chọn cảm biến nhiệt độ sao cho đúng
Các loại cảm biến nhiệt độ RTD – PT100 _ Thermocouple

Chọn cảm biến nhiệt độ sao cho đúng , tất tần tật về cảm biến nhiệt độ , cảm biến nhiệt độ pt100 , cảm biến nhiệt độ can K , cảm biến nhiệt độ can J , cảm biến nhiệt độ 4-20mA , bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ . Tất cả sẽ được chia sẻ trong bài viết này giúp mọi người có cái nhìn chính xác hơn về cảm biến nhiệt độ cũng như cách chọn cảm biến nhiệt độ sao cho đúng .

Cảm biến nhiệt độ được phân làm 4 loại chính : 

– Thermocouple hay còn gọi là can nhiệt được dùng để đo nhiệt độ cao . Có độ chính xác không cao nhưng khả năng đo lên tới 1800oC

– RTD hay còn gọi cảm biến nhiệt điện trở tức là cảm biến sẽ hoạt động dựa trên sự thay đổi của nhiệt độ và sẽ thay đổi giá trị điện trở từ 100 ohm tại 0oC . Nếu nhiệt độ trên 0oC thì giá tr5i điện trở đọc được luôn lớn hơn 100 ohm , còn nếu nhiệt độ âm thì giá trị điện trở sẽ dưới 100 ohm .

– Thermistor là một loại nhiệt điện trở có trở kháng lớn , khi nhiệt độ thay đổi điện trở kháng thay đổi rõ rệt

– I.C  nhiệt độ là một loại cảm biến nhiệt độ có ngõ ra analog và digital trực tiếp với độ chính xác gần như tuyệt đối . I.C nhiệt độ thông thường chỉ đo được thang đo từ -50…150oC . Tín hiệu ngõ ra có dạng 298uA tại 25oC và 1 uA tại một oC . Nếu ngõ ra dang Digital thì 10 bit tăng  25oC còn 12 tăng 0.0625oC  .

các loại cảm biến nhiệt độ
Thang nhiệt độ của các loại cảm biến nhiệt độ

Cảm Biến nhiệt độ loại can nhiệt Thermocouple

Can nhiệt đo nhiệt độ có nhiều loại trong đó cảm biến nhiệt độ loại K được sử dụng nhiều nhất với khả năng đo nhiệt độ lớn nhất 1200oc dung để đo nhiệt độ cho các lò đốt rác, đo nhiệt độ lò hơi, đo nhiệt độ xi măng, đo nhiệt độ lò nung thép …Can nhiệt loại K có hai loại loại bằng Inox và bằng sứ ( Ceramic ) . Trong đó, loại bằng sứ cho khả năng chịu nhiệt độ cao hơn nhưng khả năng vỡ dể hơn khi có lực tác động từ bên ngoài.

cảm biến nhiệt độ can K 0-1100oC
Cảm biến nhiệt độ can K | Termotech TS1 Range 0-1100oC

Bản chất của cảm biến nhiệt độ can K có vỏ Inox bên ngoài vẫn là sứ bên trong. Do có một lớp inox bên ngoài nên nhiệt độ đo của đầu dò can K chỉ đạt tới 1100oC cho loại vỏ Inox 316 hoặc 1150oC cho loại vỏ inox Inconel 600. Các môi trường có khả năng va đập cao thì bộ cảm biến nhiệt can K là lựa chọn phù hợp nhất. Các chấn động & va đập không làm ảnh hưởng tới cảm biến giúp cảm biến hoạt động bền bỉ hơn.

cảm biến nhiệt độ can sứ TH1
Cảm biến nhiệt độ can sứ  loại B | Termotech TH1 max 1700oC

Thermocouple loại can sứ có nhiều loại khác nhau phù hợp cho từng dải đo nhiệt độ :

  • Can sứ loại K chịu max 1200oC
  • Can sứ loại S max 1350oC cho lỏi 0.35mm & 1600oC cho lỏi 0.5mm
  • Hoặc can R đo max 1600oC
  • Cao hơn can B đo được nhiệt độ 1700oC

Để sử dụng can nhiệt Ceramic bằng sứ một cách an toàn chúng ta cần phải chọn dải đo của đầu dò nhiệt độ cao hơn so với nhiệt độ đo thực tế. Ví dụ, nhiệt độ trong lò nung 1200oC 24/24h liên tục thì chúng ta không thể dùng can K dải đo 0-1200oC để đo 1200oc vì đó là giới hạn của cảm biến. Trong trường hợp này chúng ta có thể chọn can S lỏi 0.35mm đo được nhiệt độ max 1350oC là phù hợp nhất.

