Tham khảo tài liệu 'giáo trình hình thành hệ thống ứng dụng nguyên lý thiết kế mạch điều khiển p4', kỹ thuật - công nghệ, điện - điện tử phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Giáo trình hình thành hệ thống ứng dụng nguyên lý thiết kế mạch điều khiển p4
- .
B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
gi¸ trÞ trong kho¶ng 180Ω ≤ R ≤ 390Ω nÕu Vcc lµ 5V. Cßn cæng gi¶i m· lµm
nhiÖm vô nèi c¸c ®Çu cat«t xuèng m¸t.
2.2.5. C¶m biÕn nhiÖt ®é
C¶m biÕn nhiÖt ®é lµ mét dông cô chuyªn biÖt, ®−îc dïng ®Ó ®o vµ
khèng chÕ nhiÖt ®é. §©y mét ph−¬ng thøc ®o l−êng kh«ng ®iÖn, ®o vµ khèng
chÕ nhiÖt ®é ®−îc chia thµnh nhiÒu gi¶i nhiÖt ®é kh¸c nhau cã thÓ lµ ®o vµ
khèng chÕ nhiÖt ®é ë gi¶i nhiÖt ®é thÊp, ®o vµ khèng chÕ nhiÖt ®é ë gi¶i nhiÖt
®é trung b×nh, còng cã thÓ lµ ®o vµ khèng chÕ nhiÖt ®é ë gi¶i nhiÖt ®é cao.
Trong tÊt c¶ c¸c ®¹i l−îng vËt lý th× nhiÖt ®é lµ mét trong nh÷ng ®¹i
l−îng ®−îc quan t©m nhiÒu nhÊt. §ã lµ v× nhiÖt ®é cã vai trß quyÕt ®Þnh trong
nhiÒu tÝnh chÊt cña vËt chÊt. Mét trong nh÷ng ®Æc ®iÓm t¸c ®éng cña nhiÖt ®é
lµ lµm thay ®æi mét c¸ch liªn tôc c¸c ®¹i l−îng chÞu ¶nh h−ëng cña nã. Bëi
vËy, trong nghiªn cøu khoa häc, trong c«ng nghiÖp vµ trong ®êi sèng hµng
ngµy viÖc ®o nhiÖt ®é lµ ®iÒu rÊt cÇn thiÕt.
Tuy nhiªn, ®Ó ®o ®−îc trÞ sè chÝnh x¸c cña nhiÖt ®é lµ mét vÊn ®Ò rÊt
phøc t¹p. PhÇn lín c¸c ®¹i l−îng vËt lý ®Òu cã thÓ x¸c ®Þnh mét c¸ch ®Þnh
l−îng nhê so s¸nh chóng víi mét ®¹i l−îng cïng b¶n chÊt ®−îc gäi lµ ®¹i
l−îng so s¸nh. Nh÷ng ®¹i l−îng nh− thÕ gäi lµ ®¹i l−îng më réng bëi v× chóng
cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng béi sè hoÆc −íc sè cña ®¹i l−îng chuÈn. Ng−îc l¹i, nhiÖt
®é lµ mét ®¹i l−îng gia t¨ng nªn viÖc nh©n vµ chia nhiÖt ®é kh«ng cã mét ý
nghÜa vËt lý râ rµng. Bëi vËy, nghiªn cøu c¬ së vËt lý ®Ó thiÕt lËp thang ®o
nhiÖt ®é lµ mét vÊn ®Ò rÊt cÇn thiÕt.
* Thang ®o nhiÖt ®é: c¸c tÝnh chÊt vËt lý cña vËt liÖu phô thuéc vµo
nhiÖt ®é cña chóng. Tõ sù thay ®æi nhiÖt cña mét ®Æc tr−ng vËt lý cña vËt liÖu
cho tr−íc ng−êi ta lu«n lu«n cã thÓ x¸c ®Þnh mét thang nhiÖt ®é cho phÐp ®o
nhiÖt ®é vµ ®Æc biÖt lµ nhËn biÕt sù c©n b»ng cña hai nhiÖt ®é. Tuy vËy, thang
nhiÖt ®é nh− thÕ lµ hoµn toµn tuú tiÖn bëi v× nã liªn quan ®Õn mét tÝnh chÊt ®Æc
biÖt cña mét vËt thÓ ®Æc biÖt, nã kh«ng cho phÐp g¸n cho gi¸ trÞ nhiÖt ®é mét ý
nghÜa vËt lý riªng. ChØ cã xuÊt ph¸t tõ c¸c ®Þnh luËt nhiÖt ®éng häc míi cã thÓ
x¸c ®Þnh thang nhiÖt ®é cã ®Æc tr−ng tæng qu¸t.
