cảm biến đo nhiệt độ cao

Cảm biến nhiệt độ Pt100 là gì? Nguyên lý hoạt động như thế nào? Cách sử dụng ra sao? Mua ở đâu uy tín – chất lượng – giá tốt? Tất cả sẽ được đề cập qua các thông tin sau!

Cảm biến nhiệt độ Pt100 là một loại của cảm biến nhiệt độ Resistance Temperature Detectors ( RTD ) đo cho nhiệt độ dưới 850oC với độ chính xác cao so với Thermocouple.

Tìm hiểu cảm biến nhiệt độ Pt100 là gì và nguyên lý đo cảm biến nhiệt độ Pt100

Cảm biến nhiệt độ Pt100 là gì ?

Đầu dò PT100 (RTD) là một hệ thống cảm biến nhiệt độ được làm từ chất liệu bạch kim, có độ ổn định cao và tuyến tính tốt. PT100 có thể cảm biến được sự thay đổi của nhiệt độ trong phạm vi từ -200 ° C đến 850 ° C. Đầu dò điện trở nhiệt RTD biến động khi nhiệt độ thay đổi. Nghĩ là, nhiệt độ tăng, điện trở tăng; nhiệt độ giảm, chỉ số điện trở giảm.

Hầu hết, trên thị trường hiện nay các công cụ đo lường nhiệt độ điện trở điều làm bằng kim loại. Trong đó, đầu dò PT100 (RTD) sử dụng chất liệu bạch kim có tác dụng lý tưởng nhất, đo lường và kiểm soát nhiệt độ chính xác nhất. Với đặc tính hoàn hảo của bạch kim, RTD kháng axit và kiềm, không bị ảnh hưởng từ một số tác nhân bên ngoài nên nó cảm biến nhiệt độ ổn định, tuyến tính khá. Đây chính là lý do vì sao hệ thống cảm biến nhiệt độ PT100 (RTD) được lựa chọn và sử dụng nhiều nhất trong các ngành công nghiệp.

Nguyên Lý đo cảm biến nhiệt độ Pt100

Đầu dò Pt100 là điện trở nhiệt Platinum có điện trở thay đổi theo nhiệt độ. 100 sau PT có nghĩa là nó có điện trở 100 ohms ở 0 ° C và điện trở khoảng 138,5 ohms ở 100 ° C.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ Pt100 như sau: Khi PT100 ở 0 độ C, điện trở của nó là 100 ohms, điện trở tăng khi nhiệt độ tăng. Tuy nhiên, mối quan hệ giữa điện trở và nhiệt độ không chỉ đơn thuần là tỷ lệ thuận đơn giản, nó rắc rối và phức tạp hơn nhiều.

Công thức tính điện trở của cảm biến nhiệt độ Pt100:

-200 <t <0 ° C Rt = R0 [1 + Tại + Bt * t + C (t-100) t * t * t]

0≤t <850 ° C Rt = R0 (1 + Tại + Bt2)

Rt là giá trị điện trở ở t ° C và R0 là giá trị điện trở ở 0 ° C.

A, B và hệ số trong công thức được xác định bằng thực nghiệm.

Hệ số DIN IEC751: A = 3.9083E-3, B = -5.775E-7, C = -4.183E-12.

Công thức chuyển đổi của Rt -> t có điện trở lớn hơn hoặc bằng 100 ohms thu được:

0≤t <850 ° C t = (sqrt ((A * R0) ^ 2-4 * B * R0 * (R0-Rt)) – A * R0) / 2 / B / R0

Cảm biến nhiệt độ PT100 là một cảm biến điện trở, thuộc về điện trở dương.

Mối quan hệ giữa điện trở và sự biến thiên của nhiệt độ như sau: R = Ro (1 + αT). Trong đó α = 0,0092, Ro là 100Ω (giá trị điện trở ở 0 ° C), T là nhiệt độ Celsius <br>.

Vo = 2,55 mA × 100 (1 + 0,0092 T) = 0,255 + T / 1000.

Lưu ý, khi đo Vo, không thể tách dòng điện, nếu không giá trị đo sẽ không chính xác.

Phân tích mạch, nguồn cung cấp bị nhiễu nên sử dụng Diode Zener làm bộ điều chỉnh điện áp. Do vai trò của Diode Zener 7.2V, tạo ra điện trở 1K và điện trở biến đổi 5K nên tổng điện áp là 6,5V. Việc điều chỉnh điện trở 5K giúp xác định bộ thu của bóng bán dẫn.