Cảm biến nhiệt độ loại RTD – Pt100

cảm biến nhiệt độ RTD loại PT100
Cảm biến nhiệt độ RTD loại PT100 | Termotech TS1 được dùng trong công nghiệp

Cảm biến nhiệt độ Pt100 là một loại trong các cảm biến nhiệt nhưng được sử dụng nhiều nhất trong các ứng dụng đo nhiệt độ bởi giá thành rẻ và độ chính xác cao hơn rất nhiều so với can nhiệt loại Thermocouple. Khả năng đo nhiệt độ lạnh âm sâu cũng như nhiệt độ chịu được lên tới 850oC. Cảm biến nhiệt độ pt100 được dùng nhiều nhất loại 3 dây nên còn được gọi là cảm biến nhiệt độ Pt100 3 dây.

Các thang đo của cảm biến nhiệt độ Pt100 : 

  • -80…600oC
  • -200…850oC
  • -80…250oC
  • -40…500oC

Trong các thang đo này thì thang đo nhiệt độ -80…600oC được sử dụng nhiều nhất mà giá thành lại không cao như loại -200…850oC. Vật liệu sử dụng cho cảm biến nhiệt độ Pt100 là Inox 304 hoặc Inox 316. Vật liệu Inox 316 được xem là loại vật liệu cứng & khó bị ăn mòn hơn so với đầu dò nhiệt độ inox 304 nên tối ưu nhất chúng ta nên chọn loại vật liệu Inox 316 cho cảm biến nhiệt độ.

Cảm biến nhiệt độ Thermistor

Từ Thermistor được kết hợp bởi Thermal và Resistor. Cảm biến nhiệt độ Thermistor hoạt động dựa trên sự thay đổi trở kháng của tác dụng của nhiệt độ một cách rõ rệt so với các loại cảm biến nhiệt độ khác. Thermistor có hai loại NTC và PTC hoạt động dựa vào sự biến thiên của hệ số K. Khi nhiệt độ tăng trở kháng của cảm biến tăng thì nó là PTC, ngược lại khi trở kháng của cảm biến giảm khi nhiệt độ tăng thì nó NTC.

cảm biến nhiệt độ NTC và PTC
Cảm biến nhiệt độ NTC và PTC

Thiết kế nhỏ gọn nên cảm biến NTC hoặc PTC chỉ phù hợp cho các ứng dụng đo nhiệt độ trên bo mạch vi điều khiển hoặc trong các hệ thống HVAC, máy điều hoà nhiệt độ, tủ lạnh…Cảm biến nhiệt độ NTC 10K được sử dụng nhiều nhất so với các loại NTC khác.

Mạch Cảm Biến Nhiệt Độ LM35 | IC Cảm Biến Nhiệt Độ

IC Nhiệt Độ LM35
IC Nhiệt Độ LM35

Loại cảm biến nhiệt độ có thiết nhỏ gọn có tín hiệu ngõ ra dạng Analog được ứng dụng trong giám sát nhiệt độ bo mạch hoặc học tập nghiên cứu. Loại cảm biến nhiệt độ IC này có giá thành rẻ phù hợp cho các bạn sinh viên làm đồ án tốt nghiệp.

Chọn cảm biến nhiệt độ sao cho đúng ?

Việc chọn cảm biến nhiệt độ sao cho đúng ảnh hưởng trực tiếp khả năng đo chính xác, độ bền cũng như giá thành của cảm biến nhiệt độ. Vì có rất nhiều chủng loại cảm biến nhiệt độ khác nhau cũng như giá thành chênh lệch rất lớn giữa các hãng làm chúng ta bối rối không biết nên mua loại nào cho phù hợp .

Cảm biến nhiệt độ loại dây

đầu dò nhiệt độ pt100 loại dây
Cảm biến nhiệt độ loại dây

Cảm biến nhiệt độ loại dây bao gồm RTD và cả Thermocouple trong đó RTD được sử dụng phổ biến hơn với Pt100 3 dây có thể đo được nhiệt độ -40…200oC hoặc 0-400oC . Ngoài ra còn có Thermocouple loại K , loại J – 2 dây cũng đo trong hai ngưỡng nhiệt độ này .

