Cảm biến nhiệt độ là gì? Phân loại cảm biến nhiệt độ

Cảm biến nhiệt độ là gì? Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ, nguyên lý hoạt động,…Hãy cùng METROTECH tìm hiểu ngay sau đây nhé.

CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ LÀ GÌ?

Dụng cụ cảm biến nhiệt ( tên gọi khác là Nhiệt kế điện trở Metal ) chính là thiết bị có công dụng giúp đo đạc sự biến đổi về nhiệt độ của những đại lượng cần phải đo. Nếu nhiệt độ có sự thay đổi thì các cảm biến sẽ đưa ra một tín hiệu, từ tín hiệu này các bộ đọc sẽ đọc được và sẽ đưa ra được thành nhiệt độ bởi một kết quả chính xác.

Thiết bị được thường xuyên sử dụng phổ biến vì nó có khả năng tiến hành những phép đo nhiệt độ, bảo đảm được độ chính xác cao so với khi tiến hành bởi các loại cặp nhiệt điện hay các loại nhiệt kế.

CẤU TẠO CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ

Dòng thiết bị này có cấu tạo chính gồm có 2 dây kim loại khác nhau được gắn vào đầu nóng và đầu lạnh. Ngoài ra, sản phẩm còn được thiết kế cùng với nhiều bộ phận phụ khác như:

• Bộ phận cảm biến: phần này chính là bộ phận cần thiết và quan trọng nhất, độ chính xác của thiết bị sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào phần cảm biến. Bộ phận này được đặt phía trong vỏ bảo vệ, sau khi được kết nối với đầu nối.

• Dây kết nối: các bộ phận cảm biến được kết nối với nhau bởi 2, 3 hoặc 4 dây kết nối. Vật liệu dây sẽ phụ thuộc vào điều kiện dùng đầu đo.

• Chất cách điện gốm: phần này có công dụng chủ yếu là giúp khiến cho chất cách điện ngừa đoản mạch và tiến hành thực hiện cách điện giữa những dây kết nối cùng vỏ bảo vệ.

• Phụ chất làm đầy:  bao gồm bột Alumina dạng mịn, được làm khô và rung. Phụ chất này có khả năng đó là làm đầy tất cả những khoảng trống giúp bảo vệ cho cảm biến tránh khỏi các tác động.

• Vỏ bảo vệ: như tên gọi, phần này được dùng với tác dụng bảo vệ cảm biến và dây kết nối. Bộ phận này cần phải được sản xuất bởi vật liệu và có một kích thước phù hợp nhất, khi cần chúng ta có thể bọc thêm một loại vỏ bọc bằng vỏ bổ sung.

• Đầu kết nối: Bộ phận này được thiết kế với chất liệu có khả năng cách điện (gốm), có chứa thêm những bảng mạch, cho phép kết nối của điện trở. Trong đó, bộ chuyển đổi 4-20mA khi cần có thể được cài đặt thay thế cho bảng đầu cuối.

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ

Dòng thiết bị cảm biến nhiệt hoạt động dựa theo nguyên lý chính là sự thay đổi điện trở của kim loại so với sự thay đổi của nhiệt độ vượt trội.

Ví dụ, nếu có sự khác nhau về nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh thì sẽ có một sức điện động V được xuất hiện ngay ở phần đầu lạnh. Nhiệt độ ở phía đầu lạnh phải đảm bảo cân bằng và đo được kết quả chính xác, điều đó tùy thuộc ở chất liệu. Bởi vì lý do đó mà mới có sự xuất hiện của những loại cặp nhiệt độ và mỗi cặp này đều đưa ra được một sức điện động hoàn toàn khác nhau: E, J, K, R, S, T.

Mối quan hệ của vật liệu kim loại và nhiệt độ chính là nguyên lý hoạt động chủ yếu của dụng cụ cảm biến nhiệt độ. Một ví dụ cụ thể, nếu lúc nhiệt độ ở mức 0 thì điện trở sẽ ở ngay tại  mức 100Ω và điện trở của kim loại sẽ được tăng lên khi nhiệt độ tăng và ngược lại.

Việc thống nhất bộ chuyển đổi tín hiệu sẽ giúp chúng ta nâng cao công suất làm việc của thiết bị cảm biến nhiệt độ, sẽ làm cho việc vận hành, lắp đặt được thực hiện một cách dễ dàng hơn.

