Thảo luận nguyên lý thú vị của cảm biến đo nhiệt!! - webdien.com
webdien.com Đăng ký gian hàng kinh doanh thiết bị điện Cat Van Loi
Go Back   webdien.com > THẢO LUẬN VỀ KỸ THUẬT ĐIỆN, THIẾT BỊ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP > THIẾT BỊ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP > Thiết bị đóng cắt và đo lường
Vui lòng tìm kiếm trước khi hỏi:
Loading
Chào mừng đến với WebDien.Com




Chủ đề giống nhau
Ðề tài Người Gởi Chuyên mục Trả lời Bài mới gởi
Trợ giúp - Lộ 171(hoặc 172) trong hệ thống điện ? quantm Các vấn đề khác trong hệ thống điện... 94 23-07-2014 07:30
BIẾN TẦN INVT - BIẾN TẦN CHF100A Series antuongpro AnTuongPro - Solutions Of Modern Systems 8 18-06-2014 16:45
Quy chuẩn quan trọng nhất đối với dân điện!! minhtuan1412 TIÊU CHUẨN NGÀNH ĐIỆN 200 04-06-2014 14:54
SỬ DỤNG BIẾN TẦN ĐỂ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG - biến tần INVT antuongpro AnTuongPro - Solutions Of Modern Systems 25 23-12-2013 08:11

Xem Kết Quả Phiếu: kỹ thuật Điện
bài viết rất tốt 1 100.00%
bài viết khá tốt 0 0%
bài viết bình thường 0 0%
bài viết rất tệ 0 0%
Multiple Choice Poll. Số người bỏ phiếu: 1. You may not vote on this poll

Gởi Ðề Tài MớiTrả lời
 
Ðiều Chỉnh Xếp Bài
Old 08-04-2010, 09:39   #1
tran van thuong
Mới gia nhập
 
tran van thuong's Avatar
 
Thành viên thứ: 11781
Tham gia ngày: 28-10-2009
Đến từ: Spkt Vinh and sp Vinh
Bài gởi: 20
Đã cảm ơn: 25
Được cảm ơn 71 lần trong 8 bài
Default nguyên lý thú vị của cảm biến đo nhiệt!!

Cấu tạo các cảm biến nhiệt thường aadùng trong HVAC


Một bài viết được ấp ủ từ lâu nhưng đến giờ mới rãnh viết cho anh em.

Mình xin mở chuyên mục này để các anh em cùng nhau đóng góp để hiểu nhiều hơn về CẢM BIẾN được dùng nhiều trong lĩnh vực HVAC. Những kiến thức này nếu đối với các anh em chuyên về điện-điện tử sẽ không lạ lẫm gì. Nhưng mục đích của mình là đúc kết lại những kiến thức CẦN NGHIÊN cứu thôi, không đi quá sâu về chuyên điện ( công thức, mạch, ….) nhằm mục đích cho các anh em chuyên ngành khác vẫn có thể tham gia. Và sẳn đây xin mời các anh em bên HVAC cùng tham gia- cùng kết hợp thế mạnh của 2 chuyên ngành.

Trước tiên, cảm biến là gì: Cảm biến là thiết bị dùng để đo, đếm, cảm nhận,…các đại lượng vật lý không điện thành các tín hiệu điện. Ví dụ: Nhiệt độ là 1 đại lượng không liên quan đến điện chúng ta phải chuyển nó về 1 đại lượng khác ( điện trở, điện áp ) để phù hợp với các cơ cấu điện tử.
Các cảm biến thường dùng trong HVAC: Cảm biến nhiệt, áp suất, độ ẩm, mức nước, lưu lượng gió, lưu lượng khí, đo nồng độ hóa chất trong nước, CO2, khói, ….

Phần I: CẢM BIẾN ĐO NHIỆT ĐỘ.


