motozola_83_91
New Member
Download miễn phí Đồ án Đồng hồ trường học - Chương 2: Tổng quan về các phương pháp đo
2.1. Yêu cầu của hệ thống.
2.1.1. Yêu cầu kỹ thuật.
- Đo đếm thời gian (ngày, tháng, năm, giờ, phút, giây).
- Đo nhiệt độ phòng:
Nhiệt độ biến thiên trong khoảng (0 ÷ 700C), độ ẩm 80% ÷ 90%.
Khoảng cách cần đo cách mặt đất khoảng 0 ÷ 10 m.
Không cần độ chính xác cao.
Yêu cầu gọn nhẹ, tránh cồng kềnh (kích thước thiết bị chỉ 200x150x100).
2.1.2.Yêu cầu khả thi.
- Linh kiện dùng để xây dựng mạch đo có bán trên thị trường.
- Linh kiện bền, giá thành rẻ.
2.2. Phương pháp đo thời gian.
Giây được định nghĩa là khoảng thời gian bằng 1/86 400 ngày mặt trời trung bình. Ngày mặt trời trung bình là khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp “Mặt trời trung bình” đi qua cùng một điểm cao nhất nào đó. “Mặt trời trung bình” được hiểu là một mặt trời tưởng tượng chuyển động đều (một cách tương đối có thể xem là mặt trời chuyển động so với quả đất) theo đường xích đạo trời và thực hiện một vòng quay của nó trên vòm trời mất một khoảng thời gian mà mặt trời thực chuyển động không đều theo quỹ đạo elip thực của nó. Độ chính xác của việc xác định ngày mặt trời trung bình chỉ đạt 10-7.
Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn.
Ketnooi -
You must be registered for see links
Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ketnooi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Chương 2
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO
Yêu cầu của hệ thống.
2.1.1. Yêu cầu kỹ thuật.
Đo đếm thời gian (ngày, tháng, năm, giờ, phút, giây).
Đo nhiệt độ phòng:
Nhiệt độ biến thiên trong khoảng (0 ÷ 700C), độ ẩm 80% ÷ 90%.
Khoảng cách cần đo cách mặt đất khoảng 0 ÷ 10 m.
Không cần độ chính xác cao.
Yêu cầu gọn nhẹ, tránh cồng kềnh (kích thước thiết bị chỉ 200x150x100).
2.1.2.Yêu cầu khả thi.
Linh kiện dùng để xây dựng mạch đo có bán trên thị trường.
Linh kiện bền, giá thành rẻ.
Phương pháp đo thời gian.
Giây được định nghĩa là khoảng thời gian bằng 1/86 400 ngày mặt trời trung bình. Ngày mặt trời trung bình là khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp “Mặt trời trung bình” đi qua cùng một điểm cao nhất nào đó. “Mặt trời trung bình” được hiểu là một mặt trời tưởng tượng chuyển động đều (một cách tương đối có thể xem là mặt trời chuyển động so với quả đất) theo đường xích đạo trời và thực hiện một vòng quay của nó trên vòm trời mất một khoảng thời gian mà mặt trời thực chuyển động không đều theo quỹ đạo elip thực của nó. Độ chính xác của việc xác định ngày mặt trời trung bình chỉ đạt 10-7.
Năm 1960 giây được định nghĩa là khoảng thời gian bằng 1/131 556 925,9747 của năm trôpic tính cho năm 1900 tháng giêng, ngày 0 lúc 12 giờ theo lịch thiên văn (tức là 31 tháng 12 năm 1899). Do hiện tượng tuế sai của quả đất, do sự chuyển động của quả đất xung quanh mặt trời không hoàn toàn đếu đặn nên độ dài năm trôpic có thay đổi. Độ chính xác của giây tính theo năm trôpic có độ chính xác tới 10-10 (100 lần chính xác hơn định nghĩa cũ).
Trong thực tế, đơn vị thời gian chính xác thường được thể hiện bằng đồng hồ thạch anh (các bộ dao động điện từ với bộ phận cộng hưởng thạch anh áp điện). Các tín hiệu thời gian được lấy ra từ đây với độ chính xác vào khoảng 10-9.