CÁC LOẠI DÂY CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ CƠ BẢN

Như mô tả phía trên thì các bộ phận cảm biến được kết nối bởi 2,3 hoặc 4 dây kết nối. Ví dụ:

Cảm biến nhiệt độ 2 dây

Có độ chính xác thấp nhất.

Được dùng thiết bị khi kết nối độ bền nhiệt học được thực hiện cùng với loại dây điện trở ngắn và điện trở thấp.

Dụng cụ này cũng thường được sử dụng với khả năng giúp kiểm tra mạch điện tương đương và điện trở đo được chính là tổng của những phần tử cảm biến, điện trở của dây dẫn được dùng cho kết nối.

Cảm biến nhiệt độ 3 dây

Thiết bị này có độ chính xác cao hơn loại 2 dây.

Được thường xuyên sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp.

Nó có tác dụng là sẽ giúp người thực hiện loại bỏ được những lỗi gây ra bởi điện trở của các dây dẫn. Ở phần đầu ra, điện áp luôn phụ thuộc vào sự biến đổi điện trở của cảm biến nhiệt độ, sự điều chỉnh nhiệt độ sẽ được diễn ra liên tục theo nhiệt độ.

Cảm biến nhiệt 4 dây

Là loại thiết bị cảm biến nhiệt được xem là có độ chính xác tối ưu nhất

Được sử dụng chủ yếu trong các phòng thí nghiệm 

Trong phạm vi mạch điện tương đương, điện áp đo được sẽ phụ thuộc ở điện trở của nhiệt. Độ ổn định của dòng đo và độ chính xác của những con số đọc điện áp trên nhiệt sẽ quyết định toàn bộ khả năng chính xác của phép đo.

PHÂN LOẠI CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ

Thiết bị dụng cụ cảm biến nhiệt độ được chia thành những loại sau đây:

• Cảm biến nhiệt độ (Cặp nhiệt điện – Thermocouple). Cặp nhiệt điện loại K, R,S,.. gồm có dải đo nhiệt độ cao.

• Nhiệt điện trở (RTD – Resistance Temperature Detectors). Thường chính là cảm biến Pt100, Pt1000, Pt50, CU50,…

• Điện trở oxit kim loại

• Nhiệt kế bức xạ

• Cảm biến nhiệt bán dẫn (Diode, IC…).

MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ CƠ BẢN TRÊN THỊ TRƯỜNG

Cảm biến nhiệt độ (Cặp nhiệt điện – Thermocouple)

Định nghĩa

 Cặp nhiệt điện chính là một loại thiết bị cảm biến nhiệt điện mạch kín,  sản phẩm bao gồm 2 dây kim loại khác nhau và được nối ở hai đầu.

Dòng điện sẽ được tạo ra nếu nhiệt độ ở 2 đầu khác nhau. Đó  là hiệu ứng Seebeck và cũng là cơ sở để giúp đo nhiệt độ loại này.

Cặp nhiệt điện với chất lượng tốt và có khả năng đo được nhiệt độ cao.

Cấu tạo

Có cấu tạo từ 2 vật liệu kim loại khác nhau, hàn dính một đầu

Nguyên lý hoạt động 

Thiết bị cặp nhiệt điện hoạt động chủ yếu dựa theo nguyên lý đó là nếu nhiệt độ của môi trường mà có sự thay đổi ( tăng hoặc giảm ) thì sẽ tác động được lên đầu nóng của thiết bị . Nhờ hiệu ứng Seebeck, điện áp ở phía đầu lạnh của cặp nhiệt điện sẽ thay đổi tăng hoặc giảm ứng với nhiệt độ của môi trường.

Khi đo được giá trị của điện áp ở phần đầu lạnh  thì ta sẽ có được giá trị của nhiệt độ.

Dải đo:  Từ -100 đến 1800 độ C

Phân loại

Thiết bị dụng cụ cặp nhiệt điện gồm có 2 loại chính đó là loại đầu củ hành K và loại sợi có dây sẵn K.

Loại đầu củ hành K

• Đường kính phi 4mm, phi 6mm, phi 8mm, phi 10mm, phi 17mm, phi 22mm…

• Chiều dài 50mm, 70mm, 100mm, 150mm, 200mm, 250mm, 300mm, 1 mét..

