Bạn biết đến cảm biến nhiệt độ, bạn thường sử dụng cảm biến nhiệt độ, tuy nhiên bạn có thực sự biết có bao nhiêu loại cảm biến nhiệt độ? Chúng khác nhau ở chỗ nào? Bài viết sau đây sẽ giúp bạn phân biệt chi tiết về từng loại cảm biến nhiệt độ.
Cảm biến nhiệt độ là gì?
Cảm biến nhiệt độ hay còn được biết đến với tên gọi là “Sensor nhiệt độ” là thiết bị dùng để đo sự biến đổi của nhiệt độ của những vật cần đo. Nó có chức năng là xử lý và truyền thông tin đến một vị trí khác để giám sát. Người ta cũng có thể gọi cảm biến nhiệt độ là can nhiệt.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt dựa trên sự thay đổi điện trở của kim loại với sự thay đổi nhiệt độ. Cảm biến nhiệt bao gồm 2 dây kim loại khác nhau được nối với một đầu lạnh (đầu chuẩn) và đầu nóng (đầu đo)
Phân loại cảm biến nhiệt
Tùy vào mục đích, điều kiện của từng ngành công nghiệp khác nhau cảm biến nhiệt được phân ra làm nhiều loại. Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại cảm biến nhiệt, tuy vậy về cơ bản, cảm biến nhiệt được chia làm 5 loại chính như:
- Thermocouple
- RTD
- Thermistor
- I.C Sensor
- Nhiệt kế
THERMOCOUPLE – Can nhiệt
Can nhiệt hoạt động bằng cách đo dự thay đổi điện áp. Nó bao gồm hai kim loại được gằn vào hai đầu: đầu lạnh và đầu nóng. Cấu tạo của đầu dò nhiệt độ Thermocouple bao gồm hai cực điện Âm (-) và Dương (+). Khi nhiệt độ thay đổi ở hai đầu thì điện áp đo được giữa hai điện cực này cũng thay đổi tương ứng theo. Can nhiệt phụ thuộc chính vào vật liệu của đầu dò phải chịu được nhiệt độ cao để không bị cháy. Can nhiệt Thermocouple chia ra nhiều loại khác nhau, với mỗi loại có thang nhiệt làm việc và vật liệu khác nhau.
- Loại K: Đây là loại Thermocouple được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Loại K có thang đo nhiệt độ lớn khoảng -200oC – 1300oC. Chúng thường được làm bằng Inox hoặc sứ. Đối với môi trường có sự va đập va đập cao thì can nhiệt K là lựa chọn thích hợp nhất. Can nhiệt Thermocouple loại được dùng để đo nhiệt độ lò đốt rác, lò hơi, lò nung thép,…
- Loại B: Đây là can nhiệt hợp kim bạch kim/rhodium ( tỉ lệ tùy theo trọng lượng, 70/30 hoặc 94/6). Can nhiệt type B có khả năng đo được nhiệt độ cao hơn 1300oC và có thể lên đến 1800oC. Vật liệu bọc bên ngoài của Thermocouple loại B thường là sứ (Ceramic).
- Loại C: Đây là can nhiệt hợp kim vonfram/rheni – (tỉ lệ tùy theo trọng lượng, 95/5 hoặc 74/26). Nhiệt độ cao nhất mà cạn nhiệt loại C có thể đo được là 2329oC.
Ngoài những loại Thermocouple trên, chúng ta còn nhiều loại khác như loại S hay loại R (có nhiệt độ đo cao nhất là 1600) và loại E, loại J ít được sử dụng hơn.
t
THERMOCOUPLE – Can nhiệt
RTD – Đầu dò nhiệt độ điện trở
Cảm biến RTD hay được gọi là nhiệt kế điện trở, được viết tắt của từ Resistance Temperature Detectors, là một trong những cảm biến nhiệt độ chính xác nhất hiện nay. RTD hoạt động đo nhiệt độ bằng cách tương quan điện trở của phần tử RTD với nhiệt độ. Cảm biến này thường được làm từ bạch kim, niken hoặc kim loại đồng (đối với những RTD có chi phí thấp hơn). Thang nhiệt độ RTD có thể đo được khá rộng từ -270oC đến 850oC. Khi dòng điện tạo ra nhiệt độ trong một phần tử điện trở gây ra lỗi trong các phép đo nhiệt độ. Vì là loại cho ra kết quả chính xác nhất, nên trên thị trường RTD cũng có được xem là một trong những loại cảm biến nhiệt độ đắt nhất.
