Tìm hiểu về cảm biến nhiệt độ

cảm biến nhiệt độ 3 dây

Tìm hiểu về cảm biến nhiệt độ.

Cảm biến nhiệt độ
Cảm biến nhiệt độ

1.Giới thiệu cảm biến nhiệt độ là gì ? 

Cảm biến nhiệt độ là một thiết bị, thường là RTD (đầu dò nhiệt độ điện trở) hoặc cặp nhiệt điện, thu thập dữ liệu về nhiệt độ từ một nguồn cụ thể và chuyển đổi dữ liệu thành dạng dễ hiểu cho thiết bị hoặc người quan sát. Cảm biến nhiệt độ được sử dụng trong nhiều ứng dụng như điều khiển môi trường hệ thống HVand AC, bộ xử lý thực phẩm, thiết bị y tế, xử lý hóa chất và ô tô dưới hệ thống giám sát và kiểm soát mui xe,..v.v…

Loại cảm biến nhiệt độ phổ biến nhất là nhiệt kế, được sự dụng để đo nhiệt độ của chất rắn, chất lỏng và khí. Nó cũng là một loại cảm biến nhiệt độ phổ biến chủ yếu được sử dụng cho các mục đích phi khoa học vì nó không quá chính xác.

Cảm biến nhiệt độ đóng vai trò quyết định đến tính chất của vật chất, nhiệt độ có thể làm ảnh hưởng đến các đại lượng chịu tác dụng của nó, ví dụ như áp suất, thể tích chất khí … v.v. Cảm biến nhiệt độ rất nhạy cảm được sử dụng trong các thí nghiệm, các lĩnh vực nghiên cứu khoa .Trong lĩnh vực tự động hoá người ta sử dụng các sensor bình thường cũng như đặc biệt.

Một số cảm biến nhiệt độ thường dùng

Có nhiều loại cảm biến nhiệt độ khác nhau có khả năng cảm biến tùy vào phạm vi ứng dụng của chúng. Các loại cảm biến nhiệt độ khác nhau như sau:

  • Cặp nhiệt điện
  • Đàu báo nhiệt độ điện trở
  • Nhiệt điện
  • Cảm biến hồng ngọai
  • Chất bán dẫn
  • Nhiệt kế
Cảm biến nhiệt độ là gì ?
Cảm biến nhiệt độ là gì ?

2.Thang đo nhiệt độ

Nhiệt độ có ba thang đo:

  • Thang Kelvin : hay còn gọi là thang nhiệt độ động học tuyệt đối, đơn vị là K . Trong thang Kelvin này người ta gán cho nhiệt độ của điểm cân bằng của ba trạng thái nước đá-nước-hơi một giá trị số bằng 273,15K (thường được sử dụng là 273K)

Từ thang Kelvin người ta xác định thêm các thang mới là thang Celsius và thang Fahrenheit bằng cách chuyển dịch các giá trị nhiệt độ

  • Thang Celsius : đơn vị nhiệt độ là C o . Quan hệ giữa nhiệt độ Celsius và nhiệt độ Kelvin được xác định theo biểu thức :

T(°C) = T(K) – 273,15

  • Thang Fahrenheit : đơn vị nhiệt độ là Fo

Ta có chuyển đổi qua lại giữa C o và Fo như sau :

 

T(°C) =  {T(°F)- 32}

 

T(°F) =  {T(°C)+ 32}

 

Nhiệt độ Kelvin (K) Celsius (°C) Fahrenheit (°F)
Điểm 0 tuyệt đối 0 -273,15 -459,67
Hỗn hợp nước-nước đá 273,15 0 32
Cân bằng nước-nước đá-hơi nước 273,16 0.01 32,018
Nước sôi 273,15 100 212

Bảng: Thông số đặc trưng của các thang đo nhiệt độ khác nhau

3 Nhiệt độ cần đo và nhiệt độ được đo

Trong tất cả các đại lượng vật lý, nhiệt độ là một trong những đại lượng được quan tâm nhiều nhất. Đó là vì nhiệt độ có vai trò quyết định trong nhiều tính chất của vật chất như làm thay đổi áp suất và thể tích của chất khí, làm thay đổi điện trở của kim loại,…hay nói cách khác nhiệt độ làm thay đổi liên tục các đại lượng chịu ảnh hưởng của nó. Có nhiều cách đo nhiệt độ, trong đó có thể liệt kê các phương pháp chính sau:

– Phương pháp quang dựa trên sự phân bố phổ bức xạ nhiệt do dao động nhiệt (hiệu ứng Doppler).

– Phương pháp cơ dựa trên sự giãn nở của vật rắn, của chất lỏng hoặc chất khí (với áp suất không đổi), hoặc dựa trên tốc độ âm thanh.

– Phương pháp điện dựa trên sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ (hiệu ứng Seebeck), hoặc dựa trên sự thay đổi tần số dao động của thạch anh.

