Thiết kế phân tích thí nghiệm

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

1


I.
1.

TỔNG QUAN.
Cơ sở lí thuyết.
1.1.
Khái niệm cảm biến nhiệt độ.

Cảm biến nhiệt độ là thiết bị dùng cảm nhận sự biến đổi của các đại lượng vật lý
không có tính chất điện( nhiệt độ, áp suất, lưu lượng…) cần đo thành các đại
lượng(thường mang tính chất điện) có thể đo và xử lý được.
Các loại cảm biến nhiệt độ [1]
Hiện nay cảm biến nhiệt độ được chia ra làm các loại sau:
• Cặp nhiệt điện( Thermocouple ).
• Nhiệt điện trở( RTD-resitance temperature detector ).
• Thermistor.
• Bán dẫn( Diode, IC ,….).
• Ngoài ra còn có loại đo nhiệt không tiếp xúc( hỏa kế- Pyrometer ). Dùng
hồng ngoại hay lazer.
1.2.

1.2.1. Cặp nhiệt điện( Thermocouples).

Hình 1. Cặp nhiệt điện( Thermocouples)
•
•
•
•
•
•

Cấu tạo: Gồm 2 chất liệu kim loại 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.
Khuyết 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: -100 - 1400 oC

2


Cấu tạo của cảm biến Thermocouples: Gồm 2 dây kim loại khác nhau được hàn
dính 1 đầu gọi là đầu nóng( hay đầu đo), hai đầu còn lại gọi là đầu lạnh( hay là đầu
chuẩn). Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh thì sẽ phát sinh 1
sức điện động V tại đầu lạnh. Một vấn đề 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 1 sức điện động khác nhau: E, J, K, R, S, T. Các
bạn lưu 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 chổ này, để giải quyết điều này chúng ta phải bù trừ cho
nó( offset trên bộ điều khiển).
1.2.2. Nhiệt điện trở( RTD-resitance temperature detector).

Hình 2. Nhiệt điện trở( RTD-resitance temperature detector)
•
•

•
•
•
•

Cấu tạo: Gồm có dây kim loại làm từ: Đồng, Niken, Patium,…được quấn
theo hình dáng của đầu to.
Nguyên lý: Khi nhiệt độ thay đổi điện trở giữa 2 đầu dây kim loại này sẽ
thay đổi, và tùy chất liệu kim loại sẽ có độ tuyến tính trong 1 khoảng nhiệt
độ nhất định.
Ưu điểm: Độ chính xác cao hơn cặp nhiệt điện, dễ sử dụng hơn, chiều dài
dây không hạn chế.
Khuyết điểm: Dải đo bé hơn cặp nhiệt điện, giá thành cao hơn cặp nhiệt điện.
Thường dùng: Trong các nghành công nghiệp chung, công nghiệp môi
trường hay gia công vật liệu, hóa chất,…
Tầm đo: -2000C – 70000C

3


Cấu tạo của nhiệt điện trở RTD: 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 chất liệu kim loại
sẽ có độ tuyến tính trong một khoảng nhiệt độ nhất định.Phổ biến nhất của RTD là
loại cảm biến Pt, được làm từ Platinum. Platinum có điện trở suất cao, chống oxy

hóa, độ nhạy cao, dải nhiệt đo được dài. Thường có các loại: 100, 200, 500, 1000
ohm tại 00C. Điện trở càng cao thì độ nhạy nhiệt càng cao.
• RTD thường có loại 2 dây, 3 dây và 4 dây.
1.2.3. Thermistor

