CẢM BIẾN SENSOR CÔNG NGHIỆP
Cảm biến nhiệt là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt
Th10
Trong thời đại công nghiệp hoá – hiện đại hoá, kiểm soát nhiệt độ trong sản xuất, thiết bị & môi trường là yếu tố vô cùng quan trọng. Một trong những thiết bị đóng vai trò chính trong quá trình này chính là cảm biến nhiệt. Vậy cảm biến nhiệt là gì? Cảm biến nhiệt có cấu tạo & nguyên lý hoạt động như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây với ATPro nhé!
Cảm biến nhiệt là gì?
Cảm biến nhiệt (Temperature Sensor) là thiết bị chuyên dùng để đo & phát hiện sự thay đổi nhiệt độ trong môi trường/trên bề mặt vật thể. Sau đó, chuyển đổi tín hiệu nhiệt (dưới dạng năng lượng nhiệt) thành tín hiệu điện để bộ điều khiển/hệ thống xử lý có thể đọc, hiển thị & điều khiển các thiết bị khác.
Cảm biến nhiệt giúp hệ thống biết được nhiệt độ hiện tại, từ đó thực hiện các hành động phản hồi như tự động bật quạt làm mát, ngắt điện khi quá nóng hoặc cảnh báo khi vượt ngưỡng nhiệt độ cho phép.
Xem nhanh top 6 cảm biến nhiệt độ tốt được nhiều người tin dùng tại ATPro
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt (Temperature Sensor)
Cấu tạo
Tuỳ từng loại cảm biến mà cấu tạo có thể khác nhau, tuy nhiên về cơ bản, cảm biến nhiệt thường bao gồm 3 phần chính:
Phần tử cảm biến
Đây là thành phần quan trọng nhất, nơi diễn ra quá trình cảm nhận & chuyển đổi nhiệt độ thành tín hiệu điện. Chẳng hạn như:
– RTD có phần tử là dây bạch kim cuộn quanh lõi gốm/thuỷ tinh
– Thermocouple gồm 2 dây kim loại khác nhau nối tại một điểm
– Thermistor có phần tử làm từ vật liệu bán dẫn
Dây dẫn, lớp bảo vệ
Dây dẫn giúp truyền tín hiệu từ phần tử cảm biến đến mạch xử lý/bộ điều khiển. Lớp vỏ bảo vệ (thường làm bằng thép không gỉ, nhựa chịu nhiệt hoặc gốm) có nhiệm vụ bảo vệ phần tử khỏi tác động của môi trường như hoá chất, độ ẩm, rung động,…
Mạch chuyển đổi, hiệu chỉnh tín hiệu
Tín hiệu điện từ cảm biến thường rất nhỏ (Ω hoặc mV), nên cần qua mạch khuếch đại/bộ chuyển đổi ADC (Analog to Digital Converter) để biến đổi thành tín hiệu số hoặc tín hiệu chuẩn (0-10V, 4-20mA) phục vụ cho hệ thống điều khiển
Nguyên lý hoạt động
Nhìn chung, các loại cảm biến nhiệt đều hoạt động dựa trên mối quan hệ giữa nhiệt độ & sự thay đổi vật lý/điện học của vật liệu.
Nguyên lý hoạt động của RTD & Thermistor
RTD & Thermistor hoạt động dựa trên sự thay đổi của điện trở theo nhiệt độ.
– RTD (kim loại tinh khiết): khi nhiệt độ tăng, các nguyên tử kim loại (Platium) dao động mạnh hơn => làm tăng xác suất va chạm của các electron tự do khi di chuyển => tăng điện trở
– Thermistor (bán dẫn): trong chất bán dẫn, khi nhiệt độ tăng, năng lượng nhiệt cung cấp đủ để phá vỡ các liên kết hoá trị, giải phóng thêm electron & lỗ trống => làm tăng số lượng hạt mang điện => giảm điện trở (ngược lại với kim loại)
Nguyên lý hoạt động của Thermocouple
Thermocouple hoạt động dựa trên hiệu ứng Seebeck. Khi 2 dây dẫn làm bằng 2 vật liệu khác nhau được nối với nhau tạo thành một mạch kín & 2 điểm nối được giữ ở 2 nhiệt độ khác nhau (T1 # T2), một điện áp sẽ được sinh ra trong mạch.