Nhiệt độ từ môi trường sẽ được cảm biến hấp thu, tại đây tùy theo cơ cấu của cảm biến sẽ biến đại lượng nhiệt này thành một đại lượng điện nào đó. Như thế một yếu tố hết sức quan trọng đó là “ nhiệt độ môi trường cần đo” và “nhiệt độ cảm nhận của cảm biến”. Cụ thể điều này là: Các loại cảm biến mà các bạn trông thấy nó đều là cái vỏ bảo vệ, phần tử cảm biến nằm bên trong cái vỏ này ( bán dẫn, lưỡng kim….) do đó việc đo có chính xác hay không tùy thuộc vào việc truyền nhiệt từ môi trường vào đến phần tử cảm biến tổn thất bao nhiêu ( 1 trong những yếu tố quyết định giá cảm biến nhiệt ).

- Một nguyên tắc đặt ra là: Tăng cường trao đổi nhiệt giữa cảm biến và môi trường cần đo.
A. PHÂN LOẠI CẢM BIẾN NHIỆT.

- 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.

A.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 khắt nghiệt, đo nhiệt nhớt máy nén,…
- Tầm đo: -100 D.C <1400 D.C





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 ).
Lưu ý khi sử dụng:
- Từ những yếu tố trên khi sử dụng loại cảm biến này chúng ta lưu ý là không nên nối thêm dây ( vì tín hiệu cho ra là mV nối sẽ suy hao rất nhiều ). Cọng dây của cảm biến nên để thông thoáng ( đừng cho cọng dây này dính vào môi trường đo ). Cuối cùng là nên kiểm tra cẩn thận việc Offset thiết bị.
- Lưu ý: Vì tín hiệu cho ra là điện áp ( có cực âm và dương ) do vậy cần chú ý kí hiệu để lắp đặt vào bộ khuếch đại cho đúng.




A.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 khắt nghiệt, đo nhiệt nhớt máy nén,…
- Tầm đo: -100 D.C <1400 D.C






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 0 D.C. Điện trở càng cao thì độ nhạy nhiệt càng cao.
- RTD thường có loại 2 dây, 3 dây và 4 dây.
Lưu ý khi sử dụng:
- Loại RTD 4 dây giảm điện trở dây dẫn đi 1/2, giúp hạn chế sai số.
- Cách sử dụng của RTD khá dễ chịu hơn so với Thermocouple. Chúng ta có thể nối thêm dây cho loại cảm biến này ( hàn kĩ, chất lượng dây tốt, có chống nhiễu ) và có thể đo test bằng VOM được.
- Vì là biến thiên điện trở nên không quan tâm đến chiều đấu dây.




Cảm biến dạng NTD



A.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: 50 <150 D.C.



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 50-150D.C do vậy người ta ít dùng để dùng làm cảm biến đo nhiệt. Chỉ sử dụng trong các mục đích 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.
Lưu ý khi sử dụng:
- Tùy vào nhiệt độ môi trường nào mà chọn Thermistor cho thích hợp, lưu ý hai loại PTC và NTC ( gọi nôm na là thường đóng/ thường hở ) Có thể test dễ dàng với đồng hồ VOM.
- Nên ép chặt vào bề mặt cần đo.
- Tránh làm hỏng vỏ bảo vệ.
- Vì biến thiên điện trở nên không quan tâm chiều đấu dây.


A.4. BÁN DẪN

- 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: Rẽ 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: -50 <150 D.C.
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, rẽ 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 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.

IC cảm biến nhiệt LM35



Gần đây có cho ra đời IC cảm biến nhiệt cao cấp, chúng hổ trợ luôn cả chuẩn truyền thông I2C ( DS18B20 ) mở ra một xu hướng mới trong “ thế giới cảm biến”.


