Nhiệt độ là gì ? | Độ C và độ F | Cảm biến đo nhiệt độ RTD với Thermorcouple

Nhiệt độ là gì? Trong cuộc sống hằng ngày chắc hản ai cũng nghe qua từ “Nhiệt độ”. Chúng xuất hiện ở mọi phương diện trong cuộc sống như nhiệt độ thời tiết hôm này, nhiệt độ của nước sôi, nhiệt độ của mặt trời, nhiệt độ của cơ thể, và rất rất nhiều thứ liên quan đến chúng. Vậy chắc hản chúng ta đã biết rõ về nó? Nhiệt độ là gì? Đơn vị đo nhiệt độ là gì? Các loại cảm biến đo nhiệt độ?. Hãy cùng mình đi tìm hiểu những điều thú vị về nhiệt độ nhé!

Nhiệt độ là gì ?

Nhiệt độ là một tính chất vật lý của một chất nào đó. Hiểu đơn giản nhiệt độ ở đây đó là độ ‘nóng” hoặc “lạnh” của một chất, một môi trường nào đó.

Nhiệt độ sinh ra từ đâu ?

Bản thân mọi vật chất đều mang nhiệt độ. các nguồn chủ yếu sinh ra nhiệt độ như các phản ứng hoá học (phản ứng cháy), do ma sát và va chạm các vật chất với nhau.

Các thang đo nhiệt độ

Thang đo nhiệt độ mà chúng ta sử dụng phổ biến nhất đó chính là độ C (Celsius)

Thang đo này lấy mốc nước sôi làm đơn vị tính toán. Cụ thể đó là khi nước sôi ở áp suất khí quyển sẽ tương ứng với 100 độ C còn khi ở 0 độ C thì nước chuyển thể lỏng sang thể rắn (đông đá).

Ngoài ra còn 2 thang đo nữa đó là thang đo độ F và thang đo độ Kelvin. Thang đo Kelvin chủ yếu sử dụng trong với những ngành khoa học của công ước với hệ chuẩn quốc tế (SI)

Độ F và độ C

Đây đều là hai đơn vị đo nhiệt độ có độ phổ biến cao. Với độ C thì được quy ươc ở mộc nước sôi là 100 độ C và mức đóng băng là 0 độ C, cơ thể của chúng ta ở mức nhiệt độ 37độ C.

Còn độ F cũng giống như độ C nhưng cách quy định đơn vị của chúng khác. Cụ thể tại thời điểm nước đóng băng thì tương ứng với 32 độ F còn thời điển nước sôi thì tương ứng với 212 độ F.

Đổi nhiệt độ C sang độ F

Với cách quy ước như ở trên thì ta có thể thấy độ C và độ F chúng tuyến tính với nhau:

0 độ C = 32 độ F

Công thước tính như sau:

Ta có một ví dụ chuyển đổi 30 độ C sang độ F là bao nhiêu

T(f)  = 9/5* T(c) +32

= 9/5* 30 +32

=86 (f)

Đổi độ C sang K

Mặc dù thang đo độ C được sử dụng bới phần lớn các nước hiện nay. Nhưng để tính toán và đo lường trong lĩnh vực khoa học, thì độ K lại chiếm ưu thế hơn bởi chúng khá chính xác. Chuyển đổ độ C sang độ K

K = C + 273,15

Vậy làm cách nào để đo và xác định được nhiệt độ của môi trường. hãy cùng mình đi tìm hiểu ngay sau đây về những dòng cảm biến đo nhiệt độ. Không những đo nhiệt độ mà chũng có thể gửi tín hiệu về bộ điều khiển giúm chũng ta kiểm soát được nhiệt độ môi trường như nhiệt độ nồi hơi, nhiệt độ lò nung, nhiệt độ của các dung dịch vân vân và vân vân.

Cảm biến nhiệt độ là gì ? ( đầu dò nhiệt )

Có rất nhiều khái niệm về cảm biến nhiệt độ hay đầu dò nhiệt. Mình có thể hiểu một cách đơn giản đó chính là những thiết bị dùng để đo sự biến đổi nhiệt độ của đối tượng mình cần đo.