Hình 3. Thermistor
Cấu tạo: Làm từ hổn hợp các oxid kim loại: mangan, nickel, cobalt,…
Nguyên lý: Thay đổi điện trở khi nhiệt độ thay đổi.
Ưu điểm: Bền, rẽ tiền, dễ chế tạo.
Khuyết điểm: Dãy tuyến tính hẹp.
Thường dùng: Làm các chức năng bảo vệ, ép vào cuộn dây động cơ, mạch
điện tử.
• Tầm đo: 500C.
Cấu tạo Thermistor: Thermistor được cấu tạo từ hổn hợp các bột ocid. Các
bột này được hòa trộn theo tỉ lệ và khối lượng nhất định sau đó được nén chặt và
nung ở nhiệt độ cao. Và mức độ dẫn điện của hổn hợp này sẽ thay đổi khi nhiệt
độ thay đổi.
Có hai loại thermistor: Hệ số nhiệt dương PTC- điện trở tăng theo nhiệt độ;
Hệ số nhiệt âm NTC – điện trở giảm theo nhiệt độ. Thường dùng nhất là loại
NTC.
Thermistor chỉ tuyển tính trong khoảng nhiệt độ nhất định 50-1500C do vậy
người ta ít dùng để dùng làm cảm biến đo nhiệt. Chỉ sử dụng trong các mục đích
•
•
•
•
•

4

bảo vệ, ngắt nhiệt, các bác nhà ta thường gọi là Tẹt-mít. Cái Block lạnh nào
cũng có một vài bộ gắn chặt vào cuộn dây động cơ.

1.2.4. Bán dẫn

Hình 4. Cảm biến LM35
•
•
•
•
•
•
•
•

•

Cấu tạo: Làm từ các loại chất bán dẫn.
Nguyên lý: Sự phân cực của các chất bán dẫn bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ.
Ưu điểm: Rẻ tiền, dễ chế tạo, độ nhạy cao, chống nhiễu tốt, mạch xử lý đơn
giản.
Khuyết điểm: Không chịu nhiệt độ cao, kém bền.
Thường dùng: Đo nhiệt độ không khí, dùng trong các thiết bị đo, bảo vệ các
mạch điện tử.
Tầm đo: -500C >> 1500C
Cấu tạo bán dẫn
Cảm biến nhiệt Bán Dẫn là những loại cảm biến được chế tạo từ những chất
bán dẫn. Có các loại như Diode, Transistor, IC. Nguyên lý của chúng là dựa
trên mức độ phân cực của các lớp P-N tuyến tính với nhiệt độ môi trường.

Ngày nay với sự phát triển của ngành công nghệ bán dẫn đã cho ra đời rất
nhiều loại cảm biến nhiệt với sự tích hợp của nhiều ưu điểm: Độ chính xác
cao, chống nhiễu tốt, hoạt động ổn định, mạch điện xử lý đơn giản, rẻ tiền,
….
Ta dễ dàng bắt gặp các cảm biến loại này dưới dạng diode ( hình dáng tương
tự Pt100), các loại IC như: LM35, LM335, LM45. Nguyên lý của chúng là

5


nhiệt độ thay đổi sẽ cho ra điện áp thay đổi. Điện áp này được phân áp từ
một điện áp chuẩn có trong mạch.

1.2.5. Nhiệt kế bức xạ( còn gọi là hỏa kế- pyrometer).

Hình 5. Nhiệt kế bức xạ( còn gọi là hỏa kế- pyrometer)
Cấu tạo: Làm từ mạch điện tử, quang học.
Nguyên lý: Đo tính chất bức xạ năng lượng của môi trường mang nhiệt.
Ưu điểm: Dùng trong môi trường khắc nghiệt, không cần tiếp xúc với môi
trường đo.
• Thường dùng: Làm các thiết bị đo cho lò nung.
• Tầm đo: -540C >> 10000C
Cấu tạo hỏa kế: Nhiệt kế bức xạ (hỏa kế ) là loại thiết bị chuyên dụng dùng để
đo nhiệt độ của những môi trường mà các cảm biến thông thường không thể tiếp
xúc được ( lò nung thép, hóa chất ăn mòn mạnh, khó đặt cảm biến).
Gồm có các loại: Hỏa kế bức xạ, hỏa kế cường độ sáng, hỏa kế màu sắc. Chúng
hoạt động dựa trên nguyên tắc các vật mang nhiệt sẽ có hiện tượng bức xạ năng
lượng. Và năng lượng bức xạ sẽ có một bước sóng nhất định. Hỏa kế sẽ thu nhận
bước sóng này và phân tích để cho ra nhiệt độ của vật cần đo.
•

•
•

2. Mục Tiêu.
• Tìm được phương pháp đo nhiệt độ hiệu quả nhất.
• Tiến hành đo nhiệt độ bằng dây TC và dây NTC thu thập số liệu.

