Tài liệu Nghiên cứu thiết bị cảm biến nhiệt. Thiết kế bộ điều chỉnh nhiệt độ lò nhiệt công suất nhỏ: ... Ebook Nghiên cứu thiết bị cảm biến nhiệt. Thiết kế bộ điều chỉnh nhiệt độ lò nhiệt công suất nhỏ
79 trang |
Chia sẻ: huyen82 | Lượt xem: 1331 | Lượt tải: 0
Tóm tắt tài liệu Nghiên cứu thiết bị cảm biến nhiệt. Thiết kế bộ điều chỉnh nhiệt độ lò nhiệt công suất nhỏ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Bé GI¸O DôC & §µO T¹O
TR¦êNG §¹I HäC D¢N LËP H¶I PHßNG
Nghiªn cøu thiÕt bÞ c¶m biÕn nhiÖt.ThiÕt kÕ bé ®iÒu chØnh nhiÖt ®é lß nhiÖt c«ng suÊt nhá
§å ¸N TèT NGHIÖP §¹I HäC HÖ CHÝNH QUY
Ngµnh : ®iÖn c«ng nghiÖp
H¶I phßng - 2009
Bé GI¸O DôC & §µO T¹O
TR¦êNG §¹I HäC D¢N LËP H¶I PHßNG
Nghiªn cøu thiÕt bÞ c¶m biÕn nhiÖt.ThiÕt kÕ bé ®iÒu chØnh nhiÖt ®é lß nhiÖt c«ng suÊt nhá
§å ¸N TèT NGHIÖP §¹I HäC HÖ cHÝNH QUY
Ngµnh : ®iÖn c«ng nghiÖp
Sinh viªn : TrÞnh M¹nh Hïng
Ngêi híng dÉn : Th.S Vò Ngäc Minh
H¶I phßng – 2009
Bé GI¸O DôC & §µO T¹O
TR¦êNG §¹I HäC D¢N LËP H¶I PHßNG
Nghiªn cøu thiÕt bÞ c¶m biÕn nhiÖt.ThiÕt kÕ bé ®iÒu chØnh nhiÖt ®é lß nhiÖt c«ng suÊt nhá
§å ¸N TèT NGHIÖP §¹I HäC HÖ CHÝNH QUY
Ngµnh : ®iÖn c«ng nghiÖp
H¶I phßng - 2009
Bé GI¸O DôC & §µO T¹O
TR¦êNG §¹I HäC D¢N LËP H¶I PHßNG
Nghiªn cøu thiÕt bÞ c¶m biÕn nhiÖt.ThiÕt kÕ bé ®iÒu chØnh nhiÖt ®é lß nhiÖt c«ng suÊt nhá
§å ¸N TèT NGHIÖP §¹I HäC HÖ cHÝNH QUY
Ngµnh : ®iÖn c«ng nghiÖp
Sinh viªn : TrÞnh M¹nh Hïng
Ngêi híng dÉn : Th.S Vò Ngäc Minh
H¶I phßng – 2009
Céng hoµ x· héi chñ nghÜa viÖt nam
®éc lËp - tù do - h¹nh phóc
----------------o0o-----------------
Bé GI¸O DôC & §µO T¹O
TR¦êNG §¹I HäC D¢N LËP H¶I PHßNG
NhiÖm vô ®Ò tµi tèt nghiÖp
Sinh viªn : TrÞnh M¹nh Hïng M· sè : LT10230
Líp : §CL101 Ngµnh : §iÖn C«ng NghiÖp.
Tªn ®Ò tµi : Nghiªn cøu thiÕt bÞ c¶m biÕn nhiÖt.ThiÕt kÕ bé ®iÒu chØnh nhiÖt ®é lß nhiÖt c«ng suÊt nhá
NhiÖm vô ®Ò tµi
1. Néi dung vµ c¸c yªu cÇu cÇn gi¶i quyÕt trong nhiÖm vô ®Ò tµi tèt nghiÖp (vÒ lý luËn, thùc tiÔn, c¸c sè liÖu cÇn tÝnh to¸n vµ c¸c b¶n vÏ).
2. C¸c sè liÖu cÇn thiÕt ®Ó thiÕt kÕ, tÝnh to¸n.
3. §Þa ®iÓm thùc tËp tèt nghiÖp: Nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn U«ng BÝ – Qu¶ng Ninh.
C¸c c¸n bé híng dÉn ®Ò tµi t«t nghiÖp
Ngêi híng dÉn thø nhÊt
Hä vµ tªn :
Häc hµm, häc vÞ :
C¬ quan c«ng t¸c :
Néi dung híng dÉn :
Vò Ngäc Minh
Th¹c sü
Trêng §¹i Häc Hµng H¶i
Toµn bé ®Ò tµi
Ngêi híng dÉn thø hai
Hä vµ tªn :
Häc hµm, häc vÞ :
C¬ quan c«ng t¸c :
Néi dung híng dÉn :
§Ò tµi tèt nghiÖp ®îc giao ngµy 06 th¸ng 04 n¨m 2009.
Yªu cÇu ph¶i hoµn thµnh xong tríc ngµy 06 th¸ng 07 n¨m 2009.
§· nhËn nhiÖm vô §.T.T.N.
Sinh viªn
TrÞnh M¹nh Hïng.
§· giao nhiÖm vô §.T.T.N
C¸n bé híng dÉn §.T.T.N
Th.S Vò Ngäc Minh
H¶i Phßng, ngµy......th¸ng ... n¨m 2009
HiÖu trëng.
GS.TS.NG¦T TrÇn H÷u NghÞ
PhÇn nhËn xÐt tãm t¾t cña c¸n bé híng dÉn.
1. Tinh thÇn th¸i ®é cña sinh viªn trong qu¸ tr×nh lµm ®Ò tµi tèt nghiÖp.
2. §¸nh gi¸ chÊt lîng cña §.T.T.N (so víi néi dung yªu cÇu ®· ®Ò ra trong nhiÖm vô §.T.T.N, trªn c¸c mÆt lý luËn thùc tiÔn, tÝnh to¸n gi¸ trÞ sö dông, chÊt lîng c¸c b¶n vÏ…).
3. Cho ®iÓm cña c¸n bé híng dÉn :
(§iÓm ghi b»ng sè vµ ch÷)
Ngµy…..th¸ng…..n¨m 2009.
C¸n bé híng dÉn chÝnh.
NhËn xÐt ®¸nh gi¸ cña ngêi chÊm ph¶n biÖn
®Ò tµi tèt nghiÖp
1. §¸nh gi¸ chÊt lîng ®Ò tµi tèt nghiÖp vÒ c¸c mÆt thu thËp vµ ph©n tÝch sè liÖu ban ®Çu, c¬ së lý luËn chän ph¬ng ¸n tèi u, c¸ch tÝnh to¸n chÊt lîng thuyÕt minh vµ b¶n vÏ, gi¸ trÞ lý luËn vµ thùc tiÔn ®Ò tµi.
2. Cho ®iÓm cña c¸n bé chÊm ph¶n biÖn.
(§iÓm ghi b»ng sè vµ ch÷)
Ngµy…….th¸ng……..n¨m 2009
Ngêi chÊm ph¶n biÖn.
