Cảm biến nhiệt độ: những điều bạn cần biết?

Cảm biến nhiệt độ: những điều bạn cần biết?

Cảm biến nhiệt độ là một loại cảm biến được sử dụng khá rộng rãi hiện nay. Ngoài những đặc điểm chung của cảm biến thì cảm biến nhiệt độ được thiết kế với cấu tạo và tính năng riêng biệt. Hôm nay sẽ cùng các bạn tìm hiểu chi tiết về cảm biến nhiệt độ nhé!

Nhắc lại một chút về cảm biến, cảm biến là thiết bị điện tử cảm nhận những trạng thái, quá trình vật lý hay hóa học ở môi trường cần khảo sát và biến đổi thành tín hiệu điện để thu thập thông tin về trạng thái hay quá trình đó. Thông tin được xử lý để rút ra tham số định tính hoặc định lượng của môi trường, phục vụ các nhu cầu nghiên cứu khoa học kỹ thuật hay dân sinh và gọi ngắn gọn là đo đạc, phục vụ trong truyền và xử lý thông tin hay trong điều khiển các quá trình khác.

Cảm biến nhiệt độ là gì? Cảm biến nhiệt độ là thiết bị dùng cảm nhận sự biến đổi của các đại lượng vật lý không có tính chất điện (nhiệt độ, áp suất, lưu lượng…) cần đo thành các đại lượng (thường mang tính chất điện) có thể đo và xử lý được. Như vậy cảm biến nhiệt độ chính 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 can nhiệt. Cảm biến nhiệt bao gồm 2 dây kim loại khác nhau được hàn dính một đầu gọi là đầu nóng (hay đầu đo), hai đầu còn lại gọi là đầu lạnh (hay là đầu chuẩn).

Phân loại

Cảm biến nhiệt độ hiện nay được chia thành một số loại như sau:

• Cảm biến nhiệt độ (Cặp nhiệt điện - Thermocouple), 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. Cặp nhiệt điện (loại K, R, S…) có dải đo nhiệt độ cao.
• Nhiệt điện trở (RTD – Resistance Temperature Detectors).
• Điện trở oxit kim loại (Thermmistor).
• Cảm biến nhiệt bán dẫn (Diode, IC...).
• Nhiệt kế bức xạ (Hỏa kế - Pyrometer).

Nguyên lí hoạt động

Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh thì sẽ phát sinh 1 sức điện động V tại đầu lạnh. Một vấn đề đặt ra là phải ổn định và đo được nhiệt độ ở đầu lạnh, điều này tùy thuộc rất lớn vào chất liệu. Do vậy mới cho ra các loại cặp nhiệt độ, mỗi loại cho ra 1 sức điện động khác nhau: E, J, K, R, S, T.

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

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

Ưu điểm là sử dụng đầu dò bằng bạch kim, không bị ăn mòn, rất nhạy với nhiệt độ, hoạt động ổn định.

Nguyên lý làm việc của cảm biến nhiệt độ được tích hợp bộ chuyển đổi tín hiệu giúp hiệu suất làm việc cao, vận hành dễ dàng và đơn giản trong lắp đặt.

Ứng dụng

Hiện nay cảm biến nhiệt độ với đa dạng chức năng chúng được ứng dụng vào các nhu cầu thực tế khác nhau: có thể sử dụng cảm biến nhiệt độ để đo nhiệt độ trong bồn đun nước, đun dầu, đo nhiệt độ lò nung, lò sấy, đo nhiệt độ các loại máy móc,…