6


•
•

Sử dụng phần mềm minitab để xử lí dữ liệu nhiệt độ thu được.
Từ kết quả thu được từ minitab đưa ra được phương pháp đo nhiệt độ hiệu
quả nhất.

3.
•
•
•
•
•
•

Phương pháp nghiên cứu.
Lược khảo tài liệu thiết kế & phân tính thí nghiệm.
Lược khảo tài liệu các phương pháp do nhiệt độ.
Chuẩn bị dụng cụ và tiến hành đo nhiệt độ bằng dây TC và NTC.
Thu thập số liệu kết quả nhiệt độ thu được từ dây TC và NTC.

Sử dụng phần mềm Minitab để xử lí kết quả nhiệt độ thu được.
Từ kết quả thu được đưa ra nhận xét và kết luận cuối cùng cho thí nghiệm.

II. THỰC HÀNH:
1. Quy trình chuẩn hóa một cảm biến
1.1.
Kỳ vọng đường quan hệ vào ra của cảm biến
Khi đồ thị chỉ thị biên dạng của đầu ra từ cảm biến trùng với biên dạng đồ thị từ
đầu vào của cảm biến, lúc đó phép đo chính xác nhất. Vì thế ta kỳ vọng biên dạng
đồ thị đầu ra gần giống nhất với biên dạng đồ thị đầu vào.
1.2.

Tại sao biến vật lý luôn phải đối chiếu với vật chuẩn

Khi tiến hành đo đạt một đại lượng vật lý( không liên quan đến điện) bằng một
cảm biến thì ta cần đối chiếu kết quả thu được với một thiết bị đo chuẩn để có thể
tạo ra một thuật toán đúng cho sự tương quan giữa điện áp đầu ra của cảm biến với
giá trị của đại lượng cần đo.
2.

Mô tả thí nghiệm thu thập số liệu từ cảm biến thông qua mạch INA128.
2.1.
Các công cụ trang thiết bị cần thiết
• Nhiệt kế chuẩn có hiển thị nhiệt độ.
• Thiết bị cung cấp nhiêt( hột quẹt gas).
• Đồng hồ VOM.
• Cầu điện trở có một điện trở là NTC và các điện trở còn lại có giá trị điện trở
bằng với giá trị điện trở của NTC ở 0oC. Đối với dây TC thì không cần gắn
trở.
• Nguồn ±12V DC cấp cho cầu trở, 5V DC cấp nguồi cho IC.

7


•

INA128 và các linh kiện liên quan.

Hình 6. Dây TC

Hình 7. NTC

Hình 8. Thiết bị đo nhiệt độ chuẩn

8


2.2.
Quá trình thực nghiệm
• Đầu tiên cố định đầu đo NTC vào đầu đo nhiệt độ của nhiệt kế.
• Dùng máy sấy tóc nung nóng đầu đo của nhiệt kế và cảm biến lên 650C( với

650C là giới hạn trên tự cho).
Vì độ nhạy, khả năng nhận giữ và xã nhiệt của cảm biến và đầu đo nhiệt kế
không giống nhau nên ta chỉ lấy số liệu ở cạnh xuống của đồ thi nhiệt độ, tức
lúc nguồn nhiệt cung cấp cho cảm biến được lấy từ năng lượng nhiệt do đầu
đo nhiệt độ chuẩn cung cấp. Vì lúc đó nhiệt độ của hai thiết bị cân bằng nhất.
• Tiến hành đo giá trị điện áp của đầu ra INA128 bằng VOM ở mỗi -5 0C so
với giới hạn trên vừa được chọn và ghi nhận lại giá trị trên.
• Đặc giới hạn dưới là 300C( vì nhiệt độ phòng là 280C).

• Tiến hành đo đạt như trên 6 lần.
•

3.

Ứng dụng cầu 4R.

Cấu tạo chính của cầu 4R gồm các điện trở R1, R2, R3, R4 kết nối thành 1 cầu
điện trở Wheatstone như hình dưới.