Tiếp tục điều chỉnh dòng thu của bóng bán dẫn tới 2,55mA, sao cho điện áp đo V là 0,255 như được chỉ ra bởi mũi tên + T / 1000. Sau đó, các bộ khuếch đại không đảo ngược, điện trở đầu vào gần như vô hạn, đồng thời khuếch đại 10 lần, làm cho đầu ra op amp 2.55 + T / 100. Diode Zener 6V đóng vai trò là diode Zener 7.2V, dùng nó để tăng điện áp lên 2,55V. Vì vậy điện áp đầu ra V1 của tín hiệu điện áp cũng là 2,55V. Đầu ra của bộ khuếch đại vi sai (Differential Amplifier) là Vo = 10 (V2-V1) = 10 (2.55 + T / 100-2.55) = T / 10. Kết luận là, nếu nhiệt độ phòng lúc bấy giờ là 25 ° C thì điện áp đầu ra là 2.5V.

Bảng quy đổi nhiệt độ – điện trở cảm biến nhiệt độ PT100

 
50 độ 80,31 ohms

-40 độ 84,27 ohms

-30 độ 88,22 ohms

-20 độ 92,16 ohms

10 độ 96,09 ohms

0 độ 100,00 ohms

10 độ 103,90 ohms

20 độ 107,79 ohms

30 độ 111,67 ohms

40 độ 115,54 ohms

50 độ 119,40 ohms

60 độ 123,24 ohms

70 độ 127,08 ohms

80 độ 130,90 ohms

90 độ 134,71 ohms

120 độ 146,07 ohms

130 độ 149,83 ohms

140 độ 153,58 ohms

170 độ 164,77 ohms

180 độ 168,48 ohms190 độ

172,17 ohms

100 độ 138,51 ohms

110 độ 142,29 ohms

150 độ 157,33 ohms

160 độ 161,05 ohms

200 độ 175,86 ohms

Cảm biến nhiệt độ PT100 được sử dụng như thế nào ?

Pt100 thường được chia thành hệ thống hai dây, hệ thống ba dây và hệ thống bốn dây. PT100 hai dây được áp dụng cho khoảng cách ngắn. Trong khi đó hệ thống cảm biến nhiệt độ PT100 ba dây là lựa chọn tuyệt vời để đo nhiệt độ ở khoảng cách trung bình, đòi hỏi độ chính xác cao. Còn lại, cảm biến PT100 bốn dây dành cho khoảng cách gần.

Ưu điểm của cảm biến nhiệt độ PT100 ba dây so với hệ thống PT100 hai dây là nó có thể bù cho độ lệch của điện trở suất và chống nhiễu tốt. Cảm biến nhiệt độ PT100 hai dây có thể loại bỏ ảnh hưởng của điện trở dây dẫn. Tương tự, hệ thống PT100 bốn dây cũng có thể loại bỏ các ảnh hưởng từ điện trở dây dẫn. PT100 bốn dây có hai dây để đo và hai dây còn lại để bù điện trở suất. Chọn cảm biến RTD loại nào còn phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng. Nếu như yêu cầu độ chính xác cao, dùng PT100 ba dây là quyết định đúng nhất.

sơ đồ chân cảm biến nhiệt độ 3 dây

Do sự phát triển của bộ vi xử lý, tính phi tuyến của Pt100 có thể sửa được. Đây chính là lý do vì sao hầu hết các cảm biến Pt100 hiện nay phần lớn sử dụng loại bốn dây.

Điện áp trên Pt100 là U1 = ISRt. IS là dòng điện không đổi và Rt là điện trở Pt100.

cảm biến nhiệt độ 3 dây

Điện trở của đạo trình L1 và L2 sẽ ảnh hưởng đến kết quả đo. Vì lý do này, tín hiệu tại các cổng L1 và L2 được đưa trở kháng đầu vào lớn (> 1012Ω) và được khuếch đại ở mức độ khác nhau. Do đó dòng điện chênh lệch trong cổng L1 và L2 rất thấp, hay nói đúng hơn là không đáng kể. Vì vậy có thể khẳng định kết quả Ui = U1 là khá chính xác.

Trong cảm biến PT100 bốn dây, để giảm ảnh hưởng của điện trở nhiệt đối với dòng điện chạy qua, điện trở trên của hai nhánh cấu thành hình cầu lấy chỉ số rất cao, gấp vài chục lần so với chỉ số của điện trở nhiệt. Giá trị của nó có thể đạt 10 – 50K. Nếu lấy điện trở thấp hơn so với điện trở nhiệt sẽ gây ra sự phi tuyến ở đầu ra, không được chính xác.

cảm biến nhiệt độ 4 dây

Nếu điện trở được đo trực tiếp, nên sử dụng nguồn điện cố định để cung cấp điện trở nhiệt. Khi điện trở của cảm biến nhiệt thay đổi, dòng nhánh không đổi và điện áp giảm thì đây là một hàm tuyến tính của nhiệt độ. Để có được kết quả đo lường chính xác nhất, nên lọc và đưa các thành phần thích hợp thêm vào mạch khuếch đại của hệ thống.

