TÓM TẮT NỘI DUNG

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

Đầu tiên bạn cần biết CẢM BIẾN là gì?

Cảm biến là một thiết bị dùng để đo, đếm, cảm nhận,… các đại lượng vật lý ” không có điện” thành các “tín hiệu có điện”. Ví dụ: nhiệt độ là 1 đại lượng “không có điện”, sau khi qua cảm biến thì nó sẽ trở thành 1 dạng tín hiệu khác như điện áp, điện trở,… Sau đó, bộ phận xử lý trung tâm sẽ xử lý tín hiệu nhận được.

Can nhiệt hay có tên gọi khác là cặp nhiệt điện, điện trở hay cảm biến nhiệt. Chức năng là dùng để đo nhiệt độ trong các máy móc, đo nhiệt độ môi trường, nhiệt độ trong đời sống sinh hoạt hằng ngày, trong hoạt động sản xuất công nghiệp. Can nhiệt sẽ cung cấp thông tin về nhiệt độ một cách chính xác nhất cho người dùng.

Các loại can nhiệt thông dụng

Có rất nhiều loại can nhiệt, mỗi loại sẽ có điểm đặc biệt riêng về phạm vi nhiệt độ, độ bền, chống hóa chất, khả năng chống rung, và mức độ tương thích khi ứng dụng.

Loại can nhiệt J, K, T và E là các loại cơ bản, còn can nhiệt R, S, B được sử dụng trong các ứng dụng cần đo nhiệt độ cao. Bởi vì chúng được là từ các loại kim loại quý có khả năng chịu nhiệt cao hơn.

Loại can nhiệt	Chất liệu	Dải đo nhiệt	Đặc điểm
S	Pt10%Rh – Pt	-50 / 1760	– Cảm biến S bao gồm các kim loại quý (Bạch kim và Rhodium) cho phép thu được các phép đo rất chính xác. Đặc biệt chịu được ở nhiệt độ cao từ 50ºC – 1768ºC, nó thường được sử dụng trong khí quyển oxy hóa. Nó không thực sự được khuyến khích trong việc giảm khí quyển hoặc những thứ có chứa hơi kim loại. Nó được sử dụng trong thí nghiệm và để xác định ” Thang đo Nhiệt độ Quốc tế(International Temperature Scale)
R	Pt13%Rh – Pt	-50 / 1760	– Giống như cảm biến S nhưng với tỷ lệ phần trăm khác nhau của hai kim loại. Đo nhiệt độ cao từ 50ºC – 1768ºC, được ứng dụng trong công nghiệp có nhiệt độ cao và tính ổn định cũng cao.
B	Pt30%Rh – Pt6%Rh	0 / 1820	– Cặp nhiệt điện gồm các kim loại quý, do số lượng Rhodium lớn hơn so với các loại cảm biến S và R. Nó có khả năng chịu nhiệt độ cao hơn và chịu áp lực cơ học. Đo được nhiệt độ từ 0ºC -1820ºC, được sử dụng để đo nhiệt độ cao mà các can nhiệt khác không đáp ứng được.
E	Cr – Co	-270 / 1000	– Cảm biến E có công suất nhiệt điện cao kết hợp cực dương của cặp nhiệt điện kiểu K và cực âm của cặp nhiệt điện kiểu J . Đặc biệt chỉ định trong khí quyển oxy hóa. Có nhiệt độ đo được từ 270ºC – 1000ºC. Được khuyến cáo sử dụng cho môi trường oxy hóa liên tục hoặc khí trơ. Sai số không ổn định khi đo nhiệt độ âm.
J	Fe – Co	-210 / 1200	– Cặp nhiệt điện bao gồm cực dương sắt và cực âm (hợp kim đồng-niken). Được chỉ định để đo nhiệt độ trung bình trong việc giảm khí quyển và với sự hiện diện của hydro và carbon. Sự hiện diện của sắt gây nguy hiểm cho hoạt động của nó trong quá trình oxy hóa các quả cầu. Can nhiệt J có thể đo nhiệt độ từ 200ºC – 1200ºC. Phù hợp để sử dụng trong chân không, không khí giảm hoặc trơ.
K	Cr – Al	-270 / 1370	– Cặp nhiệt điện gồm các hợp kim có chứa niken. Nó phù hợp để điều chỉnh nhiệt độ cao trong môi trường oxy hóa. Không được sử dụng trong môi trường khí quyển. Can nhiệt sử dụng phổ biến nhất trong công nghiệp, đo nhiệt độ các ứng dụng có nhiệt độ hoạt động trong khoảng từ 600 ºC -1200ºC.
T	Cu – Co	-270 / 400	– Cặp nhiệt điện cho phép đo chính xác ở nhiệt độ thấp từ 270ºC – 400ºC. Chúng có thể sử dụng trong môi trường oxy hóa và giảm khí quyển, trong chân không. Nó có khả năng chống ăn mòn cao.
N	Nicrosil – Nisil	-270/400 (1) 0 / 1300 (2)	– Cặp nhiệt điện cho nhiệt độ cao tương tự như loại K, dải đo tiềm năng trong khoảng từ 270ºC – 1300ºC nhưng có độ phản ứng trễ nhiệt ít hơn. Sử dụng ổn định ở nhiệt độ 1200ºC.
W3	W3%Re – W25%Re	0 / 2310	– Dải nhiệt độ Cảm biến cho nhiệt độ cực cao bao gồm cực dương Vonfram chứa 3% rheni và cực âm Vonfram chiếm 25% rheni. Đặc biệt chống lại việc giảm khí quyển và sự hiện diện của hydro hoặc các khí trơ khác. Không được sử dụng trong không khí hoặc khí quyển oxi hóa.
W5	W5%Re – W26%Re	0 / 2310	– Cặp nhiệt điện rất giống với W3 nhưng với tỷ lệ rheni lớn hơn làm tăng sức cản cơ học của nó. Các đặc điểm khác là đặc trưng của cặp nhiệt điện W3.

