Cảm biến nhiệt độ là gì?Nguyên lý cảm biến nhiệt độ

Cảm biến nhiệt là một dạng cảm biến được sử dụng rộng rãi hiện nay. Ngoài những điểm chung của cảm biến thông dụng thì cảm biến nhiệt độ có thiết kế, cấu tạo, tính năng hoàn toàn riêng biệt. Vậy để hiểu rõ hơn về sản phẩm các bạn cùng tìm hiểu qua bài viết này nhé.

Định nghĩa cảm biến nhiệt là gì?

Là dòng cảm biến điện tử giúp cảm nhận trạng thái, quá trình vật lý, hóa học của môi trường thành tín hiệu điện để thu thập thông tin về cho người quản lý. Thông tin được xử lý rút ra để tham số định tính hoặc định lượng của môi trường nhằm phục vụ quá trình nghiên cứu khoa học kỹ thuật dân sinh, hoặc kết quả đo đạc phục vụ cho người điều khiển hệ thống.

Như vậy cảm biến nhiệt chính xác là thiết bị dùng để cảm nhận sự biến đổi về nhiệt độ của đại lượng. Người ta có thể gọi cảm biến nhiệt là  tên khác can nhiệt. Thiết bị gồm 2 dây kim loại khác nhau được hàn dính một đầu gọi là đầu nóng, hai đầu còn lại là đầu lạnh, hay còn là đầu chuẩn.

==> Tham khảo thêm: Nhiệt kế là gì? Các loại nhiệt kế phổ biến

Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ gồm những gì?

Cảm biến nhiệt độ được cấu tạo chính từ nhiều bộ phận khác nhau. Trong đó cấu tạo chính là 2 loại dây kim loại gắn ở 2 đầu nóng và đầu lạnh. Ngoài ra còn có một số bộ phận quan trọng như:

Bộ phận cảm biến: Bộ cảm biến này được đặt ở trong lớp vỏ bảo vệ sau khi đã kết nối với bộ phận đầu nối. Bộ phận này quyết định nhiều nhất đến độ chính xác của bộ cảm biến.

Dây kết nối: Số dây kết nối phụ thuộc nhiều vào điều kiện sử dụng cảm biến. Số lượng dây kết nối có thể từ 2-4 dây tùy từng sản phẩm.

Chất cách điện gốm: Bộ phận này có nhiệm vụ làm chất cách điện giúp ngừa đoản mạch, ngăn cách điện giữa các dây kết nối và vỏ bảo vệ.

Phụ chất làm đầy: Bao gồm các chất như bột alumina mịn được sấy khô và rung giúp lấp đầy các khoảng trống để bảo vệ cảm biến khỏi các tác động rung trong vận hành.

Vỏ bảo vệ: Đây là bộ phận nhằm bảo vệ cảm biến, dây kết nối được làm từ những vật liệu phù hợp với kích thước theo từng thiết bị đo.

Đầu kết nối: Một bộ phận được làm bằng chất liệu gốm có các bảng mạch điện tử giúp kết nối với điện trở.

Nguyên lý vận hành của cảm biến nhiệt độ

Cảm biến nhiệt độ được làm việc trên sự thay đổi điện trở của kim loại so với  sự thay đổi của nhiệt độ. Khi có sự chênh lệch của nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh sẽ phát sinh 1 sức diddnj động V tại đầu lạnh. Một vấn đề đặt ra đó là phải đảm bảo tính ổn định và đo được nhiệt độ của đầu lạnh. Điều này có thể phụ thuộc nhiều vào chất liệu của thiết bị. Do vậy mới cho ra mắt các loại cặp nhiệt độ với mỗi loại cho ra 1 sức điện động khác nhau như E, J, K, R, S, T

Cảm biến nhiệt độ được cấu tạo khá đa dạng khác nhau chủ yếu được cấu tạo bằng kim loại Platinum có giá trị điện trở lên tới khoảng 100 Ohm ở nhiệt độ khoảng 0 độ C. Điện trở dòng điện có nhiều thay đổi khi thay đổi nhiệt độ. Cấu tạo có hình dáng khớp với cấu tạo chính của đầu dò nhiệt. Thiết bị thuộc cảm biến thụ động nên cần phải cấp một nguồn đầu vào ổn định trong quá trình sử dụng.

Đầu dò có lõi của cảm biến nhiệt làm bằng bạch kim được bao bọc bởi vỏ bên ngoài làm từ các vật liệu bằng đồng, chất bán dẫn, thép không gỉ hay thủy tinh dạng siêu mỏng… Vì thế nguyên lý làm việc của cảm biến nhiệt độ phải dựa trên các mối quan hệ giữa vật liệu kim loại và nhiệt độ. Khi nhiệt độ là 0 độ C thì điện trở là 100 Ohm còn điện trở của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng lên và ngược lại.