Ưu – Nhược điểm của cảm biến nhiệt
Ưu điểm
– Độ nhạy cao, dễ lắp đặt & sử dụng
– Ứng dụng đa dạng trong nhiều lĩnh vực
– Cho phép tự động hoá quá trình giám sát & điều khiển nhiệt độ
– Độ chính xác cao (đặc biệt với cảm biến RTD & Thermocouple)
Nhược điểm
– Một số loại có dải đo hẹp (Thermistor)
– Dễ bị nhiễu điện/sai số khi hoạt động trong môi trường khắc nghiệt
– Cần hiệu chuẩn định kỳ để đảm bảo độ chính xác trong quá trình đo
Hướng dẫn cách lựa chọn cảm biến nhiệt phù hợp
Khi lựa chọn cảm biến nhiệt, bạn có thể căn cứ vào các yếu tố dưới đây:
– Dải nhiệt độ cần đo: nếu cần đo dải nhiệt trên 1000°C => ưu tiên lựa chọn Thermocouple. Ngược lại, nếu cần đo dải nhiệt dưới 600°C => có thể lựa chọn RTD hoặc Thermistor
– Độ chính xác yêu cầu: cảm biến nhiệt RTD có độ chính xác cao hơn Thermocouple
– Môi trường làm việc: nếu môi trường ăn mòn hoặc ẩm, nên ưu tiên chọn cảm biến có vỏ bảo vệ tốt
– Tốc độ phản hồi: Thermocouple & cảm biến hồng ngoại có tốc độ phản hồi nhanh hơn RTD & Thermistor
– Yêu cầu tín hiệu đầu ra: chọn loại cảm biến có tín hiệu phù hợp với thiết bị đọc hoặc PLC (digital, analog, 4-20mA)
>>> Xem thêm: So sánh các loại cảm biến nhiệt độ công nghiệp chi tiết nhất
Qua những chia sẻ trong bài viết, hy vọng bạn đã hiểu rõ cảm biến nhiệt là gì, cấu tạo & nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt. Trong xu hướng công nghiệp 4.0, cảm biến nhiệt ngày càng được tích hợp sâu vào các hệ thống tự động hoá, IoT & AI, đảm bảo an toàn trong vận hành.
Nếu vẫn còn thắc mắc hoặc cần hỗ trợ tư vấn chi tiết, đừng ngần ngại hãy gọi ngay cho ATPro qua số hotline phòng kinh doanh.
Tham khảo ngay các sản phẩm đang được bán chạy nhất tại ATPro
ATPro - Cung cấp phần mềm SCADA, MES, quản lý điện năng, hệ thống gọi số, hệ thống xếp hàng, đồng hồ LED treo tường, đồng hồ đo lưu lượng, máy tính công nghiệp, màn hình HMI, IoT Gateway, đèn tín hiệu, đèn giao thông, đèn máy CNC, bộ đếm sản phẩm, bảng LED năng suất, cảm biến công nghiệp,...uy tín chất lượng giá tốt. Được khách hàng tin dùng tại Việt Nam.
Bài viết liên quan
So sánh các loại cảm biến nhiệt độ công nghiệp chi tiết nhất
Trong lĩnh vực sản xuất & tự động hoá, cảm biến nhiệt độ công nghiệp [...]
Th10
Hướng dẫn cách đo và kiểm tra cảm biến nhiệt độ sống hay chết
Trong các hệ thống điện tử, cơ khí, ô tô, máy công nghiệp, cảm biến [...]
Th10
Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Trong hệ thống động cơ hiện đại, các cảm biến đóng vai trò quan trọng [...]
Th10
Cảm biến bán dẫn là gì? Nguyên lý hoạt động, phân loại và ứng dụng
Trong thời đại công nghệ 4.0, cảm biến đóng vai trò quan trọng trong nhiều [...]
Th10
Cảm Biến An Toàn Là Gì? Nguyên Lý Hoạt Động, Cấu Tạo Cảm Biến
Để đảm bảo môi trường làm việc, sản xuất và sinh hoạt an toàn tuyệt [...]
Th10
Cảm Biến Thông Minh Là Gì? Phân Loại, Nguyên Lý Hoạt Động, Cấu Tạo
Cảm biến thông minh một phần không thể thiếu trong đời sống và sản xuất [...]
Th10