 

4 Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ

Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ

Cảm biến đo nhiệt độ có cấu tạo chính là 2 dây kim loại khác nhau được gắn vào đầu nóng và đầu lạnh. Ngoài ra, nó còn được cấu tạo bởi nhiều bộ phận khác, cụ thể như sau:

  • Bộ phận cảm biến: đây được xem là bộ phận quan trọng nhất, quyết định đến độ chính xác của toàn bộ thiết bị cảm biến. Bộ phận này được đặt bên trong vỏ bảo vệ sau khi đã kết nối với đầu nối.
  • Dây kết nối: các bộ phận cảm biến có thể được kết nổi bằng 2,3 hoặc 4 dây kết nổi. Trong đó, vật liệu dây sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào điều kiện sử dụng đầu đo.
  • Chất cách điện gốm: bộ phận này với nhiệm vụ chủ yếu là làm chất cách điện ngừa đoản mạch và thực hiện cách điện giữa các dây kế nối với vỏ bảo vệ.
  • Phụ chất làm đầy: gồm bột alumina mịn, được sấy khô và rung. Phụ chất này với chức năng chính là lắp đầy tất cả khoảng trống để bảo vệ cảm biến khỏi các rung động.

  • Vỏ bảo vệ: giống như tên gọi, bộ phận này được dùng đẻ bảo vệ bộ phận cảm biến và dây kết nối. Bộ phận này phải được làm bằng vật liệu phù hợp với kích thước phù hợp và khi cần thiết có thể bọc thêm vỏ bọc bằng vỏ bổ sung.
  • Đầu kết nối: Bộ phận này được làm bằng vật liệu cách điện (gốm), chứa các bảng mạch, cho phép kết nối của điện trở. Trong đó, bộ chuyển đổi 4-20mA khi cần thiết có thể được cài đặt thay cho bảng đầu cuối.
cấu tạo cảm biến nhiệt độ
cấu tạo cảm biến nhiệt độ
cảm biến nhiệt độ 3 dây
cảm biến nhiệt độ 3 dây

5 Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ

Cảm biến nhiệt hoạt động dưa trên cơ sở là sự thay đổi điện trở của kim loại so với sự thay đổi nhiệt độ vượt trội.

Cụ thể, khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh thì sẽ có một sức điện động V được phát sinh tại đầu lạnh. Nhiệt độ ở đầu lạnh phải ổn định và đo được và nó phụ thuộc vào chất liệu. Chính vì vậy mà mới có sự xuất hiện của các loại cặp nhiệt độ và mỗi loại cho ra một sức điện động khác nhau: E, J, K, R, S, T.

Nguyên lí làm việc của cảm biến nhiệt chủ yếu dựa trên mối quan hệ giữa vật liệu kim loại và nhiệt độ. Cụ thể, khi nhiệt độ là 0 thì điện trở ở mức 100Ω và điện trở của kim loại tăng lên khi nhiệt độ tăng và ngược lại.

Việc tích hợp bộ chuyển đổi tín hiệu giúp nâng cao hiệu suất làm việc của cảm biến nhiệt và giúp cho việc vận hành, lắp đặt được dễ dàng hơn.

6 các loại dây cảm biến nhiệt độ 

Như đã đề cập ở trên thì các bộ phận cảm biến có thể được kết nổi bằng 2,3 hoặc 4 dây kết nổi. Cụ thể như sau:

  • Cảm biến nhiệt độ 2 dây
  • Ít chính xác nhất.
  • Chỉ được sử dụng khi kết nối độ bền nhiệt học được thực hiện với dây điện trở ngắn và điện trở thấp.
  • Ngoài ra, nó cũng được sử dụng để kiểm tra mạch điện tương đương và điện trở đo được là tổng của các phần tử cảm biến, điện trở của dây dẫn được sử dụng cho kết nối.
  • Cảm biến nhiệt độ 3 dây

  • Loại này cho mức độ chính xác cao hơn loại 2 dây.
  • Nó được sử dụng nhiều trong lĩnh vực công nghiệp.
  • Ưu điểm của nó là sẽ loại bỏ được các lỗi gây ra bởi điện trở của các dây dẫn. Ở phần đầu ra, điện áp sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào sự biến đổi điện trở của cảm biến nhiệt và sự điều chỉnh nhiệt độ diễn ra liên tục theo nhiệt độ.
  • Cảm biến nhiệt 4 dây
  • Loại này được xem là cho độ chính xác lớn nhất.
  • Nó được sử dụng trong các ứng dụng trong phòng thí nghiệm là chủ yếu.
  • Trong phạm vi mạch điện tương đương, điện áp đo được chỉ phụ thuộc vào điện trở của nhiệt. Độ ổn định của dòng đo và độ chính xác của số đọc điện áp trên nhiệt sẽ quyết định đến độ chính xác của phép đo.
Các loại cảm biến nhiệt độ
Các loại cảm biến nhiệt độ

Bài viết này chia sẻ một số thông tin cơ bản về Cảm Biến Nhiệt Độ. Hy vọng nó sẽ hữu ích với các bạn. Cần tư vấn về Cảm Biến Nhiệt Độ hãy liên hệ trực tiếp với mình nhé.

xem thêm: cảm biến nhiệt độ 3 dây 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

ZALO Chat