Báo cáo kĩ thuật đo 2: Tổng quan cảm biến đo nhiệt độ, thermocouple DS18B20,TCN75

Chia sẻ: Liêm Phan | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:24

Thêm vào BST

Báo xấu

276
lượt xem 40
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Báo cáo kĩ thuật đo 2: Tổng quan cảm biến đo nhiệt độ, thermocouple DS18B20,TCN75 với các vấn đề chính được trình bày như sau: Cặp nhiệt điện (Thermocouples), nhiệt điện trở (RTD-resitance temperature detector ), Thermistor. Hy vọng tài liệu là nguồn thông tin hữu ích cho quá trình học tập và nghiên cứu của các bạn. Mời các bạn cùng tìm hiểu để nắm bắt nội dung thông tin vấn đề.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo kĩ thuật đo 2: Tổng quan cảm biến đo nhiệt độ, thermocouple DS18B20,TCN75

ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Khoa điệnđiện tử viễn thông  BÁO CÁO KĨ THUẬT ĐO 2 Đề tài: tổng quan cảm biến đo nhiệt độ, thermocouple DS18B20,TCN75. Giáo viên hướng dẫn: Lê Mạnh Thắng Danh sánh nhóm : 1. Trần quốc cương
2. Trần thanh bình 3. Lê văn định MỤC LỤC
TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ: Trong các đại lượng vật lý nhiệt độ là một trong những đại lượng được quan tâm nhiều nhất. đó là vì nhiệt độ có vai trò quyết định trong nhiều tính chất của vật chất. để đo được nhiệt độ ta cần phải dùng cảm biến nhiệt độ. 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,.. PHÂN LOẠI CẢM BIẾN NHIỆT: Cặp nhiệt điện ( Thermocouple ). Nhiệt điện trở ( RTDresitance temperature detector ). Thermistor. TCN75 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
Năm 1821, nhà vật lý Đức Estonia Thomas Johann Seebeck phát hiện ra rằng khi bất kỳ dây dẫn phải chịu sự chênh lệch nhiệt độ, nó sẽ tạo ra một điện áp. Điều này bây giờ được gọi là hiệu ứng nhiệt điện hoặc hiệu ứng Seebeck. Cấu tạo các cặp nhiệt điện trong công nghiệp:
Hình ảnh thực tế:
Đặc điểm: Trái ngược với hầu hết các phương pháp khác về đo lường nhiệt độ, cặp nhiệt điện không cần các tác động điện áp từ bên ngoài. Vì nó tự sản sinh ra dòng điện khi nhiệt độ thay đổi. Hạn chế chính với cặp nhiệt điện là độ chính xác; rất khó có thể đạt sai số dước 10C. Các hợp kim khác nhau được sử dụng cho các phạm vi nhiệt độ khác nhau. Các đặc tính như khả năng chống ăn mòn cũng có thể quan trọng khi lựa chọn một loại cặp nhiệt điện. Trường hợp điểm đo xa thiết bị đo, kết nối trung gian có thể được thực hiện bằng dây dẫn điện ít tốn kém hơn so với các vật liệu được sử dụng trong các cảm biến. Cặp nhiệt điện thường được tiêu chuẩn đối với một nhiệt độ tham chiếu từ 0 độ C; dụng cụ thực tế sử dụng phương pháp điện tử bù trừ nguồn lạnh để điều chỉnh nhiệt độ khác nhau tại các đầu cuối của thiết bị. Dụng cụ điện tử cũng có thể bù đắp cho những đặc điểm khác nhau của các cặp nhiệt điện, và do đó cải thiện độ chính xác và độ chính xác của phép đo. Ứng dụng Cặp nhiệt điện được sử dụng rộng rãi trong khoa học và công nghiệp; bao gồm các ứng dụng đo nhiệt độ cho lò nung, xả từ tuabin khí, động
cơ diesel, và các quy trình công nghiệp khác. Cặp nhiệt điện cũng được sử dụng trong nhà, văn phòng và các doanh nghiệp như các cảm biến nhiệt độ trong nhiệt, và cũng như các cảm biến ngọn lửa trong các thiết bị an toàn cho các thiết bị chủ yếu chạy bằng khí. Cách lắp đặt cũng giống như các Biến trở nhiệt trong công nghiệp. 2. Nhiệt điện trở ( RTDresitance temperature detector ):
