thiết kế và chế tạo mô hình điều khiển máy trộn, chương 8

Chia sẻ: Dang Cay | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

173
lượt xem 45
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Độ nhạy nhiệt Trong trường hợp tổng quát, giá trị của một điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ: R(T) = R0F(T-T0) (5-6) R0 là điện trở ở nhiệt độ T0 và F là hàm đặc trưng cho vật liệu, F=1 khi T=T0. Trường hợp kim loại : R(T) = R0(1+AT+BT 2 + CT3) (5-7) Trong đó T đo bằng độ oC và T0 =0 oC Trường hợp nhiệt điện trở (hỗn hợp của các oxit bán dẫn) Các hệ số được xác định chính xác bằng cách đo những nhiệt độ đã biết trước. Khi đã biết giá trị...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: thiết kế và chế tạo mô hình điều khiển máy trộn, chương 8

Chương 8: ÑO NHIEÄT ÑOÄ BAÈNG ÑIEÄN TRÔÛ 5.3.1 Ñoä nhaïy nhieät Trong tröôøng hôïp toång quaùt, giaù trò cuûa moät ñieän trôû phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä: R(T) = R0F(T-T0) (5-6) R0 laø ñieän trôû ôû nhieät ñoä T0 vaø F laø haøm ñaëc tröng cho vaät lieäu, F=1 khi T=T0. Tröôøng hôïp kim loaïi : R(T) = R0(1+AT+BT 2 + CT3) (5-7) Trong ñoù T ño baèng ñoä oC vaø T0 =0 oC Tröôøng hôïp nhieät ñieän trôû (hoãn hôïp cuûa caùc oxit baùn daãn): R(T) = R0.exp{B[ 1  1 ]} T T0 (5-8) Trong ñoù T laø nhieät ñoä tuyeät ñoái. Caùc heä soá ñöôïc xaùc ñònh chính xaùc baèng caùch ño nhöõng nhieät ñoä ñaõ bieát tröôùc. Khi ñaõ bieát giaù trò cuûa caùc haèng soá, töø giaù trò cuûa R ngöôøi ta xaùc ñònh ñöôïc nhieät ñoä caàn ño. Khi ñoä bieán thieân nhieät ñoä T (xung quanh giaù trò T) nhoû, nhieät ñoä coù theå thay ñoåi theo haøm tuyeán tín:
R(T+ T)=R(T).(1+RT) (5-9) R = 1 dR R(T ) dT (5-10) R laø heä soá nhieät ñoä cuûa ñieän trôû hay ñoä nhaïy nhieät ôû nhieät ñoä T. Heä soá R phuï thuoäc vaøo vaät lieäu vaø nhieät ñoä. Thí duï, ôû nhieät ñoä 0 oC: -Platin (Pt) coù heä soá R = 3,9.10-3/ oC. -Moät soá loaïi nhieät ñieän trôû coù R = 5,2.10-2/oC. Chaát löôïng cuûa thieát bò ño xaùc ñònh giaù trò nhoû nhaát maø noù coù  theå ño ñöôïc R  min do vaäy noù cuõng xaùc ñònh söï thay ñoåi nhoû nhaát  R0  cuûa nhieät ñoä coù theå phaùt hieän ñöôïc R   min  Tmin R0   nghóa laø 1 R  Tmin =  min  R R0   R  Thí duï, neáu  min =10-6 vaø ñoái vôùi nhöõng pheùp ño xung R0   quanh ñieåm oC thì: - Tmin  2,6.10 –4oC ñoái vôùi ñieän trôû Pt - Tmin  2,0.10-5oC ñoái vôùi nhieät ñieän trôû Söï thay ñoåi theo nhieät ñoä cuûa moät ñieän trôû phuï thuoäc ñoàng thôøi vaøo ñieän trôû suaát  vaø kích thöôùc hình hoïc cuûa noù. Ñoái vôùi moät daây ñieän trôû chieàu daøi l vaø tieát dieän s, heä soá nhieät ñoä ñöôïc tính theo bieåu thöùc:
