Cảm biến nhiệt độ là gì? Cập nhật đầy đủ, chi tiết nhất về cảm biến nhiệt độ

Cảm biến nhiệt độ là một thiết bị được thiết kế đặc biệt để phục vụ cho các ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, hóa chất, ô tô, hàng hải, vật liệu nhựa… cũng như tất cả các ngành có sự đòi hỏi cao về độ chính xác, độ tin cây trong các phép đo. Vậy thực chất cảm biến nhiệt độ là gì? Có những loại cảm biến nhiệt độ nào, cấu tạo và nguyên lý hoạt động ra sao? Sử dụng cảm biến nhiệt độ cần lưu ý điều gì?,…

Tất tần tật các vấn đề bạn đang quan tâm về loại cảm biến này sẽ được tổng hợp, cập nhật đầy đủ, chi tiết nhất trong bài viết dưới đây! Xem ngay!

Cảm biến nhiệt độ là gì? Cấu tạo & nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt

>>> Bạn chưa biết cảm biến nhiệt độ là gì?

Hãy hiểu theo cách đơn giản nhất:

• Cảm biến nhiệt độ là một thiết bị chuyên dùng để đo sự biến đổi về nhiệt độ của các đại lượng.

Cảm biến nhiệt độ có mặt ở hầu hết các ngành công nghiệp yêu cầu tính chính xác và độ tin cậy cao trong các phép đo, như: Công nghiệp thực phẩm, hóa chất, công nghệ ô tô, hàng hải, vật liệu nhựa,…

>>> Cấu tạo cảm biến nhiệt độ là gì?

Cảm biến nhiệt độ được cấu tạo bởi hai dây kim loại khác nhau, gắn vào cùng một đầu gọi là đầu nóng (hay còn gọi là đầu đo), và đầu lạnh (đầu chuẩn). Khi có sự chênh lệch về nhiệt độ giữa hai đầu thì lập tức thiết bị sẽ phát sinh ra một nhiệt điện động tại đầu lạnh -> Cần kiểm soát nhiệt độ tại đầu lạnh (nhưng sự phát sinh về nhiệt độ còn phụ thuộc vào chất liệu).

Ngoài ra, cảm biến nhiệt độ còn có những cấu tạo sau:

⇒ Bộ phận cảm biến – Quan trọng nhất

• Bộ phận cảm biến là phần quan trọng nhất, quyết định đến khả năng chịu nhiệt của thiết bị.

Theo đó: Nếu mua phải một bộ CẢM BIẾN KÉM CHẤT LƯỢNG sẽ gây nguy hại cho hoạt động chính xác của toàn bộ thiết bị cảm biến nhiệt.

Bộ phận này được kết nối với đầu nói và đặt trong vỏ bảo vệ. Tùy vào các nguyên tố cảm biến cùng cuộn dây đôi có sẵn mà cho ra mức độ chính xác khác nhau.

⇒ Dây kết nối

Có nhiều loại dây kết nối để sử dụng cho bộ cảm biến nhiệt độ, bao gồm: loại 2 dây, 3 dây hoặc 4 dây. Trong đó, chất liệu của dây kết nối phụ thuộc vào điều kiện sử dụng đầu dò.

Để hiểu rõ hơn về 3 loại dây kết nối này, mời bạn xem thêm trong bảng dưới đây:

Cảm biến nhiệt độ 2 dây

Cảm biến nhiệt 3 dây

Cảm biến nhiệt 4 dây

• Tính chính xác: Thấp nhất trong ba loại
• Tính ứng dụng thấp: Chỉ được dùng trong trường hợp kết nối độ bền nhiệt được thực hiện với dây điện trở nhắn & có mức điện trở thấp.
• Thông tin thêm: Nên kiểm tra mạch điện tương đương, điện trở đo được phụ thuộc vào nhiệt độ & điện trở của dây dẫn.

• Tính chính xác: Tốt hơn loại hai dây.
• Tính ứng dụng cao: Sử dụng nhiều nhất trong các ngành công nghiệp.
• Thông tin thêm: Kỹ thuật đo lường này loại bỏ được các lỗi gây ra bởi điện trở của dây dẫn; điện áp đầu ra phụ thuộc hoàn toàn vào sự biến đổi điện trở của cảm biến nhiệt & điều chỉnh liên tục theo sự thay đổi của nhiệt độ.

• Tính chính xác: Cao nhất trong các loại dây kết nối điện trở.
• Tính ứng dụng: Sử dụng trong phòng thí nghiệm, ít được dùng trong lĩnh vực công nghiệp.
• Thông tin thêm: Độ chính xác của loại này chỉ phụ thuộc vào độ ổn định của dòng đo & độ chính xác của số đọc điện áp trên nhiệt.

Có hai loại nhiệt điện tạo thành, là cách nhiệt truyền thống & cách nhiệt khoáng chất MgO

⇒ Chất cách điện bằng gốm

Bộ phận này có chức năng ngăn ngừa đoản mạch & giúp cách điện các dây kêt nối khỏi vỏ bảo vệ.