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.
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 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 Tẹtmít.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. Giới thiệu IC TCN75 • TCN75 là một cảm biến nhiệt độ có thể lập trình được. Nó thông báo cho các bộ điều khiển khi nhiệt độ môi trường xung quanh vượt quá nhiệt độ mà người dùng thiết lập
• Ngõ ra của TCN75 có thể lập trình được để cho quá trình điều chỉnh nhiệt của hệ thống hoặc như một tín hiệu ngắt • Giao tiếp với tcn75 thực hiện thông qua chuẩn 2 dây tương thích với các giao thức chuẩn công nghiệp chuẩn 2 dây cho phép đọc nhiệt độ hiện tại, lập trình điểm thiết lập và cấu hình nhiệt độ của thiết bị • Chế độ shutdow có thể kích hoạt thông qua bus 2 dây đầu vào cho phép 8 TCN75 chia sẻ cùng 1 bus 2 dây để kiểm soát nhiệt độ ở nhiều thiết bị • Kích thước nhỏ, chi phí lắp đặt thấp và dễ sử dụng. Tcn75 là một sự lựa chọn hoàn hảo cho một hệ thống kiểm soát nhiệt độ Đặc điểm • Độ chính xác 0.5 ° C • Hoạt động từ 55 ° C đến + 125 ° C • Phạm vi hoạt động: 2.7V đến 5.5V • Standard 2Wire Serial Interface • Sự kiện nhiệt Alarm Output Chức năng như • Gián đoạn hoặc Comparator / Thermostat Output • 8 TCN75s có thể chia sẻ các Bus Cùng lúc • Chế độ Shutdown cho điện chờ thấp • sự tiêu thụ
• 5V chịu I / O tại VDD = 3V • Công suất thấp: • 250 uA ở chế độ hoạt động • 1 uA ở Chế độ Shutdown • 8Pin SOIC và MSOP được tích hợp
Ứng dụng: • Bảo vệ nhiệt cho CPU hiệu suất cao • Nhiệt kế • Chữa cháy / Báo động nhiệt • Quản lý nhiệt trong các hệ thống điện tử: • Máy tính • Đồ điện / Amplifiers • Máy Photocopy / Văn phòng điện tử • Điện tử gia dụng • Kiểm soát nhiệt
SƠ ĐỒ CHÂN TCN75 • 1 SDA nối tiếp (Bidirectional Serial Data). • 2 SCL cấp xung clock(Serial Data Clock Input) • . 3 INT/CMPTR tạo tín hiệu ngắt hoặc so sánh(Interrupt or Comparator Output). • 4 GND. • 5,6,7 chọn chân A2,A1,A0 • 8 VDD
THANH GHI TRONG TCN75:
CHUYỂN ĐỔI NHIỆT ĐỘ RA SỐ NHỊ PHÂN
Tìm Hiểu IC DS18B20 IC DS18B20: hình ảnh thực tế Mô tả tính năng của DS1820: DS1820 là nhiệt kế số có độ phân giải 912bit giao tiếp với vi điều khiển trung tâm thông qua 1 dây duy nhất ( 1 wire communication). DS1820 hoạt động với điện áp từ 3V5.5V có thể được cấp nguồn qua chân DQ chân trao đổi dữ liệu. Nó có thể đo nhiệt độ trong tầm 55125oC với độ chính xác +0.5 oC. Mỗi DS1820 có một Serial code 64bits duy nhất, điều này cho phép kết nối nhiều IC trên cùng đường bus. Chuẩn 1 wire có những đặc điểm sau: chỉ có một master trong hệ thống. Giá thành thấp. Tốc độ đạt dược tối đa 16kbps.
Khoảng cách truyền xa nhất là 300m. Lượng thông tin trao đổi nhỏ. 1. Sơ đồ khối của IC DS18B20
2. Thanh ghi dữ liệu Mỗi IC DS1820 có một mã 64bit riêng biệt bao gồm: 8 bit Family code, 48 bit serial code và 8 bit CRC code được lưu trong Rom. Các giá trị này giúp phân biệt giữa các IC với nhau trên cùng 1 bus. Giá trị Family code của DS1820 là 28h và giá trị CRC là kết quả của quá trình kiểm tra 56 bits trước đó. Tổ chức bộ nhớ Scratchpad: Bộ nhớ DS1820 bao gồm 9 thanh ghi 8bits Byte 0 và 1 lưu giá trị nhiệt độ chuyển đổi. Byte 2 và 3 lưu giá trị ngưỡng nhiệt độ. ( giá trị này được lưu khi mất điện).