Sự khác nhau giữa các loại cảm biến nhiệt độ kiểu K, J, T, N, E, B

Sự khác nhau giữa các loại cảm biến nhiệt độ kiểu K, J, T, N, E, B là như thế nào? Thông số vật lý được đo phổ biến nhất là nhiệt độ cho dù trong các ứng dụng công nghiệp quá trình hoặc trong các thiết lập phòng thí nghiệm. Các phép đo chính xác là một phần quan trọng của thành công. Các phép đo chính xác là cần thiết cho nhiều ứng dụng như ứng dụng y tế, nghiên cứu vật liệu trong phòng thí nghiệm, nghiên cứu về các thành phần điện tử hoặc điện, nghiên cứu sinh học và nghiên cứu địa chất. Thông thường nhất, cảm biến nhiệt độ được sử dụng để đo nhiệt độ trong các mạch điều khiển nhiều loại thiết bị.

Có nhiều loại cảm biến nhiệt độ khác nhau được sử dụng trên thị trường hiện nay bao gồm đầu dò nhiệt độ điện trở (RTD), cặp nhiệt điện, nhiệt điện trở, cảm biến hồng ngoại và cảm biến bán dẫn. Mỗi người trong số họ có một thông số hoạt động cụ thể. Những cảm biến này có nhiều loại khác nhau, nhưng có một điểm chung: tất cả chúng đều đo nhiệt độ bằng cách cảm nhận sự thay đổi trong đặc tính vật lý.

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.

Cảm biến nhiệt độ là gì?
Cảm biến nhiệt độ là gì?

Loại cảm biến nhiệt độ phổ biến nhất là nhiệt kế, được sử dụng để đo nhiệt độ của chất rắn, chất lỏng và chất 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.

Sự khác nhau giữa các loại cảm biến nhiệt độ

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

Cặp nhiệt điện
Đầu dò nhiệt độ điện trở
Bình giữ nhiệt
Cảm biến hồng ngoại
Chất bán dẫn
Nhiệt kế

Cặp nhiệt điện

Cảm biến cặp nhiệt điện là cảm biến nhiệt độ được sử dụng phổ biến nhất và nó được viết tắt là TC. Cảm biến này cực kỳ chắc chắn, chi phí thấp, tự cấp nguồn và có thể được sử dụng cho khoảng cách xa. Có nhiều loại cảm biến nhiệt độ có phạm vi ứng dụng rộng.

Cặp nhiệt điện
Cặp nhiệt điện

Một cặp nhiệt điện là một thiết bị điện áp cho biết nhiệt độ bằng cách đo sự thay đổi điện áp. Nó bao gồm hai kim loại khác nhau: mở và đóng. Các kim loại này hoạt động theo nguyên tắc hiệu ứng nhiệt điện. Khi hai kim loại khác nhau tạo ra một điện áp, thì sự khác biệt nhiệt tồn tại giữa hai kim loại. Khi nhiệt độ tăng, điện áp đầu ra của cặp nhiệt điện cũng tăng.

Cảm biến cặp nhiệt điện này thường được niêm phong bên trong tấm chắn gốm hoặc kim loại bảo vệ nó khỏi các môi trường khác nhau. Một số loại cặp nhiệt điện phổ biến bao gồm K, J, T, R, E, S, N và B. Loại cặp nhiệt điện phổ biến nhất là cặp nhiệt điện loại J, T và K, có sẵn ở dạng chế tạo sẵn.

Tính chất quan trọng nhất của cặp nhiệt điện là phi tuyến – điện áp đầu ra của cặp nhiệt điện không tuyến tính đối với nhiệt độ. Do đó, để chuyển đổi điện áp đầu ra thành nhiệt độ, nó đòi hỏi phải tuyến tính hóa toán học.

Đầu dò nhiệt độ điện trở (RTD)

Đầu dò nhiệt độ điện trở
Đầu dò nhiệt độ điện trở

Cảm biến RTD là một trong những cảm biến chính xác nhất. Trong một máy dò nhiệt độ điện trở, điện trở tỷ lệ thuận với nhiệt độ. Cảm biến này được làm từ bạch kim, niken và kim loại đồng. Nó có một phạm vi rộng các khả năng đo nhiệt độ vì nó có thể được sử dụng để đo nhiệt độ trong phạm vi từ -270oC đến + 850oC. RTD yêu cầu một nguồn hiện tại bên ngoài để hoạt động đúng. Tuy nhiên, dòng điện tạo ra nhiệt trong một phần tử điện trở gây ra lỗi trong các phép đo nhiệt độ. Lỗi được tính theo công thức này:

Delta T=P*S
Trong đó, ‘T’ là nhiệt độ, ‘P’ là công suất bình phương tôi tạo ra và ‘S’ là một độ C / mill watt

Có nhiều loại kỹ thuật khác nhau để đo nhiệt độ bằng cách sử dụng RTD này. Chúng là hai phương pháp có dây, ba dây và bốn dây. Trong phương pháp hai dây, dòng điện được buộc qua RTD để đo điện áp kết quả. Phương pháp này rất đơn giản để kết nối và thực hiện; và, nhược điểm chính là – điện trở dẫn là một phần của phép đo dẫn đến phép đo sai.