Hiện tại có nhiều kỹ thuật khác nhau để có thể đo nhiệt độ bằng việc sử dụng RTD . Đó là phương pháp có hai dây, ba dây hoặc bốn dây. Đối với phương pháp sử dụng hai dây, dòng điện được truyền qua RTD để đo kết quả của điện áp. Đây là cách rất đơn giản để chúng ta tiến hành thực hiện, tuy nhiên nó có nhược điểm là điện trở dẫn sẽ góp phần gây ra hiện tượng sai số trong phép đo.
Đối với phương pháp ba dây thì tương tự như phương pháp hai dây, nhưng dây thứ ba đống vai trò thay thế điện trợ dẫn vì vậy nó giảm thiểu sự sai số trong phép đo. Còn đối với phương pháp bốn dây, câu tạo của chúng có phần khác hơn, dòng điện sẽ được truyền trên một bộ dây, điện áp được đo trên một bộ dây khác. Và với phương pháp bốn dây có thể thay thế cho điện trở chì.
RTD – Đầu dò nhiệt độ điện trở
THERMISTORS
Thermistors là một loại cảm biến nhiệt độ khác, còn được gọi là điện trở nhiệt hoặc nhiệt điện trở. Thermistors là từ được kết hợp bằng 2 từ Thermal (nhiệt) và Resistor (điện trở). Cũng hoạt động tương tự RTD, chúng thay đổi điện trở khi nhiệt độ có sự biến động.
Thermistors là loại có chi phí khá thấp, dễ ứng dụng, chúng được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện tử. Tuy nhiên, Thermistors dễ bị hư hỏng vì chúng được làm từ oxit của niken và mangan. Điện trở nhiệt này có khả năng nhạy cao hơn so với những loại đầu dò nhiệt độ điện trở khác. Khi nhiệt độ tăng thì điện trở của cảm biến nhiệt độ giảm, do đó đa số điện trở nhiệt có hệ số nhiệt âm.
Cảm biến THERMISTORS
Cảm biến I.C Sensor
Cảm biến I.C Sensor
Cảm biến nhiệt độ IC là một bộ chuyển đổi nhiệt độ mạch tích hợp hai đầu cuối tạo ra dòng điện đầu ra tỷ lệ với nhiệt độ tuyệt đối. Phần cảm biến nhỏ với khối lượng nhiệt thấp và thời gian phản hồi nhanh. Phạm vi nhiệt độ đo được phổ biến nhất là 55 đến 150 ° C. I.C Sensor có thiết kế nhỏ gọn, tín hiệu ngõ ra dạng Analog, chi phí thấp và sử dụng điện áp trực tiếp, dòng điện hoặc đầu ra kỹ thuật số không cần mạch bổ sung, chúng thường được ứng dụng trong bảng mạch để thao dõi và kiểm soát nhiệt độ, trong máy tính để kiểm soát nhiệt độ CPU, trong các úng dụng viễn thông…
Nhiệt kế
Đây là thiết bị được sử dụng để đo nhiệt độ của các chất rắn, lỏng và khí. Nhiệt kế lè từ được kết hợp bởi nhiệt (nhiệt độ) và đồng hồ (dụng cụ để đo). Trong ống thủy tinh của của nhiệt kế thường chứa một loại chất lỏng là thủy ngân hoặc rượu. Thể tích của nhiệt kế tỷ lệ thuận với nhiệt độ tiếp xúc, khi nhiệt độ chất đó tăng thì thể tích nhiệt kế tăng.
Nhiệt kế
Chất lỏng bên trong nhiệt kế sẽ giãn nở khi chất lỏng đó được làm nóng, theo tính chất giãn nở vì nhiệt của các chất. Nhiệt kế sẽ chỉ ra nhiệt độ của vật đang đo bằng một thang đo nhiệt độ hiệu chuẩn. Nhiệt kế có thước đo nhiệt đọ dược vạch sẵn dọc theo ống thủy tinh để chỉ ra nhiệt độ. Đơn vị nhiệt độ thường được ghi lại trên thang đo nhiệt kế là Fahrenheit (oF), Kelvin hoặc Celsius (oC).
Lời kết
Ngoài năm loại cảm biến nhiệt độ chúng tôi đã chỉ ra ở trên, sẽ có nhiều loại cảm biến nhiệt độ khác với những ứng dụng và cấu tạo khác nhau. Chi phí, nguyên lý hoạt động tùy thuộc vào từng loại cảm biến nhiệt khác nhau.
