Cảm Biến Nhiệt Độ Công Nghiệp

Cảm biến nhiệt độ là gì?

Cảm biến nhiệt độ hay cảm biến đo nhiệt độ, đầu dò nhiệt độ, can nhiệt, sensor cảm biến nhiệt độ là thiết bị chuyên dùng để đo sự thay đổi của nhiệt độ dưới một dạng tín hiệu. Từ tín hiệu này bộ đọc của cảm biến sẽ quy đổi ra mức nhiệt độ tương ứng.

Bạn đang xem: Cảm biến nhiệt độ công nghiệp

*

Các loại cảm biến nhiệt độ thông dụng được sử dụng phổ biến nhất trên thị trường là đầu dò nhiệt độ (RTD) và cặp nhiệt điện (Thermocouple). Nhờ nhả năng hoạt động với độ chính xác cao, chúng được ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, hóa chất, sản xuất nhựa,… Tuy sở hữu chức năng đo nhiệt độ giống nhau nhưng mỗi loại có cấu tạo, nguyên lý hoạt động cùng các ưu điểm khác nhau.

Các loại cảm biến nhiệt độ

1. Đầu dò nhiệt độ Thermocouple (Cặp nhiệt điện)

Cặp nhiệt điện là một thiết bị can nhiệt mạch kín, chỉ có 2 dây tín hiệu ra. Sensor cảm biến nhiệt độ này đo nhiệt độ thông qua tín hiệu mV, có độ bền khá cao và có dãy đo nhiệt độ cao so với PT100. Thường thấy nhất là cặp nhiệt điện loại K, sau đó loại R, S, B, T, E.

*

Cấu tạo của đầu dò nhiệt độ Thermocouple

Cặp nhiệt điện có cấu tạo gồm 2 dây dẫn làm 2 kim loại, được hàn dính lại với nhau tại một đầu gọi là đầu nóng hay đầu đo. Hai đầu còn lại gọi là đầu lạnh hay đầu chuẩn.

Mặc dù, dây của sensor nhiệt độ này không đủ độ dài để nối đến bộ điều khiển nên khiến cho độ chính xác bị ảnh hưởng. Tuy nhiên, vì giá thành rẻ, độ bền cao thiết bị vẫn được ứng dụng phổ biến trong việc đo nhiệt độ.

Nguyên lí hoạt động của cảm biến đo nhiệt độ Thermocouple

Khi nhiệt độ môi trường có sự thay đổi thì sẽ đầu nóng sẽ bị tác động. Nhờ vào hiệu ứng Seebeck (chuyển đổi trực tiếp sự chênh lệch nhiệt độ thành điện áp và ngược lại), điện áp ở đầu lạnh cũng sẽ tăng hoặc giảm theo nhiệt độ môi trường theo tỉ lệ thuận. Như vậy, ta chỉ cần đo giá trị điện áp ở đầu lạnh thì sẽ suy ra được nhiệt độ. Thông thường sẽ dựa vào bảng tham chiếu của cặp nhiệt điện để tính toán.

2. Sensor cảm biến nhiệt độ nhiệt điện trở (RTD)

Đầu dò nhiệt điện trở là loại cảm biến đo nhiệt độ qua tín hiệu điện trở. Sensor Cảm biến nhiệt độ RTD được làm chủ yếu từ platinum, niken hoặc đồng. Trong đó loại platinum có độ chính xác cao nhất tương ứng với mức giá thành cao nhất.

Thiết bị cảm biến đo nhiệt độ dạng RTD bao gồm các loại PT100, PT1000… Trong đó: PT là kí hiệu cho Platinum, 100 ở đây là điện trở = 100 ohm khi nhiệt độ ở mức 0ºC. Tương tự cho các dòng khác. 

Các loại cảm biến nhiệt độ nhiệt điện trở đều có độ chính xác cao hơn so với cặp nhiệt điện (PT1000 có độ chính xác cao nhất). Kèm với đó là ưu điểm dễ sử dụng hơn cùng chiều dài dây không bị hạn chế.

*

Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ điện trở RTD

Bộ đầu dọ nhiệt độ RTD có các dây kim loại làm từ đồng, niken hoặc platinum được quấn theo hình dáng của đầu đo. RTD thường có loại 3 loại là: 2 dây, 3 dây và 4 dây.

*

Loại sensor nhiệt độ 2 dây

Dây cảm biến nhiệt độ loại này là ít chính xác nhất và chỉ được sử dụng trong trường hợp kết nối độ bền nhiệt được thực hiện với dây điện trở ngắn và điện trở thấp; kiểm tra mạch điện tương đương, có thể lưu ý rằng điện trở đo được là tổng của phần tử cảm biến (phụ thuộc vào nhiệt độ) và điện trở của dây dẫn được sử dụng cho kết nối. Lỗi trong phép đo này không liên quan: nó phụ thuộc vào nhiệt độ.

Loại can nhiệt 3 dây

Dây đầu dò cảm biến nhiệt loại này cho mức độ đo chính xác tốt hơn, kỹ thuật 3 dây được sử dụng nhiều nhất trong lĩnh vực công nghiệp. Với kỹ thuật đo lường này, loại bỏ các lỗi gây ra bởi điện trở của các dây dẫn; ở đầu ra, điện áp phụ thuộc hoàn toàn vào sự biến đổi điện trở của cảm biến nhiệt và điều chỉnh liên tục theo nhiệt độ.

Loại cảm biến đo nhiệt độ 4 dây

Dây sensor cảm biến nhiệt độ loại này cho độ chính xác lớn nhất có thể; ít được sử dụng trong lĩnh vực công nghiệp, nó hầu như chỉ được sử dụng trong các ứng dụng trong phòng thí nghiệm.