Môc lôc
Ch¬ng 1:Tæng quan vÒ thiÕt bÞ ®o
1.1 Tæng quan vÒ hÖ thèng ®o c«ng nghiÖp
1.2 C¶m biÕn ®o nhiÖt ®é
1.2.1 C¶m biÕn tiÕp xóc thuû ng©n (nhiÖt kÕ c«ng t¾c) 8
1.2.2 CÆp nhiÖt ®iÖn 10
1.2.3 NhiÖt kÕ ®iÖn trë 13
1.2.4 C¶m biÕn nhiÖt ®é vi m¹ch ®iÖn tö 15
Ch¬ng 2: Tæng quan vÒ c¸c ®èi tîng ®iÒu khiÓn
2.1 hÖ vi ®iÒu khiÓn 8051
2.1.1 Giíi thiÖu chung 18
2.1.2 CÊu t¹o cña chip 8051 19
2.2 §o nhiÖt ®é
2.2.1 HÖ thèng ®o lêng 29
2.2.2 C¸c ph¬ng ph¸p ®o 30
2.2.3 C¶m biÕn nhiÖt ®iÖn trë PT100 31
2.3 Bé chuyÓn ®æi t¬ng tù – sè
2.3.1 Kh¸i niÖm chung 32
2.3.2 Nguyªn t¾c chuyÓn ®æi A/D 33
2.3.3 C¸c ph¬ng ph¸p chuyÓn ®æi A/D 33
2.4 Khèi hiÓn thÞ
2.4.1 Led 7 thanh 38
2.4.2 Mµn h×nh LCD 39
Ch¬ng 3: ThiÕt kÕ bé ®iÒu chØnh lß nhiÖt c«ng suÊt nhá.
3.1 S¬ ®å khèi vµ s¬ ®å nguyªn lÝ cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn.
3.1.1 S¬ ®å khèi. 47
3.1.2 S¬ ®å nguyªn lÝ 48
3.2 ThiÕt kÕ vµ ph©n tÝch nhiÖm vô tõng khèi
3.2.1 Bé c¶m biÕn 49
3.2.2 Khèi khuÕch ®¹i 50
3.2.3 Bé chuyÓn ®æi A/D 52
3.2.4 ThiÕt kÕ hiÓn thÞ giao tiÕp qua LCD 56
3.2.5 ThiÕt kÕ m¹ch giao tiÕp phÝm Ên 57
3.2.6 ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn t¶i. 58
3.3 ThuËt to¸n ®iÒu khiÓn
3.3.1 Lu ®å thuËt to¸n cho ch¬ng tr×nh chÝnh. 60
3.3.2 Lu ®å thuËt to¸n cho ch¬ng tr×nh chän kªnh ®o. 60
3.3.3 Lu ®å thuËt to¸n cho ch¬ng tr×nh chuyÓn ®æi ADC. 61
3.3.4 Lu ®å thuËt to¸n cho ch¬ng tr×nh ®Æt nhiÖt ®é. 61
3.3.5 Lu ®å thuËt to¸n cho ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn t¶i. 62
KÕt luËn
Tµi liÖu tham kh¶o.
Lêi nãi ®Çu
Trong nhiÒu lÜnh vùc s¶n suÊt c«ng nghiÖp hiÖn nay, nh lµ ngµnh c«ng nghiÖp luyÖn kim, chÕ biÕn thùc phÈm…vÊn ®Ò ®o vµ khèng chÕ nhiÖt ®é ®Æc biÖt ®îc chó träng ®Õn v× nã lµ mét yÕu tè quyÕt ®Þnh chÊt lîng s¶n phÈm.N¾m ®îc tÇm quan trong cña vÊn ®Ò trªn em ®· tiÕn hµnh nghiªn cøu vµ thiÕt kÕ mét hÖ thèng ®o vµ khèng chÕ nhiÖt ®é tù ®éng víi mong muèn gi¶i quyÕt nh÷ng yªu cÇu trªn, vµ lÊy ®ã lµm ®Ò tµi tèt nghiÖp cho m×nh.
Qua ®Ò tµi nµy th× nh÷ng kiÕn thøc còng nh n¨ng lùc ®¹t ®îc trong qu¸ tr×nh häc tËp ë trêng sÏ ®îc ®¸nh gi¸ qua ®ît b¶o vÖ ®å ¸n tèt nghiÖp cuèi kho¸ nµy.V× vËy b¶n th©n em sÏ cè g¾ng tËn dông tÊt c¶ nh÷ng kiÕn thøc ®· häc ®îc ë trêng cïng víi sù t×m tßi nghiªn cøu ®Ó cã thÓ hoµn thµnh tèt ®å ¸n nµy.Nh÷ng s¶n phÈm, nh÷ng kÕt qu¶ ®¹t ®îc ngµy h«m nay tuy kh«ng cã g× lín lao.Nhng ®ã lµ thµnh qu¶ cña nh÷ng n¨m häc tËp lµ s¶n phÈm ®Çu tiªn cã thÓ chøng minh n¨ng lùc cña em tríc khi ra trêng.
Do thêi gian nghiªn cøu vµ lµm ®å ¸n kh«ng dµi vµ do kiÕn thøc cña em ®«i khi cßn h¹n hÑp nªn kh«ng tr¸nh khái nh÷ng thiÕu xãt em rÊt mong quý thÇy c« th«ng c¶m.Em rÊt mong nhËn ®îc nh÷ng ý kiÕn gãp ý cña c¸c thÇy c« vµ c¸c b¹n.Cuèi cïng em xin ch©n thµnh c¶m ¬n quý thÇy c« ®· cho em nh÷ng kiÕn thøc bæ Ých vµ ®Æc biÖt lµ thÇy Vò Ngäc Minh ngêi ®· gióp em hoµn thµnh tèt ®å ¸n nµy.Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n.
Sinh viªn thùc hiÖn
TrÞnh m¹nh hïng
Ch¬ng 1:
Tæng quan vÒ thiÕt bÞ ®o
1.1.Tæng quan vÒ hÖ thèng ®o c«ng nghiÖp.
Bíc ph¸t triÓn ®Çu tiªn cña tù ®éng ho¸ c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt lµ trang bÞ c¸c thiÕt bÞ ®o tù ®éng c¸c th«ng sè c«ng nghÖ.C¸c thiÕt bÞ nµy gióp con ngêi ®iÒu hµnh theo dâi s¸t sao c¸c diÔn biÔn x¶y ra trong quy tr×nh c«ng nghÖ vµ ®¸nh gi¸ chÝnh x¸c chÊt lîng s¶n phÈm.
§o lµ mét ph¹m trï khoa häc.Nã lµ qu¸ tr×nh x¸c ®Þnh gi¸ trÞ cña mét ®¹i lîng b»ng c¸ch so s¸nh gi¸ trÞ ®ã víi mét gi¸ trÞ chuÈn, ®îc gäi lµ ®¬n vÞ ®o, ®Ó x¸c ®Þnh chØ sè ®o theo c«ng thøc:
(1-1)
Trong ®ã: Q - gi¸ trÞ cÇn ®o
q - gi¸ trÞ ®¬n vÞ ®o
n - chØ sè ®o
Do vËy chØ sè ®o n kh«ng phô thuéc vµo gi¸ trÞ ®¹i lîng cÇn ®o Q mµ phô thuéc vµo c¶ gi¸ trÞ ®¬n vÞ ®o q. Trªn thÕ giíi tån t¹i mét sè hÖ thèng ®¬n vÞ ®o chuÈn ®îc sö dông réng r·i nhÊt hiÖn nay lµ hÖ SI.