Hình 9. Cấu tạo cầu điện trở Wheatstone
Một điện áp kích thích được cung cấp cho ngõ vào là Ub và Ua là điện áp tín
hiệu ra được đo.
• Tại trạng thái cân bằng( trạng thái không tải), điện áp tín hiệu ra là số không
hoặc gần bằng không khi bốn điện trở được gắn phù hợp về giá trị.
•

4.

Nguyên lý mạch
9


Hình 10. Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại tín hiệu NTC, TC

Hình 11. Mô phỏng mạch khuếch đại tín hiệu
•
•
•

Mạch gồm các thành phần quan trọng: Bộ phân tín hiệu đầu vào là 4 trở( trong
đó có 1 NTC) và 2 jack cắm để kết nối với dây TC.
Bộ phận nguồn gồm nguồn đôi ±12 VDC cấp cho cầu điện trở, Ic7805 và 2 tụ
để cấp nguồn cho INA128.
Bộ xử lý gồm INA128 và biến trở 10k để chỉnh hệ số khuếch đại( gain).

10


Hình 12. Điều chỉnh Gain cho mạch khuếch đại [2]
•

Công thức (1) như hình a dùng để tính độ khuếch đại cho Ic. Ở đây dùng độ
khuếch đại chung là 50 lần tương đương với chỉnh biến trở ~1k.

III. KẾT QUẢ, PHÂN TÍCH, KẾT LUẬN
1. Kết quả

Qua quá trình thử nghiệm với 6 lần đo cho mỗi loại cảm biến NTC, TC tương
ứng với 7 mức nhiệt độ được khảo sát 35 0C – 650C, mỗi bước 50C ta thu được bảng
số liệu với các điện áp đầu ra đo được như sau:
Bảng 1. Số liệu điện áp đầu ra đo được đối với cảm biến nhiệt độ NTC
NTC (0C)
35
40
45
50
55
60
65

lần 1
3.39
4.32
5.15
6.88
8.13
9.89
11.41

Lần 2
3.21
4.59
5.87
6.81
8.24
10.02
11.42

Lần 3
3.25
4.49
5.81
6.91
8.35
9.87
11.35

Lần 4
3.28

4.47
5.61
6.87
8.24
9.93
11.39

Lần 5
4
4.5
5.51
6.78
8
9.9
11.5

Lần 6
3.05
4.44
5.65
6.81
8.23
9.88
11.49

Bảng 2. Số liệu điện áp đầu ra đo được đối với cảm biến nhiệt độ TC
TC (0C)

Lần 1

Lần 2

Lần 3

Lần 4

Lần 5

Lần 6

35

0.25

0.19

0.31

0.25

0.24

0.32

40

0.56

0.56

0.65

0.59

0.59

0.5

45

1.76

1.57

1.61

1.65

1.7

1.62

50

2.55

1.94

2.7

2.4

2.26

2.34

55

3.67

3.55

3.21

3.48

3.6

3.59

60

4.13

4.23

4.59

4.32

4.1

4.58

65

4.89

5.04

4.81

4.91

4.9

4.92

11


2. Phân tích Minitab.[3]
2.1.
Mối liên hệ giữa điện áp và nhiệt độ đối với NTC.

Bài toán 1 yếu tố( nhiệt độ), 7 mức, 6 lần lặp. Áp dụng phương pháp phân tích
ANOVA trên phần mềm Minitab ta thu được kết quả như sau:
One-way ANOVA: dien ap versus Nhiet do
Method
Null hypothesis

Alternative hypothesis
Significance level

All means are equal
At least one mean is different
α = 0.05

Equal variances were assumed for the analysis.
Factor Information
Factor
Nhiet do