Khoa C¬ ®iÖn - 32 - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
- .
B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
C¸c thang nhiÖt ®é tuyÖt ®èi ®−îc x¸c ®Þnh t−¬ng tù nh− nhau vµ dùa trªn
c¸c tÝnh chÊt cña chÊt khÝ lý t−ëng. §Þnh luËt Carnot nªu râ: hiÖu suÊt η cña mét
®éng c¬ nhiÖt thuËn nghÞch ho¹t ®éng gi÷a hai nguån (víi nhiÖt ®é θ1 vµ nhiÖt ®é
θ 2 t−¬ng øng), trong mét thang ®o bÊt kú, chØ phô thuéc vµo θ1 vµ θ 2 :
F (θ 1 )
η= (2-1)
F (θ 2 )
Nh− vËy, hµm F phô thuéc vµo thang ®o nhiÖt ®é. Ng−îc l¹i, viÖc lùa
chän hµm F sÏ quyÕt ®Þnh thang ®o nhiÖt ®é. §Æt F (θ ) = T khi ®ã sÏ x¸c ®Þnh
®−îc T nh− lµ nhiÖt ®é nhiÖt ®éng häc tuyÖt ®èi vµ hiÖu suÊt cña ®éng c¬ nhiÖt
thuËn nghÞch ®−îc viÕt nh− sau:
T1
η = 1− (2-2)
T2
Trong ®ã: T1 vµ T2 lµ nhiÖt ®é nhiÖt ®éng häc tuyÖt ®èi cña hai nguån.
MÆt kh¸c ta còng biÕt, chÊt khÝ lý t−ëng ®−îc x¸c ®Þnh bëi: néi n¨ng U chØ phô
thuéc vµo nhiÖt ®é cña chÊt khÝ, ph−¬ng tr×nh ®Æc tr−ng liªn hÖ gi÷a ¸p suÊt p,
thÓ tÝch v vµ nhiÖt ®é θ nh− sau:
p.v = G( θ ) (2-3)
Ngoµi ra còng cã thÓ chøng minh ®−îc lµ:
G( θ ) = RT (2-4)
Trong ®ã: R lµ h»ng sè cña chÊt khÝ lý t−ëng. Gi¸ trÞ R cña mét ph©n tö
gam chÊt khÝ chØ phô thuéc vµo ®¬n vÞ ®o nhiÖt ®é. ®Ó cã thÓ g¸n mét gi¸ trÞ sè
cho T, cÇn ph¶i x¸c ®Þnh ®¬n vÞ cho nhiÖt ®é. Muèn vËy chØ cÇn g¸n mét gi¸ trÞ
sè cho nhiÖt ®é t−¬ng øng víi mét hiÖn t−îng nµo ®ã víi ®iÒu kiÖn lµ hiÖn
t−îng nµy hoµn toµn x¸c ®Þnh vµ cã tÝnh lÆp l¹i.
+ Thang ®o nhiÖt ®é ®éng häc tuyÖt ®èi: thang Kelvin ( ®¬n vÞ lµ 0K)
trong thang ®o nµy ng−êi ta g¸n cho nhiÖt ®é cña ®iÓm c©n b»ng cña ba tr¹ng
th¸i n−íc- n−íc ®¸- h¬i mét gi¸ trÞ sè b»ng 273,150K. Tõ thang nhiÖt ®é ®éng
häc tuyÖt ®èi ng−êi ta ®· x¸c ®Þnh ®−îc c¸c thang míi lµ thang Celsius vµ
thang Fahrenheit b»ng c¸ch dÞch chuyÓn c¸c gi¸ trÞ nhiÖt ®é.
Khoa C¬ ®iÖn - 33 - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
- .