Nguyên lý hoạt động cảm biến nhiệt độ

Nguyên lý làm việc của cảm biến nhiệt độ dựa trên đặc tính nguồn nhiệt bên ngoài. Những sự thay đổi này sẽ được cảm biến ghi lại và chuyển qua đại lượng vật lý khác đó là dòng điện thông qua các bo mạch chuyển đổi. Đại lượng nhiệt độ này sẽ tuyến tính với tín hiệu điện đầu ra.

Các loại cảm biến nhiệt độ

Thông thường để đo nhiệt độ trong công nghiệp người ta thường sử dụng hai loại cảm biến dưới đây.

Cảm biến nhiệt độ PT100 ( RTD )

Cảm biến nhiệt độ PT100 hay còn được gọi với cái tên cảm biến nhiệt RTD. Loại này khá là phổ biến dùng để đo nhiệt độ. PT100 chiến đến 80-90% lượng người sử dụng so với loại can nhiệt. bỏi vì dải đo của chúng thâp nhưng độ chính xác và độ tuyến tính cao hơn so với loại can nhiệt. PT100 RTD được thiết kế với hai loại chính đó là dạng dây đo và dạng đầu củ hành. Chúng ta cùng đi tìm hiểu về chúng nhé.

Cảm biến nhiệt độ PT100 củ hành

Loại này thiết kế rất chắc chắn với phần đầu que dò làm bằng thép không gỉ (Inox 316L). Thích hợp với môi trường có độ ăn mòn cao và khắc nhiệt.

Dải đo của chúng là -250…850°C tuy nhiên nếu nhiệt độ các bạn cần đo vượt quá khoảng 850°C thì nên dùng loại Can nhiệt. Bởi vì khi đo nhiệt độ trên 850°C thì loiaj này không còn tuyến tính và có sai số.

Cảm biến nhiệt độ PT100 dây đo

Loại này thiét kế mềm dẻo hơn loại dạng que dò với một sợ dây dài thông thường 2m gắn ở phần đuôi của đầu dò.

Với một số vị trí đặc biệt không thể sử dụng loại đầu củ hành, thì dạng dây là một giải pháp phù hợp nhất. Chúng nhỏ gọn hơn loại Củ hành khá nhiều nhưng cũng vì nhỏ gọn cho nên dải đo của chúng cũng thấp hơn vào khoảng -40…400°C.

Công thức tính nhiệt độ PT100

Với đầu dò làm từ kim loại Platinum. Dành cho bạn nào không biết thì kim loại này có điện trở tuyến tính khá sát với giá trị nhiệt độ, tức giá trị nhiệt độ tăng thì điện trở của kim loại sẽ tăng. Vậy chúng ta có thể thiết lập được phương trình tính toán nhiệt độ như sau:

Rt = R0 (1+AT + BT + C(T-100)T3)

Trong đó:

A = 3,9083 x 10 -3

B = 5,775 x 10 -7

C = -4,183 x 10 -12 (t<0°C) và C =0 (t>0°C)

Bạn có tham khảo bàng điện trở tại đây: Link xem

Các loại thermocouple

Cảm biến Thermocouple hay còn gọi là cặp nhiệt điện. Hiệu ứng này xảy ra khi hai kim loại khác nhau được nối lại với nhau một đầu sẽ sinh ra một dòng điện rất nhỏ được tính bằng milivon (mV). Khi nhiệt độ tại điểm nối này thay đổi sẽ làm cho dòng điện bên trong thay đổi và dựa vào tín hiệu điện này sẽ đọc được giá trị nhiệt độ. Những kim loại này khác nhau, mỗi kim loại sẽ đặc trung cho một dòng điển trở riêng vậy nên chũng sẽ chia ra nhưng loại như sau:

 

Cặp nhiệt điện loại K ( can K )

Đây là một loại cảm biến biến phổ biến nhất của dòng Can nhiệt. Đầu dò nhiệt được cấu tạo bởi hai kim loại chính đó là Niken-Crom/Niken-Alumel.

Phạm vi thang đo của loại này vảo khoảng từ: 270 °C … 1260 °C

Cặp nhiệt điện loại J ( can J )

Can J hay can nhiệt J loại này ít phổ biến hơn loại can K bởi vì chúng có giá thành tương đương với can K nhưng phạm vi đo lại thấp hơn. Thành phần cấu tạo kim loại của chúng là Sắt/Constantan.

