Cảm biến nhiệt độ trong công nghiệp HOANLK

Cảm biến nhiệt độ công nghiệp là các thiết bị được sử dụng để đo và giám sát nhiệt độ trong các môi trường công nghiệp khác nhau. Chúng được thiết kế để hoạt động trong các điều kiện khắc nghiệt, đáp ứng các yêu cầu độ chính xác và đáng tin cậy. Cảm biến nhiệt độ công nghiệp thường có một loạt các tính năng và tùy chọn để phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau.

Dưới đây là một số loại cảm biến nhiệt độ công nghiệp phổ biến:

Cảm biến nhiệt điện (Thermocouples): Đây là loại cảm biến dựa trên nguyên lý Seebeck, sử dụng hiệu ứng tạo điện thế giữa hai dây kim loại khác nhau khi chúng được kết nối ở hai đầu và đặt ở nhiệt độ khác nhau. Cảm biến nhiệt điện thường có khả năng hoạt động ở nhiệt độ rất cao và rất thấp, nhưng độ chính xác của chúng thường thấp hơn so với các loại khác.
Cảm biến RTD (Resistance Temperature Detectors): Cảm biến RTD sử dụng nguyên lý thay đổi điện trở của dây kim loại (thường là Platinum) theo nhiệt độ. Cảm biến RTD thường cho độ chính xác cao hơn so với cảm biến nhiệt điện, và chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao và ổn định.
Cảm biến nhiệt độ bán dẫn (Thermistors): Thermistors là các loại cảm biến dựa trên nguyên lý thay đổi điện trở của vật liệu bán dẫn khi nhiệt độ thay đổi. Chúng thường có độ nhạy cao và phản ứng nhanh với thay đổi nhiệt độ.
Cảm biến nhiệt độ quang phổ (Infrared Temperature Sensors): Loại cảm biến này sử dụng phản xạ hoặc phát xạ ánh sáng hồng ngoại từ một bề mặt để đo nhiệt độ. Chúng thường được sử dụng để đo nhiệt độ của các bề mặt không tiếp xúc được.
Cảm biến nhiệt độ không tiếp xúc: Bao gồm các loại cảm biến không tiếp xúc dựa trên cơ chế như con quay hồng ngoại (non-contact infrared sensors) hoặc ultrasound để đo nhiệt độ từ xa mà không cần tiếp xúc trực tiếp với bề mặt đo.
Cảm biến nhiệt độ có dây nhiệt (Thermal Wire Sensors): Đây là các loại dây nhiệt đặc biệt dùng để cảm nhận nhiệt độ bằng cách đo thay đổi trở kháng hoặc dòng điện thông qua chúng.

Cảm biến nhiệt độ công nghiệp có thể được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, như trong sản xuất, quá trình sản xuất, kiểm soát nhiệt độ trong các thiết bị và hệ thống, kiểm tra an toàn và nhiều ứng dụng khác.

Cấu tạo, nguyên lý Cảm biến nhiệt độ

Cảm biến nhiệt độ là thiết bị được thiết kế để chuyển đổi sự thay đổi nhiệt độ thành tín hiệu điện. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại cảm biến nhiệt độ có thể khác nhau tùy theo loại cảm biến, nhưng ở đây tôi sẽ giải thích một số nguyên tắc chung.

Cấu tạo cơ bản của cảm biến nhiệt độ bao gồm:

Chất dẫn nhiệt: Đây là phần của cảm biến tiếp xúc trực tiếp với nguồn nhiệt độ cần đo. Chất dẫn nhiệt thường là vật liệu có khả năng tản nhiệt tốt như kim loại hoặc vật liệu dẫn nhiệt cao khác.
Phần chuyển đổi: Phần này thường bao gồm một cặp dây kim loại khác nhau (trong trường hợp thermocouples) hoặc một dây kim loại (trong trường hợp RTD) có khả năng tạo ra một tín hiệu điện thế hoặc điện trở thay đổi dựa trên nhiệt độ.
Vỏ bảo vệ: Một vỏ bảo vệ thường được sử dụng để bảo vệ cảm biến khỏi các yếu tố môi trường như bụi bẩn, ẩm, và tác động cơ học.

Nguyên lý hoạt động chung của các cảm biến nhiệt độ:

Thermocouples (cặp dây nhiệt điện): Nguyên tắc hoạt động của thermocouples dựa trên hiệu ứng Seebeck, trong đó hai dây kim loại khác nhau được nối với nhau tại một đầu (được gọi là “điểm nối” hoặc “điểm nóng”). Khi một đầu tiếp xúc với nguồn nhiệt (nhiệt độ cần đo), sự khác biệt nhiệt độ giữa hai đầu của cặp dây sẽ tạo ra một điện thế. Điện thế này có thể đo và biến đổi thành giá trị nhiệt độ.
RTD (Resistance Temperature Detector): RTD sử dụng nguyên tắc thay đổi điện trở của dây kim loại khi nhiệt độ thay đổi. Dây kim loại thường là platinum, và điện trở của nó thay đổi theo cách tuyến tính với nhiệt độ. Thay đổi này được đo và biến đổi thành giá trị nhiệt độ.
Thermistors: Thermistors dựa trên việc thay đổi điện trở của vật liệu bán dẫn khi nhiệt độ thay đổi. Loại thermistor NTC (Negative Temperature Coefficient) giảm điện trở khi nhiệt độ tăng, còn loại thermistor PTC (Positive Temperature Coefficient) tăng điện trở khi nhiệt độ tăng. Thay đổi này được sử dụng để tính toán giá trị nhiệt độ.
Cảm biến nhiệt độ không tiếp xúc: Các cảm biến nhiệt độ không tiếp xúc thường sử dụng nguyên lý ánh sáng hồng ngoại, âm thanh, hoặc sóng siêu âm để đo nhiệt độ từ xa mà không cần tiếp xúc trực tiếp với bề mặt cần đo.

