng đến việc chỉnh
zero.

R3
4kΩ
R1
3,3kΩ

KYT81-110

R5
33kΩ

P1
220Ω

R2
22kΩ

VB

R6
6,8kΩ
P2
4,7kΩ

V0

R4
1kΩ

H×nh 1.11: M¹ch ®o nhiÖt ®é sö dông KYT81-110

19


4. IC cảm biến nhiệt độ.
Rất nhiều công ty, các hãng chế tạo và sản xuất IC bán dẫn để đo và hiệu
chỉnh nhiệt độ IC cảm biến nhiệt độ là mạch tích hợp nhận tín hiệu nhiệt độ

chuyển thành tín hiệu dưới dạng điện áp hoặc tín hiệu dòng điện. Dựa vàp các
đặc tính rất nhạy cảm của các bán dẫn với nhiệt độ, tạo ra điện áp hoặc dòng
điện tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối C, F, K hay tuỳ loại. Đo tín hiệu điện ta
0
0
cần biết được nhiệt độ cần đo. Tầm đo giới hạn từ -55 C đến 150 C, độ chính
xác từ 1% đến 2% tuỳ theo từng loại.
Sự tác động của nhiệt độ sẽ tạo ra điện tích tự do và các lỗ trống trong
chất bán dẫn bằng sự phá vỡ các phân tử, bứt các electron thành dạng tự do di
chuyển qua các vùng cấu trúc mạng tinh thể, tạo sự xuất hiện các lỗ trống nhiệt
làm cho tỉ lệ điện tử tự do và các lỗ trống tăng lên theo quy luật hàm số mũ với
nhiệt độ. Kết quả của hiện tượng này là dưới mức điện áp thuận, dòng thuận của
mối nối p – n trong diode hay transistor sẽ tăng theo hàm số mũ theo nhiệt độ.
Trong mạch tổ hợp, cảm biến nhiệt thường là điện áp của lớp chuyển tiếp
p – n trong một transistor loại bipolar, Texinstruments có STP 35 A/B/C;
National Semiconductor LM 35/4.5/50…vv.
4.1. Cảm biến nhiệt LM 35/ 34 của National Semiconductor.
Hầu hết các cảm biến nhiệt độ phổ biến đều sử dụng có phần phức tạp,
chẳng hạn cặp nhiệt độ ngẫu có mức ngõ ra thấp và yêu cầu bù nhiệt, thermistor
thì không tuyến tính, thêm vào đó ngõ ra của các loại cảm biến này không tuyến
tính tương ứng bất kỳ thang chia nhiệt độ nào. Các khối cảm biến tích hợp được
chế tạo khắc phục được những đặc điểm đó, nhưng ngõ ra của chúng quan hệ
với thang đo Kelvin hơn là độ Celsius và Fahrenheit.
+ VS
(4v TO 20V)

LM 35

Thang ®o: +20C ®Õn 1500C
VS = 4 v«n tíi 30 v«n

OUTPUT
10,0mV/0C

+ VS

Thang ®o: -550C ®Õn 1500C
R1 = VS/50 μA
VouT = 1500mV t¹i +1500C

VOUT

LM 35
R1

= -550mV t¹i -550C

- VS

H×nh 1.12: C¸ch kÕt nèi c¶m biÕn nhiÖt LM35
* Loại LM35: Precision Centigrade Temperature Sensor: Với loại này ta
có điện áp ngõ ra tỉ lệ trực tiếp với thang nhiệt độ Celsius (thang bách phân).
20


Như thế một mạch điện bù trừ điểm zero của thang Kelvin (thang nhiệt độ tuyệt
đối) không còn cần thiết như một số IC cảm biến nhiệt khác.
- Đặc điểm: Điện áp hoạt động: Vs = 4 vôn đến 30 vôn;
0
Điện áp ngõ ra tuyến tính: 10 mV/ C
0

0+
- Thang đo: - 55 C đến 150 C với LM 35/35A;
0
0
- 40 C đến 110 C với LM 35C/35CA;
0
0
0 C đến 100 C với LM 35D;
0
- Sự tự nung nóng rất nhỏ: 0,08 C (trong môi trường không khí)
0
- Mức độ không tuyến tính chỉ ±1/4 C)
* Cách kết nối
* Loại LM 34: Giống như LM 35 nhưng được thiết kế cho thang đo
0
0
Fahrenheit từ -50 đến + 300 F, độ chính xác ±0,4 F.
LM 34 có ngõ ra 10mV/0F
Điện áp hoạt động: Từ 5 vôn DC đến 20 vôn DC
Trở kháng ngõ ra LM 34 thấp và đặc điểm ngõ ra tuyến tính làm cho giá
trị đọc ra hay điều khiển mạch điện dễ dàng.
4.2. Cảm biến nhiệt độ AD 590 của Analog Devices
Cảm biến AD 590 (Analog Devices) được thiết kế làm cảm biến nhiệt
có tổng trở ngõ ra khá lớn (10 M(), vi mạch đã được cân bằng bởi nhà sản xuất,
khiến cho dòng mA ra tương ứng với chuẩn nhiệt độ K. Điện áp làm việc càng
nhỏ càng tốt để tránh hiện tượng tự gia nhiệt, khi cấp điện áp thay đổi, dòng điện
thay đổi rất ít.
0
0
Thang đo: - 55 C đến 150 C