Năm 1967, giây nguyên tử là định nghĩa mới của giây. Theo định nghĩa này, giây là khoảng thời gian bằng 9192631770 chu kỳ bức xạ ứng với sự chuyển giữa hai mức siêu tinh tế F = 4, mF = 0 và F = 3, mF = 0 của nguyên tử xesi 133 khi không bị nhiễu loạn bởi từ trường ngoài. Định nghĩa này bảo đảm độ lớn của “giây nguyên tử” bằng độ lớn “giây thiên văn” nhưng có độ chính xác cao hơn nhiều. Giây nguyên tử có độ chính xác khoảng 10-12. Chuẩn tần số xesi chính xác nhất hiện nay là 3.10-14.
Phương pháp đo nhiệt độ.
Xuất phát từ những yêu cầu trên về kỹ thuật việc đo nhiệt độ môi trường dựa trên cơ sở của phương pháp đo tiếp xúc, ở nhiệt độ trung bình, thấp.
Phương pháp đo nhiệt độ trong công nghiệp thường là các nhiệt kế tiếp xúc. Có hai loại nhiệt kế nhiệt điện trở và nhiệt kế nhiệt ngẫu.
Cấu tạo của nhiệt kế nhiệt điện trở và cặp nhiệt ngẫu cũng như cách lắp ghép chúng phải đảm bảo tính chất trao đổi nhiệt tốt giữa chuyển đổi với môi trường đo.
Đối với môi trường khí hay nước, chuyển đổi được đặt theo hướng ngược lại với dòng chảy. Với vật rắn khi đặt nhiệt kế sát vào vật, nhiệt lượng sẽ truyền từ vật sang chuyển đổi và dễ gây tổn hao nhiệt, nhất là với vật dẫn nhiệt kém. Do vậy diện tích tiếp xúc giữa vật đo và nhiệt kế càng lớn càng tốt. Khi đo nhiệt độ của các chất hạt (cát, đất..). cần cắm sâu nhiệt kế vào môi trường cần đo và thường dùng nhiệt kế nhiệt điện trở có cáp nối ra ngoài.
2.3.1. Nhiệt kế nhiệt điện trở.
Nguyên lý nhiệt kế nhiệt điện trở: Dựa trên cơ sở khi nhiệt độ thay đổi thì điện trở của một số vật liệu (kim loại, bán dẫn) cũng thay đổi. Tuỳ theo tác dụng nhiệt của dòng điện cung cấp chạy qua chuyển đổi mà người ta phân thành: Nhiệt điện trở đốt nóng và nhiệt điện trở không đốt nóng.
Nhiệt điện trở không đốt nóng: Dòng điện chạy qua rất nhỏ không làm tăng nhiệt độ của điện trở và nhiệt độ của nó bằng nhiệt độ môi trường. Nhiệt điện trở loại này dùng để đo nhiệt độ và các đại lượng cơ học như đo di chuyển.
Nhiệt điện trở đốt nóng: Dòng điện chạy qua rất lớn làm nhiệt độ của nó tăng lên cao hơn nhiệt độ môi trường, nên có sự toả nhiệt ra môi trường xung quanh. Nhiệt điện trở loại này được dùng để đo lưu lượng, lưu tốc của dòng chảy, phân tích các chất hoá học..Nhiệt kế nhiệt điện trở có thể chế tạo bằng dây Platin, đồng, niken, bán dẫn v.v..quấn trên một lõi cách điện đặt trong vỏ bằng kim loại có đầu nối ra ngoài. Yêu cầu đối với vật liệu chế tạo là: Có hệ số nhiệt độ lớn, bền hoá học khi có tác dụng của môi trường, điện trở xuất lớn, khó chảy. Để giảm tổn hao nhiệt dẫn, chiều dài của nhiệt điện trở phải lớn hơn đường kính dây nhiều lần khoảng 100 ÷ 200 lần.
Độ nhậy nhiệt độ: Trong trường hợp tổng quát, giá trịcủa một điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ:
R(T) = R0 F(T- T0)
Trong đó: R0: là điện trở kim loại ở nhiệt độ T0.
F : là hàm đặc trưng cho vật liệu, F= 1 khi T=T0.
Trường hợp nhiệt điện trở dây (kim loại).