IC cảm biến nhiệt DS18B20


Lưu ý khi sử dụng:
- Vì được chế tạo từ các thành phần bán dẫn nên cảm biến nhiệt Bán Dẫn kém bền, không chịu nhiệt độ cao. Nếu vượt ngưỡng bảo vệ có thể làm hỏng cảm biến.
- Cảm biến bán dẫn mỗi loại chỉ tuyến tính trong một giới hạn nào đó, ngoài dải này cảm biến sẽ mất tác dụng. Hết sức quan tâm đến tầm đo của loại cảm biến này để đạt được sự chính xác.
- Loại cảm biến này kém chịu đựng trong môi trường khắc nghiệt: Ẩm cao, hóa chất có tính ăn mòn, rung sốc va chạm mạnh.
A.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.
- Khuyết điểm: Độ chính xác không cao, đắt tiền.
- Thường dùng: Làm các thiết bị đo cho lò nung.
- Tầm đo: -54 <1000 D.F.


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.

Lưu ý khi sử dụng:
- Tùy theo thông số của nhà sản xuất mà hỏa kế có các tầm đo khác nhau, tuy nhiên đa số hỏa kế đo ở khoảng nhiệt độ cao. Và vì đặc điểm không tiếp xúc trực tiếp với vật cần đo nên mức độ chính xác của hỏa kế không cao, chịu nhiều ảnh hưởng của môi trường xung quanh ( góc độ đo, rung tay, ánh sáng môi trường ).


--------------- Bài viết sẽ bị xóa nếu nội dung có quảng cáo đến website khác, hoặc post bài MUA BÁN sai CHUYÊN MỤC.---------------
Hãy sống thực với lòng mình chúng ta sẽ thấy thoái mái hơn!!!!Hãy để những phần tốt nảy nở như hoa mùa xuân phần xấu dần mất đi
To view links or images in signatures your post count must be 0 or greater. You currently have 0 posts.
tran van thuong is offline   Trả Lời Với Trích Dẫn
Old 10-05-2010, 10:52   #2
BlackBerry2011
Mới gia nhập
 
BlackBerry2011's Avatar
 
Thành viên thứ: 22123
Tham gia ngày: 10-05-2010
Bài gởi: 1
Đã cảm ơn: 1
Được cảm ơn 0 lần trong 0 bài
Default

Bạn nào giúp mình với:
Mình có đề tài thiết kế mạch đo nhiệt độ và hiển thị trên led 7 đoạn dùng 2 cảm biến nhiệt độ DS18b20 gắn nối tếp vào 1 chân của VXL 89c51.


BlackBerry2011 is offline   Trả Lời Với Trích Dẫn
Old 10-05-2010, 20:14   #3
tvdhp
Dân Điện
 
tvdhp's Avatar
 
Thành viên thứ: 3787
Tham gia ngày: 18-02-2009
Bài gởi: 142
Đã cảm ơn: 4
Được cảm ơn 78 lần trong 44 bài
Default

Sensors are devices used to provide information on the presence or absence of an object.
Pt hay RTD không phải cảm biến. Chúng là Transmitter thì đúng hơn.


tvdhp is offline   Trả Lời Với Trích Dẫn
Old 10-06-2010, 16:05   #4
phuong_taha
Mới gia nhập
 
phuong_taha's Avatar
 
Thành viên thứ: 23188
Tham gia ngày: 10-06-2010
Bài gởi: 2
Đã cảm ơn: 0
Được cảm ơn 0 lần trong 0 bài
Default

Cho E hoi anh chut xiu.
Em mua 1 may Bom chim Gieng co PT100 3 day san trong dong co
va 1 Digital thermalregulator
Em lam the nao voi chung de hien thi va dong ngat Tu dien .


Longvn viết:
Chú ý: Viết Tiếng Việt có dấu, nha các bạn.

Viết tiếng Việt có dấu là quy định của diễn đàn, Ban Quản Trị diễn đàn đã có nhắc nhở nhiều, các thành viên cũng có nhiều ý kiến ủng hộ quy định này của BQT. Tuy nhiên, vẫn còn rãi rác một vài thành viên chưa quan tâm, chưa chấp hành.

Nay Longvn rà soát lại các toppic cũ để nhắc nhở, tuyên truyền, vận động chung đến toàn thể các member.