§o lµ qu¸ tr×nh nh»m x¸c ®Þnh b¶n chÊt gi¸ trÞ cña mét ®¹i lîng. Tuy nhiªn,bÊt cø mét kÕ qu¶ ®o nµo còng chØ lµ t¬ng ®èi gÇn ®óng so víi gi¸ trÞ ®Ých thùc cña ®¹i lîng cÇn ®o. Bëi v× , nÕu x¸c ®Þnh ®îc gi¸ trÞ thùc cña ®¹i lîng cÇn ®o th× phÐp ®o kh«ng cßn ý nghÜa. Khoa häc ®o lêng nghiªn cøu c¸c ph¬ng ph¸p ®o vµ t×m c¸ch x¸c ®Þnh ®îc chÝnh x¸c gi¸ trÞ ®¹i lîng cÇn ®o. §é chÝnh x¸c cña phÐp ®o ®îc ®¸nh gi¸ th«ng qua gi¸ trÞ ®îc gäi lµ sai sè ®o. Nã lµ gi¸ trÞ biÓu thÞ sù sai kh¸c gi÷a gi¸ trÞ ®o ®îc vµ gi¸ trÞ thùc cña ®¹i lîng cÇn ®o. Sai sè ®o thêng ®îc biÓu diÔn díi mét trong hai d¹ng: sai sè tuyÖt ®èi vµ sai sè t¬ng ®èi. Sai sè tuyÖt ®èi ∆n lµ hiÖu sè gi÷a gi¸ trÞ thùc N vµ gi¸ trÞ ®o ®îc n cña ®¹i lîng cÇn ®o ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
∆n = N- n (1-2)
Sai sè t¬ng ®èi lµ tû sè gi÷a gi¸ trÞ sai sè tuyÖt ®èi ∆n so víi gi¸ trÞ thùc N biÓu diÔn díi d¹ng:
(1-3)
Gi¸ trÞ sai sè t¬ng ®èi thêng ®îc biÓu diÔn díi d¹ng tØ sè phÇn tr¨m:
δ% = δn.100%
§Ó ®¸nh gi¸ ®îc sai sè ®o cÇn x¸c ®Þnh ®îc gi¸ trÞ thùc N cña ®¹i lîng cÇn ®o. Tuy nhiªn gi¸ trÞ nµy kh«ng bao giê x¸c ®Þnh ®îc mµ ph¶i chÊp nhËn gi¸ trÞ gÇn ®óng b»ng mét trong hai c¸ch. C¸ch thø nhÊt lµ lÊy kÕt qu¶ ®o cña thiÕt bÞ mµ ta biÕt ch¾c ch¾n cã ®é chÝnh x¸c cao h¬n, ®ã chÝnh lµ kÕt qu¶ ®o cña c¸c thiÕt bÞ mÉu. C¸ch thø hai, th× kh«ng c¸c thiÕt bÞ mÉu th× ph¶i tiÕn hµnh ®o nhiÒu lÇn gi¸ trÞ ®¹i lîng cÇn ®o vµ gi¸ trÞ thùc N lÊy b»ng gi¸ trÞ trung b×nh céng cña c¸c lÇn ®o ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
(1-4)
Trong ®ã: ni - kÕt qu¶ ®o lÇn thø i
k - tæng sè lÇn ®o
C¸c lÇn ®o ph¶i tiÕn hµnh trong cïng mét ®iÒu kiÖn nh nhau. Sè lÇn ®o k cµng lín th× gi¸ trÞ N cµng gÇn víi gi¸ trÞ thùc. Nh vËy, theo lÝ thuyÕt th× k → ∞ gi¸ trÞ trung b×nh céng N sÏ tiÕn tíi gi¸ trÞ thùc ®¹i lîng cÇn ®o.
Mét vÊn ®Ò quan träng trong kÜ thuËt ®o lµ biÕt xuÊt xø cña c¸c sai sè ®o, tõ ®Êy cã thÓ n©ng cao ®é chÝnh x¸c cña phÐp ®o. NghÜa lµ ph¶i ph©n lo¹i ®îc sai sè ®o.
Cã rÊt nhiÒu c¸ch ph©n lo¹i sai sè ®o. Nhng ®Ó gióp ngêi sö dông dÔ dµng ®¸nh gi¸ sai sè cña kÕt qu¶ ®o mµ m×nh nhËn ®îc.Theo c¸ch nµy sai sè ®o ®îc ph©n thµnh hai lo¹i: sai sè c¬ b¶n vµ sai sè phô. Sai sè c¬ b¶n ∆nc lµ sai sè do kh¶ n¨ng chÕ t¹o thiÕt bÞ g©y ra. Khi thiÕt bÞ ®o lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn tu©n thñ tÊt c¶ c¸c yªu cÇu cña nhµ chÕ t¹o, th× kÕt qu¶ ®o cã sai sè b»ng sai sè c¬ b¶n. Sai sè phô ∆np lµ gi¸ trÞ sai sè sinh ra do ®iÒu kiÖn sö dông thiÕt bÞ kh«ng tu©n thñ ®Çy ®ñ yªu cÇu cña nhµ chÕ t¹o. Khi tån t¹i sai sè phô th× gi¸ trÞ sai sè cña phÐp ®o ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
∆n = ∆nc + ∆np (1-5)
KÕt qu¶ cña c¸c phÐp ®o ®îc biÓu diÔn díi d¹ng: n ± ∆n
Ph¬ng ph¸p ®o ®îc ph©n thµnh hai lo¹i chÝnh: ph¬ng ph¸p ®o trùc tiÕp vµ ph¬ng ph¸p ®o gi¸n tiÕp. §o trùc tiÕp lµ gi¸ trÞ ®¹i lîng cÇn ®o ®îc so s¸nh trùc tiÕp víi ®¬n vÞ ®o ®Ó x¸c ®Þnh chØ sè ®o, vÝ dô ®o chiÒu dµi b»ng c¸c ®¬n vÞ dµi chuÈn, ®o thÓ tÝch dÞch thÓ b»ng c¸c b×nh ®o chuÈn v.v…Ph¬ng ph¸p ®o nµy cã ®é chÝnh x¸c kh«ng cao do bÞ giíi h¹n bëi ®¬n vÞ ®o nhá nhÊt vµ kh¶ n¨ng nhËn biÕt cña ngêi ®o ®ång thêi nã kh«ng cã kh¶ n¨ng tù ®éng ho¸. Trong c«ng nghiÖp thêng sö dông ph¬ng ph¸p ®o gi¸n tiÕp. Trong ph¬ng ph¸p nµy, gi¸ trÞ ®¹i lîng cÇn ®o kh«ng ®îc so s¸nh trùc tiÕp víi ®¬n vÞ ®o mµ ®îc chuyÓn ®æi sang d¹ng tÝn hiÖu kh¸c. ThiÕt bÞ thùc hiÖn chøc n¨ng chuyÓn ®æi nµy ®îc gäi lµ c¶m biÕn ®o (CB§). TÝn hiÖu ra cña CB§ ®îc truyÒn ®Õn thiÕt bÞ thø cÊp ®Ó gia c«ng so s¸nh víi tÝn hiÖu ®¬n vÞ vµ x¸c ®Þnh chØ sè ®o n. ThiÕt bÞ thø cÊp thùc hiÖn c«ng ®o¹n nµy ®îc gäi lµ thiÕt bÞ chØ thÞ ®o (CT§). Nh vËy hÖ thèng ®o c«ng nghiÖp tèi thiÓu gåm hai thµnh phÇn CB§ vµ CT§ cã s¬ ®å ®îc mè t¶ trong h×nh 1:
H×nh 1:S¬ ®å hÖ thèng ®o c«ng nghiÖp ( yq - tÝn hiÖu ®¬n vÞ ®o)
Nh vËy, ®Ó nghiªn cøu hÖ thèng ®o c«ng nghiÖp ph¶i nghiªn cøu ®¸nh gi¸ tÝnh chÊt tõng thµnh phÇn cña nã. §Æc trng c¬ b¶n cña c¶m biÕn ®o lµ mèi liªn hÖ gi÷a tÝn hiÖu ra y vµ tÝn hiÖu vµo Q cña nã ®îc m« t¶ díi d¹ng c«ng thøc y =f(Q) hay díi d¹ng b¶ng gi¸ trÞ. Mèi liªn hÖ nµy ®ßi hái ph¶i ®¼ng trÞ vµ liªn tôc. CB§ ®îc ®¸nh gi¸ cã tÝnh u viÖt nhÊt khi mèi liªn hÖ y = f(Q) lµ tuyÕn tÝnh d¹ng:
y = K.Q víi K lµ hÖ sè
Mét ®Æc trng c¬ b¶n n÷a cña CB§ lµ ®é nh¹y ε. Nã lµ sù thay ®æi tÝn hiÖu ra khi tÝn hiÖu vµo thay ®æi mét ®¬n vÞ. §èi víi CB§ tuyÕn tÝnh ®é nh¹y ε chÝnh lµ hÖ sè cè ®Þnh K. §é nh¹y cµng lín th× tÝnh u viÖt cña CB§ cµng t¨ng.
