Cảm biến nhiệt độ ngày nay có lẽ đã không còn quá xa lạ đối với mọi người. Lỗi cảm ứng này có thể cung cấp một số thông tin chính xác thông qua việc phân tích nhiệt độ. Nhờ các chức năng ưu việt của mình mà nó được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực đời sống của con người.
Các thông tin cơ bản về cảm biến nhiệt độ hiện nay
Cảm biến nhiệt độ là một thiết bị dò đầu điện trở có thể tiến hành phân tích đo đạc sự biến đổi về nhiệt độ của vật thể. Khi vật thể có nhiệt độ thay đổi thì các cảm biến nhận biết và phát ra tín hiệu đến các bộ đọc trong cảm biến và đưa ra một thông số cụ thể về sự biến đổi nhiệt độ.
Thiết bị này được sử dụng trong các ngành xử lý hóa chất thiết bị y tế, các ngành công nghiệp và kể cả các ngành thuộc lĩnh vực kinh doanh. Hiện nay cảm biến nhiệt còn được dùng trong các loại nhiệt kế để đo các loại chất lỏng chất khí ở các phòng làm việc của các nhà khoa học.
Tìm hiểu về cấu tạo của linh kiện
Thiết bị cảm biến nhiệt độ cung cấp cho người dùng các chức năng ưu việt có thể phân tích và đo đạc thông tin nhiệt độ của vật thể một cách chính xác. Vậy để có thể thực hiện được chức năng đó lỗi cảm biến này được cấu tạo từ những bộ phận nào?
Thiết bị cảm biến nhiệt
Đầu tiên, bộ phận cảm biến nhiệt chính là phần không thể thiếu trong mỗi thiết bị cảm biến nhiệt độ. Là phần quan trọng nhất quyết định đến sự phân tích nhiệt độ và đưa ra kết luận của thiết bị có chính xác hay không. Bộ phận cảm biến này thường được đặt trong vỏ bảo vệ đã được kết nối sẵn với các đầu nối thông qua dây kết nối.
Dây nối
Dây nói là một trong những bộ phận đặc biệt quan trọng của bộ phận cảm biến nhiệt. Dây nối có tác dụng kết nối các bộ phận cảm biến nhiệt của thiết bị lại với nhau. Các thiết bị cảm biến này thường được kết nối từ 2 đến 4 giây. Liệu làm lên dây nối sẽ tùy thuộc vào chất liệu làm thiết bị cảm biến và điều kiện sử dụng của người dùng.
Chất cách điện trong cảm biến nhiệt độ
Để cảm biến nhiệt độ có thể hoạt động một cách tốt nhất cần phải có một môi trường cách điện. Môi trường cách điện này thường được làm bằng gốm. Bộ phận cách điện có vai trò chủ yếu là ngăn chặn sự đoản mạch và ngăn ngừa sự chập mạch giữa các dây nối cảm biến.
Chất làm đầy
Chất làm đầy là chất thường được làm bằng bột mịn Alumin. Chất này trước khi được lắp vào để làm đầy sẽ được sấy khô với chức năng chính là lấp đầy các khoảng trống để bảo vệ cảm biến khỏi sự va đập và rung lắc do môi trường xung quanh tác động vào.
Vỏ cảm biến
Vỏ cảm biến là thiết bị dùng để bảo vệ cảm biến khỏi những tác dụng lực dẫn đến những thay đổi không mong muốn về hình dạng và tính chất của cảm biến. Vật liệu làm nên vỏ cảm biến sẽ tùy thuộc vào vật liệu làm cảm biến nhiệt và kích thước của nó. Một số thiết bị cảm biến nhiệt thường có hai vỏ để tăng sự bảo vệ cho cảm biến.
Nguyên lý hoạt động và vận hành của sản phẩm
Thiết bị cảm biến nhiệt độ có một nguyên lý hoạt động và vận hành rất đơn giản. Khi nhiệt độ của môi trường có sự chênh lệch với nhau với nhiệt độ của môi trường xung quanh. Đầu nóng của cảm biến sẽ tiến hành phân tích nhờ vào hiệu ứng Seebeck trên đầu lạnh của cặp nhiệt điện.