Phương pháp ba dây tương tự như phương pháp hai dây, nhưng dây thứ ba bù cho điện trở dẫn. Trong phương pháp bốn dây, dòng điện được đặt trên một bộ dây và điện áp được cảm nhận trên bộ dây khác. Phương pháp bốn dây này hoàn toàn bù cho điện trở chì.

Thermistors

Một loại cảm biến khác là cảm biến nhiệt độ nhiệt điện trở, tương đối rẻ tiền, dễ thích nghi và dễ sử dụng. Nó thay đổi điện trở khi nhiệt độ thay đổi như cảm biến RTD. Nhiệt điện trở được làm từ mangan và oxit của niken, khiến chúng dễ bị hư hại. Vì vậy, những vật liệu này được gọi là vật liệu gốm. Nhiệt điện trở này cung cấp độ nhạy cao hơn các máy dò nhiệt độ điện trở. Hầu hết các nhiệt điện trở có một hệ số nhiệt độ âm. Nó có nghĩa là, khi nhiệt độ tăng điện trở giảm.

Thermistors
Thermistors

Nhiệt kế

Nhiệt kế là một thiết bị được sử dụng để đo nhiệt độ của chất rắn, chất lỏng hoặc chất khí. Nhiệt kế tên là sự kết hợp của hai từ: nhiệt – có nghĩa là nhiệt và đồng hồ có nghĩa là để đo. Nhiệt kế có chứa một chất lỏng, đó là thủy ngân hoặc rượu trong ống thủy tinh của nó. Thể tích của nhiệt kế tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ – khi nhiệt độ tăng, thể tích của nhiệt kế cũng tăng.

Đầu đo nhiệt độ kiểu K Fluke 80PK-27
Đầu đo nhiệt độ kiểu K Fluke 80PK-27

Khi chất lỏng được làm nóng, nó nở ra bên trong ống hẹp của nhiệt kế. Nhiệt kế này có một thang đo hiệu chuẩn để chỉ ra nhiệt độ. Nhiệt kế có các số được đánh dấu dọc theo ống thủy tinh để chỉ ra nhiệt độ khi dòng thủy ngân ở điểm đó. Nhiệt độ có thể được ghi lại trong các thang đo này: Fahrenheit, Kelvin hoặc Celsius. Do đó, luôn luôn cần lưu ý rằng thang đo nhiệt kế được hiệu chuẩn.

Cảm biến bán dẫn

Cảm biến bán dẫn là thiết bị có dạng IC. Phổ biến, các cảm biến này được gọi là cảm biến nhiệt độ IC. Chúng được phân thành các loại khác nhau: Cảm biến nhiệt độ đầu ra hiện tại, Cảm biến nhiệt độ đầu ra điện áp, Cảm biến nhiệt độ đầu ra silicon, Cảm biến nhiệt độ Diode và Cảm biến nhiệt độ đầu ra kỹ thuật số. Các cảm biến nhiệt độ bán dẫn hiện tại cung cấp độ tuyến tính cao và độ chính xác cao trong phạm vi hoạt động khoảng 55 ° C đến + 150 ° C. Tuy nhiên, cảm biến nhiệt độ AD590 và LM35 là những cảm biến nhiệt độ phổ biến nhất.

Cảm biến bán dẫn
Cảm biến bán dẫn

Cảm biến hồng ngoại

Cảm biến hồng ngoại là một thiết bị điện tử được sử dụng để cảm nhận một số đặc điểm của môi trường xung quanh bằng cách phát hoặc phát hiện bức xạ hồng ngoại. Những cảm biến này là cảm biến không tiếp xúc. Ví dụ: nếu bạn giữ cảm biến hồng ngoại trước bàn mà không thiết lập bất kỳ tiếp xúc nào, cảm biến sẽ phát hiện nhiệt độ của bàn dựa trên giá trị bức xạ của nó. Các cảm biến này được phân thành hai loại như cảm biến hồng ngoại nhiệt và cảm biến hồng ngoại lượng tử.

cảm biến hồng ngoại
cảm biến hồng ngoại

Vì vậy, đây là tất cả về các loại cảm biến nhiệt độ khác nhau. Chi phí của cảm biến nhiệt độ phụ thuộc vào loại công việc mà nó được dự định. Tuy nhiên, độ chính xác của cảm biến sẽ quyết định giá. Vì vậy, chi phí phụ thuộc vào độ chính xác của cảm biến nhiệt độ. Cảm biến nhiệt độ hiện tại nhằm giảm chi phí cũng như hiệu quả.