mạch điện bảo vệ hệ thống lạnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
NGÀNH CÔNG NGHỆ NHIỆT-ĐIỆN LẠNH
SENSORS
TRANSDUCERS_TRANSMITTERS

TIỂU LUẬN
GVHD: LÊ MINH NHỰT
SVTH: LÊ VĂN CẢNH
BÙI PHÚ CƯỜNG
NGUYỄN PHI HÙNG
ĐOÀN MINH KHOA
NGUYỄN VĂN HOÀI
VÕ XUÂN HIẾU
PHẠM THANH DŨNG
Thành phố HỒ CHÍ MINH, 10/2007
Nội Dung Tiểu Luận
•
Phần 1: Sensors


Tổng quan về cảm biến


Cảm biến nhiệt độ


Cảm biến áp suất chất lưu



Cảm biến lưu lượng, mức chất lưu


Cảm biến độ ẩm
•
Phần 2: Transducers


Giới thiệu


Phân loại và nguyên lý hoạt động
•
Phần 3: Transmitters


Hàm truyền


Tác động nhanh và đặc tính động của đáp ứng


Các hiệu ứng truyền tín hiệu
Màng mỏng VO2: Cấu trúc Nanô và kỹ thuật
cảm biến nhiệt quang
1_Tính chất vật lý:
Màng mòng VO2 cấu trúc nanô trên thủy tinh và sợi quang
đã được chế tạo bằng phương pháp bốc bay trong chân không
dùng chùm tia điện tử và tái kết tinh trong ôxy áp suất thấp
Màng mỏng ôxít vanađi là một trong số các vật liệu có nhiều

tính chất phong phú và khả năng ứng dụng trong thực tiễn,

thí dụ như trong các linh kiện vị điện tử, quang-điện, hiển
thị điện sắc (ECD), sensor khí màng mỏng, cửa sổ nhiệt
sắc thông minh (STW).
Việc chế tạo màng mỏng ôxít vanađi đơn pha, đúng thành
phần hợp thức và cấu trúc tinh thể là không dễ dàng, bởi
vì vanađi là nguyên tố kim loại chuyển tiếp có khả năng
liên kết với ôxy dưới dạng nhiều hóa trị khác nhau (từ 1
đến 5).
Với công nghệ sol-gel có thể chế tạo vật liệu cấu trúc nanô
nhờ khả năng tạo gel dưới dạng xốp kích thước nanô,
VO2 đã được chế tạo với mục đích nghiên cứu lý thuyết
cơ bản và ứng dụng thực tiễn trong linh kiện ECD và
STW

Với khả năng tự điều chỉnh tính chất điện và quang của VO2
(độ truyền qua, độ phản xạ) bằng nhiệt độ VO2 hoàn toàn
có thể ứng dụng làm tế bào nhiệt-điện trở trong hệ cảm
biến nhiệt-điện thông minh.
Cảm biến nhiệt quang sử dụng VO2 cấu trúc nanô cũng
được chế tạo thử nhằm mục đích ứng dụng vào thực tiễn
đo đạc và theo dõi nhiệt độ của kho xăng dầu hay hóa
chất độc hại.

2_Cấu trúc nanô của màng mỏng VO2:
Bề mặt và mặt cắt của màng VO2 được chụp ảnh bằng hiển
vi điện tử quét – Trường ĐHKHTN có bề dày vào
khoảng 210 nm.
Kích thước trung bình của các hạt là 100 nm. Các kết quả

phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X cũng cho thấy, màng
VO2 có cấu tạo đơn pha, cấu trúc mạng đơn.

Ảnh SEM chụp bề mặt của màng VO2 trước và sau khi tái
kết tinh

3_Tính chất chuyển mạch:
Màng mảng cấu trúc nanô có tính chất chuyển pha bán dẫn
kim loại thể hiện rất rõ tại nhiệt độ 63 độ C.
Pha cấu trúc bền vững của một vật rắn tồn tại ứng với năng
lượng tự do thấp nhất. Quá trình chuyển pha xảy ra khi
nhiệt độ của mẫu tăng lên đến giá trị tới hạn nhất định.
Năng lượng cần thiết cho quá trình chuyển pha tỷ lệ
thuận với năng lượng tự do.

Về mặt cấu trúc tinh thể, có thể nói, đó chính là năng lượng
tối thiểu để “dịch” chuyển các nguyên tử trong mạng
tinh thể từ vị trí của mạng đơn (ứng với pha bán dẫn)
sang vị trí của mạng tứ giác (ứng với pha kim loại).
Do đó tại NĐCP điện trở suất của màng VO2 hạ đột ngột,
giá trị điện trở suất có thể giảm đến ba bậc. Tính chất
này được ứng dụng trong công nghệ chế tạo nhiệt điện
trở thông minh.

Tại vùng nhiệt độ cao hơn NĐCP, VO2 có cấu trúc tứ giác
thuộc pha kim loại. Do màng mỏng cho nên ở vùng
nhìn thấy VO2 vẫn trong suốt, nhưng ở vùng hồng
ngoại hệ số phản xạ tăng lên – tính chất đặc trưng của
pha kim loại. Vì vậy, độ truyền qua qua giảm.

Trên hình là phổ truyền qua của màng VO2 phụ thuộc
nhiệt độ. Tại bước sóng 2500 nm, độ truyền qua của
màng VO2 nhiệt độ cao giảm xuống dưới 10%

3_Ứng dụng:
Với đặc tính trên, VO2 có thể sử dụng với tư cách một
sensor nhiệt-quang trong công nghệ chế tạo hệ cảm biến
nhiệt-quang. Sơ đồ cấu tạo của hệ cảm biến nhiệt-quang
được trình bày trên hình sau:
Sơ đồ cấu tạo cảm biến nhiệt quang.
1. Đầu sợi quang có phủ lớp màng mỏng VO2
2. Bộ phát, thu laser và so sánh tín hiệu nhiệt-quang
3. Vi tính và hiển thị so sánh phổ.

4_Nguyên lý hoạt động:
Nguyên lý hoạt động của cảm biến này được mô tả như
sau. Truyền tia laser hồng ngoại vào sợi quang mà phía
đầu của nó đã được phủ lớp màng mỏng VO2.
Khi nhiệt độ của đầu sợi quang còn thấp, tia laser truyền
quang lớp màng gần như hoàn toàn, do đó phổ phản xạ
rất thấp.

Khi nhiệt độ tăng lên đến 63 độC (NĐCP của VO2-nanô),
tia laser được phản xạ ngược lại với phổ phản xạ cao
hơn hẳn.
So sánh hai phổ phản xạ này, bộ phận hiển thị của máy
cho chúng ta biết nhiệt độ của môi trường đã tăng lên
đến ngưỡng cao bằng NĐCP của đầu sensor.

5_Kết luận:

Màng mòng VO2 cấu trúc nanô trên thủy tinh và sợi quang
đã được chế tạo bằng phương pháp bốc bay trong chân
không dùng chùm tia điện tử và tái kết tinh trong ôxy áp
suất thấp.
Với cấu trúc nanô, màng VO2 có nhiệt độ chuyển pha thấp
hơn màng thông thường khoảng 30C. Quá trình chuyển
pha bán dẫn kim loại xảy ra trong VO2 dẫn đến thay đổi
độ dẫn và phổ quang học: