Cảm biến nhiệt độ là gì? Cấu tạo & Nguyên lí hoạt động chung của cảm biến nhiệt. Các loại cảm biến nhiệt độ. Phân loại. Sơ lược về một số loại cảm biến nhiệt. Ứng dụng. Lưu ý khi bảo quản và sử dụng. Nơi cung cấp cảm biến nhiệt uy tín, chất lượng.
Theo nhiều nghiên cứu và điều tra của những nhà khoa học trên quốc tế thì hầu hết tổng thể những sự sống, đến những mạng lưới hệ thống vật lí, hoá học, … đều bị ảnh hưởng tác động bới nhiệt độ. Chính vì sự quan trọng đó mà nhiệt độ trở thành đại lượng được đo nhiều nhất trên quốc tế. Người ta đo nhiệt độ để có số lượng đúng chuẩn về thông số kỹ thuật môi trường tự nhiên này mà có giải pháp kiểm soát và điều chỉnh cho thích hợp. Có nhiều cách cũng như nhiều thiết bị để đo nhiệt độ khác nhau, trong đó có cảm biến nhiệt .
Vậy cảm biến nhiệt là gì, nó có cấu tạo ra sao và nó sẽ đo nhiệt độ như thế nào, nơi nào sẽ cung cấp loại thiết bị này,… Chúng ta sẽ cùng tìm câu trả lời cho những câu hỏi này qua bài viết sau nhé.
Mục lục bài viết
CẢM BIẾN NHIỆT LÀ GÌ?
Cảm biến nhiệt được hiểu là thiết bị được dùng để đo sự biến đổi về nhiệt độ của các đại lượng cần đo. Theo đó, khi nhiệt độ có sự thay đổi thì các cảm biến sẽ đưa ra một tín hiệu và từ tín hiệu này các bộ đọc sẽ đọc và quy ra thành nhiệt độ bằng một con số cụ thể.
Cảm biến nhiệt được biết đến với năng lực thực thi những phép đo nhiệt độ với độ đúng mực cao hơn nhiều so với khi thực thi bằng những loại cặp nhiệt điện hoặc nhiệt kế .
Cảm biến nhiệt còn có tên gọi khác là nhiệt kế điện trở metaI
CẤU TẠO CẢM BIẾN NHIỆT
Cảm biến đo nhiệt độ có cấu tạo chính là 2 dây kim loại khác nhau được gắn vào đầu nóng và đầu lạnh.
Ngoài ra, nó còn được cấu trúc bởi nhiều bộ phận khác, đơn cử như sau :
Bộ phận cảm biến: đây được xem là bộ phận quan trọng nhất, quyết định đến độ chính xác của toàn bộ thiết bị cảm biến. Bộ phận này được đặt bên trong vỏ bảo vệ sau khi đã kết nối với đầu nối.
Dây kết nối: các bộ phận cảm biến có thể được kết nổi bằng 2,3 hoặc 4 dây kết nổi. Trong đó, vật liệu dây sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào điều kiện sử dụng đầu đo.
Chất cách điện gốm: bộ phận này với nhiệm vụ chủ yếu là làm chất cách điện ngừa đoản mạch và thực hiện cách điện giữa các dây kế nối với vỏ bảo vệ.
Phụ chất làm đầy: gồm bột alumina mịn, được sấy khô và rung. Phụ chất này với chức năng chính là lắp đầy tất cả khoảng trống để bảo vệ cảm biến khỏi các rung động.
Vỏ bảo vệ: giống như tên gọi, bộ phận này được dùng đẻ bảo vệ bộ phận cảm biến và dây kết nối. Bộ phận này phải được làm bằng vật liệu phù hợp với kích thước phù hợp và khi cần thiết có thể bọc thêm vỏ bọc bằng vỏ bổ sung.
Đầu kết nối: Bộ phận này được làm bằng vật liệu cách điện (gốm), chứa các bảng mạch, cho phép kết nối của điện trở. Trong đó, bộ chuyển đổi 4-20mA khi cần thiết có thể được cài đặt thay cho bảng đầu cuối.
NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG
Cảm biến nhiệt hoạt động giải trí dưa trên cơ sở là sự biến hóa điện trở của sắt kẽm kim loại so với sự biến hóa nhiệt độ tiêu biểu vượt trội .Cụ thể, khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh thì sẽ có một sức điện động V được phát sinh tại đầu lạnh. Nhiệt độ ở đầu lạnh phải không thay đổi và đo được và nó nhờ vào vào vật liệu. Chính thế cho nên mà mới có sự Open của những loại cặp nhiệt độ và mỗi loại cho ra một sức điện động khác nhau : E, J, K, R, S, T .Nguyên lí thao tác của cảm biến nhiệt đa phần dựa trên mối quan hệ giữa vật tư sắt kẽm kim loại và nhiệt độ. Cụ thể, khi nhiệt độ là 0 thì điện trở ở mức 100 Ω và điện trở của sắt kẽm kim loại tăng lên khi nhiệt độ tăng và ngược lại .Việc tích hợp bộ chuyển đổi tín hiệu giúp nâng cao hiệu suất thao tác của cảm biến nhiệt và giúp cho việc quản lý và vận hành, lắp ráp được thuận tiện hơn .
CÁC LOẠI DÂY CẢM BIẾN NHIỆT
Như đã đề cập ở trên thì những bộ phận cảm ứng hoàn toàn có thể được kết nổi bằng 2,3 hoặc 4 dây kết nổi. Cụ thể như sau :
Cảm biến nhiệt độ 2 dây
- Ít đúng mực nhất .
- Chỉ được sử dụng khi liên kết độ bền nhiệt học được triển khai với dây điện trở ngắn và điện trở thấp .
- Ngoài ra, nó cũng được sử dụng để kiểm tra mạch điện tương tự và điện trở đo được là tổng của những thành phần cảm ứng, điện trở của dây dẫn được sử dụng cho liên kết .
Cảm biến nhiệt độ 3 dây
- Loại này cho mức độ đúng mực cao hơn loại 2 dây .
- Nó được sử dụng nhiều trong nghành công nghiệp .
- Ưu điểm của nó là sẽ vô hiệu được những lỗi gây ra bởi điện trở của những dây dẫn. Ở phần đầu ra, điện áp sẽ nhờ vào trọn vẹn vào sự đổi khác điện trở của cảm biến nhiệt và sự kiểm soát và điều chỉnh nhiệt độ diễn ra liên tục theo nhiệt độ .
Cảm biến nhiệt 4 dây
- Loại này được xem là cho độ đúng mực lớn nhất .
- Nó được sử dụng trong những ứng dụng trong phòng thí nghiệm là hầu hết .
- Trong phạm vi mạch điện tương tự, điện áp đo được chỉ phụ thuộc vào vào điện trở của nhiệt. Độ không thay đổi của dòng đo và độ đúng chuẩn của số đọc điện áp trên nhiệt sẽ quyết định hành động đến độ đúng mực của phép đo .
PHÂN LOẠI CẢM BIẾN NHIỆT
Hiện nay, cảm ứng nhiệt độ được chia thành những loại như sau :
- Cảm biến nhiệt độ ( Cặp nhiệt điện – Thermocouple ). Cặp nhiệt điện loại K, R, S, .. có dải đo nhiệt độ cao .
- Nhiệt điện trở ( RTD – Resistance Temperature Detectors ). Thông thường là cảm ứng Pt100, Pt1000, Pt50, CU50, …
- Điện trở oxit sắt kẽm kim loại
- Cảm biến nhiệt bán dẫn ( Diode, IC … ) .
- Nhiệt kế bức xạ
SƠ LƯỢC VỀ MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN NHIỆT
Trong số các loại cảm biến nhiệt thì loại cảm biến nhiệt độ (Cặp nhiệt điện – Thermocouple) và nhiệt điện trở (RTD – Resistance Temperature Detectors) là hai loại được sử dụng phổ biến nhất. Sau đây, Trung Sơn sẽ cùng bạn tìm hiểu rõ hơn về hai loại này nhé.
Cảm biến nhiệt độ (Cặp nhiệt điện – Thermocouple)
Định nghĩa
- Cặp nhiệt điện được hiểu là một thiết bị cảm ứng nhiệt điện mạch kín, gồm 2 dây sắt kẽm kim loại khác nhau được nối ở hai đầu .
- Dòng điện được tạo ra khi nhiệt độ ở 2 đầu khác nhau. Đây được xem là hiệu ứng Seebeck và là cơ sở để đo nhiệt độ của loại này .
- Cặp nhiệt điện khá bền và đo nhiệt độ cao .
Cấu tạo
- Được cấu trúc từ 2 vật liệu sắt kẽm kim loại khác nhau, hàn dính một đầu
Nguyên lí hoạt động
- Nguyên lí hoạt động giải trí của cặp nhiệt điện là khi nhiệt độ môi trường tự nhiên có sự đổi khác ( tăng hoặc giảm ) thì sẽ tác động ảnh hưởng lên đầu nóng của nó. Nhờ vào hiệu ứng Seebeck, điện áp ở đầu lạnh của cặp nhiệt điện sẽ tăng hoặc giảm theo nhiệt độ thiên nhiên và môi trường ( nhiệt độ tăng thì điện áp tăng và ngược lại ) .
- Chỉ cần đo giá trị của điện áp ở đầu lạnh ta sẽ có được giá trị của nhiệt độ .
- Dải đo : – 100 ~ 1800 độ C
Phân loại
Cặp nhiệt điện gồm hai loại chính là loại đầu củ hành K và loại sợi có dây sẵn K .Loại đầu củ hành K với những thông số kỹ thuật như sau :
- Đường kính phi 4 mm, phi 6 mm, phi 8 mm, phi 10 mm, phi 17 mm, phi 22 mm …
- Chiều dài 50 mm, 70 mm, 100 mm, 150 mm, 200 mm, 250 mm, 300 mm, 1 mét ..
- Ren vặn : 9.6 mm, 13 mm, 17 mm, 21 mm, 27 mm … hoặc không ren
- Nhiệt độ hoạt động giải trí : 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 có những thông số kỹ thuật như sau :
- Đường kính phi 3 mm, phi 4 mm, phi 6 mm, phi 8 mm, phi 10, phi 17 …
- Chiều dài 50 mm, 70 mm, 100 mm, 150 mm, 200 mm, 250 mm, 300 mm …
Ren vặn: 9.6mm, 13mm, 17mm, 21mm, 27mm… hoặc không ren.
- Nhiệt độ hoạt động giải trí : 0-400 độ C. Dây 3 ruột dài 2 mét, 3 mét …
Ứng dụng
- Cặp nhiệt điện được sử dụng trong quy trình đo nhiệt độ tại những môi trường tự nhiên như không khí, dầu, nước, …
Nhiệt điện trở (RTD – Resistance Temperature Detectors)
Định nghĩa
- Nhiệt điện trở là loại cảm biến nhiệt hoạt động giải trí dựa trên nguyên tắc điện trở của sắt kẽm kim loại tăng khi nhiệt độ tăng. Hiện tượng này được gọi là nhiệt điện trở suất, khi đo điện trở của cảm ứng RTD thì sẽ suy ra được nhiệt độ .
- Nhiệt điện trở được xem là có độ đúng chuẩn cao hơn Cặp nhiệt điện, dễ sử dụng hơn và chiều dài dây không hạn chế .
Cấu tạo
- Được cấu trúc từ dây sắt kẽm kim loại làm bằng đồng, niken, platinum, … và được quấn tuỳ theo hình dáng của đầu đo .
Nguyên lí hoạt động
- Nhiệt độ thiên nhiên và môi trường tăng hoặc giảm thì điện trở của RTD sẽ tăng hoặc giảm theo một cách tỉ lệ thuận. Giá trị của nhiệt độ sẽ được suy ra từ việc do giá trị điện trở của RTD .
- Dải đo : – 200 ~ 700 độ C .
Phân loại
Có 2 loại là loại đầu củ hành PT100, PT1000 và loại sợi có dây sẵn PT100, PT1000 .Loại đầu củ hành PT100, PT1000 với những thông số kỹ thuật như sau :
- Đường kính phi 4 mm, phi 6 mm, phi 8 mm, phi 10 mm, phi 17 mm …
- Chiều dài 50 mm, 70 mm, 100 mm, 150 mm, 200 mm, 250 mm, 300 mm …
- Ren vặn : 9.6 mm, 13 mm, 17 mm, 21 mm, 27 mm … hoặc không ren
- Nhiệt độ hoạt động giải trí : – 200 ~ 200 độ C, 0 ~ 150 độ C, – 50 ~ 300 độ C, – 50 ~ 500 độ C
Loại sợi có dây sẵn PT100, PT1000 với những thông số kỹ thuật như sau :
- Đường kính phi 3 mm, phi 4 mm, phi 6 mm, phi 8 mm, phi 10, phi 17 …
- Chiều dài 50 mm, 70 mm, 100 mm, 150 mm, 200 mm, 250 mm, 300 mm …
- Ren vặn : 9.6 mm, 13 mm, 17 mm, 21 mm, 27 mm … hoặc không ren .
- Nhiệt độ hoạt động giải trí : – 200 ~ 200 độ C, 0 ~ 150 độ C, – 50 ~ 300 độ C. Dây 3 ruột dài 2 mét, 3 mét …
Ứng dụng
- Nhiệt điện trở sản xuất từ platin, đồng hoặc niken được sử dụng phổ cập nhất bởi độ đúng chuẩn cao, năng lực lặp lại tốt và hoàn toàn có thể truyền tín trong một khoanh vùng phạm vi nhiệt độ rộng, biểu lộ sự đổi khác điện trở lớn trên mỗi mức độ biến hóa nhiệt độ .
- Còn loại được sản xuất từ đồng và niken thường được sử dụng trong công nghiệp, độ đúng chuẩn và truyền tính khá hạn chế, khoanh vùng phạm vi nhiệt độ tương đối hẹp .
Ngoài ra, còn một số ít loại cảm biến nhiệt khác ít thông dụng hơn hai loại trên như :
Điện trở oxit kim loại
- Loại này được làm từ hỗn hợp những oxit sắt kẽm kim loại như mangan, niken, cobalt, …
- Hoạt động dựa trên sự biến hóa điện trở khi nhiệt độ biến hóa .
- Ưu điểm của loại này là bền, rẻ, dễ ché tạo nhưng dãy tuyến tính khá hẹp .
- Có dải đo là 50 độ C .
- Loại này được dùng để bảo vệ, éo vào cuộn dây động cơ, mạch điện tử .
- Có hai loại chính là : thông số nhiệt dương PTC có điện trở tăng theo nhiệt độ và loại thông số nhiệt âm NTC có điện trở giảm theo nhiệt độ. Thường dùng nhất là loại NTC .
Cảm biến nhiệt bán dẫn
- Cảm biến nhiệt bán dẫn được làm từ những loại chất bán dẫn .
- Hoạt động dựa trên sự phân cực của những chất bán dẫn bị ảnh hưởng tác động bởi nhiệt độ .
- Loại này khá rẻ tiền, dễ sản xuất, có độ nhạy cao, chống nhiễu tốt, mạch xử lí đơn thuần nhưng lại không chịu được nhiệt độ cao và cũng kém bền .
- Dải đo : – 50 ~ 150 độ C .
- Loại này được ứng dụng để đo nhiệt độ không khí, dùng trong những thiết bị đo và bảo vệ mạch điện tử .
- Phân loại : kiểu diod, những kiểu IC LM35, LM335, LM45
Nhiệt kế bức xạ
- Nhiệt kế bức xạ còn được gọi là hoả kế, được cấu trúc từ mạch điện tử, quang học .