R(T) = R0(1+AT + BT2 + CT3)
Trong đó: T đo bằng 0C và T0 = 00C
Trường hợp nhiệt điện trở (hỗn hợp các oxit bán dẫn) :
R(T) = R0 expvới T là nhiệt độ tuyệt đối.
Nhiệt điện trở kim loại: Dựa vào dải nhiệt độ cần đo và các tính chất đặc biệt khác người ta tường chế tạo nhiệt điện trở bàng dây Pt, Ni đôi khi dùng cả Cu, W. Đường kính dây từ 0,02 ÷ 0,06 mm vơii chiều dài từ 5 ÷ 20 mm.
Nhiệt điện trở Plantin: Có thể được chế tạo với độ tinh khiết rất cao (99,999%), điều này cho phép tăng độ chính xác của các tính chất điện của vật liệu. Ngoài ra tính trơ về hoá học và sự ổn định trong cấu trúc tinh thể Plantin đảm bảo sự ổn định của các đặc tính dẫn điện của điện trở chế tạo từ vật liệu này. Các điện trở làm bằng Plantin hoạt động tốt trong một dải nhiệt độ từ -200 ÷ 10000C.
Phương trình đặc trưng của chuyển đổi có thể được viết dưới dạng:
RT = R0 (1 + At +Bt2) ở nhiệt độ 00C ÷ 6600C.
RT = R0 (1 + At +Bt2 + C(1– t)3) ở nhiệt độ -1800C ÷ 00C.
Trong đó: R0 là điện trở ở 00C.
A, B, C là các hằng số.
Đặc tính của nó có dạng phi tuyến.
Đặc điểm: Độ bền hoá học rất cao, tính dẻo tôt có thể chế tạo thành các sợi mảnh đến 1,25 µm nên được sử dụng rộng rãi. Không dùng được trong các môi trường ôxy hoá khử.
Nhiệt điện trở Niken: Làm bằng dây Niken, dải làm việc :-1950C ÷ 2600C. Nếu lớn hơn 2600C thì quan hệ là phi tuyến, không đơn trị. Tính chất điện của Niken phụ thuộc nhiều vào tạp chất và quá trình nhiệt luyện
RT = R0 (1+αt) αNi = 5.10-3(1/0C).
Ưu điểm của nhiệt điện trở Niken là có điện trở suất lớn do đó kích thước nhỏ gọn nhưng giá trị điện trở lớn.
Nhiệt điện trở đồng: Sự thay đổi nhiệt độ của các nhiệt điện trở chế tạobằng đồng có độ tuyếntính cao. Tuy nhiên do hoạt tính hoá học của đồng quá lớn nên các nhiệt điện trở loại này chỉ được sử dụng ở dải nhiệt độ từ: -500C÷ 1800C. Ngoài ra điện trở suất của đồng nhỏ nên muốn có điện trở cao phải tăng chiều dài của dây tức là làm giảm kích thước của chuyển đổi.
Phương trình đặc trưng: RT = R0(1 + α t)
Trong đó: α : hệ số nhiệt độ của điện trở ...
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO
Yêu cầu của hệ thống.
2.1.1. Yêu cầu kỹ thuật.
Đo đếm thời gian (ngày, tháng, năm, giờ, phút, giây).
Đo nhiệt độ phòng:
Nhiệt độ biến thiên trong khoảng (0 ÷ 700C), độ ẩm 80% ÷ 90%.
Khoảng cách cần đo cách mặt đất khoảng 0 ÷ 10 m.
Không cần độ chính xác cao.
Yêu cầu gọn nhẹ, tránh cồng kềnh (kích thước thiết bị chỉ 200x150x100).
2.1.2.Yêu cầu khả thi.
Linh kiện dùng để xây dựng mạch đo có bán trên thị trường.
Linh kiện bền, giá thành rẻ.
Phương pháp đo thời gian.
Giây được định nghĩa là khoảng thời gian bằng 1/86 400 ngày mặt trời trung bình. Ngày mặt trời trung bình là khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp “Mặt trời trung bình” đi qua cùng một điểm cao nhất nào đó. “Mặt trời trung bình” được hiểu là một mặt trời tưởng tượng chuyển động đều (một cách tương đối có thể xem là mặt trời chuyển động so với quả đất) theo đường xích đạo trời và thực hiện một vòng quay của nó trên vòm trời mất một khoảng thời gian mà mặt trời thực chuyển động không đều theo quỹ đạo elip thực của nó. Độ chính xác của việc xác định ngày mặt trời trung bình chỉ đạt 10-7.