Nguyên lý này được áp dụng dựa trên cơ sở của sự thay đổi điện trở kim loại so với nhiệt độ cho phép tối đa. Cụ thể nguyên lý hoạt động như sau khi nhiệt độ thay đổi ở đầu nóng đầu lạnh sẽ có một điện cực được phát sinh. Nhiệt độ này sẽ ổn định và sẽ được cảm biến phân tích và ghi nhận. Ngày nay người ta thường tích hợp thêm bộ chuyển đổi tín hiệu để nâng cao hiệu suất đo đạc của các loại cảm biến.
Các loại cảm biến nhiệt độ khác nhau hiện nay
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều nhà cung cấp các loại cảm biến nhiệt với mẫu mã đa dạng và chất lượng khác nhau. Mỗi loại cảm biến nhiệt sẽ có cấu tạo và thực hiện một số chức năng nhất định. Sau đây là các loại cảm biến nhiệt thường được sử dụng nhất:
Cảm biến cặp nhiệt độ
Cảm biến nhiệt độ Thermocouples hay còn được gọi là cảm biến cặp nhiệt. Đây là loại cảm biến có độ bền rất cao và khả năng đo cực kỳ chính xác. Tuy có được khả năng đo rất chính xác nhưng loại nhiệt cảm biến này thường không nhạy và dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài dẫn đến sự đo đạc bị sai lệch.
Lỗi cảm biến này thường được dùng trong các máy nén và các lò nhiệt có nhiệt độ cao. Nhiệt độ thay đổi của môi trường mà cảm biến có thể đo từ âm 100 độ đến khoảng 1400 độ C. Loại cảm biến nhiệt này được cấu tạo từ hai dây kim loại được làm từ hai loại chất liệu hoàn toàn khác nhau và sẽ được hàng dính lại với nhau. Khi lắp đặt cảm biến nhiệt này người dùng không cần phải nói dây dài.
Người dùng cần để cảm biến ở những nơi thoáng mát tránh sự tiếp xúc với môi trường xung quanh làm ảnh hưởng đến chất lượng đo. Một yếu điểm của loại cảm biến này đó là khi sử dụng người dùng cần lắp các bộ khuếch đại tín hiệu để cảm biến có thể đo một cách chính xác làm gia tăng chi phí lắp đặt của người dùng.
Cảm biến nhiệt độ RTD
Cảm biến nhiệt độ RTD hay còn được gọi là cảm biến nhiệt điện trở. Lỗi cảm biến nhiệt này có chiều dài dây nối không hạn chế, có thiết kế dễ sử dụng và có thể đo nhiệt độ một cách chính xác hơn so với cảm biến nhiệt Thermocouples. Tuy nhiên chính vì khả năng trên mà loại cảm biến này có giá thành cao hơn vì vậy khách hàng cần tùy thuộc vào nhu cầu của mình mà có thể đưa ra lựa chọn hợp lý.
Cảm biến này thường được dùng trong các ngành gia công vật liệu và các ngành công nghiệp hóa chất. Cảm biến có cấu tạo từ các dây kim loại như Cu, Ni ta được quấn các vòng to. Khi nhiệt độ thay đổi sẽ làm nhiệt độ giữa hai đầu điện trở kim loại thay đổi theo lúc này bộ cảm biến sẽ đo lượng nhiệt độ chênh lệch đó.
Dây nối của cảm biến có thể lên đến 4 giây, đấu dây càng nhiều thì nhiệt độ đo càng chính xác. Khi lắp đặt và sử dụng cảm biến này người dùng cần chú ý đến chiều dài của dây và có thể nối thêm dây khi cần thiết.
Tuy nhiên người dùng cần phải chú ý đến chất lượng của dây có đạt yêu cầu kỹ thuật hay không, tránh trường hợp nói những gì kém chất lượng ảnh hưởng đến khả năng đo của cảm biến.