Levels
7

Values
35, 40, 45, 50, 55, 60, 65

Analysis of Variance
Source
Nhiet do
Error
Total

DF
6
35
41

Adj SS

306.318
1.033
307.351

Adj MS
51.0529
0.0295

F-Value
1729.24

P-Value
0.000

Model Summary
S
0.171824

R-sq
99.66%

R-sq(adj)
99.61%

R-sq(pred)
99.52%

Means
Nhiet
do

35
40
45
50
55
60
65

N
6
6
6
6
6
6
6

Mean
3.363
4.4683
5.600
6.8433
8.1983
9.9150
11.4267

StDev
0.331
0.0884
0.257

0.0505
0.1196
0.0554
0.0582

95% CI
( 3.221,
3.506)
( 4.3259, 4.6107)
( 5.458,
5.742)
( 6.7009, 6.9857)
( 8.0559, 8.3407)
( 9.7726, 10.0574)
(11.2843, 11.5691)

Pooled StDev = 0.171824

Interval Plot of dien ap vs Nhiet do

12


Hình 13. Interval Plot of Điện áp vs Nhiệt độ của NTC
Residual Plots for dien ap

Hình 14. Residual Plots for Điện áp của NTC

13

•

Hình vẽ Plot biểu diễn mối quan hệ giữa điện áp với sự thay đổi nhiệt độ
thông qua phép phân tích Regression

Trường hợp 1: Mối liên hệ bậc nhất
Regression Analysis: dien ap versus Nhiet do
The regression equation is
dien ap = - 6.341 + 0.2692 Nhiet do
S = 0.277712

R-Sq = 99.0%

R-Sq(adj) = 99.0%

Analysis of Variance
Source
Regression
Error
Total

DF
1
40
41

SS
304.266
3.085

307.351

MS
304.266
0.077

F
3945.15

P
0.000

Fitted Line: dien ap versus Nhiet do

Hình 15. Fitted Line Plot của NTC( Bậc nhất)

14


Trường hợp 2: Mối liên hệ bậc 2
Polynomial Regression Analysis: dien ap versus Nhiet do
The regression equation is
dien ap = - 0.4194 + 0.02241 Nhiet do + 0.002467 Nhiet do^2
S = 0.172993

R-Sq = 99.6%

R-Sq(adj) = 99.6%

Analysis of Variance

Source
Regression
Error
Total

DF
2
39
41

SS
306.184
1.167
307.351

MS
153.092
0.030

F
5115.61

P
0.000

Sequential Analysis of Variance
Source
Linear
Quadratic

DF
1
1

SS
304.266
1.918

F
3945.15
64.08

P
0.000
0.000

Fitted Line: dien ap versus Nhiet do

Hình 16. Fitted Line Plot của NTC( Bậc hai)
Kết luận: Từ kết quả phân tích ta có P = 0.00

15


•
•

Vì P < α = 0.05 nên phủ định giả thuyết H0 nên H1 đúng
Vậy ở các mức nhiệt độ khác nhau sẽ ảnh hưởng lên điện áp ngõ ra khác
nhau. Mối liên hệ của nó được biểu diễn bởi đồ thị phương trình bậc 2 chính

xác hơn bám sát vào sự thay đổi điện áp với độ tin cậy cao hơn so với
phương trình bậc nhất cụ thể là: Phương trình bậc nhất bám sát 99.0%:
dien ap = - 6.341 + 0.2692 Nhiet do

Phương trình bậc 2 bám sát 99.6%:
dien ap = - 0.4194 + 0.02241 Nhiet do + 0.002467 Nhiet do

mối liên hệ nhiệt độ và áp suất có dạng phi tuyến hơn là tuyến tính
Mối liên hệ giữa điện áp và nhiệt độ đối với TC.

2.2.

Bài toán 1 yếu tố ( nhiệt độ), 7 mức, 6 lần lặp. Áp dụng phương pháp phân tích
ANOVA ta thu được kết quả như sau:
One-way ANOVA: Dien ap versus Nhiet do
Method
Null hypothesis
Alternative hypothesis
Significance level

All means are equal
At least one mean is different
α = 0.05

Equal variances were assumed for the analysis.
Factor Information
Factor
Nhiet do

Levels

7

Values
35, 40, 45, 50, 55, 60, 65

Analysis of Variance
Source
Nhiet do
Error
Total

DF
6
35
41

Adj SS
117.840
0.780
118.619

Adj MS
19.6399
0.0223

F-Value
881.33

P-Value
0.000

Model Summary
S
0.149279

R-sq
99.34%

R-sq(adj)
99.23%

Mean
0.2600
0.5750
1.6517
2.365
3.5167
4.3250
4.9117

StDev
0.0482
0.0493
0.0685
0.261
0.1627
0.2158
0.0741

R-sq(pred)