Ngìng ®é nh¹y lµ gi¸ trÞ nhá nhÊt cña ®¹i lîng cÇn ®o mµ CB§ cã thÓ ph¸t hiÖn mét c¸ch ch¾c ch¾n. Ngìng ®é nh¹y ®îc tÝnh b»ng mét nöa kho¶ng kh«ng x¸c ®Þnh cña CB§ nghÜa lµ kho¶ng tÝn hiÖu ra cã thÓ tån t¹i khi tÝn hiÖu vµo kh«ng ®æi.
Giíi h¹n ®o cña CB§ lµ gi¸ trÞ lín nhÊt cña ®¹i lîng cÇn ®o mµ CB§ ®ã cã thÓ thu nhËn kh«ng bÞ mÐo vµ kh«ng g©y h h¹i cho nã.
Sai sè cña CB§ lµ chØ sè chÊt lîng c¬ b¶n cña nã. Sai sè cña CBD ®îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm ®ång thêi víi viÖc x¸c ®Þnh ®Æc tÝnh cña nã, tøc lµ qu¸ tr×nh kh¾c ®é cña CB§. Trong qu¸ tr×nh kh¾c ®é ph¶i tiÕn hµnh x¸c ®Þnh mèi liªn hÖ gi÷a ®Çu ra vµ ®Çu vµo nhiÒu lÇn trong cïng mét ®iÒu kiÖn chuÈn. KÕt qu¶ thu ®îc cña c¸c lÇn nµy lµ kh¸c nhau. §iÒu ®ã b¾t buéc ph¶i x¸c ®Þnh ®Æc tÝnh chuÈn c¶u CB§. VÊn ®Ò nµy ®îc tiÕn hµnh theo tr×nh tù sau:
X©y dùng c¸c mèi liªn hÖ ngÉu nhiªn gi÷a tÝn hiÖu ra vµ tÝn hiÖu vµo cña CB§ ®· nhËn ®îc b»ng thùc nghiÖm.
Trªn c¬ së trêng t¬ng quan võa x©y dùng chän d¹ng hµm håi quy:
y = f(Q,a,b,…)
Trong ®ã : a,b… lµ c¸c hÖ sè cña hµm.
C¸c hÖ sè cña hµm håi quy ®îc x¸c ®Þnh b»ng ph¬ng ph¸p cùc tiÓu tæng b×nh ph¬ng sai lÖch. NghÜa lµ t×m c¸c hÖ sè a,b,… sao cho:
(1-6)
C¸c hÖ sè a,b,… ®îc x¸c ®Þnh tõ hÖ ph¬ng tr×nh:
(1-7)
Trªn c¬ së hµm t¬ng quan võa x¸c ®Þnh vµ trêng t¬ng quan x¸c ®Þnh sai sè c¬ b¶n cña CB§. Sai sè nµy thêng ®îc biÓu diÔn díi d¹ng:
∆ = ∆y0 + δ.Q (1-8)
∆y0 - sai sè ®iÓm kh«ng.
§Æc tÝnh ®éng häc cña CB§ còng lµ mét ®Æc trng c¬ b¶n cña nã. §Æc tÝnh nµy biÓu thÞ d¶i tÇn sè lµm viÖc cña CB§. NÕu tÇn sè tÝn hiÖu ®o n»m ngoµi giíi h¹n lµm viÖc th× sÏ g©y ra sai sè ®éng.
TÝnh giµ ho¸ vµ tuæi thä cña CB§ ®Æc trng cho kh¶ n¨ng kÐo dµi thêi gian lµm viÖc tin cËy cña nã. Khi thêi gian sö dông ®· vît ra ngoµi giíi h¹n th× sÏ tån t¹i sai sè phô do giµ ho¸.
ThiÕt bÞ chØ thÞ ®o thùc hiÖn chøc n¨ng gia c«ng sè liÖu nhËn ®îc tõ CB§ ®Ó x¸c ®Þnh gi¸ trÞ chØ sè ®o vµ hiÓn thÞ chØ sè ®o ®· x¸c ®Þnh. Phô thuéc vµo ph¬ng ph¸p gia c«ng sè liÖu vµ hiÓn thÞ kÕt qu¶ ®o mµ hÖ thèng ®o ®îc ph©n lo¹i thµnh ®o liªn tôc vµ ®o sè. Trong hÖ thèng ®o liªn tôc gi¸ trÞ chØ sè ®o ®îc hiÓn thÞ b»ng kim trªn thang chia ®é.§Æc trng c¬ b¶n cña thiÕt bÞ CT§ liªn tôc lµ tèc ®é dÞch chuyÓn cña kim trªn thang chia ®é, giíi h¹n ®o vµ ®é chÝnh x¸c cña kÕt qu¶ hiÓn thÞ. Tèc ®é dÞch chuyÓn cña kim trªn thang chia ®é lµ gi¸ trÞ ®Æc trng tÇn sè giíi h¹n lµm viÖc cña CT§. Sai sè cña CT§ ®îc ®Æc trng b»ng ®¹i lîng ®îc gäi lµ cÊp chÝnh x¸c cña thiÕt bÞ. CÊp chÝnh x¸c lµ gi¸ trÞ tÝnh b»ng tØ lÖ phÇn tr¨m cña gi¸ trÞ sai sè cùc ®¹i so víi gi¸ trÞ thang ®o theo c«ng thøc:
(1-9)
Trong ®ã : K - cÊp chÝnh x¸c cña thiÕt bÞ.
∆nmax - gi¸ trÞ sai sè cùc ®¹i.
nmax - giíi h¹n trªn cña thang ®o.
nmin - giíi h¹n díi cña thang ®o.
CÊp chÝnh x¸c phô thuéc vµo kh¶ n¨ng chÕ t¹o cña thiÕt bÞ. V× vËy thiÕt bÞ cã cÊp chÝnh x¸c cµng cao th× cµng ®¾t tiÒn. CÊp chÝnh x¸c cao nhÊt lµ 0,001. C¸c thiÕt bÞ CT§ ®îc chÕ t¹o víi cÊp chÝnh x¸c chän trong d·y sau:
K = (1 ; 1,5 ; 2 ; 2,5 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6).10n
Víi n = 1 ; 0 ; -1 ; -2 ; -3.
§é chÝnh x¸c cña thiÕt bÞ CT§ ∆nmax kh«ng chØ phô thuéc vµo cÊp chÝnh x¸c K mµ c¶ giíi h¹n thang ®o. V× vËy ®é chÝnh x¸c c¶u phÐp ®o sÏ ®îc n©ng cao nÕu chän thang ®o thÝch hîp.
KÕt qu¶ ®o trong hÖ thèng ®o sè ®îc hiÓn thÞ trªn b¶ng sè. C¸c sè nµy cã thÓ lµ sîi ®èt ®îc uèn thµnh h×nh c¸c con sè trong ®Ìn ch©n kh«ng hay sè b¶y thanh b»ng ®iod ph¸t quang hoÆc tinh thÓ láng. §Æc trng c¬ b¶n cña CT§ b»ng sè ( hÖ thèng ®o sè) lµ chu k× lÊy mÉu vµ sè lîng ch÷ sè hiÓn thÞ trong d·y sè. Chu kú lÊy mÉu lµ kho¶ng thêi gian cÇn thiÕt ®Ó thiÕt bÞ thùc hiÖn c¸c thao t¸c: rêi r¹c ho¸ tÝn hiÖu liªn tôc, lîng tö ho¸, m· ho¸ vµ hiÓn thÞ kÕt qu¶ lªn b¶ng sè. Chu kú lÊy mÉu lµ ®¹i lîng biÓu thÞ giíi h¹n tÇn sè tÝn hiÖu liªn tôc mµ thiÕt bÞ ®o cã thÓ sö dông ®Ó ®o b¶o ®¶m ®é chÝnh x¸c. Sè lîng d·y sè hiÓn thÞ ®Æc trng ®é chÝnh x¸c cña kÕt qu¶ hiÓn thÞ. Sai sè tuyÖt ®èi cña hiÓn thÞ ®îc tÝnh b»ng mét nöa møc thay ®æi cña ch÷ sè bËc thÊp nhÊt trong d·y sè.