Cảm biến nhiệt Thermistor
Cảm biến nhiệt Thermistor thường được sử dụng trong các môi trường làm việc có mức nhiệt độ thấp khoảng 50 độ C. Cảm biến này có tuổi thọ rất cao dễ sản xuất mà chi phí lại rất thấp. Loại cảm biến này thường được dùng trong các mạch điện tử để đo nhiệt độ của chúng. Cảm biến thường được làm từ các vật liệu như Mn, Ni và các oxit kim loại có thể kháng được khả năng oxi hóa từ môi trường.
Loại bột lấp đầy trong cảm biến được pha loãng với một tỉ lệ nhất định đặt các yêu cầu về kỹ thuật. Chính vì vậy khả năng đo nhiệt độ ở môi trường thấp của loại cảm biến này cực kỳ chính xác. Ngoài ra nó còn được dùng trong các mạch ngắt điện, loại cầu dao tự động để tránh sự đoản mạch, cháy nổ dẫn đến những thiệt hại không mong muốn.
Cảm biến nhiệt Pyrometer
Cảm biến nhiệt độ Pyrometer còn được gọi là cảm biến quả kế. Cảm biến này có thể sử dụng được trong bất cứ môi trường nào mà không cần phải sử dụng trực tiếp. Chính vì vậy mà lỗi cảm biến này có giá thành cao nhất trong các loại cảm biến. Thiết bị này dùng để đo nhiệt độ của các môi trường mà các loại cảm biến nhiệt khác không thể đo.
Điển hình là như trong các lò nung có nhiệt độ trong khoảng từ 1000 độ C trở lên. Lỗi cảm biến này có cấu tạo từ các mạch quang học và điện tử. Trên thị trường hiện nay gồm cảm biến màu sắc, cảm biến cường độ và cảm biến bức xạ. Nguyên lý hoạt động của loại cảm biến này dựa trên bức xạ năng lượng của môi trường có nhiệt độ thay đổi.
Công dụng đặc trưng của linh kiện
Như đã nói ở trên các linh kiện của cảm biến nhiệt độ điều phục vụ cho chức năng đo đạc nhiệt độ của các đại lượng cần đo. Thiết bị này thược được dùng chủ yếu trong các ngành công nghiệp dược phẩm hóa chất, các ngành công nghiệp nặng như ô tô, thép. loại cảm biến này sẽ được ứng dụng trong các ngành đo đạc đòi hỏi độ chính xác rất cao của phép đo.
Ứng dụng của cảm biến nhiệt độ
Ứng dụng chính của cảm biến nhiệt độ là đo nhiệt độ của vật so với môi trường xung quanh chính vì vậy mà các ứng dụng của loại cảm biến này rất đa dạng và phong phú. Đầu tiên cảm biến nhiệt sẽ được ứng dụng trong các ngành công nghiệp.
Các ngành công nghiệp này cảm ứng nhiệt sẽ được đặt trong các lò nung lò sấy để kiểm tra nhiệt độ giúp các kỹ thuật viên có thể nhận biết và điều chỉnh cho hiệu quả. Các loại cảm biến nhiệt có lớp vỏ bảo vệ được làm bằng các loại oxit có khả năng kháng sự oxi hóa từ môi trường thường được ứng dụng trong các ngành công nghiệp nhiệt lạnh.
Các ngành như gia công cơ khí, cắt gọt kim loại, sản xuất hóa chất sẽ thường sử dụng các loại cảm biến K, B, T, S,… Ngoài ra các loại cảm biến nhiệt độ điện tử thường được dùng trong ngành công nghiệp ô tô để đo nhiệt độ của các linh kiện.
Kết luận
Cảm biến nhiệt độ cung cấp cho con người những tính năng siêu Việt vì vậy mà nó được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực đời sống của con người. Hi vọng qua bài viết trên bạn có thể hiểu được nguyên lý hoạt động của cảm biến và có thể lựa chọn cho mình một loại cảm biến nhiệt tốt nhất, chất lượng nhất phục vụ cho mục đích của mình.