99.05%

Means
Nhiet
do
35
40
45
50
55
60
65

N
6
6
6
6
6
6
6

95%
(0.1363,
(0.4513,
(1.5279,
( 2.241,
(3.3929,
(4.2013,
(4.7879,

CI
0.3837)
0.6987)
1.7754)
2.489)
3.6404)
4.4487)
5.0354)

Pooled StDev = 0.149279

16


Interval Plot of Dien ap vs Nhiet do

Hình 17. Interval Plot of Điện áp vs Nhiệt độ của TC
Residual Plots for Dien ap

Hình 18. Residual Plot for Điện áp của TC
17


Hình vẽ Plot biểu diễn mối quan hệ giữa điện áp với sự thay đổi nhiệt độ
thông qua phép phân tích Regression
Trường hợp 1: mối liên hệ bậc nhất
•

Regression Analysis: Dien ap versus Nhiet do

The regression equation is
Dien ap = - 5.814 + 0.1666 Nhiet do
S = 0.228368

R-Sq = 98.2%

R-Sq(adj) = 98.2%

Analysis of Variance
Source
Regression
Error
Total

DF
1
40
41

SS
116.533
2.086
118.619

MS
116.533
0.052

F
2234.50

P
0.000

Fitted Line: Dien ap versus Nhiet do

Hình 19. Fitted Line Plot của TC( Bậc nhất)
Trường hợp 2: Mối liên hệ bậc 2
Polynomial Regression Analysis: Dien ap versus Nhiet do
18


The regression equation is
Dien ap = - 4.793 + 0.1240 Nhiet do + 0.000425 Nhiet do^2
S = 0.228096

R-Sq = 98.3%

R-Sq(adj) = 98.2%

Analysis of Variance
Source
Regression
Error
Total

DF
2
39
41

SS
116.590
2.029
118.619

MS
58.2952
0.0520

F
1120.47

P
0.000

Sequential Analysis of Variance
Source
Linear
Quadratic

DF
1
1

SS
116.533
0.057

F

2234.50
1.10

P
0.000
0.302

Fitted Line: Dien ap versus Nhiet do

Hình 20. Fitted Line Plot của TC( Bậc hai)

Kết luận: Từ kết quả phân tích ta có P = 0.00
•

Vì P < α = 0.05 nên phủ định giả thuyết H0 nên H1 đúng

19


•

Vậy ở các mức nhiệt độ khác nhau sẽ ảnh hưởng lên điện áp ngõ ra khác
nhau. Qua 2 dạng đồ thị bậc nhất và bậc 2 ta thấy sự thay đổi nhiệt độ ảnh
hưởng lên điện áp với mức độ bám sát độ tin cậy gần như nhau (bậc nhất là
98,2%, bậc 2 là 98,3%) và dạng đồ thị gần như là một đường thẳng do đó nó
thể hiện nhiệt độ và điện áp là mối liên hệ tuyến tính với dạng bậc nhất:
Dien ap = - 5.814 + 0.1666 Nhiet do

2.3.

Mối liên hệ giữa loại cảm biến và nhiệt độ lên giá trị điện áp.

Áp dụng phương pháp phân tích thiết kế giai thừa trên Minitab ta có:
Multilevel Factorial Design
Factors:
Base runs:
Base blocks:

2
14
1

Replicates:
Total runs:
Total blocks:

6
84
6

Number of levels: 7, 2

Ta có 2 yếu tố:
•
•

Nhiệt độ: có 7 mức
Loại vật liệu có 2 mức: NTC, TC

Số lần lặp 6 lần, tất cả có 84 lần run

General Factorial Regression: Dien ap versus Blocks, Nhiet do,
Loai cam bien
Factor Information
Factor
Nhiet do
Loai cam bien

