Cảm biến nhiệt điện trở là thiết bị rất phổ biến dùng để đo nhiệt điện trở trong các ngành công nghiệp công nghệ cao, đòi hỏi độ chính xác tuyệt đối. Có 2 yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến độ đo chính xác của sản phẩm chính là nhiệt độ trực tiếp tại môi trường cần đo và nhiệt độ nhận biết được từ cảm biến nhiệt. Hiểu một cách đơn giản thì đầu đo nhận nhiệt càng ít bị tổn thương thì độ chính xác khi đo càng cao. Chính vì vậy mà người sản xuất và sử dụng luôn đảm bảo việc bảo quản đúng cách, tránh những tổn thất và sai số khi đo.
Cảm biến nhiệt điện trở có tầm quan trọng như vậy thì sẽ được cấu tạo như thế nào? Nguyên lý hoạt động của chúng ra sao? Đặc biệt, ngoài việc tìm hiểu chung về cảm biến nhiệt độ bài viết dưới đây sẽ giới thiệu cho quý bạn đọc một sản phẩm cảm biến nhiệt độ rất phổ biến: Cảm biến nhiệt độ Pt100.
Cảm biến nhiệt điện trở là gì?
Cảm biến nhiệt điện trở hay còn gọi tắt là cảm biến RTD là một sản phẩm cảm biến nhiệt độ được dùng để đo lường nhiệt độ tại những địa điểm đòi hỏi yêu cầu về nhiệt độ chuẩn xác. Tùy vào thiết kế của cảm biến nhiệt mà cảm biến nhiệt được chia làm 2 loại là cảm biến thanh kim loại và cảm biến dây kim loại. Dù là cảm biến loại nào thì điện trở của chúng cũng phụ thuộc hoàn toàn vào sự thay đổi của nhiệt độ.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ điện trở
Cấu tạo
Cảm biến nhiệt độ RTD thường được làm từ vật liệu đồng, platinum, niken,… chất liệu này được thiết kế dưới dạng dây mảnh, được quấn đều theo hình dáng của đầu đo nhiệt độ. Điện trở ở giữa 2 đầu dây kim loại đo nhiệt độ sẽ thay đổi rất nhanh khi nhiệt độ tại nơi đo nhiệt độ thay đổi. Tuy cảm biến nhiệt RTD có sự nhạy bén về nhiệt độ nhưng thời gian tuyến tính của nhiệt độ cũng sẽ phụ thuộc nhiều vào chất liệu làm ra nó. Cảm biến nhiệt RTD dạng dây thường có 3 loại là 2 dây, 3 dây và 4 dây.
Cảm biến nhiệt độ RTD được cấu tạo bởi 6 bộ phận chính như sau:
– Bộ phận cảm biến: Bộ phần này là phần quan trọng nhất của cảm biến nhiệt điện trở vì đây là bộ phận có khả năng chịu nhiệt. Bộ phận cảm biến tốt sẽ giúp cảm biến nhiệt điện trở hoạt động được bình thường và chính xác nhất, còn bộ phận cảm biến mà kém chất lượng sẽ dẫn đến nguy hiểm cho các hoạt động đo nhiệt của cảm biến nhiệt điện trở.
– Dây kết nối hoạt động: Dây kết nối sẽ giúp bộ phận cảm biến hoạt động được một cách bình thường. Cảm biến nhiệt RTD như đã nói ở trên sẽ có từ 2 đến 4 dây kết nối, chất liệu dây thường sẽ là đồng, platinum, niken,…
– Bộ phận cách điện: Cảm biến nhiệt RTD có bộ phận cách điện được làm bằng gốm để tránh việc đoản mạch.
– Chất làm đầy: Chất này được làm từ bột alumina, chất bột này có đặc tính mịn, nhiệm vụ làm đầy tất cả các chỗ trống để bảo vệ cảm biến khỏi các tác động từ bên trong và bên ngoài.
– Vỏ bảo vệ: Đây là bộ phận có trách nhiệm bảo vệ bộ phận cảm biến và các dây kết nối. Để có thể hoạt động tốt hơn, một số cảm biến nhiệt độ RTD sẽ được bọc thêm một lớp thermowell.
– Đầu kết nối: Đầu kết nối của cảm biến RTD được làm bằng vật liệu cách điện, được kết nối với bảng mạch và dòng điện trong điện trở.
Cảm biến nhiệt độ phổ biến, được sử dụng nhiều nhất là loại Pt, bài viết dưới đây chúng tôi sẽ đề cập đến cảm biến nhiệt độ Pt100. Sản phẩm cảm biến nhiệt này có điện trở suất rất cao, độ nhạy cao, có khả năng chống được oxy hóa tốt, khoảng nhiệt độ đo được rất dài. Điện trở càng cao thì độ nhạy bén về nhiệt của cảm biến nhiệt độ càng lớn, phù hợp cho nhiều trường hợp đo nhiệt độ.
Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ RTD cũng khá đơn giản, chúng hoạt động dựa trên nguyên tắc khi nhiệt độ tăng thì điện trở của cảm biến cũng tăng theo. Với ngôn ngữ khoa học thì nguyên tắc này được gọi là hiện tượng nhiệt điện trở suất. Chính vì vậy, có thể hiểu một cách đơn giản là để đo được nhiệt độ cao ở những nơi đặc biệt thì người sử dụng có thể đọc số liệu tử cảm biến nhiệt điện trở.
Ưu, nhược điểm của cảm biến nhiệt độ RTD Pt100
Ưu điểm
Là một sản phẩm cảm biến nhiệt độ phổ biến nhất hiện nay, nên cảm biến RTD có những ưu điểm vượt trội sau đây:
– Chất liệu bền, có khả năng chống oxy hóa tốt, chống ăn mòn dưới tác động xấu từ môi trường xung quanh.