⇒ Phụ chất làm đầy

Bộ phận này gồm bột alumina siêu mịn, sấy khô & rung, có chức năng lấp đầy mọi khoảng trống để bảo vệ cảm biến khỏi sự rung động.

⇒ Vỏ bảo vệ

Lớp vỏ bảo vệ tiếp xúc trực tiếp với quá trình & được làm bằng vật liệu cũng như kích thước phù hợp để bảo vệ các bộ phận cảm biến & các dây kết nối. Tuy nhiên, trong một số trường hợp nhất định, các bộ cảm biến nhiệt cần được bọc thêm vỏ bọc bằng vỏ bổ sung (thermowell) để đảm bảo an toàn.

⇒ Đầu kết nối

Đây là bộ phận chứa bảng mạch, được làm bằng chất cách điện (thường là gốm), cho phép kết nối điện của điện trở.

Tùy vào kết cấu sử dụng mà có thể kết hợp vỏ chống cháy nổ, đồng thời bộ chuyển đổi 4 – 20 mA có thể được cài đặt thay cho bảng đầu cuối.

>>> Cần lưu ý gì khi sử dụng cảm biến nhiệt độ?

Có thể nói cảm biến nhiệt độ là một phát minh rất quan trọng và mang lại nhiều lợi ích lớn lao trong hầu hết các ngành công nghiệp. Việc đo nhiệt độ bằng thiết bị cảm biến nhiệt cũng đơn giản hơn so với việc đo bằng các dụng cụ đo khác. Tuy nhiên, để tránh & khắc phúc được các lỗi đo khi sử dụng các loại cảm biến nhiệt, người dùng cũng cần có sự hiểu biết về những vấn đề sau:

Các nguyên nhân chính gây ra lỗi trong các phép đo khi sử dụng cảm biến nhiệt là gì?

+ Lỗi do phần tử cảm biến bị quá nhiệt:

Bộ phận cảm biến tự nóng lên trong quá trình đo KHI: nó bị cắt ngang bởi DÒNG ĐIỆN QUÁ CAO, do hiệu ứng Joule dẫn đến tăng nhiệt độ phần từ.

Sự tăng nhiệt còn phụ thuộc vào loại yếu tố chính được sử dụng & cả điều kiện đo. Trong cùng một nhiệt độ, độ bền nhiệt sẽ tự nóng lên ít hơn khi được đặt trong nước chứ không phải là không khí (do hệ số phân tán ở nước cao hơn không khí).

Thông thường các thiết bị cảm biến nhiệt sử dụng nhiệt điện trở có dòng đo cực thấp. Song, cũng không nên vượt quá dòng đo 1 mA (EN 60751).

+ Thiết bị cảm biến cách điện kém

Để mang lại kết quả đo chính xác, cách điện giữa các dây dẫn & vỏ bọc rất quan trọng, đặc biệt là khi đo ở nhiệt độ cao. Bởi:

Điện trở cách điện được xem như một điện trở đặt song song với các phần tử cảm biến nhiệt. Vì vậy, ở cùng một nhiệt độ nhất định, nếu cảm biến cách điện bị giảm đi, lẽ tất yếu là điện áp đo trên phần tử của cảm biến cũng sẽ giảm theo. => Hệ quả là gây ra lỗi đo trong phép đo.

Bên cạnh đó, cần biết rằng: điện trở cách điện có thể bị giảm khi đầu dò được sử dụng ở nhiệt độ quá cao, hoặc khi có rung động, lắc mạnh, hay do ảnh hưởng từ các tác nhân vật lý, hóa học khác.

+ Phần tử cảm biến không được nhúng ở độ sâu nhất định.

Độ sâu ngâm nhúng của các phần tử cảm biến cũng rất quan trọng trong việc đảm bảo tính chính xác của các phép đo. Đặc biệt, nếu độ sâu của phần tử cảm biến không đủ, có thể ây ra sai số trong phép đo lên tới vài độn C -> Các phép đo có thể được coi là thất bại.

Để giải thích điều này, bạn cần biết chất liệu của vỏ bọc (chứa phần từ cảm biến) thường là làm từ kim loại, với bộ phận cảm biến được bảo vệ sẽ phân tán nhiệt theo tỷ lệ chênh lệch giữa nhiệt độ nóng & lạnh; Cảm biến nhiệt Termotech trong thiết bị có một dải nhiệt phân tán dọc theo 1 phần của chiều dài vỏ bọc. Do đó, độ sâu ngâm nhúng phải đủ để các bộ phận cảm biến nằm bên trong vỏ bọc không bị ảnh hưởng bởi độ chênh lệch nhiệt độ này.

Độ sâu ngâm tối thiểu phụ thuộc lớn vào các điều kiện đo vật lỳ & kích thước của độ bền nhiệt (bao gồm chiều dài của phần tử,…).

Trên đây là những thông tin cơ bản về cảm biến nhiệt độ là gì, cấu tạo & nguyên lý hoạt động, cũng như những vấn đề xung quanh loại cảm biến này. Những thông tin trên Web có thể mang tính thuật ngữ gây khó hiểu cho những ai mới tiếp xúc lần đầu với khái niệm này. Vì vậy, hãy gọi cho chúng tôi để được tư vấn tận tình nhất có thể!