Cảm biến nhiệt là một thiết bị được thiết kế để đo và đo lường nhiệt độ, tức là đo lường mức độ nóng hoặc lạnh của một đối tượng hoặc môi trường. Các ứng dụng của cảm biến nhiệt rất đa dạng và phổ biến trong nhiều lĩnh vực, từ công nghiệp đến y tế và điện tử.

Có nhiều loại cảm biến nhiệt khác nhau, và mỗi loại có nguyên tắc hoạt động khác nhau. Dưới đây là một số loại phổ biến:

Cảm biến nhiệt độ tiếp xúc (contact temperature sensors): Sử dụng để đo nhiệt độ của một đối tượng cụ thể bằng cách tiếp xúc trực tiếp với nó.

Cảm biến nhiệt không tiếp xúc (non-contact temperature sensors): Sử dụng các phương pháp như hồng ngoại để đo lường nhiệt độ mà không cần tiếp xúc trực tiếp với đối tượng.

Cảm biến nhiệt điện trở (thermoresistive sensors): Thay đổi điện trở của chất dẫn bên trong cảm biến theo nhiệt độ.

Cảm biến nhiệt từ (thermocouples): Tạo ra một điện thế điện từ khi có sự thay đổi về nhiệt độ giữa hai đầu của nó.

Cảm biến nhiệt dung tích (infrared thermometers): Sử dụng tia hồng ngoại để đo lường nhiệt độ của một bề mặt mà không cần tiếp xúc.

Cảm biến nhiệt đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng, bao gồm kiểm soát nhiệt độ trong hệ thống làm lạnh, đo nhiệt độ cơ thể trong y tế, và các ứng dụng trong công nghiệp tự động hóa

2. Cấu tạo cảm biến nhiệt

Cảm biến nhiệt có nhiều loại và cấu tạo khác nhau dựa trên nguyên tắc hoạt động của chúng. Dưới đây là mô tả cấu tạo của một số loại cảm biến nhiệt phổ biến:

Cảm biến Nhiệt điện trở (Thermoresistive Sensors):

Cấu tạo: Sử dụng các vật liệu có điện trở thay đổi theo nhiệt độ, như thermistors hoặc RTDs (Resistive Temperature Devices).

Hoạt động: Điện trở của vật liệu thay đổi theo nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng, điện trở cũng tăng, và ngược lại.

Ứng dụng: Sử dụng trong các hệ thống đo nhiệt độ chính xác cao.

Cảm biến Nhiệt từ (Thermocouples):

Cấu tạo: Gồm hai đoạn dây kim loại khác nhau được kết nối ở một đầu (được gọi là “đầu nối nhiệt”).

Hoạt động: Tạo ra một điện thế điện từ khi có sự thay đổi về nhiệt độ giữa hai đầu của nó (nguyên tắc Seebeck).

Ứng dụng: Phổ biến trong các ứng dụng nhiệt độ cao và môi trường công nghiệp nặng.

Cảm biến Infrared (IR):

Cấu tạo: Sử dụng các cảm biến chuyển đổi tia hồng ngoại thành tín hiệu điện.

Hoạt động: Đo lường năng lượng hồng ngoại phát ra từ một vùng hoặc bề mặt để xác định nhiệt độ.

Ứng dụng: Đo lường nhiệt độ từ xa mà không cần tiếp xúc vật liệu

3. Nguyên lý hoạt động cảm biến nhiệt

Cảm biến Nhiệt điện trở (Thermoresistive Sensors):

Nguyên lý: Cảm biến này sử dụng vật liệu có điện trở thay đổi theo nhiệt độ. Các loại phổ biến bao gồm thermistors (điện trở nhiệt) và RTDs (Resistive Temperature Devices).

Hoạt động: Khi nhiệt độ tăng, điện trở của vật liệu cảm biến cũng tăng và ngược lại. Điện trở được đo và chuyển đổi thành giá trị nhiệt độ tương ứng.

Cảm biến Nhiệt từ (Thermocouples):

Nguyên lý: Thermocouples hoạt động dựa trên nguyên tắc Seebeck. Khi có sự thay đổi về nhiệt độ giữa hai đầu của thermocouple, nó tạo ra một điện thế điện từ.

Hoạt động: Điện thế tạo ra bởi thermocouple được đo và chuyển đổi thành giá trị nhiệt độ. Sự khác biệt điện thế này được sử dụng để đo lường nhiệt độ.

Cảm biến Infrared (IR):

Nguyên lý: Cảm biến IR đo lường năng lượng hồng ngoại phát ra từ một vật thể để xác định nhiệt độ của nó.

Hoạt động: Bề mặt của vật thể phát ra năng lượng hồng ngoại, và cảm biến IR đo lường năng lượng này. Dựa vào mức độ năng lượng hồng ngoại, cảm biến chuyển đổi thành giá trị nhiệt độ.

4. Các Loại dây cảm biến nhiệt

Có nhiều loại dây cảm biến nhiệt (thermocouple wire) được sử dụng trong cảm biến nhiệt từ (thermocouples). Mỗi loại dây có một cấu trúc và thành phần hóa học khác nhau, và chúng được lựa chọn dựa trên yêu cầu cụ thể của ứng dụng. Các loại dây phổ biến nhất bao gồm:

Loại K (Chromel/Alumel):

Chromel (K): Hợp kim chủ yếu là nickel và chromium.