Năm 1960 giây được định nghĩa là khoảng thời gian bằng 1/131 556 925,9747 của năm trôpic tính cho năm 1900 tháng giêng, ngày 0 lúc 12 giờ theo lịch thiên văn (tức là 31 tháng 12 năm 1899). Do hiện tượng tuế sai của quả đất, do sự chuyển động của quả đất xung quanh mặt trời không hoàn toàn đếu đặn nên độ dài năm trôpic có thay đổi. Độ chính xác của giây tính theo năm trôpic có độ chính xác tới 10-10 (100 lần chính xác hơn định nghĩa cũ).
Trong thực tế, đơn vị thời gian chính xác thường được thể hiện bằng đồng hồ thạch anh (các bộ dao động điện từ với bộ phận cộng hưởng thạch anh áp điện). Các tín hiệu thời gian được lấy ra từ đây với độ chính xác vào khoảng 10-9.
Năm 1967, giây nguyên tử là định nghĩa mới của giây. Theo định nghĩa này, giây là khoảng thời gian bằng 9192631770 chu kỳ bức xạ ứng với sự chuyển giữa hai mức siêu tinh tế F = 4, mF = 0 và F = 3, mF = 0 của nguyên tử xesi 133 khi không bị nhiễu loạn bởi từ trường ngoài. Định nghĩa này bảo đảm độ lớn của “giây nguyên tử” bằng độ lớn “giây thiên văn” nhưng có độ chính xác cao hơn nhiều. Giây nguyên tử có độ chính xác khoảng 10-12. Chuẩn tần số xesi chính xác nhất hiện nay là 3.10-14.
Phương pháp đo nhiệt độ.
Xuất phát từ những yêu cầu trên về kỹ thuật việc đo nhiệt độ môi trường dựa trên cơ sở của phương pháp đo tiếp xúc, ở nhiệt độ trung bình, thấp.
Phương pháp đo nhiệt độ trong công nghiệp thường là các nhiệt kế tiếp xúc. Có hai loại nhiệt kế nhiệt điện trở và nhiệt kế nhiệt ngẫu.
Cấu tạo của nhiệt kế nhiệt điện trở và cặp nhiệt ngẫu cũng như cách lắp ghép chúng phải đảm bảo tính chất trao đổi nhiệt tốt giữa chuyển đổi với môi trường đo.
Đối với môi trường khí hay nước, chuyển đổi được đặt theo hướng ngược lại với dòng chảy. Với vật rắn khi đặt nhiệt kế sát vào vật, nhiệt lượng sẽ truyền từ vật sang chuyển đổi và dễ gây tổn hao nhiệt, nhất là với vật dẫn nhiệt kém. Do vậy diện tích tiếp xúc giữa vật đo và nhiệt kế càng lớn càng tốt. Khi đo nhiệt độ của các chất hạt (cát, đất..). cần cắm sâu nhiệt kế vào môi trường cần đo và thường dùng nhiệt kế nhiệt điện trở có cáp nối ra ngoài.
2.3.1. Nhiệt kế nhiệt điện trở.
Nguyên lý nhiệt kế nhiệt điện trở: Dựa trên cơ sở khi nhiệt độ thay đổi thì điện trở của một số vật liệu (kim loại, bán dẫn) cũng thay đổi. Tuỳ theo tác dụng nhiệt của dòng điện cung cấp chạy qua chuyển đổi mà người ta phân thành: Nhiệt điện trở đốt nóng và nhiệt điện trở không đốt nóng.
Nhiệt điện trở không đốt nóng: Dòng điện chạy qua rất nhỏ không làm tăng nhiệt độ của điện trở và nhiệt độ của nó bằng nhiệt độ môi trường. Nhiệt điện trở loại này dùng để đo nhiệt độ và các đại lượng cơ học như đo di chuyển.