Các loại cảm biến nhiệt độ Pt100 3 dây thông dụng

Cảm biến nhiệt độ Pt100 3 dây dùng phổ biến trong việc đo nhiệt độ trong công nghiệp với dãy đo nhiệt độ dưới 600oC . Cảm biến nhiệt độ pt100 3 dây có hai loại Pt100 3 dây loại củ hành ( Head mouted )  và Pt100 3 dây loại dây hay còn gọi là cable . Mỗi loại cảm biến nhiệt độ PT100 3 dây lại có nhiều tiêu chuẩn khác nhau chính vì thế cần phải nắm rõ thông số chính xác khi cần chọn cảm biến nhiệt độ Pt100 .

1 .Cảm biến nhiệt độ loại Head Mouted 

cảm biến nhiệt độ Pt100 3 dây loại củ hành
Cảm biến nhiệt độ đầu củ hành hay còn gọi là Head Mounted

Đối với nhiệt độ cao từ 200oC đến 600oC thì chúng ta nên chọn loại cảm biến nhiệt độ Pt100 3 dây dạng củ hành ( Head mouted ) để đảm bảo cảm biến sử dụng được lâu dài . Thông thường cảm biến nhiệt độ Pt100 loại củ hành chỉ chịu được nhiệt độ 400oC . Để đo được tới 600oC thì cần phải chọn vật liệu cảm biến bằng Inox 316 thay cho vật liệu Inox 304 .

cảm biến nhiệt độ Pt100 3 dây chịu nhiệt độ cao
Cảm biến nhiệt độ đầu củ hành chịu nhiệt độ cao

Với thiết kế có một đoạn nối dài tính từ đầu kết nối ren lên Head mouted giúp giảm nhiệt độ tại vị trí đầu củ hành . Khi đó chúng ta sử dụng bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ sẽ bền hơn do nhiệt độ làm việc của bộ chuyển đổi max 85oC .

cảm biến nhiệt độ pt100
Cảm biến nhiệt độ Pt100 đo nhiệt độ nước

Đối với chất lỏng có nhiệt độ thấp chúng ta thường bắt gặp loại cảm biến nhiệt độ PT100 3 dây với dây kết nối điện chuẩn ISO 4400 . Loại cảm biến nhiệt độ này thường có dãy đo nhiệt độ thấp từ -40 … 250oC. Loại cảm biến nhiệt độ này thường phải đi kèm với ống bảo vệ ( thermowell ) để bảo vệ cho que đo của cảm biến .

Đối với tất cả các loại cảm biến nhiệt độ Pt100 Head mounted muốn đưa tín hiệu về PLC thường dùng qua bộ chuyển đổi tín hiệu loại Head Mounted

bộ chuyển đổi nhiệt độ pt100 3 dây head mounted

2.Cảm biến nhiệt độ Pt100 3 dây loại dây ( cable ) 

Với loại dây thì Pt100 3 dây có rất nhiều kiểu dáng khác nhau từ loại không có kết nói ren cho đến có kết nối ren . Các chuẩn kết nối ren rất đa dạng từ G1/2″ , G1/4 ” , G1/8″ , G3/8″ … một số loại lại có thiết kế ren trong .

cảm biến nhiệt độ Pt100 3 dây loại dây không có ren
Cảm biến nhiệt độ pt100 loại dây – không ren

Đối với loại cảm biến nhiệt độ không có ren thì chúng ta thường dùng kèm với ống bảo vệ hay còn gọi là thermowell . Dây cảm biến sẽ thả nằm bên trong ống bảo vệ tín hiệu sẽ được truyền về theo dây dẩn kéo dài , thường độ dài của dây dẩn là 2000mm đến 3000mm .

cảm biến nhiệt độ Pt100 3 dây loại dây kết nối ren
Cảm biến nhiệt độ PT100 3 dây loại dây có kết nối ren

Khác với loại không có ren kết nối thì cảm biến nhiệt độ pt100 loại dây có ren sẽ hoạt động gần giống như cảm biến nhiệt độ PT100 3 dây loại củ hành . Có một điểm khác biệt là nhiệt độ đo của loại dây không cao như loại củ hành . Nhiệt độ cao nhất có khả năng chịu được là 400oC .

cảm biến nhiệt độ Pt100 3 dây đầu rùi
Cảm biến nhiệt độ PT100 3 dây đầu rùi

Loại cảm biến nhiệt độ Pt100 3 dây đầu rùi là do chúng ta tự đặt ra để mô tả cho dể hiểu khi tìm mua loại cảm biến nhiệt độ này . Vì có thiết kế nhỏ và ngắn nên loại này thường dùng cho các khu vực nhỏ hẹp và có diển tích không gian hạn chế .