– Khoảng đo nhiệt độ của cảm biến nhiệt điện trở rất rộng, sai số rất thấp vì hoạt động trong môi trường yêu cầu độ chính xác cao.
– Được dùng trong nhiều môi trường nên cảm biến nhiệt độ có thiết kế rất đa dạng về mẫu mã, kích thước. Số lượng dây, chất liệu dây và kích thước dây sẽ được thiết kế và lắp đặt thay đổi phù hợp với vị trí cần đo nhiệt độ.
– Ứng dụng trong nhiều trường hợp và hoàn cảnh nhưng cảm biến nhiệt lại có giá thành phải chăng nhất trên thị trường, giúp các nhà máy, các đơn vị sử dụng tiết kiệm được chi phí.
Nhược điểm
Nhược điểm được cho là lớn nhất đối với cảm biến nhiệt độ Pt100 chính là mức độ đo lớn nhất. Đối với những nơi cần đo ở nhiệt độ trên 850oC thì cảm biến nhiệt điện trở không thể đo được và sẽ gây nên hỏng hóc nếu vẫn cố tình sử dụng.
Những lưu ý khi lựa chọn cảm biến nhiệt độ RTD
Mỗi loại cảm biến nhiệt độ sẽ thích hợp để sử dụng trong những điều kiện khác nhau. Để có thể sử dụng được tốt nhất, bạn nên nắm được những lưu ý sau đây khi lựa chọn cảm biến nhiệt điện trở:
– Cảm biến nhiệt độ cho phòng lạnh có nhiệt độ âm từ 80oC trở lên phải được thiết kê đặc biệt. Thang đo nhiệt độ phải chịu được tới -200oC và dây tín hiệu phải được bọc lớp PTFE chống đóng băng khi nhiệt độ âm.
– Nếu bạn cần đo nhiệt độ tại những địa điểm không thể để xảy ra sai sót thì bạn phải chọn sản phẩm cảm biến nhiệt điện trở 4 dây, vì đây là loại cảm biến hạn chế được việc sai số nhiều nhất.
– Khác với những dòng cảm biến khác, cảm biến nhiệt RTD sử dụng rất đơn giản, không cầu kì và khó hiểu. Sản phẩm cảm biến nhiệt độ này hoàn toàn có thể nhận kết nối thêm dây từ bên ngoài để tiện hơn cho việc đo đạc nếu bạn cảm thấy dây sẵn có của cảm biến nhiệt quá ngắn. Chỉ cần người sử dụng đảm bảo việc dây được kết nối có chất lượng tốt, có thể chống nhiễu và được hàn, bọc một cách kỹ càng.
– Đặc biệt, cảm biến nhiệt sử dụng nguyên lý hoạt động biến thiên dòng điện nên khi lắp đặt, cảm biến sẽ không có quy định về chiều đấu dây, bạn hoàn toàn có thể thoải mái lựa chọn đầu đấy dây sao cho thuận tiện nhất.
Cảm biến nhiệt độ Pt100
Cảm biến nhiệt độ Pt100 là gì?
Cảm biến nhiệt độ Pt100 là một trong những sản phẩm cảm biến RTD có chất liệu tốt nhất, có khoảng biến thiên nhiệt độ rộng nhất, có tính ổn định rất cao, được sử dụng trong trường hợp cần đo nhiệt độ lớn. Điện trở sẽ thay đổi từ 0 đến 100 ohm khi nhiệt độ tác động đến thay đổi.
Đặc điểm nổi bật của cảm biến nhiệt độ Pt100
– Tại điểm nhiệt độ bằng 0oC thì cảm biến nhiệt điện trở có điện trở đạt 100Ὠ. Cảm biến nhiệt độ Pt100 có thể kiểm soát được nhiệt độ trong khoảng rất rộng, từ -200oC đến 850oC.
– Với chất liệu đặc biệt tốt, cảm biến nhiệt độ Pt100 này có thể sử dụng trong môi trường axit và kiềm mà không bị ăn mòn, không chịu sự tác động xấu từ môi trường bên ngoài nên Pt100 là cảm biến nhiệt điện trở hoạt động khá ổn định, được ứng dụng rộng rãi.
– Sai số của cảm biến nhiệt độ Pt100 cũng rất thấp, chỉ đạt 0,1oC, rất phù hợp cho những địa điểm đo nhiệt độ cần độ chính xác tuyệt đối.
Bạn nên sử dụng cảm biến nhiệt độ Pt100 khi nào?
Với sự thuận tiện về thiết kế mẫu mã và kích thước dây, cảm biến nhiệt độ Pt100 có thể sử dụng với dây kết nối dài hơn, nhiều dây hơn nhưng vẫn đem lại độ chính xác rất cao. Đây là một điểm rất tốt có thể khắc phục được những lỗi cơ bản của những cảm biến nhiệt điện trở khác.
Cảm biến nhiệt điện trở thường được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp môi trường, công nghiệp gia công vật liệu, hóa chất như làm lạnh, sấy khô, thông gió, sản xuất ô tô và chế tạo máy móc,…
Cảm biến nhiệt độ Pt100 là một sản phẩm tốt và hỗ trợ tốt cho nhiều ngành công nghiệp quan trọng. Hy vọng bài viết trên đã cung cấp cho quý bạn đọc những thông tin đầy đủ nhất về cảm biến nhiệt điện trở và những lưu ý khi lựa chọn cảm biến nhiệt độ Pt100. Hãy là người tiêu dùng thông thái để chọn được những sản phẩm cảm biến tốt nhất nhé!