Alumel (Al): Hợp kim chủ yếu là nickel, chromium, và aluminium.

Ứng dụng: Phổ biến và sử dụng rộng trong nhiều ứng dụng công nghiệp. Nó có dải nhiệt độ hoạt động rộng.

Loại J (Iron/Constantan):

Iron (Fe): Chủ yếu là sắt.

Constantan (CuNi): Hợp kim chủ yếu là đồng và nickel.

Ứng dụng: Dùng trong môi trường oxi hóa nhẹ, thí nghiệm và nghiên cứu.

Loại T (Copper/Constantan):

Copper (Cu): Chủ yếu là đồng.

Constantan (CuNi): Hợp kim chủ yếu là đồng và nickel.

Ứng dụng: Sử dụng trong dải nhiệt độ thấp và ổn định, đặc biệt là trong ứng dụng nhiệt lớn.

Loại E (Chromel/Constantan):

Chromel (K): Hợp kim chủ yếu là nickel và chromium.

Constantan (CuNi): Hợp kim chủ yếu là đồng và nickel.

Ứng dụng: Sử dụng trong môi trường oxi hóa và khá ổn định.

Loại N (Nicrosil/Nisil):

Nicrosil (NiCrSi): Hợp kim chủ yếu là nickel, chromium và silicon.

Nisil (NiSi): Hợp kim chủ yếu là nickel và silicon.

Ứng dụng: Cung cấp độ chính xác cao và ổn định, thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu đo lường chính xác.

Loại PT100 (Platinum Resistance Temperature Detector):

Chất liệu cảm biến: Sử dụng platinum (Pt) làm vật liệu cảm biến.

Nguyên tắc hoạt động: Điện trở của platinum thay đổi tuyến tính theo nhiệt độ. Dải nhiệt độ hoạt động thường rộng và có độ chính xác cao.

Dải nhiệt độ: Phổ biến là từ -200°C đến +600°C, nhưng có một số phiên bản có thể đo lường ở nhiệt độ cao hơn.

Ưu điểm: Độ chính xác cao, ổn định và linh hoạt. Thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu đo lường chính xác và ổn định với biến động nhiệt độ.

PT100 thường được sử dụng trong các hệ thống đo lường và kiểm soát nhiệt độ chính xác, cũng như trong các ứng dụng y tế và công nghiệp. Nó có thể được kết nối với các thiết bị đo lường nhiệt độ và đọc dữ liệu điện trở để xác định giá trị nhiệt độ tương ứng.

5. Ứng dụng cảm biến nhiệt

Cảm biến nhiệt được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau do khả năng đo lường và theo dõi nhiệt độ. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của cảm biến nhiệt:

Kiểm soát Nhiệt độ trong Công nghiệp:

Sử dụng trong các hệ thống điều khiển nhiệt độ cho các quy trình sản xuất, lò nung, và hệ thống làm lạnh.

Ô tô và Giao thông Vận tải:

Đo lường nhiệt độ động cơ, dầu nhớt, hệ thống làm mát và hệ thống phanh trong ô tô.

Sử dụng trong hệ thống kiểm soát nhiệt độ của xe và trong các ứng dụng giao thông vận tải công cộng.

Y Tế:

Đo lường nhiệt độ cơ thể thông qua các thiết bị đo nhiệt hoặc cảm biến nhiệt.

Công nghiệp Thực phẩm:

Điều khiển và giám sát nhiệt độ trong quy trình sản xuất thực phẩm và lưu trữ hàng hóa thực phẩm.

Điện tử:

Sử dụng trong việc quản lý nhiệt độ của các linh kiện điện tử, máy tính, và thiết bị điện tử khác.

Năng lượng và Điện lực:

Kiểm soát nhiệt độ trong các ứng dụng năng lượng như lò hơi, tổ máy nhiệt điện, và hệ thống điện.

Môi trường và Khí tượng:

Đo lường và theo dõi nhiệt độ của không khí, nước, và đất trong các ứng dụng môi trường và khí tượng.

Công nghiệp Dầu khí:

Sử dụng trong các hệ thống khoan dầu để đo lường nhiệt độ môi trường làm việc.

Quản lý Điều hòa Nhiệt độ:

Đo lường và kiểm soát nhiệt độ trong các hệ thống điều hòa không khí và hệ thống sưởi.

Nghiên cứu và Phát triển:

Sử dụng trong các ứng dụng nghiên cứu và phát triển để đo lường nhiệt độ chính xác trong điều kiện đặc biệt

6. Nơi cung cấp cảm biến nhiệt uy tín và chất lương

Tính đến thời điểm hiện tại Dai Duong Automation là nhà phân phối cảm biến nhiệt của hãng TOHO Electronics hiện nay uy tín về chất lượng sản phẩm , dịch vụ hậu mãi tốt , nếu bạn quan tâm đến cảm biến nhiệt hãy liên hệ với Dai Duong Automation.