Trong nhiÒu hÖ thèng ®o c«ng nghiÖp hiÖn nay ngoµi CB§ vµ CT§ cßn tån t¹i c¸c thiÕt bÞ ®îc gäi lµ chuyÓn ®æi ®o (C§§) ®îc ghÐp nèi xen gi÷a CB§ vµ CT§. S¬ ®å cña hÖ thèng nµy ®îc m« t¶ trong h×nh2:
H×nh 2: HÖ thèng ®o cã chuyÓn ®æi ®o.
Vai trß cña chuyÓn ®æi ®o lµ chuyÓn tÝn hiÖu tõ d¹ng nµy sang d¹ng kh¸c cÇn thiÕt ®Ó thùc hiÖn thao t¸c tiÕp theo. LÊy vÝ dô, chuyÓn ®æi tÝn hiÖu ra kh«ng ®iÖn cña CB§ sang tÝn hiÖu ®iÖn, chuyÓn ®æi tÝn hiÖu ®iÖn ¸p sang dßng ®iÖn ho¹c ngîc l¹i v.v…Mèi liªn hÖ gi÷a tÝn hiÖu ra vµ tÝn hiÖu vµo cña c¸c C§§ ®îc m« t¶ b»ng hµm tuyÕn tÝnh. §Æc trng c¬ b¶n cña chuyÓn ®æi ®o lµ ®é nh¹y vµ ngìng ®é nh¹y. Giíi h¹n cña chuyÓn ®æi ®o ph¶i lu«n lu«n ®¶m b¶o yªu cÇu cÇn thiÕt. Sai sè c¬ b¶n cña chuyÓn ®æi ®o ®îc biÓu diÔn díi d¹ng cÊp chÝnh x¸c t¬ng tù nh thiÕt bÞ CT§.
Nh vËy, hÖ thèng ®o c«ng nghiÖp thêng gåm nhiÒu phÇn tö m¾c nèi tiÕp nhau lµ : CB§, c¸c C§§ vµ thiÕt bÞ CT§. ChØ tiªu quan träng nhÊt ë ®©y lµ ph¶i ®¸nh gÝa ®îc sai sè cña kÕt qu¶ ®o. §Ó x¸c ®Þnh sai sè ®o cña hÖ thèng, tríc hÕt ph¶i x¸c ®Þnh ®îc sai sè cña tõng thiÕt bÞ bao gåm sai sè c¬ b¶n vµ sai sè phô. Sai sè cña hÖ thèng ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
(1-10)
Trong ®ã : ∆n – sai sè cña hÖ thèng.
∆i – sai sè cña thiÕt bÞ thø i
k – sè lîng thiÕt bÞ trong hÖ thèng.
C¸c thiÕt bÞ ®o c«ng nghiÖp thêng ®îc trang bÞ nh÷ng c¬ cÊu ®Ó ghi l¹i c¸c kÕt qu¶ ®o. Trong thiÕt bÞ ®o liªn tôc c¸c kÕt qu¶ thêng ®îc ghi trªn ®Üa giÊy hoÆc b¨ng giÊy, cßn trong thiÕt bÞ ®o sè th× ®îc ghi lªn ®Üa tõ ho¹c b¨ng tõ.
1.2.C¶m biÕn ®o nhiÖt ®é.
1.2.1 C¶m biÕn tiÕp xóc thuû ng©n (nhiÖt kÕ c«ng t¾c).
- CÊu t¹o:
Trong ®ã: 1 - BÇu thuû ng©n
2 - Cét cho thuû ng©n d©ng lªn
3 - D©y b¹ch kim
4 - Gèi vÝt v« tËn vµ cÇu nèi tiÕp ®iÓm ®éng
5 - Trôc vÝt v« tËn
6 - B¶ng ®Æt nhiÖt ®é trªn
7 - Vá ngoµi
8 - Lâi s¾t non
9 - Nam ch©m vÜnh cöu
10 - VÝt ®Þnh vÞ nhiÖt ®é
11 - æ c¾m nhiÖt kÕ
12 - G¸ nhùa lâi nhiÖt kÕ
13 - £cu ®Æt t0C vµ cã g¾n tiÕp ®iÓm ®éng
14 - B¶ng xem nhiÖt ®é díi.
- Ho¹t ®éng cña nhiÖt kÕ c«ng t¾c: Khi ta xoay nam ch©m vÜnh cöu 9 th× s¾t non còng chuyÓn ®éng theo lµ cho ªcu chØ nhiÖt ®é còng ch¹y trªn trôc vÝt, ®ång thêi thay ®æi kho¶ng c¸ch cÆp tiÕp ®iÓm mµ mét m¸ chÝnh lµ sù lªn xuèng cña thuû ng©n, mét m¸ lµ d©y b¹c nhá còng chuyÓn ®éng lªn xuèng. Khi thuû ng©n d©ng lªn ch¹m d©y b¹c th× ë m¹ch ngoµi ®ãng m¹ch c¾t ®iÖn cho kh¸ng ®èt. B¶ng chØ thÞ phÝa díi lµ chØ ®Ó chØ nhiÖt ®é thËt cña tñ.
1.2.2 CÆp nhiÖt ®iÖn.
- CÊu t¹o: CÆp nhiÖt ®iÖn cã cÊu t¹o gåm hai d©y kim lo¹i kh¸c nhau ®îc nèi víi nhau bëi hai mèi hµn.SuÊt ®iÖn ®éng E phô thuéc vµo b¶n chÊt vËt liÖu lµm c¸c d©y dÉn.
- Nguyªn lÝ lµm viÖc: CÆp nhiÖt ®iÖn lµ c¶m biÕn ®o nhiÖt ®é, chuyÓn tÝn hiÖu nhiÖt ®é sang tÝn hiÖu ®iÖn ¸p dùa trªn hiÖn tîng nhiÖt ®iÖn. HiÖn tîng nµy nh sau: NÕu lÊy hai d©y dÉn cã b¶n chÊt kim lo¹i kh¸c nhau nèi chÆt l¹i víi nhau ë hai ®Çu råi ®èt nãng mét ®Çu th× trong vßng d©y sÏ xuÊt hiÖn dßng ®iÖn. Dßng ®iÖn nµy ®îc gäi lµ dßng ®iÖn nhiÖt. Sù xuÊt hiÖn dßng nhiÖt ®iÖn nµy cã thÓ gi¶i thÝch b»ng hiÖn tîng khuÕch t¸n ®iÖn tö tù do. ë ®©y tån t¹i hai hiÖn tîng: hiÖn tîng khuÕch t¸n ®iÖn tö tù do gi÷a hai d©y dÉn t¹i ®iÓm tiÕp xóc vµ hiÖn tîng khuÕch t¸n ®iÖn tö trong mçi d©y dÉn khi cã sù chªnh lÖch nhiÖt ®é ë hai ®Çu d©y.