B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
+ Thang Celsius: trong thang nµy ®¬n vÞ nhiÖt ®é lµ (0C). Quan hÖ gi÷a
nhiÖt ®é Celsius vµ nhiÖt ®é Kelvin ®−îc x¸c ®Þnh bëi biÓu thøc sau:
T(0C) = T(0K) - 273,15 (2-5)
+ Thang Fahrenheit: ®¬n vÞ ®o nhiÖt ®é lµ Fahrenheit (0F). Quan hÖ gi÷a
nhiÖt ®é Celsius víi nhiÖt ®é Fahrenheit x¸c ®Þnh bëi biÓu thøc sau:
( ) {( ) }9
5
T 0 C = T 0 F − 32 (2-6)
() ()
9
T 0 F = T 0 C + 32 (2-7)
5
B¶ng 3.1 d−íi ®©y ghi c¸c gi¸ trÞ t−¬ng øng cña mét sè nhiÖt ®é quan
trong ë c¸c thang ®o kh¸c nhau.
B¶ng 2.1
Kelvin Celsius Fahrenheit
NhiÖt ®é
(0K) (0C) (0F)
§iÓm 0 tuyÖt ®èi 0 -273,15 -459,67
Hçn hîp n−íc-n−íc ®¸ 273,15 0 32
C©n b»ng n−íc-n−íc ®¸-h¬i n−íc 273,16 0,01 32,018
N−íc s«i 373,15 100 212
Thùc tÕ cã rÊt nhiÒu ph−¬ng ph¸p ®o nhiÖt ®é kh¸c nhau, trong ®ã ®Ó cã
thÓ ®o trùc tiÕp gi¸ trÞ nhiÖt ®é th× ng−êi ta th−êng sö dông mét sè ph−¬ng
ph¸p d−íi ®©y.
2.2.5.1. Khèng chÕ nhiÖt ®é b»ng nhiÖt kÕ
§Ó khèng chÕ nhiÖt ®é trong tñ nu«i cÊy vi khuÈn hiÖn nay mµ dïng
b»ng nhiÖt kÕ th× ng−êi ta sö dông mét sè dông cô nh−:
+ NhiÖt kÕ d·n në chÊt láng trong èng thuû tinh: dông cô nµy ®−îc dïng
®Ó khèng chÕ nhiÖt ®é trong kho¶ng tõ -2000C ®Õn 7500C, nguyªn lý ho¹t ®éng
cña lo¹i nhiÖt kÕ nµy lµ dùa trªn sù d·n në v× nhiÖt cña chÊt láng trong nhiÖt
kÕ. Mµ tiªu biÓu cho dông cô nµy mµ cã mét sè tñ nu«i cÊy vi khuÈn do Liªn
Khoa C¬ ®iÖn - 34 - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
- .
B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
X« vµ Trung Quèc s¶n xuÊt tr−íc ®©y vÉn ®ang ®−îc sö dông lµ nhiÖt kÕ c«ng
t¾c nguyªn lý vµ cÊu t¹o cña nã nh− sau:
• CÊu t¹o cña nhiÖt kÕ c«ng t¾c :
NhiÖt kÕ c«ng t¾c cã d¹ng nh− h×nh 2.12 sau:
H×nh 2.12. S¬ ®å cÊu t¹o cña nhiÖt kÕ c«ng t¾c
Trong ®ã: 1- BÇu thñy ng©n; 2- Cét cho thñy 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- Nhùa g¸ lâi nhiÖt kÕ; 13- £cu ®Æt nhiÖt ®é
vµ g¾n tiÕp ®iÓm ®éng; 14- B¶ng ®Æt nhiÖt ®é trªn; 15- B¶ng xem nhiÖt ®é.
• Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña nhiÖt kÕ c«ng t¾c:
Khi xoay nam ch©m vÜnh cöu (9) th× lâi s¾t non (8) còng chuyÓn ®éng
theo lµm cho ªcu ®Æt nhiÖt ®é vµ g¾n tiÕp ®iÓm (13) ch¹y trªn trôc vÝt (5), ®ång
thêi thay ®æi kho¶ng c¸ch cÆp tiÕp ®iÓm mµ mét m¸ cña tiÕp ®iÓm chÞu sù ®iÒu
khiÓn cña cét thñy ng©n, cßn mét m¸ cña tiÕp ®iÓm lµ d©y b¹c nhá nh− sîi tãc
vµ còng cã thÓ dao ®éng lªn xuèng ®−îc. D−íi t¸c ®éng cña nhiÖt ®é lµm cho
Khoa C¬ ®iÖn - 35 - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
- .