Điện áp hoạt động: Từ 4 vôn DC đến 30 vôn DC
0
Dòng điện ra tỉ lệ: 1 μA/ K
4.3. Mạch ứng dụng.
* Mạch đo nhiệt độ bằng LM 35.
5 v«n
12
«n
R3 = 1
k

LM

12
v«n
R5 = 1,8
k

TL 082

R3 = 1
k
5 v«n
R1 =
8,2 k

R4 =
1k
R4 =
1k

R6 =
2,2 k

R2 =
10 k

21

TL 082

R7 = 10
k

150

55
VAK


* Mạch ứng dụng LM35 với thiết bị khuyếch đại âm thanh.
12
LM3886
+28 v«n

IC2

Themmall
y

R3= 10
k
IC1
LM 35

LMC7211
IC3

-28 v«n

10 kΩ
R4 =
560 k

20 kΩ
1 kΩ

12
v«n

3,3 μF

IC4

4,7 kΩ

Q1 NDS

R1= 10
k

LM 4041-

Audio
10 μF

H×nh 1.12: LM35 víi bé phËn khuyÕch ®¹i ©m thanh c«ng suÊt
Trong mạch ứng dụng này, nhiệt độ IC khuyếch đại âm thanh (IC1) là đại
lượng được quan tâm. LM35 và IC1 có sự gắn kết về nhiệt, tín hiệu ngõ ra của
bộ so sánh sẽ xuống mức thấp nếu nhiệt độ vượt quá giới hạn (thông số này
được chọn bằng R1 và R2 và điện áp tham chiếu). Hệ thống được thiết kế để
0
quạt hoạt động khi nhiệt độ vượt quá khoảng giá trị 80 C và tắt khi nhiệt độ
0
xuống dưới 60 C.
5. Nhiệt điện trở NTC
NTC (Negative Temperature Conficient) là nhiệt điện trở có hệ số nhiệt
điện trở âm nghĩa là giá trị điện trở giảm khi nhiệt độ tăng, giảm từ 3% đến 5%
trên 1 độ.
5.1. Cấu tạo.
NTC là hỗn hợp đa tinh thể của nhiều ôxit gốm đã được nung chảy ở nhiệt
0
0
độ cao (1.000 C đến 1.400 C) như Fe2O3; Zn2TiO4; MgCr2O4 TiO2 hay NiO và
CO với Li2O. Để có các NTC có những đặc trưng kỹ thuật ổn định với thời gian
dài, nó còn được sử lý với những phương pháp đặc biệt sau khi chế tạo.
5.2. Đặc tính cảm biến nhiệt NTC.
* Đường đặc tính cảm biến
Nhiệt độ - điện trở NTC mã số A34-2/30: RNTC (5,5 kw ở nhiệt độ môi trường
0
0

20 C RNTC ≈ 400 w ở nhiệt độ môi trường 100 C. * Đặc tính dòng/áp của NTC
Đặc tính dòng áp của NTC cung cấp nhiều thông tin hơn cả đặc tính điện trở
Nhiệt độ. Đặc tính này cũng dùng được cả trong trường hợp dòng qua NTC làm
nhiệt độ của nó cao hơn nhiệt độ môi trường.
Đặc tuyến này cũng được gọi là đặc tuyến tĩnh của NTC, điện áp rơi trên
NTC chỉ được ghi nhận khi đạt được trạng thái cân bằng giữa điện năng cung
0
cấp và nguồn nhiệt (thường lấy ở môi trường nhiệt độ 25 C, trong điều kiện lặng
gió).
22


Đặc tuyến trên chia ra làm 3 vùng:
- Vùng bắt đầu đặc tuyến (giới hạn vùng này là khu vực 10 mW), năng
lượng điện cung cấp cho NTC không đáng kể, lượng nhiệt sinh ra do dòng điện
không đáng kể, trong vùng này, điện trở của NTC xác định chỉ do nhiệt độ môi
trường. Độ nhạy đáng kể nếu sử dụng NTC làm cảm biến nhiệt độ trong vùng
này.
KΩ
101
5
100
5

10-1
5

10-2
0

3000C

200

100

H×nh 1.13: §ường ®Æc tÝnh c¶m biÕn nhiÖt ®é
10kΩ

100kΩ

1kΩ
100Ω

500C

3000C

1000C
2000C

4000C
10w

10 mw
1 mw

10Ω

1w

100 mw

H×nh 1.14: §Æc tuyÕn U/I cña NTC
- Vùng 2: Do sự tăng dòng, nhiệt độ của NTC tăng cao hơn nhiệt độ môi
trường, do tự làm nóng, điện trở của NTC giảm đáng kể, ở một giá trị dòng cho
sẵn, áp tăng tối đa.
Vùng 3: Nếu dòng vẫn tăng thêm, điện áp rơi sẽ trở lên bé, ở cuối đường
đặc tuyến điện trở của NTC gần như do năng lượng điện chuyển đổi, chỉ có một
ít do tác động nhiệt của môi trường.
* Một số thông số của NTC
R20 hay R25: điện trở nguội hay điện trở biểu kiến là giá trị nhiệt độ của
0
0
NTC ở 20 C hoặc 25 C (tuy nhiên sai số là từ 5% đến 25%).
23