Cách lựa chọn can nhiệt sao cho đúng

Như ta đã thấy thì có rất nhiều loại can nhiệt khác nhau, vì vậy việc lựa chọn chúng cũng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đó là:

Độ chính xác
Sự linh hoạt, có thể tháo lắp dễ dàng
Dải đo ( giới hạn khoảng nhiệt cần đo)
Tốc độ phản ứng
Môi trường ( vật lý, hóa học, điện)
Có thể điều chỉnh riêng lẻ hay không
Sự tương thích với môi trường và những ảnh hưởng (nếu có) của các tác nhân bên ngoài
Gía thành

Để lựa chọn cảm biến thật không hề dễ dàng, do đó cách an toàn và hay được sử dụng nhất là lựa chọn theo ” ngành nghề”. Bởi vì, mỗi loại cảm biến được thiết kế để phục vụ cho một chuyên ngành riêng

Ngành	Loại cảm biến
– Nghiên cứu về nông nghiệp	– Nhiệt kế điện tử, bán dẫn, Can nhiệt loại T
– Xe hơi	– Nhiệt kế điện tử, Pt100
– Gia công vật liệu và hóa chất	– Cặp nhiệt điện loại K, T, R, S, B và Pt100
– Nhiệt lạnh	– Điện trở oxit kim loại
– Môi trường	– Nhiệt kế điện tử, bán dẫn, Can nhiệt loại T, Pt100
– Công nghiệp chung	– Cặp nhiệt điện loại K, R, S và Pt100
– Giải trí, giáo dục	– Nhiệt kế điện tử, bán dẫn, Can nhiệt loại T, Pt100, nhiệt kế bức xạ (loại chỉ màu)
– Sản xuất hàng hóa	– Nhiệt kế điện tử, bán dẫn,Pt100
– Luyện kim	– Cặp nhiệt điện loại K, R, S…,nhiệt điện trở PT100

5 lưu ý khi chọn can nhiệt nhiệt độ cao

Hiểu rõ về ứng dụng và nhiệt độ cần đo:

Khoảng nhiệt độ thấp nhất và cao nhất cần đo là bao nhiêu, khi nhiệt độ cao có gây nguy hiểm hay không?
Môi trường cần đo là gì ?, ứng dụng cần đo là gi? có bị ăn mòn hay không?
Áp suất là bao nhiêu?