Khi hai d©y dÉn kh¸c nhau ®îc g¾n tiÕp xóc víi nhau, th× do hai d©y cã sè lîng ®iÖn tö tù do kh¸c nhau nªn t¹i ®iÓm tiÕp xóc sÏ cã sù khuÕch t¸n ®iÖn tö tù do. D©y nµo cã ®iÖn tö tù do nhiÒu h¬n th× sè lîng tö tù do cña nã khuÕch t¸n sang d©y kia sÏ nhiÒu h¬n sù khuÕch t¸n ngîc l¹i, v× vËy b¶n th©n nã sÏ thiÕu ®iÖn tö tù do vµ mang ®iÖn tÝch d¬ng. PhÝa bªn d©y cßn l¹i sÏ thõa ®iÖn tö tù do nªn mang ®iÖn tÝch ©m. Nh vËy t¹i ®iÓm tiÕp xóc sÏ xuÊt hiÖn søc ®iÖn ®éng mµ ®iÖn trêng cña nã chèng l¹i sù khuÕch t¸n ®iÖn tö tõ d©y cã sè lîng ®iÖn tö tù do nhiÒu h¬n sang d©y cã Ýt h¬n. Gi¸ trÞ søc ®iÖn ®éng tiÕp xóc phô thuéc vµo b¶n chÊt cña hai d©y dÉn vµ nhiÖt ®é cña ®iÓm tiÕp xóc. NhiÖt ®é cµng t¨ng th× ho¹t tÝnh cña c¸c ®iÖn tö cµng t¨ng, kh¶ n¨ng khuÕch t¸n t¨ng lªn, gi¸ trÞ søc ®iÖn ®éng t¨ng lªn.
NÕu ®èt nãng mét ®Çu cña d©y dÉn th× ho¹t tÝnh cña ®iÖn tõ tù do ë ®Çu ®èt nãng sÏ t¨ng lªn v× vËy cã dßng ®iÖn khuÕch t¸n tõ ®Çu nãng ®Õn ®Çu l¹nh lµm cho ®Çu nãng thiÕu ®iÖn tö tù do nªn mang ®iÖn tÝch d¬ng cßn ®Çu l¹nh thõa ®iÖn tö tù do nªn mang ®iÖn tÝch ©m. Gi÷a hai ®Çu cña d©y dÉn sÏ xuÊt hiÖn mét søc ®iÖn ®éng.
H×nh trªn m« t¶ sù h×nh thµnh søc ®iÖn ®éng trong vßng d©y A-B víi ®iÒu kiÖn sè lîng ®iÖn tö tù do cña d©y A (NA) lín h¬n sè lîng ®iÖn tö tù do cña d©y B(NB), ®ång thêi nhiÖt ®é cña mét ®Çu tiÕp xóc lµ t vµ ®Çu kia lµ t0 vµ t > t0. Theo ®Þnh luËt KÐc- h«p, søc ®iÖn ®éng trong vßng d©y ®îc x¸c ®Þnh lµ:
E = eAB(t) – eA(t,t0) – eAB(t0) + eB(t,t0) (1-11)
Søc ®iÖn ®éng nµy ®· sinh ra dßng ®iÖn ch¹y trong vßng d©y. Trong thùc tÕ gi¸ trÞ eA(t,t0) vµ eB(t,t0) rÊt nhá so víi eAB(t) vµ eAB(t0) v× vËy c«ng thøc trªn cã thÓ chuyÓn sang d¹ng:
E = eAB(t) – eAB(t0) (1-12)
Nh vËy søc ®iÖn ®éng sinh ra trong vßng d©y tØ lÖ víi hiÖu nhiÖt ®é ë hai ®Çu d©y. NghÜa lµ th«ng qua gi¸ trÞ søc ®iÖn ®éng E ®o ®îc sÏ biÕt ®îc hiÖu nhiÖt ®é hai ®Çu d©y. Trong thùc tÕ cÆp nhiÖt ®iÖn thêng ®îc sö dông ®Ó ®o nhiÖt ®é cña m«i trêng hay vËt thÓ. Nh vËy nhiÖt ®é cña mét ®Çu ph¶i ®îc gi÷ cè ®Þnh, ®Çu nµy ®îc gäi lµ ®Çu tù do hay ®Çu l¹nh, ®Çu cßn l¹i ®îc nhóng vµo m«i trêng ®o nhiÖt ®é vµ nã ®îc gäi lµ ®Çu lµm viÖc hay ®Çu nãng. Ph¬ng tr×nh c¬ b¶n cña cÆp nhiÖt ®iÖn lµm c¶m biÕn ®o nhiÖt ®é nh sau:
E = f(t) víi t0 = const
§iÒu kiÖn chuÈn khi chia ®é c¸c cÆp nhiÖt quy ®Þnh t0 = 00C. §Æc tuyÕn cña c¸c cÆp nhiÖt ®iÖn E = f(t) khi t0 = 00C thêng ®îc biÓu diÔn díi d¹ng b¶ng sè liÖu. C¸c d©y A vµ B ®îc gäi lµ c¸c ®iÖn cùc nhiÖt.
*Mét sè cÆp nhiÖt ®iÖn th«ng dông:
- Therm«cuple Platin_Rhodium Platin:
NhiÖt ®é sö dông: T = -500C -> 15000C
§êng kÝnh d©y: 0,51 mm
Søc ®iÖn ®éng Seebeck: E = (-2,3 -> 16,7)mV
Lo¹i 10% Platin : T = 00C ->6000C, cÊp chÝnh x¸c lµ +/-2,5%
T = 6000C -> 16000C, cÊp chÝnh x¸c +/-0,4%
Lo¹i 13% Platin : T = 00C -> 5380C, cÊp chÝnh x¸c lµ +/-1,4%
T = 5380C -> 15000C, +/-0,25%
Lo¹i 30% Platin: T = 00C -> 17000C, +/-0,5%
- Thermocouple Wolfram- Rhenium:
§êng kÝnh d©y: 0,4 mm
Søc ®iÖn ®éng Seebeck : E = (0 -> 38,5)mV
Lo¹i Wolfram_Rhenium 5% : T = 00C -> 27600C
Lo¹i Wolfram_Rhenium 26% : T = 00C -> 19500C
Chuyªn dïng ®Ó ®o nhiÖt ®é rÊt cao.
- Thermocouple Chromel_Alumel:
NhiÖt ®é sö dông : T = -2700C -> 12500C
§êng kÝnh d©y : 3,25 mm
Søc ®iÖn ®éng Seebeck : E = (-5,35 -> 50) mV
CÊp chÝnh x¸c : T = 00C -> 4000C lµ +/-3%
T = 4000C -> 12500C lµ +/- 0,75%
- Thermocouple Chromel_Constantan:
NhiÖt ®é sö dông : T = -2700C -> 8700C
§êng kÝnh d©y: 3,25 mm
Søc ®iÖn ®éng Seebeck : E = (-9,8 -> 66)mV
CÊp chÝnh x¸c: T = 00C -> 4000C lµ +/-3%
T = 4000C -> 12500C lµ +/-0,75%
1.2.3 NhiÖt kÕ ®iÖn trë.
- CÊu t¹o: NhiÖt ®iÖn trë b¸n dÉn cßn gäi lµ thermistor ®îc chÕ t¹o tõ mét sè oxit b¸n dÉn ®a tinh thÓ kh¸c nhau nh: MgO, Mn2O3, NiO …®îc trén lÉn víi nhau theo tØ lÖ thÝch hîp, sau ®ã ®îc nÐn ®Þnh d¹ng vµ ®îc ®èt ë nhiÖt ®é 100000C. Khi nhiÖt ®é t¸c ®éng lµm ¶nh hëng ®Õn nång ®é ®iÖn tÝch tù do, dÉn ®Õn néi trë thay ®æi theo. Lîi dông tÝnh chÊt nµy ngêi ta ®· chÕ t¹o ra lo¹i c¶m biÕn nµy.