Thời gian tới, các bài viết vi phạm quy định viết Tiếng Việt có dấu trong box Longvn quản lý, Longvn sẽ dell mà không báo trước, bất kể nội dung là gì. Mong các bạn hiểu, thông cảm, và cùng góp phần “vì tiếng Việt trong sáng”.
Trân trọng!



thay đổi nội dung bởi: longVN, 22-07-2011 lúc 10:49
phuong_taha is offline   Trả Lời Với Trích Dẫn
Old 11-06-2010, 05:41   #5
phuong_taha
Mới gia nhập
 
phuong_taha's Avatar
 
Thành viên thứ: 23188
Tham gia ngày: 10-06-2010
Bài gởi: 2
Đã cảm ơn: 0
Được cảm ơn 0 lần trong 0 bài
Default

Anh Tran Van Thuong giúp Em vụ này nhé
PT 100 3 day+Bo Dieu khien so

--------------------------------------------------------------------------------

Xin chào các anh.
Em mới dăng nhập diễn đàn được 1 tuần.
Em đọc Bài viết của các anh về PT100 và Các Mạch điều khiển rất bổ ích.
Em là kỹ sư cơ khí nên còn fải họ về điện nhiều.

Em có 2 dự án đang làm mà thấy khó quá.
1.Dự án 1:
1)Em mua 1 con Bơm chìm giếng có sẵn PT100 3 dây ở trong động cơ.
Nhà cung cấp gửi Em 1 Bộ Digital Thermal regulator
2)Cách đấu từ PT100 vào bộ này là gì?
3)Bộ Digital themalregolator điều khiển Mạch Điện của Tủ điêhn chạy Bơn bằbg phương pháp gì khi nhiệt đọ quá giới hạn.
4)Bộ Digital themalregolator đưa dòng hay Áp vào pT100.
Giá trị là bao nhieu?
Tín hiệu ra để điều khiển như thế nào
Các anh giúp E với
2.Dự án 2:
1)Em mua 1 con bơm chìm nước thải
2)Bơm khở dộng sao Tam giác(3 bơm 22kw)
3)Nhà cung cáp gởi E sơ đồ mạch chính của Tủ điện và Mạch điều khiển
4)Em không biết sẽ Đấu các dây thế nào Từ Động cơ ra nối với Tủ khởi động bơm
5)Từ động cơ ra E thấy có
5-1)2 Cáp lưc,1cáp 3 sợi/1 cáp 4 sơi(1 dây trung tính)
5-2)Dây điều khiển từ đông cơ có 4 dây (2 dây cho Cam biến nhiệt PT100,2 dây cho cảm biến rò rỉ nước.
Anh biết chỉ Em với


phuong_taha is offline   Trả Lời Với Trích Dẫn
Old 03-11-2010, 11:05   #6
hthaith
Mới gia nhập
 
hthaith's Avatar
 
Thành viên thứ: 27975
Tham gia ngày: 03-11-2010
Bài gởi: 1
Đã cảm ơn: 0
Được cảm ơn 0 lần trong 0 bài
Default Ðề: nguyên lý thú vị của cám biến đo nhiệt!!

Trước hết cảm ơn bài viết rất có ích và phải nói là tâm huyết của Trần Văn Thương
+++---o0o---+++
Ý kiến câu hỏi Mr.Phuong_taha.
2 dự án bạn làm từ tháng 6 tôi mới đăng nhập, giờ chắc đã hoàn thành rồi chứ; nếu chưa tôi có thể hướng dẫn giúp


hthaith is offline   Trả Lời Với Trích Dẫn
Old 01-01-2011, 19:40   #7
trungkt3
Mới gia nhập
 
trungkt3's Avatar
 
Thành viên thứ: 30377
Tham gia ngày: 31-12-2010
Bài gởi: 3
Đã cảm ơn: 0
Được cảm ơn 0 lần trong 0 bài
Default Ðề: nguyên lý thú vị của cám biến đo nhiệt!!

