Bộ Chuyển Đổi RTD

Bộ chuyển đổi RTD với chức năng chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ từ RTD sang dạng Analog 4-20mA 0-10V  hoặc dạng Modbus RTU RS 485 để truyền về PLC hoặc các thiết bị giám sát điều khiển. Chọn đúng bộ chuyển đổi RTD cho từng loại RTD giúp tiết kiệm thời gian và chi phí trong quá trình lắp đặt.

Chọn một bộ chuyển đổi RTD phù hợp không quá khó khăn khi chúng ta nắm rõ các yêu cầu và thông số kỹ thuật. Tuy nhiên, phần lớn những người cần sử dụng các bộ chuyển đổi RTD lại không có nhiều kinh nghiệm trong việc chọn lựa bộ chuyển đổi tín hiệu nói chung và bộ chuyển đổi tín hiệu RTD nói riêng.

RTD là gì ?

RTD là chữ viết tắt của resistance temperature detectors tạm dịch đầu dò nhiệt độ thhay đổi điện trở hay nói chính xác hơn nhiệt độ thay đổi làm thay đổi điện trở kháng của cảm biến nhiệt độ. Chính vì thế mà RTD được gọi là cảm biến nhiệt độ điện trở, RTD là tên gọi tắt của cảm biến nhiệt độ RTD.

Tất cả các cảm biến nhiệt độ RTD đều có cấu tạo bao gồm :

• Lõi RTD thường được làm bằng platinum cho khả năng chịu nhiệt cao
• Vỏ bảo vệ RTD : thường làm bằng Inox 304 hoặc 316L
• Kết nối ren hoặc không có kết nối
• Dây tín hiệu hoặc đầu củ hành ( Head mounted )

Có mấy loại RTD ???

RTD có khá nhiều loại khác nhau :

• Platinum viết tắt là Pt bao gồm : Pt50 , Pt100 , Pt500 , Pt1000
• Nickel viết tắt Ni bao gồm : Ni100
• PTC 1 Kohm tại 25oC
• NTC 10 Kohm tại 25oC

Xem thêm : Cảm Biến Nhiệt Độ Pt100

Pt50 , Pt100 , Pt500 , Pt1000 có ý nghĩa là gì ?

Pt là chữ viết tắt của Platinum còn 100 là nói RTD có giá trị 100 ohm tại 0oC , tương tự Pt1000 thì sẽ cho ra giá trị 5000 ohm tại 0oC. Điều này có nghĩa là khi chúng ta dùng đồng hồ đo VOM đo giá trị của dây tín hiệu RTD sẽ cho ra giá trị 100ohm tại 0oC.

Tại nhiệt độ thường thì Pt100 có giá trị bao nhiêu ohm ?

Tất cả các RTD đều có chung một thiết kế và đều cho ra giá trị như nhau khi để trong cùng một môi trường. Tại một giá trị nhiệt độ sẽ luôn tương ứng với một giá trị điện trở của RTD. Tôi ví dụ : tại nhiệt độ 30oC thì cảm biến nhiệt độ RTD loại Pt100 sẽ luôn cho ra giá trị điện trở là 111.67 ohm đối với RTD chuẩn.

Khi nhiệt độ thay đổi thì điện trở sẽ thay đổi theo, nếu nhiệt độ trên 0oC thì giá trị điện trở sẽ luôn luôn lớn hơn 100 ohm, nếu RTD đo nhiệt độ âm thì giá trị điện trở sẽ luôn luôn nhỏ hơn 100ohm khi đo các dây tín hiệu ngõ ra của RTD.

Như vậy,các bộ đọc tín hiệu nhiệt độ trực tiếp từ RTD cũng hoạt động trên nguyên tắc này. Bên trong bo mạch của bộ hiển thị nhiệt độ sẽ đo sự thay đổi của điện trở RTD đồng thời hiển thị thành giá trị nhiệt độ bằng LED trên màn hình.

Các bộ chuyển đổi RTD cũng hoạt động dựa trên nguyên tắc này. Chỉ có điều khác biệt là bo chuyen doi RTD có thể điều chỉnh được thang đo nhiệt độ tuỳ ý tương ứng với tín hiệu ngõ ra Analog 4-20mA hoặc 0-10V.

Xem thêm cấu tạo RTD Pt100 để hiểu rõ thêm về RTD Pt100.

Cách chọn bộ chuyển đổi RTD phù hợp

Để chọn được bộ chuyển đổi RTD phù hợp chúng ta cần phải xác định loại RTD chúng ta đang sử dụng và tín hiệu ngõ ra của bộ chuyển đổi tín hiệu chúng ta cần truyền về PLC. Nếu chúng ta dùng RTD dạng PT100 thì chúng ta phải dùng bộ chuyển đổi tín hiệu pt100 sang 4-20mA hoặc 0-10V.