B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
cét thñy ng©n d©ng lªn lµm cho tiÕp ®iÓm ch¹m vµo d©y b¹c, t¸c ®éng ra bªn
ngoµi vµ ®ãng m¹ch ®iÒu khiÓn. PhÇn phÝa d−íi cña nhiÖt kÕ c«ng t¾c lµ phÇn
chØ thÞ chÝnh x¸c nhiÖt ®é cña tñ.
+ NhiÖt kÕ d·n në chÊt r¾n: lo¹i nhiÖt kÕ nµy ho¹t ®éng dùa trªn
nguyªn lý kÝch th−íc cña c¸c chÊt r¾n thay ®æi khi nhiÖt ®é thay ®æi. NhiÖt ®é
®o ®−îc phô thuéc vµo b¶n chÊt cña vËt liÖu r¾n. VÝ dô nh− ë mét sè tñ nu«i
cÊy vi khuÈn tr−íc ®©y cã sö dông dông cô nµy trong m¹ch ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é
®ã lµ thanh d·n në do Liªn X« vµ Trung Quèc chÕ t¹o, cÊu t¹o vµ nguyªn lý
ho¹t ®éng cña thanh d·n në nh− sau:
• Nguyªn lý cÊu t¹o cña thanh d·n në: nh− h×nh 2.13 d−íi ®©y
H×nh 2.13. Nguyªn lý cÊu t¹o thanh d·n në
Trong ®ã:
1-Thanh d·n në, th−êng lµm b»ng hîp kim cã ®é d·n në lín, h×nh d¸ng
cã d¹ng xo¾n ruét hoÆc th¼ng…
2- èng b¶o vÖ thanh d·n në.
3- VÝt ®iÒu chØnh nhiÖt ®é.
4- CÇn tiÕp ®iÓm thuéc thanh d·n në.
5- CÇn tiÕp ®iÓm thuéc nóm ®iÒu chØnh nhiÖt ®é.
6- Lß xo gi÷ thanh 5.
7- Lß so gi÷ thanh 6.
8- CÆp tiÕp ®iÓm b»ng Platin vµ tiÕp ®iÓm ®−îc c¸ch ®iÖn so víi vá m¸y.
Khoa C¬ ®iÖn - 36 - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
- .
B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
• Nguyªn lý lµm viÖc cña thanh d·n në: sù d·n në cña kim lo¹i ®−îc x¸c
®Þnh theo c«ng thøc vÒ hÖ sè d·n në kim lo¹i sau:
lt = l 0 (1 + αt ) (2-8)
Trong ®ã:
lt: lµ ®é dµi thanh d·n në ë t0C
l0: lµ ®é dµi thanh d·n në ë nhiÖt ®é tiªu chuÈn 00C
α : lµ hÖ sè d·n në kim lo¹i
t: lµ nhiÖt ®é ë thêi ®iÓm tøc thêi
Nh− vËy, viÖc chän hîp kim ®Ó lµm thanh d·n në lµ hÖ sè d·n në α lín
vµ chÞu ¨n mßn ®iÖn ho¸ cao. Nh−îc ®iÓm cña lo¹i nµy lµ khi ë nhiÖt ®é thÊp
th× ®é d·n në nhá do ®ã viÖc ®iÒu chØnh lµ kh«ng chÝnh x¸c.
Ho¹t ®éng cña thanh d·n në trong tñ nu«i cÊy vi khuÈn vµ qu¸ tr×nh ®ãng
c¸c tiÕp ®iÓm cho m¹ch ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é thÓ hiÖn trªn h×nh 2.14 d−íi ®©y.
H×nh 2.14. M« t¶ bé ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é b»ng thanh d·n në
Trong ®ã:
1a- Thanh d·n në.
1b- Trôc truyÒn ®éng.
2- èng b¶o vÖ c¸ch ®iÖn.
3- VÝt ®iÒu chØnh nhiÖt ®é ®Æt.
Khoa C¬ ®iÖn - 37 - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
- .