Ưu điểm của dòng thiết bị này là sử dụng đầu dò bằng bạch kim, không bị ăn mòn và rất nhạy với nhiệt độ, cũng như sự hoạt động ổn định.

Các dòng cảm biến nhiệt độ và ứng dụng trong thực tiễn

Cặp nhiệt độ: 

Loại cảm biến này bao gồm 2 chất liệu kim loại khác nhau dí hàn dính vào một đầu. Hoạt động theo nguyên lý chính là nhiệt độ thay đổi cho ra sức điện động có nhiều thay đổi. Có dải đo từ 100 độ C đến 1800 độ C và được sử dụng trong các môi trường khắc nghiệt và chịu được nhiệt độ tốt nhất.

Ngày nay loại cảm biến này được sử dụng nhiều trong các môi trường sản xuất công nghiệp, luyện kim, gia công vật liệu… Trên thị trường hiện nay có nhiều loại cặp nhiệt độ khác nhau như dạng E, J, K, R, S, T, B, mỗi loại sẽ có cấu tạo riêng, sức điện động khác nhau để tạo nên sự hoạt động riêng biệt.

Nhiệt điện trở

Nhiệt điện trở hay còn gọi riêng là RTD được cấu tạo chính từ các nguyên liệu như đồng, niken, platinum… Thiết bị hoạt động theo nguyên lý dựa vào điện trở giữa 2 đầu dây kim loại và thay đổi khi nhiệt độ thay đổi. Mỗi dòng kim loại sẽ có độ tuyến tính riêng nhất định có dải nhiệt độ từ khoảng 200 độ C đến 700 độ C.

Cảm biến này được sử dụng khá phổ biến trong ngành công nghiệp nói chung như công nghiệp môi trường, công nghiệp hóa chất, công nghiệp vật liệu… Thường có 2 loại chính là loại 2 dây, loại 3 dây và 4 dây…

Cảm biến nhiệt độ bán dẫn

Được làm từ các nguyên liệu chính là các chất bán dẫn khác nhau hoạt động theo sự phân cực của các chất bán dẫn ảnh hưởng đến nhiệt độ. Loại này chịu nhiệt khá kém nhưng dễ tạo nhiệt độ nhạy cao, chống nhiễu tốt. Thiết bị có dải nhiệt từ – 50 độ C đến 150 độ C.

Nhiệt kế bức xạ

Cảm biến này được làm từ mạch điện tử, mạch quang học dùng để đo bức xạ năng lượng của môi trường mang nhiệt. Có thể sử dụng thiết bị trong các môi trường khắc nghiệt mà không cần tiếp xúc trực tiếp với môi trường đo nhiệt. Có dải đo từ -19 độ C đến 1800 độ C. Sử dụng nhiều trong các thiết bị đo lò nung. Ngoài ra bạn còn thường thấy sản phẩm này còn được sử dụng trong nhiệt kế, hỏa kế…

Một số lưu ý trong cách sử dụng và bảo quản cảm biến nhiệt kế

Việc bảo quản cảm biến nhiệt độ không phức tạp mà chỉ cần để ở nơi không bị ánh sáng chiếu vào, không tiếp xúc với trẻ em là được. Nếu không sử dụng cảm biến nhiệt độ thì cần đảm bảo thiết bị phải được để ở nơi khô ráo, tránh ánh nắng mặt trời.

Để sử dụng thiết bị hiệu quả hơn cần lưu ý:

Độ dài của dây nối từ đầu đo đến bộ điều khiển càng ngắn càng tốt.

Đầu nối phải lắp đúng chiều âm dương, giúp hoạt động thuận lợi hơn.

Tuyệt đối không để những đầu nối của dây cặp nhiệt độ đến nhiệt điện tiếp xúc trực tiếp với môi trường đo.

Nên cài đặt các giá trị bù nhiệt để bù lại những tổn thất, mất mát trên đường dây, thông số trường lắp đặt hay chất liệu theo chiều dài mà giá trị sẽ nhỏ hoặc lớn hơn.

Đến đây chắc các bạn đã có thể trang bị cho mình một số kiến thức cơ bản về thiết bị cảm biến nhiệt chuyên dùng cho các hệ thống khí nén, thủy lực, hay hơi…Ngoài ra nếu bạn có bất cứ thắc mắc nào liên quan đến sản phẩm thì đừng ngại mà hãy kết nối nhanh đến đội ngũ kỹ thuật của vancongnghiephp nhé.