• Ren vặn: 9.6mm, 13mm, 17mm, 21mm, 27mm… hoặc có thể không ren

• Nhiệt độ hoạt động: 0 – 800 độ C ;  0 – 1000 độ C ;  0 – 1200 độ C ( Ceramic K) ; 0 – 1500 độ C (loại R).

Loại sợi có dây sẵn K

• Đường kính phi 3mm, phi 4mm, phi 6mm, phi 8mm, phi 10, phi 17…

• Chiều dài 50mm, 70mm, 100mm, 150mm, 200mm, 250mm, 300mm…

• Ren vặn: 9.6mm, 13mm, 17mm, 21mm, 27mm… hoặc không ren.

• Nhiệt độ hoạt động: 0-400 độ C. Dây 3 ruột dài 2 mét, 3 mét…

Ứng dụng

Thiết bị cặp nhiệt điện này được sử dụng phổ biến giúp cho quy trình đo nhiệt độ tại các môi trường như không khí, dầu, nước,…

Nhiệt điện trở (RTD – Resistance Temperature Detectors)

Định nghĩa:

Đây chính là một loại thiết bị cảm biến nhiệt độ, được hoạt động dựa vào nguyên tắc điện trở của kim loại tăng thì nhiệt độ sẽ tăng theo. Điều này được gọi là nhiệt điện trở suất, khi đo điện trở của cảm biến RTD thì chúng ta sẽ dễ dàng đưa ra được kết quả nhiệt độ.

Thiết bị này được coi là dụng cụ có khả năng chính xác cao hơn so với thiết bị Cặp nhiệt điện, cách sử dụng cũng dễ dàng và tiện lợi hơn rất nhiều, phần chiều dài của dây không bị hạn chế.

Cấu tạo của sản phẩm Nhiệt điện trở:

Loại dụng cụ này có cấu tạo sản xuất từ dây kim đồng được làm bằng đồng, niken, platinum,…và một số loại vật liệu phụ khác, được quấn tùy theo hình dạng của đầu đo

Nguyên lý hoạt động của thiết bị: 

Nếu nhiệt độ môi trường có sự thay đổi là tăng hoặc giảm thì điện trở của RTD cũng sẽ thay đổi tăng hoặc giảm dựa theo cách  tỉ lệ thuận.  Chúng ta sẽ biết được giá trị của nhiệt độ từ việc đo giá trị điện trở của RTD.

Dải đo:  Từ -200 đến 700 độ C.

Phân loại sản phẩm:

Thiết bị được phân chia gồm có 2 loại đó là loại đầu củ hành PT100 hay PT1000 và loại sợi có dây sẵn PT100 hay PT1000.

Loại đầu củ hành PT100, PT1000 

• Đường kính phi 4mm, phi 6mm, phi 8mm, phi 10mm, phi 17mm…

• Chiều dài 50mm, 70mm, 100mm, 150mm, 200mm, 250mm, 300mm…

• Ren vặn: 9.6mm, 13mm, 17mm, 21mm, 27mm… hoặc có loại không ren

• Nhiệt độ để hoạt động: từ -200 – 200 độ C ;  0 – 150 độ C ; -50 – 300 độ C, -50 – 500 độ C

Loại sợi có dây sẵn PT100, PT1000

• Đường kính phi 3mm, phi 4mm, phi 6mm, phi 8mm, phi 10, phi 17…

• Chiều dài 50mm, 70mm, 100mm, 150mm, 200mm, 250mm, 300mm…

• Ren vặn: 9.6mm, 13mm, 17mm, 21mm, 27mm… hoặc có thể không ren.

• Nhiệt độ để hoạt động: -200 – 200 độ C ;  0 – 150 độ C ;  -50 – 300 độ C. Dây 3 ruột dài khoảng từ 2 mét, 3 mét…

Công dụng của thiết bị Nhiệt điện trở:

Sản phẩm được sản xuất bởi các vật liệu như:  platin, đồng, niken,…Nó được thường xuyên sử dụng rộng rãi nhất bởi vì có khả năng đem lại độ chính xác cao, có thể lặp lại tốt và còn truyền tín được trong một phạm vi nhiệt độ rộng, biểu hiện sự thay đổi điện trở lớn qua từng mức độ thay đổi nhiệt độ.

Đối với các loại thiết bị được tạo ra từ đồng hay niken thì chúng thường được sử dụng trong công nghiệp là chủ yếu, khả năng chính xác và truyền tín còn hạn chế, phạm vi của nhiệt độ khá hẹp.