B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
4- CÇu tiÕp ®iÓm thuéc thanh d·n në.
5- CÇu tiÕp ®iÓm ®iÒu chØnh nhiÖt ®é.
6- Lß so gi÷ cÇn 5.
7- Lß so gi÷ cÇn 4.
8- CÆp tiÕp ®iÓm Platin.
9- VÝt b¾t d©y tiÕp ®iÓm 8.
10- Nóm chØ nhiÖt ®é.
11- Chèt chÆt vÝt v« tËn.
12- MÆt bÝch ®Ó b¾t vµo vá tñ.
Trªn h×nh vÏ thÊy, do cã cÆp lß so 6 vµ 7 nªn tiÕp ®iÓm 8 th−êng ®ãng.
Khi tñ lµm viÖc th× nhiÖt ®é trong tñ dï t¨ng lªn nh−ng ch−a ®Õn nhiÖt ®é
khèng chÕ, thanh d·n në cã d·n ra nh−ng ch−a ®ñ lùc ®Ó t¸ch cÆp tiÕp ®iÓm 8
ra. Khi nhiÖt ®é trong tñ tiÕp tôc t¨ng lªn tíi nhiÖt ®é ®Æt, khi ®ã kho¶ng c¸ch
gi÷a vÕ ph¶i trôc 4 vµ 5 b»ng kh«ng, t¹i ®ã cÆp lß so 6 vµ 7 vÉn gi÷ cho cÆp
tiÕp ®iÓm 8 dÝnh vµo nhau. Khi nhiÖt ®é t¨ng qu¸ nhiÖt ®é ®Æt, khi ®ã vÕ ph¶i
cÇn 6 tiÕp tôc ®i lªn cßn vÕ tr¸i cÇn 5 ®øng yªn, t¸ch cÆp tiÕp ®iÓm 8 ra c¾t
nguån ®iÖn cho kh¸ng ®èt. Khi nhiÖt ®é gi¶m xuèng, thanh d·n në co l¹i, vÕ
ph¶i cÇn 6 ®i xuèng ®ãng tiÕp ®iÓm 8 l¹i vµ ®ãng nguån ®iÖn cho kh¸ng ®èt.
2.2.5.2. Khèng chÕ nhiÖt ®é b»ng c¶m biÕn nhiÖt ®é Pt100
C¶m biÕn nhiÖt ®é Pt100 lµ lo¹i nhiÖt kÕ ®iÖn trë ®−îc chÕ t¹o b»ng
Platin. §©y lµ lo¹i ®iÖn trë Platin bëi v× Platin cã thÓ ®−îc chÕ t¹o víi ®é tinh
khiÕt rÊt cao (99,999%). §iÒu nµy cho phÐp t¨ng ®é chÝnh x¸c cña c¸c tÝnh
chÊt ®iÖn cña vËt liÖu. Ngoµi ra tÝnh tr¬ vÒ ho¸ häc vµ sù æn ®Þnh trong cÊu tróc
tinh thÓ cña Platin ®¶m b¶o sù æn ®Þnh cña c¸c ®Æc tÝnh dÉn ®iÖn cña ®iÖn trë
chÕ t¹o tõ lo¹i vËt liÖu nµy.
XÐt trong tr−êng hîp tæng qu¸t, gi¸ trÞ cña ®iÖn trë phô thuéc vµo nhiÖt ®é:
R(T) = R0F(T-T0) (2-8)
Trong ®ã: R0 lµ ®iÖn trë ë nhiÖt ®é T0; F lµ hµm ®Æc tr−ng cho vËt liÖu;
F=1 khi T=T0.
Tr−êng hîp kim lo¹i:
Khoa C¬ ®iÖn - 38 - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
- .
B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
R(T) = R0(1+AT+BT2+CT3) (2-9)
Trong ®ã: T ®o b»ng 0C vµ T0 = 00C; A, B, C lµ c¸c h»ng sè.
Víi Platin cã A = 3,97.10-3; B = -5,8.10-7; C = 0, R0 = 100 Ω lµ ®iÖn trë
cña c¶m biÕn nhiÖt 00C.