Levels
7
2

Values
35, 40, 45, 50, 55, 60, 65
NTC, TC

Analysis of Variance
Source
P-Value
Model
0.000
Blocks
0.935
Linear
0.000
Nhiet do
0.000
Loai cam bien
0.000
2-Way Interactions
0.000

Nhiet do*Loai cam bien
0.000
Error
Total

DF

Seq SS

Contribution

Adj SS

Adj MS

F-Value

18

868.828

99.80%

868.828

48.268

1764.51

5

0.035

0.00%

0.035

0.007

0.26

7

845.295

97.09%

845.295

120.756

4414.40

6

400.659

46.02%

400.659

66.776

2441.10

1

444.636

51.07%

444.636

444.636

16254.23

6

23.499

2.70%

23.499

3.916

143.17

6

23.499

2.70%

23.499

3.916

143.17

65
83

1.778
870.606

0.20%
100.00%

1.778

0.027

20


Model Summary
S
0.165394

R-sq
99.80%

R-sq(adj)
99.74%

PRESS
2.96950

R-sq(pred)
99.66%

Coefficients
Term
VIF
Constant
Blocks
1
1.67
2
1.67
3
1.67
4
1.67
5
1.67
Nhiet do
35

1.71
40
1.71
45
1.71
50
1.71
55
1.71
60
1.71
Loai cam bien
NTC
1.00
Nhiet do*Loai cam bien
35 NTC
1.71
40 NTC
1.71
45 NTC
1.71
50 NTC
1.71
55 NTC
1.71
60 NTC
1.71

Coef

SE Coef

95% CI

T-Value

P-Value

4.8157

0.0180

( 4.7797,

4.8518)

266.86

0.000

-0.0314

0.0404

(-0.1120,

0.0492)

-0.78

0.439

-0.0129

0.0404

(-0.0934,

0.0677)

-0.32

0.751

0.0350

0.0404

(-0.0456,

0.1156)

0.87

0.389

-0.0021

0.0404

(-0.0827,

0.0784)

-0.05

0.958

0.0114

0.0404

(-0.0692,

0.0920)

0.28

0.778

-3.0040

0.0442

(-3.0923, -2.9158)

-67.96

0.000

-2.2940

0.0442

(-2.3823, -2.2058)

-51.90

0.000

-1.1899

0.0442

(-1.2782, -1.1016)

-26.92

0.000

-0.2115

0.0442

(-0.2998, -0.1233)

-4.79

0.000

1.0418

0.0442

( 0.9535,

1.1301)

23.57

0.000

2.3043

0.0442

( 2.2160,

2.3926)

52.13

0.000

2.3007

0.0180

( 2.2647,

2.3368)

127.49

0.000

-0.7490

0.0442

(-0.8373, -0.6608)

-16.95

0.000

-0.3540

0.0442

(-0.4423, -0.2658)

-8.01

0.000

-0.3265

0.0442

(-0.4148, -0.2383)

-7.39

0.000

-0.0615

0.0442

(-0.1498,

0.0267)

-1.39

0.169

0.0401

0.0442

(-0.0482,

0.1284)

0.91

0.367

0.4943

0.0442

( 0.4060,

0.5826)

11.18

0.000

Regression Equation
Dien ap = 4.8157 - 3.0040 Nhiet do_35 - 2.2940 Nhiet do_40 - 1.1899 Nhiet do_45
- 0.2115 Nhiet do_50 + 1.0418 Nhiet do_55 + 2.3043 Nhiet do_60
+ 3.3535 Nhiet do_65
+ 2.3007 Loai cam bien_NTC - 2.3007 Loai cam bien_TC
- 0.7490 Nhiet do*Loai cam bien_35 NTC
+ 0.7490 Nhiet do*Loai cam bien_35 TC
- 0.3540 Nhiet do*Loai cam bien_40 NTC
+ 0.3540 Nhiet do*Loai cam bien_40 TC

21


- 0.3265 Nhiet do*Loai cam bien_45
+ 0.3265 Nhiet do*Loai cam bien_45 TC
- 0.0615 Nhiet do*Loai cam bien_50
+ 0.0615 Nhiet do*Loai cam bien_50 TC
+ 0.0401 Nhiet do*Loai cam bien_55