*
Ecozen cung cấp các loại cảm biến nhiệt độ pt100, pt1000, 2 dây, 3 dây, 4 dâyNguyên lí hoạt động của sensor cảm biến nhiệt độ RTD

Nguyên lý hoạt động của sensor cảm biến nhiệt điện trở khá đơn giản. Thiết bị hoạt động dựa trên nguyên tắc điện trở tăng khi nhiệt độ tăng theo tỉ lệ thuận. Ngược lại, nếu nhiệt độ giảm thì điện trở cũng giảm theo đúng tỉ lệ đó. Khi đo giá trị của điện trở sẽ suy ra được mức nhiệt độ.

*

Ứng dụng của cảm biến nhiệt độ công nghiệp

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại cảm biến nhiệt độ công nghiệp; chúng có các đặc điểm khác nhau tùy vào từng ứng dụng thực tế; như đo nhiệt độ trong bồn đun nước, đun dầu, đo nhiệt độ trong lò nung, lò sấy, đo nhiệt độ máy, máy đun nhựa…

Đầu dò nhiệt độ ứng dụng trong quá trình đo nhiệt độ tại các môi trường không khí, dầu, nước… sử dụng vật liệu chống ăn mòn ở vị trí trao đổi nhiệt đo đạc nhiệt độ trong môi trường hóa chất. Can nhiệt có dãy đo nhiệt độ cao.

*

1. Đo nhiệt độ nước

Đối với các khu vực bể chứa cần giám sát nhiệt hoặc các dây chuyền gia công sản xuất; các thiết bị sắt thép đều được gắn các loại bộ cảm biến nhiệt độ này.

Xem thêm: Top 15 Các Kiểu Tết Tóc Đơn Giản Và Đẹp, 365 Kiểu Tết Tóc Ngắn Đẹp Đơn Giản Và Dễ Làm

Đo nhiệt độ trên đường ống nước nóng trực tiếp bằng cảm biến.

2. Giám sát nhiệt độ lò hơi

Lò hơi là một thiết bị có giá trị rất cao và đóng vai trò quan trọng trong dây chuyền cấp hơi phục vụ cho sản xuất. Thiết bị cảm biến nhiệt độ tín hiệu ra analog 4-20mA dùng trong lò hơi 200 – 300ºC.

Do vậy việc kiểm soát nhiệt độ – Áp suất tại các lò hơi rất quan trọng. Nếu giám sát không cẩn thận sẽ dẫn đến tình trạng nổ ống hơi trên dây chuyền hoặc làm hư hỏng lò.

3. Kiểm soát nhiệt độ lò sấy – lò đốt

Sensor cảm biến nhiệt độ rất quan trọng trong việc duy trì nhiệt độ giúp các lò sấy nhiên liệu như: Lúa, bắp; gạo và các loại thực phẩm cần mức nhiệt an toàn để lưu trữ lầu dài.

Cảm biến đo nhiệt sử dụng cho lò nung – Lò đốt rác: Giám sát nhiệt độ tại các lò đốt rác, lò thiêu… Tại các khu vực này nhiệt độ rất cao. Dao động tầm 1200 ~ 1700ºC. Tất cả môi trường này đều sử dụng loại cảm biến pt100.

4. Duy trì nhiệt độ lò ấp trứng

Tại các lò ấp trứng thường sử dụng các loại dây dò nhiệt nhằm tiết kiểm chi phí. Vì các khu vực sày không cần nhiệt độ cao. Nhưng độ tin cậy phải chuẩn.

5. Đo nhiệt độ Muối – Axit – Hóa chất 

Gia công vật liệu, hóa chất là một trong những môi trường cần giám sát nhiệt rất khắc nghiệt. Vì bản thân các dòng lưu chất này đều có độ bào mòn thiết bị theo thời gian rất cao.

Các lưu ý khi chọn mua can nhiệt:

Loại cảm biến nhiệt độ cần sử dụng:

Cần xác định loại cảm biến nhiệt độ cần sử dụng là loại nào? Có 2 loại thông dụng nhất là: cảm biến nhiệt độ loại k và cảm biến nhiệt độ RTD. Ngoài ra cần phải lưu ý đến tín hiệu output của cảm biến nhiệt độ.

Cảm biến đo nhiệt độ loại dây hay loại đầu củ hành

Cảm biến nhiệt độ loại dây thích hợp sử dụng trong các vị trí có diện tích nhỏ, còn cảm biến nhiệt độ loại đầu củ hành chỉ nên gắn ở những vị trí có diện tích lớn vì kích thước lớn hơn.

Thang đo nhiệt độ của đầu dò nhiệt độ

Tùy vào mức nhiệt cần đo mà ta sẽ lựa chọn loại cảm biến nhiệt độ cho phù hợp.

Chiều dài que dò cảm biến

Đường kính que dò cảm biến

Đường kính của que sẽ tác động lớn đến với độ nhạy của cảm biến. Đường kính càng nhỏ thì sẽ nhạy hơn so với loại có đường kính lớn.

Sai số của sensor cảm biến nhiệt độ

Sensor cảm biến nhiệt độ của mỗi hãng sẽ có mức sai số khác nhau và dãy đo khác nhau cũng sẽ có mức sai số khác nhau.

Lưu ý khi sử dụng đầu dò nhiệt độ

– Khi lắp đặt thì dây nối từ đầu đo đến bộ điều khiển càng ngắn thì càng tốt.

– Bù lại tổn thất nhiệt trên đường dây bằng cách thực hiện việc cài đặt giá trị bù nhiệt. Giá trị bù nhiệt lớn hay nhỏ phụ thuộc vào độ dài, chất liệu dây và môi trường lắp đặt.

– Tuyệt đối không để các đầu dây nối của đầu dò nhiệt độ tiếp xúc với môi trường cần đo.