2. Vật liệu của vỏ bọc đầu can nhiệt

Lựa chọn vật liệu cảu can nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ và lưu chất cần đo là gì?
Khi đo nhiệt độ > 600ºC thì cần sử dụng vật liệu inox 310, nhiệt độ > 1000ºC thì sử dụng vật liệu ceramic.
Nếu đo nhiệt độ mà lưu chất có tính ăn mòn cao hoặc oxy hóa mạnh như acid, clo, javen,… thì nên sử dụng thêm thermowell để bảo vệ.

3. Thang đo của can nhiệt

Nhiệt độ có thể đo được tối thiểu là 270ºC, tối đa đến 1820ºC. Tuy nhiên nếu đo nhiệt độ cao cần chọn thang đo phù hợp với loại can nhiệt.

4. Sử dụng thêm vỏ bọc ( thermowell)

Đối với các ứng dụng có áp suất cao hoặc môi chất ăn mòn, oxy hóa cao thì cần phải sử dụng thêm thermowell để bảo vệ vỏ bọc của đầu cảm biến.
Cần có thông số cụ thể để chọn cấu tạo và vật liệu thermowell chính xác nhất.

5. Sử dụng thêm Transmitter ( hệ thống điều khiển)

Trong lĩnh vực công nghiệp, người ta thường sử dụng can nhiệt có tích hợp transmitter để chuyển đổi tín hiệu điện áp sang tín hiệu dòng điện. Mục đích là để dễ điều khiển và đưa được tín hiệu đi xa, ổn định hơn.

Nguyên lý hoạt động của can nhiệt

– Việc đo nhiệt độ bằng can nhiệt rất đơn giản nhưng vẫn thường gặp lỗi khi ứng dụng đo, nguyên nhân chính đó là:

Qúa nhiệt của phần tử cảm biến
Cách điện kém của thiết bị cảm biến
Phần tử cảm biến không được đặt ở độ sâu nhất định

– Khi can nhiệt bị cắt ngang bởi dòng điện quá cao thì bộ phận cảm biến sẽ tự nóng lên trong quá trình đo. Bời vì hiệu ứng JOLE làm tăng nhiệt độ của phần tử.

– Sự tăng nhiệt độ phụ thuộc vào các yếu tố chính được sử dụng và điều kiện đo. Thông thường các thiết bị đo sử dụng nhiệt điện trở làm cảm biến đều có dòng đo rất thấp, tuy nhiên không vượt quá 1 mA.

– Để đo chính xác với can nhiệt thì quan trọng nhất là sự cách điện giữa các dây dẫn và vỏ bọc bên ngoài. Nó phải đảm bảo đủ lớn, đặc biệt là ở nhiệt độ cao.

– Ở nhiệt độ không đổi, nếu cách điện giảm đi, điện áp đo trên các phần tử cảm biến cũng sẽ giảm do đó gây ra lỗi trong phép đo. Do đó nó được đặt song song với các phần tử cảm biến.

– Điện trở cách điện có thể giảm khi đầu dò được sử dụng ở nhiệt độ quá cao, khi có rung động mạnh hoặc do ảnh hưởng của các tác nhân vật lý hay hóa học.

– Độ sâu ngâm của các phần tử cảm biến cũng rất quan trọng đối với một phép đo chính xác. Nếu độ sâu không đủ nó có thể gây ra sai số trong phép đo đến vài ºC.

⇒ Điều này là do vỏ bọc thường là kim loại, bộ phận cảm biến được bảo vệ sẽ phân tán nhiệt theo tỉ lệ chênh lệch nhiệt độ giữa vùng nóng và vùng lạnh. Do đó, cảm biến nhiệt có một dải nhiệt nằm dọc theo một phần của vỏ bọc.

Chính vì thế, độ sâu ngâm phải đủ để bộ phận cảm biến bên trong vỏ bọc không phải chịu ảnh hưởng của độ chênh lệch nhiệt độ này.

Cảm ơn các bạn đã đọc bài viết, để biết thêm thông tin về can nhiệt hay cảm biến nhiệt độ, các bạn có thể truy cập vào website để được nhân viên và kỹ thuật của công ty Hưng Phát hỗ trợ trực tiếp nhé!

Website: prosensor.vn

Zalo : 0939.266.845 ( Mr. Hội)

Email: hoi.nguyen@huphaco.vn

Hướng dẫn

Can nhiệt là gì?

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