Nhiệt điện trở đốt nóng: Dòng điện chạy qua rất lớn làm nhiệt độ của nó tăng lên cao hơn nhiệt độ môi trường, nên có sự toả nhiệt ra môi trường xung quanh. Nhiệt điện trở loại này được dùng để đo lưu lượng, lưu tốc của dòng chảy, phân tích các chất hoá học..Nhiệt kế nhiệt điện trở có thể chế tạo bằng dây Platin, đồng, niken, bán dẫn v.v..quấn trên một lõi cách điện đặt trong vỏ bằng kim loại có đầu nối ra ngoài. Yêu cầu đối với vật liệu chế tạo là: Có hệ số nhiệt độ lớn, bền hoá học khi có tác dụng của môi trường, điện trở xuất lớn, khó chảy. Để giảm tổn hao nhiệt dẫn, chiều dài của nhiệt điện trở phải lớn hơn đường kính dây nhiều lần khoảng 100 ÷ 200 lần.
Độ nhậy nhiệt độ: Trong trường hợp tổng quát, giá trịcủa một điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ:
R(T) = R0 F(T- T0)
Trong đó: R0: là điện trở kim loại ở nhiệt độ T0.
F : là hàm đặc trưng cho vật liệu, F= 1 khi T=T0.
Trường hợp nhiệt điện trở dây (kim loại).
R(T) = R0(1+AT + BT2 + CT3)
Trong đó: T đo bằng 0C và T0 = 00C
Trường hợp nhiệt điện trở (hỗn hợp các oxit bán dẫn) :
R(T) = R0 expvới T là nhiệt độ tuyệt đối.
Nhiệt điện trở kim loại: Dựa vào dải nhiệt độ cần đo và các tính chất đặc biệt khác người ta tường chế tạo nhiệt điện trở bàng dây Pt, Ni đôi khi dùng cả Cu, W. Đường kính dây từ 0,02 ÷ 0,06 mm vơii chiều dài từ 5 ÷ 20 mm.
Nhiệt điện trở Plantin: Có thể được chế tạo với độ tinh khiết rất cao (99,999%), điều này cho phép tăng độ chính xác của các tính chất điện của vật liệu. Ngoài ra tính trơ về hoá học và sự ổn định trong cấu trúc tinh thể Plantin đảm bảo sự ổn định của các đặc tính dẫn điện của điện trở chế tạo từ vật liệu này. Các điện trở làm bằng Plantin hoạt động tốt trong một dải nhiệt độ từ -200 ÷ 10000C.
Phương trình đặc trưng của chuyển đổi có thể được viết dưới dạng:
RT = R0 (1 + At +Bt2) ở nhiệt độ 00C ÷ 6600C.
RT = R0 (1 + At +Bt2 + C(1– t)3) ở nhiệt độ -1800C ÷ 00C.
Trong đó: R0 là điện trở ở 00C.
A, B, C là các hằng số.
Đặc tính của nó có dạng phi tuyến.
Đặc điểm: Độ bền hoá học rất cao, tính dẻo tôt có thể chế tạo thành các sợi mảnh đến 1,25 µm nên được sử dụng rộng rãi. Không dùng được trong các môi trường ôxy hoá khử.
Nhiệt điện trở Niken: Làm bằng dây Niken, dải làm việc :-1950C ÷ 2600C. Nếu lớn hơn 2600C thì quan hệ là phi tuyến, không đơn trị. Tính chất điện của Niken phụ thuộc nhiều vào tạp chất và quá trình nhiệt luyện
RT = R0 (1+αt) αNi = 5.10-3(1/0C).
Ưu điểm của nhiệt điện trở Niken là có điện trở suất lớn do đó kích thước nhỏ gọn nhưng giá trị điện trở lớn.
Nhiệt điện trở đồng: Sự thay đổi nhiệt độ của các nhiệt điện trở chế tạobằng đồng có độ tuyếntính cao. Tuy nhiên do hoạt tính hoá học của đồng quá lớn nên các nhiệt điện trở loại này chỉ được sử dụng ở dải nhiệt độ từ: -500C÷ 1800C. Ngoài ra điện trở suất của đồng nhỏ nên muốn có điện trở cao phải tăng chiều dài của dây tức là làm giảm kích thước của chuyển đổi.
Phương trình đặc trưng: RT = R0(1 + α t)
Trong đó: α : hệ số nhiệt độ của điện trở ...