Chương 12: Đối tượng lò nhiệt và cảm biến 5.2.1. Đối tượng lò nhiệt Trong thực tế, trong công nghiệp các lò nhiệt thường có công suất rất lớn, quán tính lớn, tầm nhiệt hoạt động rộng và có nhiều cách đốt nóng khác nhau như dùng lò xo, khí đốt, sóng cao tần…Khi điều khiển nhiệt độ, đặc tính cần chú ý là độ quán tính, năng suất toả nhiệt ra môi trường. Tính chất của lò nhiệt phụ thuộc vào thể tích, vật liệu cách nhiệt và nguồn nhiệt. Lò nhiệt được sử dụng trong luận văn là 1 loại lò nướng dân dụng, điện áp xoay chiều, có độ quán tính tương đối lớn, có công suất tiêu thụ lớn nhất là 800W. 5.2.2. Các loại cảm biến Khi điều khiển nhiệt độ, chúng ta phải có thiết bò để đọc nhiệt độ hiện tại của lò về, từ đó mới có thể điều khiển nhiệt độ 1 cách chính xác. Thiết bò đó là cảm biến. Trong thực tế người ta thường sử dụng những loại cảm biến sau: Thermocouple, RTD, thermistor, và các IC bán dẫn 5.2.2.1. RTD Ưu điểm ° Ổn đònh nhất ° Chính xác ° Độ tuyến tính cao Khuyết điểm ° Giá thành cao ° Cần phải cung cấp nguồn dòng ° Tự gia tăng nhiệt 5.2.2.2. Thermistor Ưu điểm ° Ngõ ra có giá trò lớn ° Đáp ứng nhanh Khuyết điểm ° Phi tuyến ° Giới hạn tầm đo nhiệt ° Dễ vỡ ° Cần phải cung cấp nguồn dòng ° Tự gia tăng nhiệt 5.2.2.3 . IC cảm biến Ưu điểm ° Tuyến tính nhất ° Ngõ ra có giá trò cao nhất ° Rẻ tiền Khuyết điểm ° Nhiệt độ đo dưới 200 0 C ° Cần cung cấp nguồn cho cảm biến 5.2.2.4 .Thermocouple (Cặp nhiệt điện) Gồm 2 dây kim loại khác nhau được hàn lại ở 1 đầu được gọi là đầu nối nóng, hai đầu còn lại gọi là đầu nối lạnh hay đầu nối chuẩn + T o V Đầu nóng Hình: Sơ đồ nguyên lý thermocouple Theo hiệu ứng Seebeck, khi có chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng hay đầu lạnh thì phát sinh suất điện động giữa 2đầu lạnh,hai đầu lạnh đặt cùng nhiệt độ T o . V = a + b.  T + c.  T2 (2.4)  T = T-T o Kim loại A Kim loại B Trong đó T:nhiệt độ đo, To:nhiệt độ đầu lạnh Từ (2.4) ta thấy quan hệ giữa V và  T là phi tuyến . Nhưng khi sử dụng tầm đo hẹp có thể tuyến tính hoá đặc tính cặp nhiệt điện theo biểu thức: V=k.  T k:hệ số nhiệt, đơn vò µV/ o C. Một số loại cặp nhiệt thông dụng Nế u dây cặp nhiệt không được dài và ta phải sử dụng dây đồng để nối đến dụng cụ đo thì số chỉ của dụng cụ đo là hiệu số giữa nhiệt độ đo T và nhiệt độ chỗ nối T o , nhiệt độ T o thường là Cặp nhiệt Vật liệu cấu tạo Hệ số nhiệt k (µV/ o C) Loại J Sắt-Constantan 52.3 Loại K Chromel- Alumel 40.0 Loại S Platinum- Rhodium 6.4 Loại T Đồng- Constantan 42.8 không ổn đònh Để khắc phục ta nên dùng dây nối dài cùng loại với vật liệu cặp nhiệt để bù trừ nhiệt độ T o , lúc này ta có: V=k(T-T 1 ) Nhiệt độ T 1 ổn đònh và đo được Điện áp từ cặp nhiệt điện là khá nhỏ vì thế ta phải khuếch đại lên nhiều lần để đo được điện áp đó ngoài ra cần có thiết bò đo nhiệt độ đầu lạnh để bù trừ. Ưu điểm của thermocouple ° Là thành phần tích cực, tự cung cấp công suất ° Đơn giản, dễ sử dụng, giá thành hạ ° Tầm đo nhiệt rộng Khuyết điểm ° Độ tuyến tính kém ° Kém nhạy. ° Đòi hỏi điện áp tham chiếu 5.3. Bù nhiệt của môi trường Khi dùng thermocouple thì giá trò hiệu điện thế thu được bò ảnh hưởng bởi 2 loại nhiệt độ: nhiệt độ cần đo và nhiệt độ tham chiếu. Cách gán 0 o C cho nhiệt độ tham chiếu thường chỉ làm trong phòng thí nghiệm để rút ra các giá trò của thermocouple. Trong thực tế thì nhiệt độ tham chiếu thường là nhiệt độ của môi trường nơi mạch hoạt động nên không thể biết được chính xác nhiệt độ này là bao nhiêu vì thế vấn đề bù trừ nhiệt độ được đặt ra để làm sao ta thu được hiệu điện thế 1 cách chính xác(chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ cần đo) Bù nhiệt môi trường là ta phải có thành phần cho phép xác đònh nhiệt độ môi trường rồi từ đó tạo ra 1 giá trò để bù lại giá trò tạo ra bởi thermocouple chứ không thể bù nhiệt bằng cách ước lượng nhiệt độ môi trường rồi khi đọc giá trò hiệu điện thế thì trừ đi giá trò mà ta đã ước lượng bởi vì: - Nhiệt độ môi trường thay đổi 1 cách thường xuyên, không xác đònh trước. - Ở những nơi khác nhau thì nhiệt độ môi trường khác nhau. . Chương 12: Đối tượng lò nhiệt và cảm biến 5.2.1. Đối tượng lò nhiệt Trong thực tế, trong công nghiệp các lò nhiệt thường có công suất rất lớn, quán tính lớn, tầm nhiệt hoạt động rộng và. lò xo, khí đốt, sóng cao tần…Khi điều khiển nhiệt độ, đặc tính cần chú ý là độ quán tính, năng suất toả nhiệt ra môi trường. Tính chất của lò nhiệt phụ thuộc vào thể tích, vật liệu cách nhiệt. nhất là 800W. 5.2.2. Các loại cảm biến Khi điều khiển nhiệt độ, chúng ta phải có thiết bò để đọc nhiệt độ hiện tại của lò về, từ đó mới có thể điều khiển nhiệt độ 1 cách chính xác. Thiết bò đó