Nh− vËy, cã ®iÖn trë cña Platin phô thuéc vµo nhiÖt ®é theo c«ng thøc sau:
R(T) = 100(1+3,97.10-3t-5,8.10-7t2) Ω (2-10)
Khi cã nhiÖt ®é biÕn thiªn ΔT (Xung quanh gi¸ trÞ T) nhá, nhiÖt ®é cã
thÓ thay ®æi theo hµm tuyÕn tÝnh:
R(T + ΔT ) = R(T )(1 + α R ΔT ) (2-11)
1 dR
αR = . (2-12)
R (T ) dT
Trong ®ã: α R lµ hÖ sè nhiÖt ®é cña ®iÖn trë hay ®é nh¹y nhiÖt ë nhiÖt ®é
T. HÖ sè α R phô thuéc vµo vËt liÖu vµ nhiÖt ®é, víi Platin ta cã α R =3,9.10-3/0C.
ChÊt l−îng cña thiÕt bÞ ®o x¸c ®Þnh gi¸ trÞ nhá nhÊt mµ nã cã thÓ ®o
ΔR ⎤
®−îc do vËy nã còng x¸c ®Þnh sù thay ®æi nhá nhÊt cña nhiÖt ®é cã thÓ
⎥
R0 ⎦ min
ph¸t hiÖn ®−îc.
ΔR ⎤
⎥ → ΔTmin (2-13)
R0 ⎦ min
NghÜa lµ:
1 ΔR ⎤ (2-14)
ΔTmin =
α R R0 ⎥ min
.
⎦
ΔR ⎤ -6 0
ThÝ dô, nÕu ⎥ =10 vµ ®èi víi nh÷ng phÐp ®o xung quanh ®iÓm 0 C
R0 ⎦ min
th× víi ®iÖn trë Platin cã ΔTmin = 2,6.10 −4 0 C . Nh− vËy tõ kÕt qu¶ trªn ra thÊy ®iÖn
trë nhiÖt chÕ t¹o b»ng Platin cã ®é nh¹y nhiÖt kh¸ cao vµ rÊt thÝch hîp trong
viÖc ®o nhiÖt ®é thay ®æi trong kho¶ng nhá.
Khoa C¬ ®iÖn - 39 - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
- .
B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
NhiÖt kÕ ®iÖn trë Pt100 ®−îc cÊu t¹o bëi mét d©y Platin quÊn trªn mét
lâi c¸ch ®iÖn ®Æt trong vá kim lo¹i cã hai ®Çu nèi ra ngoµi. §Ó sö dông lo¹i
nhiÖt kÕ ®iÖn trë nµy trong viÖc ®o nhiÖt ®é vµ ®−a tÝn hiÖu nhiÖt ®é sang tÝn
hiÖu ®iÖn ¸p thh× ng−êi ta sö dông nhiÒu m¹ch ®o kh¸c nhau nh−ng hay dïng
nhÊt lµ m¹ch cÇu c©n b»ng vµ ®−îc m¾c nh− h×nh 2.15 sau:
H×nh 2.15. S¬ ®å cÇu ®iÖn trë
Khi cÇu c©n b»ng th× Ura = 0V, khi cã sù thay ®æi ®iÖn trë, Rt thay ®æi
lµm cho cÇu mÊt c©n b»ng, lóc ®ã ®iÖn ¸p ra thay ®æi tØ lÖ víi sù thay ®æi cña
Rt. Tõ mèi quan hÖ gi÷a nhiÖt ®é vµ Rt ta cã thÓ biÕt ®−îc mèi quan hÖ gi÷a
nhiÖt ®é vµ ®iÖn ¸p qua cÇu ®iÖn trë.