Ngoài ra, còn phải kể đến một số loại thiết bị cảm biến nhiệt độ khác ít được sử dụng hơn hai loại trên, ví dụ như:

Điện trở oxit kim loại

• Thiết bị này được sản xuất từ loại  hỗn hợp các oxit kim loại như mangan, niken, cobalt,…vv

• Hoạt động chủ yếu dựa theo sự thay đổi điện trở khi nhiệt độ bị thay đổi.

• Loại dụng cụ này có ưu điểm chính là bền chắc, giá thành rẻ lại dễ chế tạo nhưng có điều dãy tuyến tính còn khá hẹp.

• Dải đo của thiết bị này là 50 độ C.

• Sản phẩm này thường được dùng với công dụng giúp bảo vệ, éo vào cuộn dây động cơ, mạch điện tử.

• Gồm 2 loại chính đó là: hệ số nhiệt dương PTC có điện trở tăng theo nhiệt độ và loại hệ số nhiệt âm NTC có điện trở giảm theo nhiệt độ. Thông thường được sử dụng nhiều nhất là loại NTC.

Cảm biến nhiệt bán dẫn

• Thiết bị cảm biến nhiệt bán dẫn được chế tạo bởi những loại chất bán dẫn.

• Nó hoạt động dựa vào sự phân cực của các chất bán dẫn bị ảnh hưởng do nhiệt độ.

• Ưu điểm của sản phẩm này đó là giá thành không quá cao, dễ chế tạo, có độ nhạy cao, chống nhiễu tốt, mạch xử lý đơn giản nhưng lại không có khả năng chịu được nhiệt độ cao và cũng không bền lắm.

• Dải đo của thiết bị là từ -50  – 150 độ C.

• Loại này được sử dụng chủ yếu với công dụng giúp đo nhiệt độ của không khí, được dùng trong những dụng cụ đo và bảo vệ mạch điện tử.

• Thiết bị được phân loại như sau: kiểu Diod, các kiểu IC LM35, LM335, LM45

Nhiệt kế bức xạ

• Nhiệt kế bức xạ ( hay hỏa kế ), có cấu tạo bởi mạch điện tử và quang học.

• Dụng cụ hoạt động dựa vào việc đo đạc chất bức xạ năng lượng của môi trường mang nhiệt.

• Nhiệt kế bức xạ còn có thể sử dụng được khi ở trong môi trường khắc nghiệt, không cần phải  tiếp xúc  trực tiếp với môi trường đo nhưng nó lại có độ chính xác không cao lắm và cũng ít bền.

• Có dải đo khoảng từ -97 – 1800 độ C.

• Được sử dụng với mục đích làm thiết bị đo cho lò nung.

• Phân loại thiết bị hỏa kế: Hỏa kế bức xạ, hỏa kế cường độ sáng và hỏa kế màu sắc.

METROTECH – ĐỊA CHỈ CUNG CẤP CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ UY TÍN, CHẤT LƯỢNG

Nếu bạn đang loay hoay muốn tìm kiếm một nơi cung cấp cảm biến nhiệt độ uy tín, chất lượng thì METROTECH sẽ chính là 1 lựa chọn đúng đắn. Bởi hiện nay, cơ sở của chúng tôi được xem là một trong những địa chỉ cung cấp sản phẩm chất lượng, có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng, giá cả lại phải chăng. Đội ngũ nhân viên với nhiều kinh nghiệm sẽ luôn sẵn sàng giải đáp mọi thắc mắc của khách hàng. Nếu bạn ở xa, không thể trực tiếp đến cơ sở thì bên chúng tôi sẽ có chính sách giao hàng tận nhà cho bạn với mức phụ thu hợp lý, đảm bảo đúng hẹn. Vì vậy, nếu có nhu cầu mua hàng xin liên hệ trực tiếp với chúng tôi để được tư vấn miễn phí.

Vui lòng liên hệ trực tiếp với chúng tôi qua Website này hoặc qua thông tin dưới đây:

• Tư vấn bán hàng: 0888203779

• Hỗ trợ kỹ thuật: 0857389770

• Email: [email protected]

• Địa chỉ: 618 Lê Trọng Tấn, Bình Hưng Hoà, Bình Tân, HCM