Xác định loại RTD

RTD phổ biến nhất chính là Pt100 với nhiều kích thướt, kiểu dáng, thang đo nhiệt độ khác nhau. Cùng một RTD loại PT100 nhưng lại có nhiều thang nhiệt khác nhau. Thang đo nhiệt độ của Pt100 càng cao thì chứng tỏ cảm biến đó được sử dụng Platinum chuẩn cao nên có khả năng chịu được nhiệt độ cao.

Thang đo nhiệt độ hoàn toàn không ảnh hưởng tới sai số của cảm biến nhiệt độ RTD. Sai số RTD phụ thuộc vào loại Class của cảm biến nhiệt Pt100, Class B sai số 0.3oC , Class A sẽ có sai số 0.15% và Class AA ( A+ ) sẽ có sai số 0.1% .

Hai loại chính RTD loại PT100 chúng ta thường gặp là loại dây ( Cable )  và loại củ hành ( Head Mouted ). RTD loại dây thì thông thường có thang đo nhiệt độ thấp hơn so với thang đo nhiệt độ của loại củ hành.

Chọn bộ chuyển đổi RTD

Chúng ta đều đã biết rằng RTD có giá trị điện trở thay đổi khi nhiệt độ thay đổi. Chính vì thế việc dùng bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ Pt100 sang 4-20mA càng gần với PT100 thì càng tốt.

Bởi khi kéo dây đi xa về PLC hoặc bộ đọc tín hiệu sẽ làm tăng giá trị điện trở truyền về của RTD. Nếu dùng dây bù nhiệt hoặc Card mở rộng của PLC có bị sai số hay ko ?

Câu trả lời là có  bởi dây bù nhiệt chỉ phù hợp với bộ hiện thị nhiệt độ thông dụng.

Cảm biến nhiệt độ PT100 loại củ hành ( Head Mounted ) thì nên dùng bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ loại tròn cho độ chính xác cao nhất bởi lắp ngay trên đầu của cảm biến.

Ngược lại, còn loại cảm biến nhiệt độ Pt100 loại dây nên chọn bộ chuyển đổi nhiệt độ gắn tủ điện hơn là bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ loại tròn.

Vậy nếu cảm biến Pt100 củ hành không gắn được loại tròn thì dùng loại gắn tủ điện có được hay không ?

Câu trả lời là được. Bên trong các bộ chuyển đổi tín hiệu RTD chuyên dụng thường tích hợp mạch có khả năng tự điều chỉnh nhiệt độ nếu có sự thay đổi điện trở bởi đường dây dẩn.

Các bộ chuyển đổi RTD thông dụng

***Bộ chuyển đổi tín hiệu RTD loại tròn gắn đầu củ hành

Bộ chuyển đổi tín hiệu Pt100 loại tròn được sử dụng nhiều nhất bởi độ chính xác cao và giá thành thấp hơn khá nhiều so với bộ chuyển đổi gắn trong tủ điện. Tín hiệu ngõ ra dạng 4-20mA 2 dây loại vừa nguồn vừa tín hiệu chung.

Bộ chuyển đổi tín hiệu RTD | Seneca T120

• Nguồn cấp : 5…20Vdc loop trên tín hiệu ngõ ra
• Sai số : 0.1%
• Thời gian đáp ứng :  < 620ms
• Cài đặt bằng phần mềm Easy Setup
• Lắp đặt trên đầu củ hành
• Nhiệt độ chịu được -40…85oC
• Kích thướt : 43.7 x 20 mm
• Số kênh : 1 kênh
• Thang đo nhiệt cài tuỳ ý từ -200…650oC
• Thang nhiệt cài nhỏ nhất 20oC cho RTD loại Pt100 , Ni100
• Nhận được tất cả các RTD loại 2 dây , 3 dây 4 dây
• Tín hiệu ngõ ra dạng dòng 4-20mA 2 dây hoặc 20-4mA
• Chuẩn : CE
•  Chứng chỉ : EN 50081-2; EN 55011; EN 50082-2; EN 61000-2-2/4; EN 50140/141; EN 61010-1
• Chức năng chống nhiễu : Không có

Điểm trừ duy nhất của bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ T120 chính là không có khả năng chống nhiễu. Trong một số trường hợp hệ thống có nhiều thiết bị sẽ làm nhiễu tín hiệu ngõ ra của bộ T120. Để khắc phục điều này chúng ta phải dùng bộ chuyển đổi nhiệt độ RTD có chống nhiễu.

Bộ chuyển đổi tín hiệu RTD | Seneca T121

• Nguồn cấp : 5…20Vdc loop trên tín hiệu ngõ ra
• Sai số : 0.1%
• Thời gian đáp ứng :  < 620ms
• Cài đặt bằng phần mềm Easy Setup
• Lắp đặt trên đầu củ hành
• Nhiệt độ chịu được -40…85oC
• Kích thướt : 43.7 x 20 mm
• Số kênh : 1 kênh
• Thang đo nhiệt cài tuỳ ý từ -200…650oC
• Thang nhiệt cài nhỏ nhất 20oC
• Nhận được tất cả các RTD loại 2 dây , 3 dây 4 dây của Pt100 , Ni100 , Pt500 , Pt1000
• Nhận được tín hiệu của Thermocouple các loại như can K , can S , can R , can B , can J …
• Tín hiệu biến trở 0-100% tương ứng với 4-20mA từ 450 … 1800 ohm
• Ngay cả tín hiệu dạng milivoltage cũng nhận được từ -150…150mV
• Tín hiệu ngõ ra dạng dòng 4-20mA 2 dây hoặc 20-4mA dạng 2 dây với độ phân giải 13 bit
• Chuẩn : CE
•  Chứng chỉ : EN 50081-2; EN 55011; EN 50082-2; EN 61000-2-2/4; EN 50140/141; EN 61010-1
• Chức năng chống nhiễu : YES 

