Nguyên Lý và Ứng Dụng của Cảm Biến Nhiệt và Lưỡng Kim Nhiệt | Môn Vật liệu điện - Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

lOMoAR cPSD| 58931565
Nguyên lý làm việc trong cảm biến nhiệt và lưỡng kim nhiệt +CẢM BIẾN NHIỆT
Tùy thuộc vào từng loại cảm biến nhiệt mà ta có các cảm biến nhiệt có nguyên lí hoạt động khác nhau:
Một số nguyên lý làm việc phổ biến nhất là:
Nguyên tắc dựa trên sự mở rộng nhiệt: (Bourdon Tube Thermometer) - Một sốcảm
biến nhiệt được thiết kế để phản ứng với sự mở rộng và co lại của vật liệu dựa
trên nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng lên, vật liệu trong cảm biến mở rộng và tạo ra
một tín hiệu điện hay cơ học tương ứng
- Nguyên tắc dựa trên sự thay đổi điện trở(:RTD - Resistance Temperature
Detector) Một số cảm biến nhiệt sử dụng nguyên tắc rằng điện trở của một vật
liệu sẽ thay đổi theo nhiệt độ. Điện trở của vật liệu trong cảm biến được đo và
chuyển đổi thành một tín hiệu đo lường
- Nguyên tắc dựa trên hiệu ứng nhiệt điện: ( Thermocouple)Mộ t số cảm biến
nhiệt dựa trên hiệu ứng nhiệt điện, tức là sự thay đổi điện thế hoặc dòng điện
trong một vật liệu dẫn điện khi nhiệt độ thay đổi. Thông qua việc đo lường
hiệu ứng nhiệt điện, cảm biến có thể xác định nhiệt độ.
- Nguyên tắc dựa trên sự thay đổi ánh sáng: (Infrared Sensor)Một số cảm biến
nhiệt sử dụng nguyên tắc rằng một vật liệu sẽ thay đổi đặc tính quang học,
chẳng hạn như màu sắc hoặc độ sáng, khi nhiệt độ thay đổi. Thông qua việc
đo lường sự thay đổi ánh sáng, cảm biến có thể xác định nhiệt độ +LƯỠNG KIM NHIỆT
- Không có quá nhiều kiểu nguyên lí hoạt động như của cảm biến nhiệt cảm
biến lưỡng kim nhiệt có nguyên lí làm việc đơn giản và dễ hiểu hơn Cảm biến
lưỡng kim nhiệt hoạt động dựa trên nguyên lý của hiện tượng nhiệt điện.
Nguyên lý này cho rằng khi hai kim loại khác nhau tiếp xúc với nhau và có
nhiệt độ khác nhau, sẽ tạo ra một hiện tượng điện thế. Cảm biến lưỡng kim
nhiệt thường sử dụng cặp kim loại như đồng và sắt. Khi có sự chênh lệch nhiệt
độ giữa hai kim loại này, điện thế sẽ được tạo ra và có thể đo được bằng các
thiết bị đo điện thế. Cảm biến lưỡng kim nhiệt được sử dụng rộng rãi trong
các ứng dụng đo nhiệt độ, như trong công nghiệp, điều khiển nhiệt độ trong lOMoAR cPSD| 58931565
hệ thống điều hòa không khí, quản lý nhiệt độ trong các quá trình sản xuất và nhiều ứng dụng khác
Phân loại các cảm biến nhiệt và lưỡng kim nhiệt CẢM BIẾN NHIỆT
+ Có nhiều cách để phân loại các cảm biến nhiệt, dựa trên nguyên lý hoạt
động, phạm vi đo, loại đầu ra và ứng dụng. Dưới đây là một số phân loại phổ biến:
1. Theo nguyên lý hoạt động:
Cảm biến nhiệt trực tiếp: Đo trực tiếp nhiệt độ bằng cách sử dụng hiện
tượng nhiệt giãn nở hoặc thay đổi điện trở của vật liệu dẫn nhiệt. Cảm
biến nhiệt gián tiếp: Đo nhiệt độ dựa trên sự thay đổi của các thông số
khác khi nhiệt độ thay đổi, ví dụ như áp suất, dòng điện hoặc tần số 2. . Theo phạm vi đo:
Cảm biến nhiệt cục bộ: Đo nhiệt độ trong một khu vực nhỏ, ví dụ như cảm biến nhiệt diode
Cảm biến nhiệt tổng thể: Đo nhiệt độ trên một phạm vi lớn, ví dụ như cảm
biến nhiệt bộ ghi dữ liệu 3. Theo loại đầu ra:
Cảm biến nhiệt điện trở: Đầu ra của cảm biến là một giá trị điện trở Cảm
biến nhiệt điện thế: Đầu ra của cảm biến là một giá trị điện thế. 4. Theo ứng dụng:
Cảm biến nhiệt trong công nghiệp: Sử dụng trong các quy trình công
nghiệp để kiểm soát và giám sát nhiệt độ.