2.2.5.3. Khèng chÕ nhiÖt ®é b»ng cÆp nhiÖt ngÉu
CÆp nhiÖt ®iÖn lµ lo¹i c¶m biÕn ®o nhiÖt ®é, nã cã t¸c dông chuyÓn ®æi
tÝn hiÖu nhiÖt ®é sang tÝn hiÖu ®iÖn ¸p dùa trªn hiÖn t−îng nhiÖt ®iÖn. Qu¸ tr×nh
x¶y ra hiÖn t−îng nµy nh− sau: nÕu ta lÊy hai d©y dÉn kh¸c nhau vÒ b¶n chÊt
kim lo¹i vµ hai sîi d©y nµy ®−îc hµn chÆt hai ®Çu, khi ®èt nãng mét ®Çu th×
trong vßng d©y sÏ xuÊt hiÖn dßng ®iÖn gäi lµ dßng nhiÖt ®iÖn. Sù xuÊt hiÖn
dßng nhiÖt ®iÖn nµy chØ cã thÓ gi¶i thÝch b»ng hiÖn t−îng khuÕch t¸n c¸c ®iÖn
tö tù do. ë ®©y tån t¹i hai hiÖn t−îng ®ã lµ hiÖn t−îng khuÕch t¸n ®iÖn tö tù do
gi÷a hai d©y dÉn t¹i ®iÓm tiÕp xóc vµ hiÖn t−îng khuÕch t¸n ®iÖn tö trong mçi
d©y dÉn khi cã sù chªnh lÖch nhiÖt ®é ë hai ®Çu d©y dÉn.
CÆp nhiÖt ®iÖn cã cÊu t¹o gåm hai lo¹i d©y dÉn A vµ B kh¸c nhau vÒ b¶n
chÊt ®−îc nèi víi nhau bëi hai mèi hµn cã nhiÖt ®é T1 vµ T2. Khi ®ã t¹i ®iÓm
Khoa C¬ ®iÖn - 40 - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
- .
B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
tiÕp xóc cã sù khuÕch t¸n ®iÖn tö tù do bëi sè l−îng c¸c ®iÖn tö ë ®©y kh¸c
nhau, lµm xuÊt hiÖn suÊt ®iÖn ®éng t¹i ®iÓm tiÕp xóc mµ ®iÖn tr−êng cña nã
chèng l¹i sù khuÕch t¸n ®iÖn tö tõ phÝa d©y cã sè l−îng ®iÖn tö tù do nhiÒu
sang d©y cã Ýt h¬n. Gi¸ trÞ suÊt ®iÖn ®éng tiÕp xóc phô thuéc vµo b¶n chÊt cña
hai d©y dÉn vµ nhiÖt ®é tiÕp xóc. MÆt kh¸c, nÕu ®èt nãng mét ®Çu cña d©y dÉn
th× ho¹t tÝnh cña ®iÖn tö tù do ë ®Çu ®èt sÏ t¨ng lªn, gi÷a hai ®Çu d©y còng suÊt
hiÖn suÊt ®iÖn ®éng, do ®ã dßng ®iÖn tö khuÕch t¸n tõ ®Çu nãng sang ®Çu l¹nh,
h×nh 2.16 m« t¶ sù h×nh thµnh suÊt ®iÖn ®éng trong vßng d©y A-B víi ®iÒu
kiÖn sè l−îng ®iÖn tö tù do cña d©y A(NA) lín h¬n sè l−îng ®iÖn tö cña d©y
B(NB), nhiÖt ®é ®Çu tiÕp xóc lµ t vµ ®Çu kia lµ t0 vµ t > t0.
eAB(t0)
eA(t,t0)
eB(t,t0)
eAB(t)
H×nh 2.16. S¬ ®å søc ®iÖn ®éng
Theo ®Þnh luËt Kªich«p, søc ®iÖn ®éng trong vßng d©y ®−îc x¸c ®Þnh lµ:
E = eAB(t) - eA(t,t0) - eAB(t0) + eB(t,t0) (2-15)
Søc ®iÖn ®éng nµy sÏ 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) nªn cã thÓ bá qua.
Khi ®ã søc ®iÖn ®éng lµ:
E = eAB(t) - eAB(t0) (2-16)
Nh− vËy, søc ®iÖn ®éng sinh ra trong c¸c vßng d©y tû lÖ víi hiÖu nhiÖt
®é ë hai ®Çu d©y. NghÜa lµ th«ng qua gi¸ trÞ suÊt ®iÖn ®éng E ®o ®−îc th× ta sÏ
biÕt ®−îc hiÖu nhiÖt ®é ë hai ®Çu d©y. Trong thùc tÕ, cÆp nhiÖt ®iÖn th−êng
®−îc sö dông ®Ó ®o mét m«i tr−êng hay vËt thÓ. NhiÖt ®é cña mét ®Çu ®−îc
Khoa C¬ ®iÖn - 41 - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