1 dR 1 d 1 dl 1 ds R = =   R(T ) dT  dT l dT s dT (5-11) Trong ñoù : 1 d    - heä soá nhieät ñoä cuûa ñieän trôû suaát cuûa vaät lieäu  dT 1 dl   l -heä soá co giaõn cuûa vaät lieäu l dT 1 ds  2 l s dT Do ñoù:  R     l Thoâng thöôøng caùc ñieän trôû söû duïng ñeå ño nhieät ñoä coù caùc heä soá R10-3/ 0C , vaø l10-5/ 0C , cho neân treân thöïc teáR =P. 5.3.2 Ñieän trôû kim loaïi 5.3.2.1 Choïn Kim Loaïi Döïa vaøo daûi nhieät ñoä caàn ño vaø caùc tính chaát ñaëc bieät khaùc ngöôøi ta thöôøng laøm ñieän trôû baèng Pt, Ni. Ñoâi khi coøn duøng Cu, W ñeå cheá taïo ñieän trôû. Plantin coù theå ñöôïc cheá taïo vôùi ñoä tinh khieát raát cao (99,999). Ñieàu naøy cho pheùp taêng ñoä chính xaùc cuûa caùc tính chaát ñieän cuûavaät lieäu. Ngoaøi ra, tính trô veà hoaù hoïc vaø söï oån ñònh veà caáu truùc cuûa plantin ñaûm baûo söï oån cuûa caùc ñaëc tính daãn ñieän cuûa ñieän trôû cheá taïo töø loaïi vaät lieäu naøy. Caùc ñieän trôû laøm baèng platin hoaït ñoäng toát trong moät daûi nhieät ñoä khaù roäng vôùi T=-200 0C 1000 0C neáu nhö voû baûo veä cuûa noù cho pheùp. Nikel coù ñoä nhaïy nhieät cao hôn nhieàu so vôùi platin. Ñieän trôû cuûa nikel ôû 100 0C lôùn gaáp 1,617 laàn so vôùi giaù trò ôû 0 0C . Ñoái vôùi platin söï cheânh leäch cuûa ñieän trôû ôû hai nhieät ñoä naøy chæ baèng 1,385. Tuy vaäy nikel laø chaát coù hoaït tính hoaù hoïc cao, noù deã bò oâxy hoaù khi nhieät ñoä laøm vieäc taêng. Ñieàu naøy laøm giaûm tính oån
ñònh cuûa noù vaø haïn cheá daûi nhieät ñoä laøm vieäc cuûa ñieän trôû. Thoâng thöôøng caùc ñieän trôû cheá taïo töø nikel laøm vieäc ôû nhieät ñoä thaáp hôn 250 0C . Ñoàng ñöôïc söû duïng trong moät soá tröôøng hôïp bôûi vì söï thay ñoåi nhieät cuûa caùc ñieän trôû cheá taïo baèng ñoàng coù ñoä tuyeán tính cao. Tuy vaäy, do hoaït tính hoùa hoïc cuûa ñoàng quaù lôùn neân caùc ñieän trôû loaïi naøy chæ ñöôïc söû ôû nhieät ñoä T
Cu Ni Pt W T f (oC) 1083 1453 1769 3380 o 1 c( J C kg ) 1 400 450 135 125 t (W o C 1 m 1 ) 400 90 73 120  l ( o C 1 ) 16,7. 10- 12,8. 10- 6 6 8,9. 10-6 6. 10-6  (.m) 1,72. 10- -8 10,6. 10- 5,52. 10- 8 10. 10 8 8   ( o C 1 ) 3,9. 10-3 4,7. 10-3 3,9. 10-3 4,5. 10-3 5.3.2.2 Cheá Taïo Nhieät Keá Giaù trò ñieän trôû vaø kích thöôùc daây: Moät caùch toång quaùt, söï thay ñoåi nhieät cuûa moät ñieän trôû R=RRT seõ gaây neân moät ñieän aùp do Vm=R.i, trong ñoù i laø doøng ñieän chaïy qua ñieän trôû. Thoâng thöôøng i ñöôïc giôùi haïn ôû giaù trò moät vaøi mA ñeå traùnh laøm noùng ñaàu ño. Ñeå coù ñoä nhaïy cao phaûi söû duïng caùc ñieän trôû töông ñoái lôùn. Muoán vaäy phaûi: - Giaûm tieát dieän daây. Vieäc naøy bò haïn cheá bôûi vì tieát dieän daây caøng nhoû thì daây caøng deå bò ñöùt. - Taêng chieàu daøi daây. Vieäc naøy cuõng bò giôùi haïn vì taêng chieàu daøi daây laøm taêng kích thöôùc ñieän trôû. Giaûi phaùp nhaân nhöôïng : Moät giaûi phaùp nhaân nhöôïng thöôøng ñöôïc aùp duïng: aán ñònh giaù trò R 100 ôû 0oC. Khi ñoù, neáu duøng platin ñöôøng kính daây côõ vaøi chuïc m vaø chieàu daøi khoaûng 10cm, sau khi cuoán laïi seõ nhaän ñöôïc nhieät keá coù chieàu daøi côõ 1cm. Treân thöïc teá caùc saûn