Phạm vi đo của can J là : -210°C… 760°C

Cặp nhiệt điện thermocouple loại T

Được làm từ Đồng / Constantan. Đây là loại hoạt động ổn định nhất chũng được ứng dụng phổ biến trong các kho đông lạnh, hệ thống làm lạnh

Với khoảng đo là: -270°C… 370V

Cặp nhiệt điện loại S

Chúng được cấu tạo từ Bạch kim Rhodium – 10% / Bạch kim. Loại này dùng để đo nhiệt cao. Ứng dụng của chúng trong các nhành như luyện kim, sinh học, dược phẩm.

Phạm vi thang đo: -50°C… 1480°C

Cặp nhiệt điện loại R

Cũng giống như loại S, loại can R này có dải thang đo nhiệt độ khá cao. Chúng được làm từ Platinum Rhodium -30%/ Bạch kim và dộ tinh khiết của kim loại này cao hơn loại can S cho nên giá thành của chúng cung cao hơn.

Dải đo can R: -50… 1580°C

Cặp nhiệt điện loại B

Trong tất cảm các loại cảm biến Thermocouple thì loại can B là loại có thang đo cao nhất. Chúng được chế tạo từ Platinum Rhodium -30%/ Platinum Rhodium-6%.

Dải đo của can B: 0-1700°C

So sánh cảm biến RTD PT100 với Thermocouple

Mỗi loại cảm biến điều có ứng dụng và dải đo khác nhau chúng gồm những ưu điểm riêng như sau:

• Dây dẫn của cảm biến nhiệt độ: với loại Thermocouple thì có 2 dây, còn đối với loại RTD PT100 thì có loại 2 dây, 3 dây và 4 dây.
• Pham vi đo của cảm biến nhiệt độ: Đối với loại thermocouple thì dài đo của chúng rộng hơn vào khoảng -300… 1700°C còn với loại PT 100 thì chỉ từ khoảng -250… 850°C.
• Độ bền của cảm biến thì Thermocouple có độ bền cao hơn so với PT100 và chúng có thiết kể nhỏ gọn hơn
• Về độ chính xác thì loại RTD PT100 nhỉnh hơn loại Thermocouple.

Khi nào sử dụng cảm biến Thermocouple ?

Với dải đo khá rộng và thiết kể nhỏ gọn, loại cảm biến nhiệt độ Thermocouple thường được ứng dụng trong: Nhiệt điện, dược phẩm, dầu khí, lò luyện kim, lò lung thạch cao và những môi trường khắc nhiệt có nhiệt độ khá cao.

Khi nào sử dụng cảm biến RTD PT100 ?

Vì có dải đo thấp hơn Thermocouple khoảng từ -250… 850°C nên ứng dụng thường thấy của cảm biến này là giám sát các môi trường có nhiệt độ thấp, it khắc nhiệt.

Mua cảm biến nhiệt độ ở đâu ?

Thông thường đối với những loai cảm biến nhiệt độ có xuất xứ Châu Âu thường có giá cao hơn những loại khác. Bởi vì chúng chât lượng của chúng tốt hơn, chính xác và bền hơn những loại có trên thị trường hiện nay. Ngoài ra tiêu chuẩn của cảm biến cũng khá quan trọng tiêu chuẩn Châu Âu hoặc tiêu chuẩn G7 luôn luôn được mọi người dùng tin tưởng nhất ưu điểm của tiêu chuẩn này là.

• Hàm lượng Titannium trong cảm biến có độ tinh khiết cao nên chũng rất nhạy với sự thay đổi nhiệt độ
• Vỏ bọc của cảm biến làm từ vật liệu chống mài mòn SS 316L trơ với nhiều môi trường
• Sai số cảu cảm biến mang tiêu chuẩn này rất thấp

Để mua được hàng chĩnh hãng của các loại cảm biến nhiệt độ hãy liên hệ ngay với chũng tôi để được tư vấn lựa chọn cho các bạn.

Mong bài trên sẽ mang lại thông tin hữu ích cho các bạn. Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết này.

 

Thông tin liên hệ

Kỹ sư cơ điện tử

Lê Văn Trọng

Mobi: 0975116329 (zalo)