- Hoạt động dựa trên việc đo đặc thù bức xạ nguồn năng lượng của môi trường tự nhiên mang nhiệt .
- Hoả kế hoàn toàn có thể dùng trong môi trường tự nhiên khắc nghiệt, không cần tiếp xúc với môi trường tự nhiên đo nhưng lại có độ đúng mực không cao và cũng kém bền .
- Có dải đo vào tầm – 97 ~ 1800 độ C .
- Được ứng dụng để làm thiết bị đo cho lò nung .
- Hoả kế gồm những loại : Hỏa kế bức xạ, hỏa kế cường độ sáng và hỏa kế sắc tố .
ỨNG DỤNG CỦA CẢM BIẾN NHIỆT
Cảm biến nhiệt độ được sử dụng với nhiều chứng năng và nhiều ứng dụng khác nhau như : dùng đo nhiệt độ trong bồn đun nước, đun dầu, đo nhiệt độ lò nung, lò sấy, …Một số cảm biến nhiệt được sử dụng cho những nghành đơn cử như :
- Nhiêt kế điện tử, bán dẫn, can nhiệt loại T được sử dụng trong nghiên cứu và điều tra về nông nghiệp
- Nhiệt kế điện tử, PT100 được sử dung trong xe hơi
- Điện trở oxit sắt kẽm kim loại được sử dụng trong nhiệt lạnh
- Cặp nhiệt điện loại K, T, R, S, B và PT100 được sử dụng trong gia công vật tư, hoá chất
LƯU Ý KHI BẢO QUẢN VÀ SỬ DỤNG.
Cảm biến nhiệt cần được dữ gìn và bảo vệ nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ánh nắng trực tiếp và tránh xa tầm tay trẻ nhỏ .
Cần lưu ý khi sử dụng cặp nhiệt điện là:
- Khi nối thì dây nối từ đầu đo đến bộ điều khiển và tinh chỉnh nên càng ngắn càng tốt .
- Bù lại tổn thất mất mát trên đường dây bằng cách triển khai việc thiết lập giá trị bù nhiệt. Giá trị bù nhiệt lớn hay nhỏ nhờ vào vào độ dài, vật liệu dây và môi trường tự nhiên lắp ráp .
- Tuyệt đối không để những đầu dây nối của cặp nhiệt diện tiếp xúc với môi trường tự nhiên cần đo .
- Đầu nối cần phải đúng theo chiều âm, dương .
NƠI CUNG CẤP CẢM BIẾN NHIỆT UY TÍN, CHẤT LƯỢNG
Trên thị trường hiện nay, bạn có thể dễ dàng tìm mua được các loại cảm biến nhiệt, tuy nhiên, không phải nơi nào cũng cung cấp được cho bạn những sản phẩm có nguồn gốc rõ ràng và chất lượng như mong muốn.
Hiểu được những vấn đề này, nhiều năm qua Trung Sơn đã và đang xây dựng mình thành địa chỉ cung cấp những sản phẩm chất lượng, nguồn gốc rõ ràng và giá thành cạnh tranh để khách hàng yên tâm sử dụng.
Vì vậy, nếu bạn có nhu cầu sử dụng cảm biến nhiệt hoặc các thiết bị hoặc các sản phẩm liên quan đến hoá chất thì hãy liên hệ ngay với Trung Sơn để được cung cấp những sản phẩm làm bạn hài lòng và yên tâm khi sử dụng.
Bài viết này Trung Sơn đã gửi đến bạn toàn bộ những thông tin liên quan đến cảm biến nhiệt một cách rõ ràng và cụ thể nhất. Nắm được những thông tin này, hy vọng bạn có thể lựa chọn sử dụng chúng phù hợp với mục đích của mình. Nếu vẫn còn thắc mắc nào về cảm biến nhiệt hay bất kì vấn đề nào khác thì bạn đừng ngần ngại mà hãy liên hệ ngay với Trung Sơn để được giải đáp. Vui lòng để lại bình luận bên dưới bài viết này nhé.
Source: https://bem2.vn
Category: Ứng dụng hay