Cảm biến nhiệt trong ô tô: Sử dụng để đo nhiệt độ động cơ, hệ thống làm
mát và hệ thống điều hòa không khí.
Cảm biến nhiệt trong y tế: Sử dụng để đo nhiệt độ cơ thể hoặc môi trường xung quanh. LƯỠNG KIM NHIỆT
Có một số loại cảm biến lưỡng kim nhiệt phổ biến, bao gồm: lOMoAR cPSD| 58931565
Cảm biến nhiệt điện: (Thermocouple) Sử dụng hiệu ứng Seebeck để tạo ra điện thế
khi có sự khác biệt nhiệt độ giữa hai đầu của cảm biến. Điện thế này sau đó được đo
để xác định nhiệt độ.
Cảm biến nhiệt trở: Resistance Temperature DetectorSử dụng sự thay đổi điện trở
của vật liệu dẫn điện khi nhiệt độ thay đổi. Thay đổi điện trở này được sử dụng để đo nhiệt độ.
Cảm biến nhiệt cặp Peltier: Sử dụng hiệu ứng Peltier để tạo ra sự thay đổi nhiệt độ
khi có dòng điện đi qua cặp nhiệt điện. Thay đổi nhiệt độ này sau đó được đo để xác định nhiệt độ.
Ứng dụng và sản xuất cảm biến nhiệt và lưỡng kim nhiệt ngày nay CẢM BIẾN NHIỆT +sản xuất
Sản xuất cảm biến nhiệt là quá trình tạo ra các cảm biến dùng để đo và ghi nhận
thông tin về nhiệt độ. Cảm biến nhiệt có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng
khác nhau, từ các hệ thống điều khiển nhiệt độ trong công nghiệp đến các thiết bị y
tế để đo nhiệt độ cơ thể
Quá trình sản xuất cảm biến nhiệt thường bắt đầu với việc chọn và kiểm tra các vật
liệu dẫn nhiệt tốtnhư silicon, platinum, hoặc các hợp kim đặc biệt. Sau đó, các công
nghệ tiên tiến như công nghệ mạ và cô lập được sử dụng để tạo ra các lớp bảo vệ và lớp điện cách nhiệt
Tiếp theo, các thành phần chính của cảm biến như điện trở, ống cảm biến và các linh
kiện khác được lắp ráp và kết nối một cách chính xác. Các quy trình và kỹ thuật sản
xuất được áp dụng để đảm bảo chất lượng và tính chính xác của cảm biến. Cuối
cùng, sản phẩm sau khi được lắp ráp hoàn chỉnh sẽ được kiểm tra và hiệu chỉnh để
đảm bảo hiệu suất và độ chính xác của nó. Sau quá trình này, cảm biến nhiệt sẽ được
đóng gói và sẵn sàng để xuất xưởng.
Quá trình sản xuất cảm biến nhiệt đòi hỏi sự chính xác và kiểm soát chặt chẽ trong
từng bước công việc để đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng đáp ứng được các tiêu
chuẩn và yêu cầu cụ thể trong ứng dụng sử dụng. +ứng dụng
Cảm biến nhiệt là một công cụ quan trọng trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm: lOMoAR cPSD| 58931565
Điều khiển nhiệt độ:1.
Cảm biến nhiệt được sử dụng để đo nhiệt độ và điều
khiển hệ thống nhiệt độ trong các hệ thống điều hòa
không khí, hệ thống quản lý nhiệt, hệ thống làm lạnh và hệ thống sưởi. ( cảm
biến điều hòa) Cảm biến nhiệt được sử dụng trong hệ thống quản lý động cơ
để đo nhiệt độ làm mát và điều khiển hệ thống làm mát.( cảm biến làm mát trong o tô) Y tế:2.
Cảm biến nhiệt được sử dụng trong các thiết bị y tế để đo lượng
nhiệt độ cơ thể, theo dõi nhiệt độ thai nhi, và đo nhiệt độ trong quá trình
chẩn đoán và điều trị.( cảm biến hồng ngoại) Thiết bị gia dụng3.
: Cảm biến nhiệt được sử dụng trong các thiết bị gia dụng
như lò vi sóng, lò nướng và máy pha cà phê để đảm bảo nhiệt
độ chính xác và an toàn.
Công nghiệp và tự động hóa:4.
Cảm biến nhiệt được sử dụng trong các quá
trình công nghiệp để đo nhiệt độ trong hệ thống và điều khiển quá trình sản
xuất. Nó cũng được sử dụng trongcác hệ thống tự động hóa để kiểm soát và
điều chỉnh nhiệt độ. Năng lượng:5.
Cảm biến nhiệt được sử dụng trong các hệ thống năng lượng
mặt trời và các công nghệ năng lượng sạch khác để đo và kiểm soát nhiệt độ quá trình năng lượng Môi trường:6.