bác thường nè tôi là trung lớp điên c k2 nè tôi hỏi bác việc được ko.bác giúp tôi với.tôi đang làm đồ án plc s7200.TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG THEO MÙA dùng cảm biến nhiệt và cảm biến độ ẩm mà tôi ko biết lắp nó thế nào tôi nghị nó phải chuyển đổi thì mới cho vào plc được nhưng ko pít lập trình thế nào,tôi hỏi thầy thì thầy bảo dùng nút ấn cũng được nhưng tôi thấy thế thì thế nào ấy.bác giúp tôi tý
+++---o0o---+++
nếu dùng cảm biến cho hệ thống tưới nước tự động cho cây cảnh thì tôi nên dùng cảm biến nhiệt gì đây.mục đích là nếu nhiệt độ cao quá thì ko bơm ấy
+++---o0o---+++
nếu dùng cảm biến cho hệ thống tưới nước tự động cho cây cảnh thì tôi nên dùng cảm biến nhiệt gì đây.mục đích là nếu nhiệt độ cao quá thì ko bơm ấy


trungkt3 is offline   Trả Lời Với Trích Dẫn
Old 04-01-2011, 22:40   #8
vuproject
Mới gia nhập
 
vuproject's Avatar
 
Thành viên thứ: 30480
Tham gia ngày: 04-01-2011
Bài gởi: 6
Đã cảm ơn: 0
Được cảm ơn 2 lần trong 1 bài
Default Ðề: nguyên lý thú vị của cám biến đo nhiệt!!

nếu là cb nhiệt thì đầu ra là tin hiệu analog vậy nên plc của bạn chắc chắn phải có modul xử ly tín hiệu analog,ban vào đây mà tham khảo chỉ " http://www.diendanplc.net ".
+++---o0o---+++
mà có phải bạn học ở kỹ thuật vinh ko đó?????????


--------------- Bài viết sẽ bị xóa nếu nội dung có quảng cáo đến website khác, hoặc post bài MUA BÁN sai CHUYÊN MỤC.---------------
đối mặt với thử thách tôi luôn bình tĩnh vì tôi biết tôi có thể xử lý được
To view links or images in signatures your post count must be 0 or greater. You currently have 0 posts.
vuproject is offline   Trả Lời Với Trích Dẫn
Old 09-01-2011, 10:40   #9
hung mcc
Mới gia nhập
 
hung mcc's Avatar
 
Thành viên thứ: 30586
Tham gia ngày: 09-01-2011
Bài gởi: 2
Đã cảm ơn: 1
Được cảm ơn 0 lần trong 0 bài
Default Ðề: nguyên lý thú vị của cám biến đo nhiệt!!

Trích:
Nguyên văn bởi tran van thuong View Post
Cấu tạo các cảm biến nhiệt thường aadùng trong HVAC


Một bài viết được ấp ủ từ lâu nhưng đến giờ mới rãnh viết cho anh em.

Mình xin mở chuyên mục này để các anh em cùng nhau đóng góp để hiểu nhiều hơn về CẢM BIẾN được dùng nhiều trong lĩnh vực HVAC. Những kiến thức này nếu đối với các anh em chuyên về điện-điện tử sẽ không lạ lẫm gì. Nhưng mục đích của mình là đúc kết lại những kiến thức CẦN NGHIÊN cứu thôi, không đi quá sâu về chuyên điện ( công thức, mạch, ….) nhằm mục đích cho các anh em chuyên ngành khác vẫn có thể tham gia. Và sẳn đây xin mời các anh em bên HVAC cùng tham gia- cùng kết hợp thế mạnh của 2 chuyên ngành.

