Cảm Biến Nhiệt, Phân Loại Các Loại Cảm Biến Nhiệt Hiện Nay

Trong bối cảnh cuộc sống hiện đại ngày càng phụ thuộc vào công nghệ, cảm biến nhiệt đã trở thành một phần không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Khả năng đo lường chính xác nhiệt độ và điều chỉnh các quy trình liên quan đến nhiệt là điểm mấu chốt giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng công nghiệp, y tế, và tiện ích. Hãy cùng tìm hiểu cơ bản về khái niệm và các loại cảm biến nhiệt được sử dụng phổ biến ngày nay.

Cảm biến nhiệt là gì?

Cảm biến nhiệt độ là một thiết bị quan trọng trong lĩnh vực đo nhiệt độ, có khả năng chuyển đổi sự biến đổi nhiệt độ thành tín hiệu điện hoặc tín hiệu số. Các loại cảm biến này được thiết kế để đo nhiệt độ của nhiều loại môi trường khác nhau, từ không khí, chất lỏng đến chất rắn. Với sự đa dạng và linh hoạt, chúng đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp và lĩnh vực, từ công nghiệp, y tế đến nghiên cứu khoa học và năng lượng.

Phân loại cảm biến nhiệt

Tùy thuộc vào phạm vi ứng dụng và độ chính xác yêu cầu, cảm biến đo nhiệt độ hiện nay được phân loại thành các loại sau:

Cảm biến nhiệt điện trở (RTD – Resistance Temperature Detectors)

Cảm biến nhiệt độ điện trở, hay RTD (Resistance Temperature Detectors), được sử dụng cho các ứng dụng đo lường đòi hỏi độ chính xác cao. Chúng có thể chia thành hai loại chính: cảm biến thanh kim loại và cảm biến dây kim loại, trong đó điện trở của chúng thay đổi theo nhiệt độ môi trường đo.

Cấu trúc và đặc điểm:

Đầu dò cảm biến nhiệt độ RTD có độ nhạy cao, nhưng độ tuyến tính của nhiệt độ phụ thuộc vào chất liệu làm ra chúng. Các loại cảm biến RTD này thường được làm từ các vật liệu như Đồng (Cu), Platinum (Pt), Niken (Ni)… Chúng có dạng dây mảnh, quấn đều theo hình dáng của đầu đo nhiệt độ. Điện trở giữa hai đầu dây kim loại thay đổi khi nhiệt độ tại nơi đo thay đổi.

Phân loại:

Cảm biến RTD có thể được phân loại thành hai loại chính: đầu củ hành và loại sợi có dây sẵn. Kí hiệu Pt100 thể hiện giá trị điện trở là 100 Ohm tại 0°C. Dãy đo của RTD dao động từ -200°C đến 800°C, trong đó dải đo phổ biến nhất là -50°C đến 400°C. Loại đầu củ hành và loại sợi có dây sẵn có các thông số khác nhau về kích thước và khoảng nhiệt hoạt động.

Lưu ý khi sử dụng:

– Có thể nối thêm dây cho cảm biến RTD và có thể đo test bằng VOM.

– Vì là biến thiên điện trở, không cần quan tâm đến chiều đấu dây.

– Cảm biến RTD 4 dây giảm điện trở dây dẫn đi 1/2, giúp hạn chế sai số.

Cặp nhiệt điện (Thermocouple)

Cặp nhiệt điện Thermocouple là loại cảm biến nhiệt điện mạch kín, gồm 2 dây kim loại khác nhau được nối ở hai đầu và tạo ra dòng điện khi nhiệt độ ở hai đầu khác nhau.

Cấu trúc và đặc điểm:

Thermocouple được làm từ 2 chất liệu kim loại khác nhau, hàn dính một đầu và có khoảng nhiệt -100°C đến 1800°C. Nguyên lý hoạt động là khi nhiệt độ môi trường thay đổi, sẽ tác động lên đầu nóng của cặp nhiệt điện, tạo ra điện áp ở đầu lạnh. Điện áp này được đo để xác định nhiệt độ.

Phân loại:

Thermocouple được chia thành đầu củ hành và loại sợi có dây sẵn, với các thông số khác nhau về kích thước và khoảng nhiệt hoạt động.

Một số loại phổ biến:

– Thermocouple type K (NiCr-NiAl): Dải đo từ -270°C đến 1200°C, phù hợp cho môi trường oxy hóa.

– Thermocouple type J (Fe-Constantan): Dải đo từ -210°C đến 760°C, sử dụng trong môi trường giảm khí quyển.

– Thermocouple type N (Nicrosil-Nisil): Dải đo từ -270°C đến 1300°C, ổn định hơn loại K.

– Thermocouple type E (NiCr-CuNi): Dải đo từ -270°C đến 870°C, phù hợp cho môi trường oxy hóa và khí trơ.

