Giáo trình kỹ thuật cảm biến - Bài 1

BÀI 1: CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘGIỚI THIỆUCảm 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...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình kỹ thuật cảm biến - Bài 1Kü thuËt c¶m biÕn – Khoa C¬ khÝ - §éng lùc – Tr−êng Cao §¼ng NghÒ C«ng NghÖ vµ N«ng L©m §«ng B¾c BÀI 1: CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ GIỚI THIỆU Cảm biến nhiệt độ được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực kinh tếvà kỹ thuật, vì cảm biến nhiệt độ đóng vai trò quyết định đến tính chất của vậtchất. nhiệt độ có thể làm ảnh hưởng đến các đại lượng chịu tác dụng của nó, vídụ như áp suất, thể tích chất khí ... vv. cảm biến nhiệt độ rất nhạy cảm được sử dụng trong các thí nghiệm, các lĩnhvực nghiên cứu khoa Trong lĩnh vực tự động hoá người ta sử dụng các sensorbình 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 biếnnhiệt độ.- Mô tả được chức năng, nhiệm vụ và các điều kiện làm việc của các bộ cảmbiến 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 LỚP1. Đại cương Trong tất cả các đại lượng vật lý, nhiệt độ là một trong các đại lượng đượcquan tâm nhiều nhất vì nhiệt độ đóng vai trò quyết định đến nhiều tính chất củavật 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 phụthuộc vào nhiệt độ. Trước khi đo nhiệt độ ta cần đề cập đến thang đo nhiệt độ.1.1 Thang đo nhiệt độViệc 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 lýtưởng. Định luật Camot nêu rõ: Hiệu suất ( của một động cơ nhiệt thuận nghịchhoạt động giữa 2 nguồn có nhiệt độ là θ1 và θ2 trong một thang đo bất kỳ chỉphụ thuộc vào θ1 và θ2:http://www.ebook.edu.vn 9Kü thuËt c¶m biÕn – Khoa C¬ khÝ - §éng lùc – Tr−êng Cao §¼ng NghÒ C«ng NghÖ vµ N«ng L©m §«ng B¾cDạng của hàm F chỉ phụ thuộc vào thang đo nhiệt độ, ngược lại, việc lựa chọnhàm F sẽ quyết định thang đo nhiệt độ. Đặt F(θ) = T chúng ta sẽ xác định T nhưlà nhiệt độ nhiệt động học tuyệt đối và hiệu suất của động cơ nhiệt thuận nghịchsẽ được viết như sau: T1 η = 1− 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 nàyngười ta gán cho nhiệt độ của điểm có 3 trạng thái đó là nước đá, nước và hơi,một giá trị bằng 273,150k. Từ thang này cần xác định theo một số thang khác. b/ Thang nhiệt celsius: Đo bằng 0c, 10c = 1 kelvil hay T ( 0 C ) = T ( 0 K ) − 273,15 0 c/ Thang nhiệt Fahrenheit: (0F) ( ) { ( F ) − 32}. 9 5 T 0C = T 0 ( F ) = 9 T ( C ) + 32 0 0 T 5 Bảng 1-1: Thông số đặc trưng của một số thang đo nhiệt độ khác nhau Kelvin (0K) Celsius (0C) Nhiệt độ Fahrenheit (0F) 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 2121.2. Nhiệt độ được đo và nhiệt độ cần đo.Trong tất cả các đại lượng vật lý thì nhiệt độ (t0) được quan tâm nhiều nhất vì nóđóng vai trò quan trọng ảnh hưởng rất nhiều đến các tính chất vật chất nhất vìthế nó trong công nghiệp và đời sống thì việc đo nhiệt độ là rất cần thiết. Để đođược trị số chính xác của nhiệt độ là công việc rất khó khăn và phức tạp, phầnlớn các đại lượng vật lý so sánh với giá trị mẫu còn nhiệt độ thì không vì nó làđại lượng gia tăng. Để thiết lập thang đo nhiệt độ và để đo nhiệt độ có một sốphương pháp sau: - Phương pháp quang dựa vào sự phân bố phổ bức xạ do dao động nhiệt (hiệu ứng Doppler) - Dựa v ...