*** Bộ chuyển đổi tín hiệu RTD gắn trong tủ điện

Đối với bộ chuyển đổi nhiệt độ RTD gắn tủ điện chúng ta có khá nhiều loại khác nhau. Trong đó có hai loại chính : loại mỏng chuyên dụng và loại tiêu chuẩn thiết kế đa năng với nhiều chức năng khác nhau.

Bộ chuyển đổi nhiệt độ RTD | Seneca K109Pt

• Nguồn cấp : 19.2…30Vdc riêng biệt
• Công suất : 500mW
• Sai số : 0.1%
• Thời gian đáp ứng < 50ms
• Đèn led báo lỗi : cài đặt sai , kết nối sai
• Cài đặt bằng DIP Switch
• Lắp đặt trên DIL Rail trong tủ điện
• Kích thướt : 6.2 x 93.1 x 102.5 mm
• Tiêu chuẩn CE
• Chứng chỉ : EN 50081-2; EN 55011; EN 50082-2; EN 61000-2-2/4; EN 50140/141; EN 61010-1
• Chống nhiễu : YES 

Input

• Số kênh 1 kênh
• Nhận RTD loại Pt100 2 dây , 3 dây , 4 dây
• Thang đo cài đặt từ -150…650oc
• Độ phân giải 14 bit

Output : 

• Số kênh 1 kênh
• Voltage : 0-10V , 0-5V , 0-5v, 1-5V
• Current : 0-20mA , 4-20mA active / passive

Thiết kế mỏng , cài đặt bằng DIP Switch , tín hiệu ngõ ra dạng Analog 4-20mA / 0-10V … tuỳ chỉnh dể dàng  & giá thành rất cạnh tranh giúp bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ K109Pt là sự lựa chọn phù hợp cho mọi đối tượng khách hàng.

Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ RTD | Seneca K121

• Nguồn cấp : 7…30Vdc loop power
• Tín hiệu lỗi : 24mA
• Độ phân giải cao 16 bit
• Chuẩn IP20
• Nhiệt độ làm việc : -20…45oc
• Kết nối dạng clamp terminal
• Chức năng bù nhiệt cho Pt100 hoặc thermocouple
• Chuẩn : CE, II 3G Ex nA IIC T4 Gc X, II 3D Ex tc IIIC T135°C Dc X
• Chứng chỉ : Safety (EN 61010-1), EMC (EN 61000-6-2, EN 61000- 6-4, EN 61000-4-2, EN 61000-4-3, EN 61000-4-4, EN 61000-4-5, EN 61000-4-6, EN 61000-4-11), Atex (EN 60079-0, EN 60079-15)

Input : 

• Số kênh : 1 kênh
• Loại RTD : Pt50 , Pt100 , Pt500,Pt1000, Ni100 2 dây , 3 dây , 4 dây
• Thermocouple loại K , R , S T , B , J …
• Milivoltage : -150….+150mV tuỳ chỉnh : 0-75mV , 0-100mV , 0-150mV , -75mV-75mV,-100mV…+100mV …
• Voltage : -24V …+24Vdc tuỳ chỉnh : 0-10V , 0-5V , 0-20V , 0-24V …
• Current : -24mA … 24mA tuỳ chỉnh 0-20ma , 0-10ma , 4-20mA …
• Biến trở : 500 … 10 Kohm
• Điện trở tuyến tính : 0….1760 ohm

Output : 

• Số kênh : 1 kênh
• Ngõ ra 4-20mA 2 dây Passive
• Thời gian đáp ứng 140 … 620ms

Sự khác biệt giữa K109Pt và K121 là :

K121 :

• Ko cần nguồn cấp riêng
• Tín hiệu đầu vào đa năng
• Output : 4-20mA 2 dây Passive
• Cài đặt bằng phần mềm Easy Setup của Seneca

K109Pt :

• Cần nguồn riêng 24Vdc
• Tín hiệu đầu vào RTD PT100 các loại
• Output ngõ ra đa năng 4-20mA , 0-10V …
• Cài đặt bằng DIP Switch

Cần tư vấn thêm về các loại bộ chuyển đổi tín hiệu RTD mọi người có thể liên hệ trực tiếp với chúng tôi để được tư vấn .

Kỹ sư Cơ Điện Tử

Nguyễn Minh Hoà

Mobi : 0937.27.55.66

Mail : hoa.nguyen@huphaco.vn