Trước tiên, cảm biến là gì: Cảm biến là thiết bị dùng để đo, đếm, cảm nhận,…các đại lượng vật lý không điện thành các tín hiệu điện. Ví dụ: Nhiệt độ là 1 đại lượng không liên quan đến điện chúng ta phải chuyển nó về 1 đại lượng khác ( điện trở, điện áp ) để phù hợp với các cơ cấu điện tử.
Các cảm biến thường dùng trong HVAC: Cảm biến nhiệt, áp suất, độ ẩm, mức nước, lưu lượng gió, lưu lượng khí, đo nồng độ hóa chất trong nước, CO2, khói, ….

Phần I: CẢM BIẾN ĐO NHIỆT ĐỘ.


Nhiệt độ từ môi trường sẽ được cảm biến hấp thu, tại đây tùy theo cơ cấu của cảm biến sẽ biến đại lượng nhiệt này thành một đại lượng điện nào đó. Như thế một yếu tố hết sức quan trọng đó là “ nhiệt độ môi trường cần đo” và “nhiệt độ cảm nhận của cảm biến”. Cụ thể điều này là: Các loại cảm biến mà các bạn trông thấy nó đều là cái vỏ bảo vệ, phần tử cảm biến nằm bên trong cái vỏ này ( bán dẫn, lưỡng kim….) do đó việc đo có chính xác hay không tùy thuộc vào việc truyền nhiệt từ môi trường vào đến phần tử cảm biến tổn thất bao nhiêu ( 1 trong những yếu tố quyết định giá cảm biến nhiệt ).

- Một nguyên tắc đặt ra là: Tăng cường trao đổi nhiệt giữa cảm biến và môi trường cần đo.
A. PHÂN LOẠI CẢM BIẾN NHIỆT.

- 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.

A.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 khắt nghiệt, đo nhiệt nhớt máy nén,…
- Tầm đo: -100 D.C <1400 D.C





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 ).
Lưu ý khi sử dụng:
- Từ những yếu tố trên khi sử dụng loại cảm biến này chúng ta lưu ý là không nên nối thêm dây ( vì tín hiệu cho ra là mV nối sẽ suy hao rất nhiều ). Cọng dây của cảm biến nên để thông thoáng ( đừng cho cọng dây này dính vào môi trường đo ). Cuối cùng là nên kiểm tra cẩn thận việc Offset thiết bị.
- Lưu ý: Vì tín hiệu cho ra là điện áp ( có cực âm và dương ) do vậy cần chú ý kí hiệu để lắp đặt vào bộ khuếch đại cho đúng.




A.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 khắt nghiệt, đo nhiệt nhớt máy nén,…
- Tầm đo: -100 D.C <1400 D.C






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 0 D.C. Điện trở càng cao thì độ nhạy nhiệt càng cao.
- RTD thường có loại 2 dây, 3 dây và 4 dây.
Lưu ý khi sử dụng:
- Loại RTD 4 dây giảm điện trở dây dẫn đi 1/2, giúp hạn chế sai số.
- Cách sử dụng của RTD khá dễ chịu hơn so với Thermocouple. Chúng ta có thể nối thêm dây cho loại cảm biến này ( hàn kĩ, chất lượng dây tốt, có chống nhiễu ) và có thể đo test bằng VOM được.
- Vì là biến thiên điện trở nên không quan tâm đến chiều đấu dây.




Cảm biến dạng NTD



A.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: 50 <150 D.C.



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 50-150D.C do vậy người ta ít dùng để dùng làm cảm biến đo nhiệt. Chỉ sử dụng trong các mục đích 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.
Lưu ý khi sử dụng:
- Tùy vào nhiệt độ môi trường nào mà chọn Thermistor cho thích hợp, lưu ý hai loại PTC và NTC ( gọi nôm na là thường đóng/ thường hở ) Có thể test dễ dàng với đồng hồ VOM.
- Nên ép chặt vào bề mặt cần đo.
- Tránh làm hỏng vỏ bảo vệ.
- Vì biến thiên điện trở nên không quan tâm chiều đấu dây.


A.4. BÁN DẪN

- 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: Rẽ 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: -50 <150 D.C.
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, rẽ 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 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.