– Thermocouple type S (PtRh-Pt): Dải đo từ -50°C đến 1600°C, chính xác cao và sử dụng trong môi trường oxy hóa.

– Thermocouple type R (PtRh-Pt): Dải đo từ -50°C đến 1500°C, độ chính xác cao.

– Thermocouple type B (PtRh-PtRh): Dải đo từ 0°C đến 1700°C, dùng cho ứng dụng đòi hỏi nhiệt độ rất cao.

Điện trở oxit kim loại (Thermistor)

Dây cảm biến nhiệt độ loại Thermistor là một sự kết hợp tinh tế của các oxit kim loại như mangan, niken, cobalt,… và hoạt động dựa trên sự thay đổi điện trở khi nhiệt độ thay đổi. Dải đo của loại cảm biến này thường là 50°C.

Có hai loại Thermistor phổ biến: Positive Temperature Coefficient (PTC) – điện trở tăng theo nhiệt độ và Negative Temperature Coefficient (NTC) – điện trở giảm theo nhiệt độ. Loại PTC được sử dụng phổ biến hơn.

Thermistor chỉ tuyến tính trong một khoảng nhiệt độ nhất định, thường là 50°C đến 150°C, do đó ít được sử dụng làm cảm biến đo nhiệt độ. Thay vào đó, chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng bảo vệ và ngắt nhiệt.

Cảm biến đo nhiệt độ bán dẫn (Cảm biến nhiệt số)

Dây dò nhiệt bán dẫn, như tên gọi của nó, được chế tạo từ các chất bán dẫn như Diode, Transistor, IC. Nguyên lý hoạt động của chúng dựa trên mức độ phân cực của các lớp P-N tuyến tính theo nhiệt độ môi trường. Với sự phát triển của ngành công nghệ bán dẫn, đã có rất nhiều loại cảm biến đo lường nhiệt với nhiều ưu điểm tích hợp: độ chính xác cao, chống nhiễu tốt, hoạt động ổn định, mạch điện xử lý đơn giản, chi phí thấp,…

Dải đo nhiệt độ của cảm biến nhiệt số thường dao động trong khoảng -50°C đến 150°C. Chúng thường được thiết kế dưới dạng diode (có hình dáng tương tự như Pt100) hoặc các loại IC như LM35, LM335, LM45.

Gần đây, một loại IC cảm biến nhiệt cao cấp đã xuất hiện, hỗ trợ cả giao thức truyền thông I2C (DS18B20), mở ra một xu hướng mới trong lĩnh vực cảm biến.

Cảm biến nhiệt kế bức xạ (Pyrometer – hỏa kế)

Cảm biến nhiệt kế bức xạ, hay hỏa kế, là một thiết bị chuyên dụng được sử dụng để đo nhiệt độ của các môi trường mà các cảm biến thông thường không thể tiếp xúc được (ví dụ như lò nung thép, hóa chất ăn mòn mạnh). Tùy thuộc vào thông số kỹ thuật của nhà sản xuất, hỏa kế có thể có các tầm đo khác nhau, nhưng đa số chúng hoạt động ở nhiệt độ cao. Do tính chất không tiếp xúc trực tiếp với vật cần đo, mức độ chính xác của hỏa kế không cao, và chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường xung quanh (như góc độ đo, rung tay, ánh sáng môi trường).

Pyrometer có thể được phân loại thành hỏa kế bức xạ, hỏa kế cường độ sáng và hỏa kế màu sắc. Chúng hoạt động dựa trên nguyên lý các vật phát nhiệt sẽ bức xạ năng lượng, và năng lượng bức xạ này sẽ có một bước sóng nhất định. Hỏa kế thu nhận bước sóng này và phân tích để xác định nhiệt độ của vật cần đo.

Mua cảm biến nhiệt uy tín, chất lượng ở Dai Duong Automation

Để mua máy cảm biến nhiệt độ, việc chọn lựa một nhà cung cấp đáng tin cậy là rất quan trọng. Dai Duong Automation là một lựa chọn hàng đầu. Chúng tôi cung cấp một loạt các sản phẩm cảm biến nhiệt độ, bao gồm cả các sản phẩm chất lượng từ thương hiệu TOHO nổi tiếng. Cảm biến nhiệt độ TOHO không chỉ nổi tiếng với độ chính xác cao mà còn với sự ổn định và độ tin cậy trong việc đo lường. 

Với sự hỗ trợ từ Dai Duong Automation, bạn có thể tin tưởng vào chất lượng của sản phẩm và dịch vụ khách hàng chuyên nghiệp. Đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi qua Hotline: 0888 406 268 hoặc Website: daiduongcorp.vn ngay hôm nay để tìm hiểu thêm về các sản phẩm cảm biến nhiệt độ!