Cảm biến nhiệt độ là một trong những cảm biến được dùng nhiều nhất trong công nghiệp. Vậy bạn có biết chức năng của nó dùng để làm gì và có những loại nào không. Bài viết sau sẽ cung cấp cho bạn một số kiến thức về cảm biến nhiệt độ.

Cảm biến nhiệt độ là thiết bị dùng cảm nhận sự biến đổi của các đại lượng vật lý không có tính chất điện (nhiệt độ, áp suất, lưu lượng…) cần đo thành các đại lượng (thường mang tính chất điện) có thể đo và xử lý được.

Chúng ta thấy có rất nhiều các loại cảm biến nhiệt độ có trên thị trường cũng như trong những nhà máy nhưng thực tế cảm biến nhiệt độ được phân thành 02 loại: Cảm biến RTD và can Nhiệt. Mỗi loại có nhiều model khác nhau nên chúng ta mới thấy có nhiều loại như vậy.

Cảm biến nhiệt độ loại RTD

Cảm biến nhiệt độ PT100 còn có tên gọi là cảm biến đo nhiệt độ RTD. Cảm biến nhiệt độ RTD bao gồm các loại cảm biến: PT100, Ni100, và điện trở tuyến tính. Ngoài ra còn một loại cảm biến đo nhiệt độ chính xác cao hơn đó là cảm biến nhiệt độ PT1000. Đây là một cảm biến đo nhiệt độ đặc biệt cần độ chính xác cao giống như PT100.

Cảm biến nhiệt độ PT100 có nhiều loại khác nhau nhiều dãy đo khác nhau nhưng nhiệt độ Max có thể đo được là -200 đến +850 oC. Thông thường nhiệt độ thường đo của PT100 là: 0-100 oC, 0-200 oC 0-400 oC, 0-600 oC.

Cảm biến nhiệt độ PT100 có 02 loại: loại dây & loại cây (củ hành), mỗi loại lại có loại 2 dây hoặc 3 dây nên sẽ có cách đấu dây khác nhau.

cảm biến nhiệt độ

>>> Xem thêm: tổng quan các hệ thống bơm trợ lực lái ô tô hiện nay

Các loại cảm biến nhiệt độ

Hiện nay cảm biến nhiệt được chia ra làm các loại sau:

  • Cặp nhiệt điện (Thermocouple)
  • Nhiệt điện trở (RTD-resitance temperature detector)
  • Thermistor
  • Bán dẫn (Diode, IC,…)
  • Ngoài ra còn có loại đo nhiệt không tiếp xúc (hỏa kế Pyrometer). Dùng hồng ngoại hay lazer

1. Cặp nhiệt điện (Thermocouple)

–  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  – 1400 0C

Cấu tạo của cảm biến Thermocouple

Gồm 2 dây kim loại khác nhau được hàn dính 1 đầu gọi là đầu nóng ( hay đầu đo), hai đầu còn lại gọi là đầu lạnh ( hay là đầu chuẩn ). Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh thì sẽ phát sinh 1 sức điện động V tại đầu lạnh. Một vấn đề đặt ra là phải ổn định và đo được nhiệt độ ở đầu lạnh, điều này tùy thuộc rất lớn vào chất liệu. Do vậy mới cho ra các chủng loại cặp nhiệt độ, mỗi loại cho ra 1 sức điện động khác nhau: E, J, K, R, S, T. Các bạn lưu ý điều này để chọn đầu dò và bộ điều khiển cho thích hợp.

Dây của cặp nhiệt điện thì không dài để nối đến bộ điều khiển, yếu tố dẫn đến không chính xác là chổ này, để giải quyết điều này chúng ta phải bù trừ cho nó ( offset trên bộ điều khiển ).

Lưu ý khi sử dụng

Từ những yếu tố trên khi sử dụng loại cảm biến này chúng ta lưu ý là không nên nối thêm dây ( vì tín hiệu cho ra là mV nối sẽ suy hao rất nhiều ). Cọng dây của cảm biến nên để thông thoáng ( đừng cho cọng dây này dính vào môi trường đo ). Cuối cùng là nên kiểm tra cẩn thận việc Offset thiết bị.

Lưu ý: Vì tín hiệu cho ra là điện áp ( có cực âm và dương ) do vậy cần chú ý kí hiệu để lắp đặt vào bộ khuếch đại cho đúng.

2. Nhiệt điện trở (RTD-resitance temperature detector)

–  Cấu tạo: gồm có dây kim loại làm từ: Đồng, Niken, Patium,…được quấn theo hình dáng của đầu to.

–  Nguyên lý: Khi nhiệt độ thay đổi điện trở giữa 2 đầu dây kim loại này sẽ thay đổi, và tùy chất liệu kim loại sẽ có độ tuyến tính trong 1 khoảng nhiệt độ nhất định.

–  Ưu điểm: Độ chính xác cao hơn cặp nhiệt điện, dễ sử dụng hơn, chiều dài dây không hạn chế.

–  Khuyết điểm: Dải đo bé hơn cặp nhiệt điện, giá thành cao hơn cặp nhiệt điện.

–  Thường dùng: Trong các nghành công nghiệp chung, công nghiệp môi trường hay gia công vật liệu, hóa chất,…

–  Tầm đo: -200 – 7000C

Cấu tạo của nhiệt điện trở RTD

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.

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.

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: 500C

4. Bán dẫn

–  Cấu tạo: Làm từ các loại chất bán dẫn.

–  Nguyên lý: Sự phân cực của các chất bán dẫn bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ.

–  Ưu điểm: Rẽ tiền, dễ chế tạo, độ nhạy cao, chống nhiễu tốt, mạch xử lý đơn giản.

–  Khuyết điểm: Không chịu nhiệt độ cao, kém bền.

–  Thường dùng: Đo nhiệt độ không khí, dùng trong các thiết bị đo, bảo vệ các mạch điện tử.

–  Tầm đo: -50 – 150 0C

5. Nhiệt kế bức xạ

–  Cấu tạo: Làm từ mạch điện tử, quang học.

–  Nguyên lý: Đo tính chất bức xạ năng lượng của môi trường mang nhiệt.

–  Ưu điểm: Dùng trong môi trường khắc nghiệt, không cần tiếp xúc với môi trường đo.

–  Khuyết điểm: Độ chính xác không cao, đắt tiền.

–  Thường dùng: Làm các thiết bị đo cho lò nung.

–  Tầm đo: -54 – 1000 0C

Từ khóa liên quan:

  • cảm biến nhiệt độ
  • cảm biến nhiệt độ pt100
  • cảm biến nhiệt
  • các loại cảm biến nhiệt độ
Cảm Biến Nhiệt Độ – Công Dụng Và Phân Loại