- Nguyªn lÝ lµm viÖc: NhiÖt kÕ ®iÖn trë lµ c¶m biÕn ®o nhiÖt ®é cã thÓ sö dông ®Ó ®o nhiÖt ®é trong kho¶ng tõ -260 ®Õn 7500C. Trong nh÷ng trêng hîp riªng cã thÓ lªn tíi 10000C. Nguyªn lÝ ho¹t ®éng cña nhiÖt kÕ ®iÖn trë dùa vµo sù phô thuéc ®iÖn trë cña vËt dÉn hay b¸n dÉn vµo nhiÖt ®é cña nã theo c«ng thøc:
Rt = f(R0,t) (1-13)
Trong ®ã: R0 : lµ ®iÖn trë ë 00C
Rt : lµ ®iÖn trë ë t0C
Yªu cÇu c¬ b¶n ®Ó mét vËt liÖu cã thÓ sö dông lµm nhiÖt kÕ ®iÖn trë lµ ph¶i cã hÖ sè nhiÖt ®iÖn trë lín æn ®Þnh vµ ®iÖn trë suÊt lín. Trong c«ng nghiÖp thêng sö dông hai lo¹i nhiÖt kÕ ®iÖn trë d©y dÉn lµ ®ång vµ b¹ch kim.
NhiÖt kÕ ®iÖn trë ®ång thêng ®îc chÕ t¹o víi ®êng kÝnh d©y 0,02 ÷ 0,05 mm. NhiÖt ®é cùc ®¹i cã thÓ sö dông lªn ®Õn 1800C. Mèi quan hÖ gi÷a ®iÖn trë vµ nhiÖt ®é cña nhiÖt kÕ ®iÖn trë ®ång ®îc m« t¶ b»ng c«ng thøc:
Rt = R0 (1 + 4,25.10-3 t) (1-14)
NhiÖt kÕ ®iÖn trë b¹ch kim ®îc chÕ t¹o rÊt nhiÒu lo¹i b»ng nhiÒu ph¬ng ph¸p kh¸c nhau. Phô thuéc vµo ph¬ng ph¸p chÕ t¹o mµ giíi h¹n ®o sÏ kh¸c nhau. NÕu nhiÖt kÕ ®iÖn trë b¹ch kim ®îc chÕ t¹o b»ng d©y dÉn cã ®êng kÝnh tõ 0,05 ®Õn 0,1 mm th× giíi h¹n ®o cùc ®¹i cã thÓ lªn tíi 7500C vµ nÕu dïng d©y cã ®êng kÝnh 0,5 mm th× cã thÓ ®o ®îc nhiÖt ®é ®Õn 11000C. NÕu nhiÖt ®é thay ®æi tõ 0 ®Õn 6600C th× mèi liªn hÖ gi÷a ®iÖn trë vµ nhiÖt ®é cña b¹ch kim ®îc m« t¶ theo c«ng thøc:
Rt = R0 (1 + 3,94.10-3t – 5,8.10-7t2) (1-15)
Khi nhiÖt ®é thay ®æi tõ -190 ®Õn 00C th× mèi liªn hÖ gi÷a ®iÖn trë vµ nhiÖt ®é cña b¹ch kim cã d¹ng:
Rt = R0 (1 + 3,94.10-3t – 5,8.10-7t2 – 4.10-12t3) (1-16)
NhiÖt kÕ ®iÖn trë b¸n dÉn khèi ®îc chÕ t¹o tõ hçn hîp nhiÒu oxit kim lo¹i kh¸c nhau ( CuO, MnO). Khi chÕ t¹o hçn hîp oxit ®îc nung ë nhiÖt ®é cao t¹o nªn nh÷ng khèi ch¾c vµ h×nh thµnh nh÷ng liªn kÕt ho¸ häc. Mèi liªn hÖ gi÷a ®iÖn trë vµ nhiÖt ®é ®îc m« t¶ b»ng quan hÖ:
RT = A.eB/T (1-17)
Trong ®ã : A - h»ng sè phô thuéc vµo tÝnh chÊt vËt lÝ cña b¸n dÉn, kÝch thíc vµ h×nh d¸ng cña nhiÖt ®iÖn trë.
B - h»ng sè phô thuéc vµo tÝnh chÊt b¸n dÉn (B < 0)
T - nhiÖt ®é cña nhiÖt kÕ tÝnh theo ®é Kenvin.
¦u ®iÓm c¬ b¶n cña nhiÖt kÕ ®iÖn trë b¸n dÉn lµ cã ®é nh¹y cao, hÖ sè nhiÖt ®iÖn trë cña nã ©m cã gi¸ trÞ gÊp 6 ÷ 10 lÇn hÖ sè nhiÖt ®iÖn trë cña kim lo¹i. NhiÖt kÕ ®iÖn trë ®îc chÕ t¹o díi d¹ng thanh, vßng ®Öm, ®Üa vµ h¹t.
H×nh trªn lµ sù m« t¶ cÊu t¹o cña nhiÖt kÕ b¸n dÉn d¹ng thanh. Thanh b¸n dÉn 1 ®îc phñ líp s¬n – men tr¾ng cã hai n¾p chôp tiÕp xóc 2 liªn kÕt víi hai d©y dÉn ra 3. Lo¹i nhiÖt kÕ ®iÖn trë nµy chØ sö dông ë m«t trêng kh« r¸o. §Ó cã thÓ sö dông ë m«i trêng bÊt k× th× toµn bé thanh b¸n dÉn ph¶i ®Æt trong vá b¶o vÖ b»ng kim lo¹i. NhiÖt kÕ ®iÖn trë d¹ng thanh ®îc chÕ t¹o víi gi¸ trÞ ®iÖn trë ®Þnh møc ë 200C thay ®æi tõ 1000 ®Õn 200000Ω ,nhiÖt ®é ®o trong kho¶ng -100 ®Õn 1200C.
Nhîc ®iÓm c¬ b¶n cña nhiÖt kÕ ®iÖn trë b¸n dÉn lµ ®Æc tÝnh phi tuyÕn tÝnh, ®iÖn trë ®Þnh møc vµ c¶ ®Æc tuyÕn cña c¸c nhiÖt kÕ ®iÖn trë b¸n dÉn rÊt kh¸c nhau v× vËy chóng kh«ng cã kh¶ n¨ng thay thÕ gi÷a c¸c nhiÖt kÕ ®iÖn trë s¶n xuÊt hµng lo¹t cïng chñng lo¹i.
1.2.4 C¶m biÕn nhiÖt ®é vi m¹ch ®iÖn tö.
§©y lµ sù kÕt hîp cña c¶m biÕn nhiÖt ®é vµ c¸c m¹ch ®iÖn tö t¹o lªn nh÷ng vi m¹ch ®iÖn tö ®Ó lµm c¶m biÕn nhiÖt ®é. ¦u ®iÓm cña c¸c c¶m biÕn lo¹i nµy lµ cã ®Æc tÝnh tuyÕn tÝnh vµ cã ®é nh¹y rÊt lín. Nhîc ®iÓm lµ giíi h¹n ®o kh«ng cao.
a.Vi m¹ch LM335:
§©y lµ diod zen¬ c¶m biÕn nhiÖt ®é cã giíi h¹n sö dông tõ -40 ®Õn 1000C. §Æc tuyÕn cña nã ®îc m« t¶ theo c«ng thøc:
U = 10.T (mV) = 2730 + 10.t (mV) (1-18)
Víi T lµ gi¸ trÞ nhiÖt ®é tÝnh theo Kenvin, cßn t lµ 0C.
Dßng ®iÖn ®i qua vi m¹ch cho phÐp trong kho¶ng 0,4 ®Õn 5 mA. NÕu dßng ®iÖn cao h¬n cã thÓ ph¸ vì vi m¹ch. Trong m¹ch ®o nhiÖt ®é nªn chän dßng I ≥ 1 mA v× nhá h¬n 1 mA cã thÓ lµm gi¶m ®é chÝnh x¸c. H×nh 3 lµ s¬ ®å m¹ch ®iÖn ®¬n gi¶n ®Ó n¾p c¶m biÕn.