Ngoài ra còn có một vài kiểu cảm biến nhiệt độ PT100 3 dây loại dây khác mà tôi chưa giới thiệu . Tôi sẽ giới thiệu chi tiết trong các bài viết sau . Mọi người có hỏi thêm gì về các loại cảm biến nhiệt độ Pt100 thì liên hệ trực  tiếp hoặc comment bên dưới để giải đáp nhé .

Đối với loại cảm biến nhiệt độ Pt100 muốn đưa tín hiệu analog về PLC thì chúng ta không thể dùng bộ chuyển đổi tín hiệu Pt100 loại Head mounted được mà chúng ta phải dùng  bộ chuyển đổi nhiệt độ DIL Rail hay còn gọi là gắn trên tủ điện.

bộ chuyển đổi nhiệt độ Pt100 K109Pt

Cảm biến nhiệt độ PT100 mua ở đâu đảm bảo chất lượng?

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều nhà cung cấp hệ thống cảm biến nhiệt độ PT100 hai dây, ba dây, bốn dây. Nhưng trong số các địa chỉ đó, không phải nơi nào cũng đáng tin cậy để quý khách hàng yên tâm “chọn mặt gửi vàng”. Có không ít nhà cung cấp vì lợi nhuận, bán các loại cảm biến nhiệt độ PT100 kém chất lượng, không được làm bằng chất liệu bạch kim nguyên chất, khiến cho kết quả đo lường nhiệt độ không chính xác.

Cảm biến nhiệt độ Pt100 giá rẻ

Cảm biến nhiệt độ Pt100 được dùng phổ biến tới mức nó được sản xuất tại Việt Nam dưới hình thức : mua lỏi đầu dò Platinum của Trung Quốc và gia công đầu dò inox tại các xưởng cơ khí. Các loại cảm biến nhiệt độ Pt100 này có giá thành rất rẻ mang tới một giải pháp tiết kiệm cho các ứng dụng cần chi phí thấp.

Loại cảm biến nhiệt độ được sản xuất tại Việt Nam dùng trong các ứng dụng đo nhiệt độ nước và các ứng dụng đo thử nghiệm bởi độ chính xác thấp và tuổi thọ ngắn. Một cảm biến nhiệt độ công nghiệp phải sử dụng chính xác theo tiêu chuẩn và có tuổi thọ sử dụng dài bởi thời gian dùng máy do cảm biến nhiệt độ bị hư gây tổn thất gấp nhiều lần giá trị của đầu dò nhiệt độ.

Cho nên, chẳng có gì lạ khi vấn đề “Cảm biến nhiệt độ PT100 mua ở đâu đảm bảo chất lượng?” được nhiều khách hàng quan tâm khi có nhu cầu mua cảm biến PT100. Vậy câu trả lời cho vấn đề này là gì? Công Ty TNHH Kỹ Thuật Tự Động Hưng Phát là lựa chọn chính xác nhất dành cho bạn. Chúng tôi cam kết hệ thống cảm biến nhiệt PT100 của Hưng Phát là hàng nhập khẩu từ nước ngoài, hàng chính hãng 100%, tem nhãn đầy đủ.

Các sản phẩm cảm biến nhiệt độ Pt100 tại Hưng Phát:

  • Cảm Biến Nhiệt Độ Pt100 Dạng Dây
  • Đầu Dò Nhiệt Độ Pt100
  • Cảm Biến Nhiệt Độ Chống Cháy Nổ Atex EX
  • Cảm Biến Nhiệt Độ Pt100 LR1
  • Đầu dò Cảm Biến Nhiệt Độ Pt100 Phi 6mm
  • Cảm Biến Nhiệt Độ 2 Dây
  • Cảm biến nhiệt độ Pt100 3 dây
  • Can Nhiệt Loại K đo Nhiệt Độ Lò Hơi

Tùy theo nhu cầu sử dụng mà bạn có thể chọn cho mình loại cảm biến Pt100 phù hợp nhất. Nếu bạn phân vân, không biến nên chọn Pt100 nào, có thể gọi điện thoại đến Hotline 0937 27 55 66 của Công Ty TNHH Kỹ Thuật Tự Động Hưng Phát để được tư vấn.

Tư Vấn Kỹ Thuật của Hưng Phát luôn sẵn sàng giải đáp các thắc mắc của bạn 24/7!

Kỹ Sư Cơ Điện Tử

Nguyễn Minh Hòa

Mobi : 0937 27 55 66

Mail : hoa.nguyen@huphaco.vn