phaåm thöông maïi coù ñieän trôû 0oC laø 50 , 500, vaø 1000. Caùc ñieän trôû trò soá lôùn thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå ño ôû daûi nhieät ñoä thaáp, ôû ñoù chuùng cho pheùp ño vôùi ñoä nhaïy töông ñoái toát. Ñeå söû duïng cho muïc ñích coâng nghieäp, caùc nhieät keá phaûi coù voû boïc toát choáng ñöôïc va chaïm maïnh vaø rung ñoäng. Trong tröôøng hôïp naøy ñieän trôû kim loaïi ñöôïc cuoán vaø bao boïc trong thuûy tinh hoaëc goám ñaët trong voû kín baèng theùp. Khi choïn vaät lieäu cheá taïo nhieät keá caàn chuù yù ñeán heä soá giaõn nôû nhieät cuûa caùc vaät lieäu caáu thaønh ñeå traùnh gaây öùng suaát trong quaù trình laøm vieäc. Ñoä kín cuûa voû boïc caàn ñöôïc ñaûm baûo moät caùch tuyeät ñoái. Ngoaøi ra vaät lieäu boïc daây ñieän trôû phaûi coù ñoä caùch ñieän toát vaø traùnh moïi hieän töôïng ñieän phaân coù theå daãn ñeán laøm hoûng kim loaïi. Vì lyù do naøy moãi loaïi vaät lieäu chæ ñöôïc duøng trong moät khoaûng nhieät ñoä nhaát ñònh: döôùi 500oC ñoái vôùi thuûy tinh vaø döôùi 10000oC ñoái vôùi goám. Nhieät keá beà maët: Nhieät keá beà maët duøng ñeå ño nhieät ñoä treân beà maët cuûa vaät raén. Noù thöôøng ñöôïc cheá taïo baèng phöông phaùp quan hoaù vaø söû duïng caùc vaät lieäu laøm ñieän trôû laø Ni, Fe-Ni hoaëc Pt (Pt ñöôïc söû duïng khi caàn ñoä chính xaùc cao). Chieàu daøy lôùp kim loaïi côõ moät vaøi m vaø kích thöôùc nhieät keá côõ 1cm2. Caùc ñaëc tröng cuûa nhieät keá beà maët nhö sau: -Ñoä nhaïy R : 5. 10-3/oC ñoái vôùi tröôøng hôïp Ni vaø Fe-Ni 4. 10-3/oC ñoái vôùi tröôøng hôïp Pt -Daûi nhieät ñoä söû duïng: töø - 195oC ñeán 260oC ñoái vôùi Ni vaø Fe-Ni töø - 260oC ñeán 1400oC ñoái vôùi Pt
Khi söû duïng nhieät keá ñöôïc daùn treân beà maët caàn ño nhieät ñoä. Tyû leä beà maët /theå tích cao vaø trôû khaùng nhieät nhoû cuûa ñeá ñaûm baûo cho thôøi gian hoài ñaùp côõ mili giaây. Tuy nhieân caàn phaûi löu yù laø nhieät keá beà maët raát nhaëy vôùi moïi bieán daïng cuûa caáu truùc beà maët ñöôïc daùn nhieät keá. Heä soá caûm bieán cuûa nikel phuï thuoäc vaøo bieán daïng: giaù trò cuûa noù nhoû khi bò neùn. Bôûi vaäy neáu khoâng theå daùn nhieät keá treân vuøng khoâng coù bieán daïng thì toát nhaát laø daùn noù treân vuøng bò bieán daïng neùn. Moät nguyeân nhaân quan troïng daãn ñeán sai soá cuûa pheùp ño laø bieán daïng gaây neân do söï khaùc nhau giöõa ñoä giaõn nôû cuûa nhieät keá vaø cuûa caáu truùc naèm döôùi beà maët. Hieäu öùng naøy ñaëc bieät lôùn khi nhieät ñoä ño lôùn hôn nhieàu so nhieät ñoâ(â cuûa moâi tröôøng xung quanh. Bôûi vaäy caùc nhaø thieát keá phaûi ñöôïc cung caáp nhöõng soá lieäu veà söï phuï thuoäc cuûa ñieän trôû vaøo nhieät ñoä ñoái vôùi vaät lieäu caàn ño.