H×nh 3: S¬ ®å l¾p LM335 ®¬n gi¶n.
R1 lµ ®iÖn trë giíi h¹n dßng qua c¶m biÕn ®îc tÝnh cho ®iÒu kiÖn chuÈn nhiÖt ®é t = 200C. NÕu chän dßng ®iÖn lµ I mA th× R1 ®îc tÝnh theo c«ng thøc:
(1-19)
Víi E lµ ®iÖn ¸p nguån (V)
Rt lµ ®iÖn trë t¶i. §Ó ®¶m b¶o tÝnh tuyÕn tÝnh cña chuyÓn ®æi ®o ®ßi hái It << I. §é lÖch tuyÕn tÝnh cña LM335 cã thÓ ®¹t ± 10C. Khi nhiÖt ®é t = 00C tÝn hiÖu ra U = 2,73V
b.Vi m¹ch LM34:
Lµ vi m¹ch sö dông ®Ó ®o nhiÖt ®é thay ®æi trong kho¶ng tõ -50 ®Õn 3000F ( kho¶ng tõ -45,6 ®Õn 148,90C). TÝn hiÖu ra cña LM34 tØ lÖ víi ®é Pharenhait vµ hoµn toµn kh«ng tuyÕn tÝnh víi ®é nh¹y ε = 10 mV/ 10F. LM34 kh«ng ®ßi hái thiÕt bÞ hiÖu chØnh bªn ngoµi. Dßng tiªu thô cña LM34 chØ kho¶ng 70μA. Sai sè ®o ±1,50F ®èi víi toµn bé thang ®o ( tõ -50 ®Õn 3000F). Sai sè ®o nhiÖt ®é phßng ±0,50F. C¸c m¹ch nèi LM34 ®Ó sö dông ®îc m« t¶ trong h×nh 4:
H×nh 4: M¹ch nèi LM34 ®Ó sö dông.
Nguån cung cÊp +E cã thÓ thay ®æi trong kho¶ng tõ 5 ®Õn 20V. H×nh 4a sö dông khi ®o nhiÖt ®é d¬ng pharenhait, cßn h×nh 4b sö dông khi ®o c¶ nhiÖt ®é ©m pharenhait. §iÖn trë R ®¬c chän theo c«ng thøc R = -E/50μA. TÝn hiÖu ra thay ®æi theo hµm:
U = 10.n (mV) (1-20)
Víi n - gi¸ trÞ nhiÖt ®é tÝnh theo pharenhait (n0F).
c.Vi m¹ch AD590 (AD592):
Vi m¹ch AD590 (AD592) lµ c¶m biÕn nhiÖt ®é cã tÝn hiÖu ra lµ dßng ®iÖn tØ lÖ víi nhiÖt ®é tuyÖt ®èi (0K). §iÒu nµy cho phÐp truyÒn tÝn hiÖu ®i xa mµ kh«ng bÞ ¶nh hëng cña ®iÖn trë d©y dÉn. Giíi h¹n lµm viÖc cña AD590 tõ -55 ®Õn 1500C (AD592 tõ -25 ®Õn 1050C) víi sai sè ±0,50C cho toµn thang ®o. Dßng ra cho AD590 (AD592) ®îc biÓu diÔn díi d¹ng:
I = 1.T (μA) = 273 + 1.t (μA) (1-21)
Trong ®ã : T lµ nhiÖt ®é tÝnh theo Kenvin cßn t tÝnh theo Cenxi. Nh vËy ®é nh¹y cña c¶m biÕn lµ 1μA/10K.
Ch¬ng2:
Tæng quan vÒ c¸c ®èi tîng ®iÒu khiÓn.
2.1.hÖ vi ®iÒu khiÓn 8051.
2.1.1 Giíi thiÖu chung.
Vi xö lÝ ( Microprocessor), bé phËn xö lÝ trung t©m ®Ó xö lÝ lÖnh, ®· ra ®êi lÇn ®©u tiªn (1971) víi 4 bit d÷ liÖu, ®· lÇn lît ®îc c¶i tiÕn thµnh 8 bit (8088 n¨m 1974), 16 bit (8086, 80286 n¨m 1978), 32 bit (80386, 80486, n¨m 1983) vµ 64 bit (80586, n¨m 1991).
Trªn c¬ së c¸c vi xö lÝ trªn , thªm c¸c khèi ch¬ng tr×nh chØ ®äc (PROM), khèi nhí ®äc /ghi RAM, c¸c cæng vµo ra song song vµ nèi tiÕp, ngêi ta ®· chÕ t¹o ®îc c¸c m¸y vi tÝnh c¸ nh©n PC (personal Computer) nh PC/XT (1985 víi 8080, 8085), PC/AT (1987 víi 80286), PC/AT c¶i tiÕn (1989 víi 80386, 80486) vµ Pentium (1991 víi 80586). Riªng Pentium, cã Pentium I (tèc ®é xung nhÞp 66MHz), Pentium II (tèc ®é 133MHz), Pentium III (tèc ®é 233MHz), Pentium MTX ®a ph¬ng tiÖn, Pentium Pro hay IV (tèc ®é 1,4GHz,1995) vµ hiÖn nay lµ Pentium V (tèc ®é tíi 2,4GHz). C¸c thÕ hÖ m¸y vi tÝnh c¸ nh©n nµy ®· t¹o ra sù bïng næ th«ng tin vµ c¸ch m¹ng vÒ kÜ thuËt v× m¸y tÝnh ®· x©m nhËp vµo hÇu hÕt c¸c lÜnh vùc khoa häc-kÜ thuËt, truyÒn th«ng víi m¹ng toµn cÇu – Internet vµ ®êi sèng x· héi, tíi tõng gia ®×nh cña c¶ nh©n lo¹i trªn toµn thÕ giíi.
Vi ®iÒu khiÓn cã kh¶ n¨ng nh mét m¸y vi tÝnh, cã nh÷ng u ®iÓm ®Æc biÖt vÒ kÝch thíc rÊt nhá, nªn ®· x©m nhËp sau h¬n n÷a vµo c¸c thiÕt bÞ ®o lêng, ®iÒu khiÓn tù ®éng ho¸ vµ ®Æc biÖt lµ vµo c¸c thiÕt bÞ cña ®êi sèng hµng ngµy nh ®ång hå thêi gian, ®ång hå b¸o giê, ®Çu m¸y ghi vµ ph¸t ©m hay ph¸t h×nh (video, VCD,DVD v.v…). §Ønh cao cña viÖc dïng V§K lµ dïng trong ngêi m¸y (ROBOT) vµ c¸c thiÕt bÞ PLC ®Ó ®iÒu khiÓn logic ch¬ng tr×nh ho¸ d©y truyÒn s¶n xuÊt tù ®éng.
Vi ®iÒu khiÓn cã hai dßng hä lín lµ vi ®iÒu khiÓn 68HCxx cña h·ng Motorola(th«ng dông ë T©y ¢u) vµ MCS-51 cña h·ng Intel(th«ng dông trªn toµn thÕ giíi).
Ngoµi c¸c bé phËn gièng nhau vÒ cÊu tróc, c¸c vi ®iÒu khiÓn trªn ®Òu cã:
C¸c nhãm lÖnh: nh rÏ nh¸nh ch¬ng tr×nh ( ®iÒu khiÓn ch¬ng tr×nh thay ®æi theo lÖnh), dÞch chuyÓn d÷ liÖu( gi÷a c¸c thanh ghi trong RAM), xö lÝ sè häc( céng, trõ, nh©n, chia), xö lÝ logic (Vµ,HoÆc, lo¹i trõ v.v…) vµ xö lÝ theo bit (x¸c lËp, xo¸ ®¶o v.v…)
C¸c hµnh ®éng c¬ b¶n: nh trao ®æi tin song song, trao ®æi tin nèi tiÕp, ®Þnh thêi ._.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 21.Trinh Manh Hung.doc.doc