- 0.0401 Nhiet do*Loai cam bien_55 TC
+ 0.4943 Nhiet do*Loai cam bien_60
- 0.4943 Nhiet do*Loai cam bien_60 TC
+ 0.9568 Nhiet do*Loai cam bien_65
- 0.9568 Nhiet do*Loai cam bien_65 TC

NTC
NTC
NTC
NTC
NTC

Equation averaged over blocks.
Fits and Diagnostics for Unusual Observations
Obs Dien ap
HI
5
5.1500
0.226190
22
1.9400
0.226190
36
2.7000
0.226190
38
3.2100
0.226190
57
4.0000

0.226190
71
3.0500
0.226190
Obs
5
22
36
38
57
71
R

Cook’s D
0.13
0.12
0.07
0.08
0.28
0.07

Fit

SE Fit

95% CI

Resid

Std Resid

Del Resid

5.5686

0.0787

(5.4115, 5.7257)

-0.4186

-2.88

-3.06

2.3521

0.0787

(2.1950, 2.5092)

-0.4121

-2.83

-3.00

2.4000

0.0787

(2.2429, 2.5571)

0.3000

2.06

2.12

3.5517

0.0787

(3.3946, 3.7088)

-0.3417

-2.35

-2.44

3.3748

0.0787

(3.2177, 3.5319)

0.6252

4.30

5.04

3.3633

0.0787

(3.2062, 3.5204)

-0.3133

-2.15

-2.22

DFITS
-1.65220
-1.62322
1.14427
-1.31696
2.72485
-1.19894

R
R
R
R
R
R

Large residual

Residual Plots for Dien ap

22


Hình 21. Residual Plots for Điện áp của NTC, TC

Kết luận:
Dựa vào P ta thấy:
• Loại cảm biến có giá trị P = 0.00 < 0.05 như vậy loại vật liệu có ảnh
hưởng đến kết quả thí nghiệm
• Nhiệt độ có giá trị P = 0.000 < 0.05 như vậy nhiệt độ có ảnh hưởng đến
kết quả thí nghiệm
Như vậy loại cảm biến và nhiệt độ có sự tương tác với nhau và ảnh hưởng đến
giá trị điện áp ngõ ra
3. Kết luận

Qua tất cả các quá trình đo đạc thử nghiệm, phân tích trên Minitab cuối cùng
tóm lại:
Loại cảm biến và nhiệt độ có sự tương tác lẫn nhau và cùng ảnh hưởng đến
giá trị điện áp ngõ ra
• Cảm biến nhiệt độ TC: mối liên hệ điện áp và nhiệt độ ở dạng tuyến tính với
phương trình bậc nhất độ tin cậy là 98,2% còn cảm biến nhiệt độ NTC là
•

23

99.6% có dạng phi tuyến bậc 2. Do đó để chọn thiết bị cảm biến để đo với độ
chính xác cao thì giữa 2 loại TC, NTC ta nên chọn NTC để thực hiện.
4. Ưu nhược điểm, hướng mở (nếu có)
Ưu điểm:
• Hệ đáp ứng nhanh, dễ tìm hiểu, học hỏi.
• Giá thành rẻ.
• Có khả năng áp dụng thực tế cao
• Tùy theo nhu cầu về độ chính xác để chọn thiết bị cảm biến đo phù
hợp
• Biết được mối liên hệ công thức giữa nhiệt độ với điện áp nên dễ dàng
trong việc tính toán, xử lý trong thiết kế dự án liên quan
Nhược điểm:
• Độ chính xác phụ thuộc vào thiết bị kiểm tra( sai số error)
Hướng phát triển: có thể mở rộng khoảng đo, tầm đo, mở rộng để đo đạc các
loại cảm biến nhiệt độ khác như RTD.
IV. TÀI LIỆU THAM KHẢO.
[1] />[2]. />[3]. Dr Trần Thanh Hùng, bài giảng Thiết kế và phân tích thí nghiệm: “ Chapter 3
Experiment with a Single Factor: The Analysis ò Variance( ANOVA)”, “ Chapter 5
Introduction to Factorial Designs( Thiết kế giai thừa)”

24