Cảm biến nhiệt được sử dụng để giám sát nhiệt
độ trong môi trường như nhà kính, hồ bơi và hồ
chứa nước để đảm bảo các điều kiện lý tưởng
cho cây trồng và động vật Điện tử tiêu dùng7
.: Cảm biến nhiệt được sử dụng trong các thiết bị điện tử
tiêu dùng như điện thoại di động, máy tính xách tay và máy chơi game để đo
nhiệt độ và điều khiển quá trình làm mát. LƯỠNG KIM NHIỆT +ứng dụng
Cảm biến lưỡng kim nhiệt (thermocouple) là một loại cảm biến nhiệt độ sử dụng
nguyên tắc hoạt động dựa trên sự tạo điện thế giữa hai vật liệu dẫn nhiệt khác
nhau khi được tiếp xúc với nhiệt độ khác nhau. Đây là một loại cảm biến nhiệt
độ phổ biến và có ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Dưới đây là
một số ứng dụng của cảm biến lưỡng kim nhiệt: lOMoAR cPSD| 58931565
1. Đo nhiệt độ trong quá trình sản xuất công nghiệp: Cảm biến lưỡng kim nhiệt
được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp để đo nhiệt độ trong quá
trình sản xuất. Chẳng hạn, cảm biến lưỡng kim nhiệt có thể được sử dụng để đo
nhiệt độ trong lò nung, máy nấu chảy hoặc các hệ thống làm lạnh.
2. Đo nhiệt độ trong ô tô: Cảm biến lưỡng kim nhiệt cũng được sử dụng rộng rãi
trong ngành ô tô để đo nhiệt độ động cơ. Cảm biến này có khả năng chịu được
nhiệt độ cao và có độ chính xác cao, giúp ngăn chặn sự quá nhiệt của động cơ và bảo vệ hệ thống.
3. Đo nhiệt độ trong ngành y tế: Cảm biến lưỡng kim nhiệt cũng có ứng dụng
trong ngành y tế, chẳnghạn như đo nhiệt độ cơ thể của người bệnh. Cảm biến
lưỡng kim nhiệt có thể được tích hợp vào các thiết bị đo nhiệt độ như nhiệt kế
điện tử để đo nhiệt độ một cách chính xác và nhanh chóng.
4. Đo nhiệt độ trong các hệ thống điều khiển tự động: Cảm biến lưỡng kim nhiệt
cũng được sử dụng trong các hệ thống điều khiển tự động, chẳng hạn như các hệ
thống điều khiển nhiệt độ trong cơ sở sản xuất. Cảm biến này có thể giúp điều
chỉnh nhiệt độ một cách chính xác và đáng tin cậy để đảm bảo hiệu suất hoạt
động tốt của hệ thống.
5. Đo nhiệt độ trong nghiên cứu khoa học: Cảm biến lưỡng kim nhiệt cũng được
sử dụng trong nghiên cứu khoa học để đo nhiệt độ trong các phản ứng hóa học,
nghiên cứu vật liệu hoặc các quá trình nhiệt độ cao. Cảm biến này có khả năng
chịu được nhiệt độ và áp lực khắc nghiệt, giúp các nhà khoa học thu thập dữ liệu
chính xác về nhiệt độ trong các ứng dụng đòi hỏi sự tin cậy và đáng tin cậy
+sản xuất:Sản xuất lưỡng kim nhiệt là quá trình sản xuất các vật liệu có khả năng
chịu được nhiệt độ cao và có tính chịu lưỡng kim. Lưỡng kim nghĩa là vật liệu có
thành phần từ hai kim loại khác nhau. Quy trình sản xuất lưỡng kim nhiệt thường bao gồm các bước sau:
1. Lựa chọn nguyên liệu: Chọn hai kim loại có tính chất vật lý và hóa học khác
nhau để tạo nên tính chất lưỡng kim nhiệt. Ví dụ, titan và nikel thường được sử
dụng trong sản xuất lưỡng kim nhiệt.
2. Tiền xử lý: Tạo ra các hỗn hợp từ hai kim loại thông qua nhiệt và cơ học như
cán, nấu chảy hoặc hợp kim hóa
3. Đúc: Hỗn hợp lưỡng kim được chảy vào khuôn để tạo ra hình dạng mong muốn. lOMoAR cPSD| 58931565
4. Cán và rèn: Để cải thiện tính chất cơ học của hợp kim, sản phẩm được cán và
rèn nhiều lần để tạo ra cấu trúc tinh thể tốt hơn.
5. Gia công bề mặt: Sản phẩm được gia công bề mặt để tạo ra hình dạng cuối
cùng và loại bỏ bất kỳ khuyết tật nào.
6. Xử lý nhiệt: Sản phẩm cuối cùng được đặt trong lò nung để gia nhiệt và làm
mát từ từ để tạo ra cấu trúc tinh thể ổn định và mang lại tính chất lưỡng kim nhiệt.
Tùy thuộc vào ứng dụng cuối cùng, các bước tiếp theo như xử lý bề mặt, mạ và
gia công cuối cùng có thể được thực hiện để đáp ứng yêu cầu cụ thể của sản phẩm