Thang đo nhiệt độ của cảm biến nhiệt độ loại dây

  • 0-400oC
  • -40-200oC
  • -40-200oC
  • -50-240oC
  • -20-150oC

Các loại cảm biến nhiệt độ loại dây

  • Pt 100 2 dây , 3 dây , 4 dây
  • Pt 1000 2 dây , 3 dây , 4 dây
  • Ni 100 . 2 dây , 3 dây , 4 dây
  • PTC 1 Kohm tại 25oC
  • NTC 10 Kohm tại 25oC
  • Thermocouple type J ( Fe-Co )
  • Thermocouple type K ( Cr-Al )
  • TC T ( Cu – Co )

Cảm biến nhiệt độ loại đầu củ hành ( Head Mouted )

cảm biến nhiệt độ đầu củ hành
Đầu dò nhiệt độ loại củ hành | Termotech TS1 dùng cho nhiệt độ cao

Với thiết kế chắc chắn thân làm bằng Inox 316 bảo vệ đầu dò bên trong giúp cảm biến nhiệt độ loại đầu củ hành có thể đo được nhiệt độ cao hơn mà không bị cháy lỏi bên trong. Một số trường hợp cần đo nhiệt độ cao từ 1200oC trở lên thì phải dùng tới can sứ để đảm bảo cảm biến không bị cháy bên trong lỏi cảm biến. Cảm biến nhiệt độ loại K  được sử dụng phổ biến nhất với thang đo nhiệt độ 0-1200oC

Thang đo nhiệt độ của cảm biến nhiệt độ loại đầu củ hành – củ tỏi ( Head Mounted )

  • Pt100 / Pt1000 : -80-600oC , -200-850oC , -80 – 250oC , -40 – 500oC
  •  Thermocouple loại J / T  : max 600oC
  • Thermocouple ( TC ) loại K stanless steel : max 1100oC
  • TC loại K sứ : max 1200oC
  • Thermocouple loại S sứ : max 1600oC
  • TC loại R sứ : max 1600oC
  • TC loại B sứ : max 1700oC

Khác với các loại cảm biến nhiệt độ thông thường có thiết kế đầu cảm biến bằng kim loại còn thì các loại can sứ có đầu cảm biến được bọc sứ để có khả năng chịu được nhiệt độ cao hơn. Tuy nhiên phần sứ này rất dể bị vỡ do tác động bên ngoài cũng như bị sốc nhiệt.

Các loại đường kính chuẩn của cảm biến nhiệt độ loại củ hành

– Ø 6mm , Ø 8mm , Ø 10mm, Ø 13mm, Ø 17mm , Ø 21mm,

– Ø 24mm, 32mm cho can S , can R , can B

Độ dài của cảm biến nhiệt độ loại củ hành

– 50mm, 100mm, 150mm, 200mm, 250mm, 300mm, 350mm, 400mm, 450mm, 500mm, 600mm, 700mm, 800mm, 900mm, 1000mm.

Các kiểu kết nối của cảm biến nhiệt độ

– Kết nối ren ngoài G 1/8 “, G 1/4 “, G 1/2″

– Kiểu kết nối Clamp dùng cho thực phẩm

– Kiểu kết nối dạng mặt bích chịu áp suất cao

– Kết nối ren trong G1/4″, G 1/2”

Các thông số cần biết khi chọn cảm biến nhiệt độ

  • Loại cảm biến cần sử dụng : RTD , Thermocouple hay loại nào khác
  • Độ dài đầu dò cảm biến nhiệt độ
  • Đường kính của đầu dò cảm biến nhiệt độ
  • Thang đo nhiệt độ cần đo
  • Kiểu kết nối của cảm biến nhiệt độ
  • Cảm biến nhiệt độ có cần tích hợp bộ chuyển đổi nhiệt độ 4-20mA hay không
  • Môi trường đo nhiệt độ : nước , hoá chất , khí , hơi nóng … cần xác định rõ chọn cảm biến
  • Chuẩn Atex được dùng cho cảm biến nhiệt độ Atex  trong môi trường nguy hiểm như Zone 0 , zone 1 , zone 2 , zone 20 , zone 21 , zone 22 .

Với các thông tin tôi chia sẻ mong rằng mọi người sẽ biết cách chọn cảm biến nhiệt độ sao cho đúng  cũng như các thông số kỹ thuật liên quan tới cảm biến nhiệt độ trong công nghiệp . Cần tư vấn về cảm biến nhiệt độ mọi người hãy liên hệ trực tiếp với chúng tôi để được tư vấn .

Kỹ Sư Cơ – Điện Tử

Nguyễn Minh Hòa

Mobi : 0937 27 55 66

Mail : hoa.nguyen@huphaco.vn

Web : www.huphaco.vn

Các bài viết liên quan khác :

Chuẩn chống cháy nỗ ATEX 

Cấu tạo cảm biến nhiệt độ

Tại sao dùng tín hiệu 4-20mA