Cảm Biến Nhiệt

TR NG I H C CÔNG NGHI P HÀ ƯỜ ĐẠ Ọ Ệ
N IỘ
KHOA I N TĐ Ệ Ử
BÀI TẬP LỚN
BÀI TẬP LỚN
ĐO LƯỜNG CẢM BIẾN
ĐO LƯỜNG CẢM BIẾN
GVHD : Bùi Thu Hà
Đề Tài : Cảm Biến Nhiệt Độ
Lớp : Điện Tử 1_K3
CẢM BIẾN ĐO NHIỆT ĐỘ
NỘI DUNG
Khái niệm
đo nhiệt
độ
Thang đo
nhiệt độ
Các phương
pháp đo
KHÁI NIỆM ĐO NHIỆT ĐỘ
THANG ĐO
THANG ĐO
THANG ĐO NHIỆT ĐỘ
Celsius
Fahrenheit
Kelvin
Rankine
[°F] = [°C] · 9/5 + 32
Company Logo
[°C] = ([°F] - 32) · 5/9
[K] = [°C] + 273.15

[°R] = [°F] + 459.67
Kelvin
Celsius
Fahrenheit
Rankine
THANG ĐO NHIỆT ĐỘ
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO NHIỆT ĐỘ
Company Logo
ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG NHIỆT ĐIỆN TRỞ KIM LOẠI
ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG NHIỆT ĐIỆN TRỞ KIM LOẠI
ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG IC ĐO NHIỆT
ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG IC ĐO NHIỆT
ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG NTC, PTC
ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG NTC, PTC
ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG CẶP NHIỆT ĐIỆN
ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG CẶP NHIỆT ĐIỆN
ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG HỎA KẾ BỨC XẠ
ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG HỎA KẾ BỨC XẠ
NHIỆT ĐIỆN TRỞ KIM LOẠI
Company Logo
3. Phân loại
1. Cấu tạo cảm biến
1. Cấu tạo cảm biến
2. Nguyên lý hoạt động
2. Nguyên lý hoạt động
NHIỆT ĐIỆN TRỞ KIM LOẠI

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.
Điện trở càng cao thì độ nhạy nhiệt
càng cao.
CẤU TẠO
CẤU TẠO
NHIỆT ĐIỆN TRỞ KIM LOẠI

Cảm biến nhiệt điện trở dựa
trên nguyên lý điện trở kim loại
thay đổi (tăng hay giảm) khi nhiệt
độ thay đổi (tăng hay giảm).
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
R
NHIỆT ĐIỆN TRỞ KIM LOẠI

Dựa vào nguyên lý của sự thay đổi điện trở,
người ta chứng minh được rằng điện trở RTD thay
đổi phụ thuộc vào nhiệt độ theo phương trình sau:
Rt = Ro(1 + aT + bT*T)
Rt: điện trở tại T độ C
Ro: điện trở tại 0 độ C
a,b: các số xác định đc theo thực nghiệm


Nếu nhiệt độ trong khoảng ngắn nhất định, công
thức trên có thể được đơn giản thành:
Rt = Ro(1 + aT)
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
NHIỆT ĐIỆN TRỞ KIM LOẠI
•

Nhiệt điện trở kim loại thường
có dạng dây hoặc màng mỏng
kim loại có điện trở suất thay đổi
nhiều theo nhiệt độ.

Thường được làm bằng
platin,niken, đôi khi sử dụng đồng
và vonfram
NHIỆT ĐIỆN TRỞ KIM LOẠI
PHÂN LOẠI NHIỆT ĐIỆN TRỞ KIM LOẠI
PHÂN LOẠI NHIỆT ĐIỆN TRỞ KIM LOẠI
NHIỆT ĐIỆN TRỞ KIM LOẠI
NHIỆT ĐIỆN TRỞ KIM LOẠI

RTD thường có loại 2 dây, 3 dây và 4 dây.

Để sử dụng RTD làm dụng cụ đo nhiệt độ người ta
thường dùng một mạch cầu Wheatstone để kết nối
với RTD.

Một số cách kết nối như sau:
- 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 khắt
nghiệt, đo nhiệt nhớt máy nén,…
- Tầm đo: -100 D.C <1400 D.C
Hình ảnh một số RTD
NHIỆT ĐIỆN TRỞ KIM LOẠI
IC CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ
Company Logo
AD 22100
LM 35
DS 18B20

TC 74
LM75
LM 335
Company Logo
IC CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ
CẤU TẠO CẢM BIẾN NHIỆT BÁN DẪN
Hầu hết các cảm biến IC sử dụng tính chất cơ bản của
các lớp tiếp xúc PN là hàm của nhiệt độ
IC CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ
Độ rộng vùng trống
Company Logo
HÀM PHỤ THUỘC ĐIỆN TRỞ VÀO NHỆT ĐỘ
HÀM PHỤ THUỘC ĐIỆN TRỞ VÀO NHỆT ĐỘ
R
0
là hằng số, ΔE
g
là độ rộng vùng cấm
k
B
là hằng số Boltzmann là 1 đại lượng chuyển đổi
cơ bản giữa nhiệt độ và năng lượng
IC CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ
CẢM BIẾN NHIỆT LM35
Company Logo
4-30 VDC
GND
OUT
IC
10 mV/°C

IC LM35 có điện áp ra tỉ lệ trực
tiếp tới nhiệt độ thang đo °C,
điện áp ngõ ra là 10mv/ °C và sai
số không tuyến tính là ±1.8 mV
cho toàn thang đo. Điện áp
nguồn nuôi thay đổi từ 4-30
VDC
CẢM BIẾN NHIỆT LM35
Company Logo
Nhiệt độ (
0
C) Trở kháng của cảm

biến (kΩ)
0 29.490
25 10.000
50 3.893
75 1.700
100 0.817
Trở kháng của bộ cảm biến nhiệt theo nhiệt độ
CẢM BIẾN NHIỆT LM35
Company Logo
LM35A
LM35
LM35CA
LM35C
LM35D
-55 150 °C
-55 150 °C
-40 110 °C

-40 110 °C
0 100 °C
+1.0 °C
+1.5 °C
+1.0 °C
+1.5 °C
+2.0 °C
10 mV/F
10 mV/F
10 mV/F
10 mV/F
10 mV/F
MÃ SP DẢI T °C ĐỘ CHÍNH XÁC
ĐẦU RA
IC CẢM BIẾN NHIỆT HỌ LM35
CẢM BIẾN NHIỆT LM35
Company Logo
MẠCH KẾT NỐI CẢM BIẾN
ADC
LM35
VCC
GND
VI XỬ LÝ HIỂN THỊ
CẢM BIẾN NHIỆT AD22100
Company Logo
CHUẨN 8 PIN
CHUẨN TO-92