IC cảm biến nhiệt LM35



Gần đây có cho ra đời IC cảm biến nhiệt cao cấp, chúng hổ trợ luôn cả chuẩn truyền thông I2C ( DS18B20 ) mở ra một xu hướng mới trong “ thế giới cảm biến”.


IC cảm biến nhiệt DS18B20


Lưu ý khi sử dụng:
- Vì được chế tạo từ các thành phần bán dẫn nên cảm biến nhiệt Bán Dẫn kém bền, không chịu nhiệt độ cao. Nếu vượt ngưỡng bảo vệ có thể làm hỏng cảm biến.
- Cảm biến bán dẫn mỗi loại chỉ tuyến tính trong một giới hạn nào đó, ngoài dải này cảm biến sẽ mất tác dụng. Hết sức quan tâm đến tầm đo của loại cảm biến này để đạt được sự chính xác.
- Loại cảm biến này kém chịu đựng trong môi trường khắc nghiệt: Ẩm cao, hóa chất có tính ăn mòn, rung sốc va chạm mạnh.
A.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.
- Khuyết điểm: Độ chính xác không cao, đắt tiền.
- Thường dùng: Làm các thiết bị đo cho lò nung.
- Tầm đo: -54 <1000 D.F.


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.

Lưu ý khi sử dụng:
- Tùy theo thông số của nhà sản xuất mà hỏa kế có các tầm đo khác nhau, tuy nhiên đa số hỏa kế đo ở khoảng nhiệt độ cao. Và vì đặc điểm không tiếp xúc trực tiếp với vật cần đo nên mức độ chính xác của hỏa kế không cao, chịu nhiều ảnh hưởng của môi trường xung quanh ( góc độ đo, rung tay, ánh sáng môi trường ).
cảm ơn anh trần văn thường nhé! anh có bài viết về cặp nhiệt điện rất hay. nhưng đọc xong em vẫn còn mơ hồ về thiết bị này, anh có thể giới thiệu tỉ mỉ hơn nữa giúp em được không. em rất muốn tìm hiểu rõ hơn về cặp nhiệt điện này. em xin cảm ơn nhé!


hung mcc is offline   Trả Lời Với Trích Dẫn
Old 16-03-2012, 09:16   #10
trongvinh
Mới gia nhập
 
trongvinh's Avatar
 
Thành viên thứ: 52351
Tham gia ngày: 13-03-2012
Bài gởi: 27
Đã cảm ơn: 2
Được cảm ơn 1 lần trong 1 bài
Default Ðề: nguyên lý thú vị của cảm biến đo nhiệt!!

bài này hay đấy thanks các bác


trongvinh is offline   Trả Lời Với Trích Dẫn
Thiết bị điện Mạnh Phương - MPE

Vật liệu điện VNK

Mua bán máy biến áp, xây dựng trạm biến thế


Nhà sản xuất tủ bảng điện


Hàn Hóa Nhiệt - KT Việt Nam


HoneyWell


Tự Động Hóa Việt Long


Công ty TNHH Thiết Bị Điện ANH TRƯỜNG


Vengy.vn - Nang luong Viet


IIS - Hợp tác triển khai dự án Điện Nhẹ


Thế giới cáp điện

Thiết bị đóng cắt

Liên hệ quảng cáo

Thie Nghi

thegioichieusang


Google
Powered by vBulletin. Copyright ©2000-2014, Jelsoft Enterprises Ltd
WebDien.Com là diễn đàn phi lợi nhuận, phi tôn giáo, phi chính trị & được lập ra với mục đích thảo luận mọi vấn đề liên quan đến kỹ thuật điện.
WebDien.Com được xây dựng và phát triển bởi thành viên. Chúng tôi không chịu trách nhiệm về nội dung đăng tải do người dùng đưa lên.
Website đang hoạt động thử nghiệm, chờ giấy phép MXH của Bộ TT & TT.

16123
Lượt xem