Cảm biến nhiệt độ PT100

Cảm biến nhiệt độ PT100 là một loại cảm biến nhiệt độ dựa trên nguyên lý thay đổi điện trở của một dây kim loại khi nhiệt độ thay đổi. PT100 là một dạng cụ thể của cảm biến nhiệt độ dựa trên nguyên lý này, trong đó “PT” viết tắt cho Platinum (Bạch kim), và “100” thể hiện ngưỡng điện trở ở 0 °C.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ PT100 dựa trên việc đo thay đổi điện trở của một dây kim loại bạch kim, thường là Platinum, khi nhiệt độ thay đổi. Điện trở của dây kim loại thay đổi theo hàm tuyến tính với nhiệt độ, và đây là lý do tại sao cảm biến PT100 thường được coi là cảm biến chính xác và ổn định trong các ứng dụng đo nhiệt độ chính xác.

Có hai loại PT100 chính:

PT100 3-dây: Có ba dây tiếp xúc với dây kim loại bạch kim. Hai dây đầu thường được sử dụng để tạo một mạch điện trở đúng với giá trị điện trở của cảm biến, trong khi dây thứ ba được sử dụng để đo giá trị điện trở thực tế của cảm biến.
PT100 4-dây: Có bốn dây tiếp xúc với dây kim loại bạch kim. Hai cặp dây đầu tiên được sử dụng để tạo mạch điện trở đúng, và hai dây còn lại được sử dụng để đo giá trị điện trở thực tế mà không bị ảnh hưởng bởi tụ điện hoặc sự không ổn định trong dây nối.

Cảm biến PT100 thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao trong việc đo và kiểm soát nhiệt độ, chẳng hạn như trong ngành công nghiệp, y tế, và nghiên cứu khoa học. Để đọc dữ liệu từ cảm biến PT100, cần sử dụng các thiết bị đọc và biến đổi điện trở thành giá trị nhiệt độ tương ứng.

Cảm biến nhiệt độ can K

Cảm biến nhiệt độ can K (Type K Thermocouple) là một loại cảm biến nhiệt điện (thermocouple) thuộc vào hệ thống mã số các loại cảm biến theo tiêu chuẩn ANSI (Mỹ) hoặc IEC (Quốc tế).

Cảm biến nhiệt độ can K là một cặp dây kim loại đặc biệt được nối với nhau tại một đầu để tạo ra một hiệu ứng Seebeck, trong đó nguyên tắc là sự phát sinh của điện thế dựa trên sự khác biệt nhiệt độ giữa các đầu của cặp dây. Loại can K cụ thể này được tạo ra từ việc kết hợp hai loại dây kim loại khác nhau, thường là NiCr-NiAl hay NiCr-AuFe, để tạo ra dải đo rộng từ khoảng -200 °C đến 1.372 °C.

Ưu điểm chính của cảm biến nhiệt độ can K bao gồm:

Dải nhiệt độ rộng:Loại can K có thể hoạt động ở nhiệt độ cực thấp và cực cao, làm cho nó phù hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Chi phí thấp: Cảm biến can K thường có chi phí thấp hơn so với một số loại cảm biến nhiệt độ khác.
Ưu điểm trong môi trường oxy hóa và khí khác: Loại can K hoạt động tốt trong các môi trường oxy hóa và khí, làm cho nó thích hợp trong môi trường công nghiệp.

Tuy nhiên, cảm biến nhiệt độ can K cũng có một số hạn chế:

Độ chính xác: Độ chính xác của cảm biến can K thường không cao như một số loại cảm biến nhiệt độ khác như RTD.
Độ ổn định thời gian dài: Cảm biến can K có xu hướng bị mòn và thay đổi theo thời gian, đặc biệt ở nhiệt độ cao.
Khả năng chịu nhiễu: Loại cảm biến này dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ và nhiễu từ.

Cảm biến nhiệt độ can K thường được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp như kiểm soát nhiệt độ trong lò, nồi hơi, lò nung, thiết bị sấy khô và nhiều ứng dụng khác đòi hỏi đo nhiệt độ ở dải rộng.

Xem thêm kênh Youtube : Link

Kết Nối Ngành Tự Động Hóa Với HTTP REST API: Tiềm Năng Và Ước Mơ Của Tương Lai Công Nghệ