Temperature sensor là gì? Các loại cảm biến nhiệt độ phổ biến

Temperature sensor còn được gọi là cảm biến nhiệt độ. Đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ công nghiệp đến tiện ích hàng ngày. Những thiết bị này có khả năng đo lường và ghi nhận thông tin về nhiệt độ. Hỗ trợ theo dõi, kiểm soát và điều chỉnh môi trường xung quanh.

Bài viết này sẽ tìm hiểu về Temperature sensor là gì và những loại cảm biến nhiệt độ phổ biến hiện nay. Hãy cùng Maydo.asia khám phá ngay bạn nhé!

Tìm hiểu khái niệm về Temperature sensor là gì?

Như ở trên mình đã đề cập Temperature sensor dịch ra tiếng việt là cảm biến nhiệt độ (còn gọi là đầu dò, đầu đo,…). Là một thiết bị được thiết kế để đo lường và ghi nhận thông tin về nhiệt độ trong môi trường xung quanh. Chúng là một phần quan trọng của hệ thống đo lường và kiểm soát, được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

 

Tìm hiểu các loại cảm biến nhiệt độ phổ biến hiện nay

Loại cảm biến nhiệt độ PT

Dòng cảm biến PT thường sử dụng các giá trị điện trở cụ thể để biểu thị nhiệt độ. Các loại cảm biến nhiệt độ khác như CU (đồng) hoặc NI (Niken) cũng có cấu trúc tương tự với giá trị điện trở tại nhiệt độ cụ thể. 

Dãy đo của cảm biến PT, thường rơi vào khoảng -200 đến 800°C, với dãy phổ biến là từ -50 đến 400°C. Điều này làm cho chúng trở thành lựa chọn phổ biến trong nhiều ứng dụng bao gồm cả quá trình công nghiệp và nghiên cứu khoa học.

Loại cảm biến nhiệt độ RTD

Cảm biến RTD (Resistor Temperature Detector) đứng đầu danh sách những cảm biến có độ chính xác cao nhất trong việc đo nhiệt độ. Nguyên lý cơ bản là điện trở của cảm biến tỷ lệ thuận với nhiệt độ. Tạo nên một phương pháp đo chính xác và đáng tin cậy.

Loại cảm biến này được chế tạo từ các vật liệu như bạch kim, niken và kim loại đồng, tạo ra một cấu trúc chắc chắn và ổn định. Với phạm vi đo lường nhiệt độ rộng, từ -270°C đến +850°C.

Công thức Delta T = P * S được sử dụng để tính toán sai số này 

Trong đó:

• T được hiểu là nhiệt độ 
• P được hiểu là bình phương năng lượng được tạo ra,
• Và S được hiểu là một độ C/mill watt.

Loại cảm biến IC

Cảm biến bán dẫn, thường được thể hiện dưới dạng IC (Integrated Circuit). Đặc biệt phát triển trong lĩnh vực cảm biến nhiệt độ, được gọi là cảm biến nhiệt độ IC. Các thiết bị này được chia thành nhiều loại khác nhau, với mỗi loại mang lại ưu điểm và ứng dụng riêng biệt.

Cảm biến nhiệt độ bán dẫn được phân loại theo đầu ra, bao gồm đầu ra dòng điện, đầu ra điện áp, và đầu ra số. Ngoài ra, còn có cảm biến nhiệt độ bán dẫn loại diode. Các cảm biến nhiệt độ với đầu ra dòng điện thường cung cấp độ tuyến tính cao. Và độ chính xác lớn trong phạm vi hoạt động từ khoảng -55°C đến +150°C.

Một số cảm biến nhiệt độ bán dẫn nổi bật là AD590 và LM35, được sử dụng phổ biến trong nhiều ứng dụng. Cảm biến nhiệt độ AD590, ví dụ, cung cấp độ tuyến tính và chính xác ổn định trong môi trường nhiệt độ rộng. Trong khi đó, LM35 là một cảm biến nhiệt độ bán dẫn chính xác và linh hoạt, cho phép đo nhiệt độ với đơn vị đo là độ C.

Loại cảm biến hồng ngoại IR

Loại cảm biến này là một thiết bị điện tử đa năng, được sử dụng để nhận biết và cảm nhận các đặc điểm cụ thể của môi trường xung quanh. Bằng cách phát hoặc nhận bức xạ hồng ngoại. Đặc điểm độc đáo của những cảm biến này là khả năng hoạt động mà không yêu cầu sự tiếp xúc trực tiếp với các đối tượng. Tạo ra một phương pháp thuận tiện và linh hoạt trong ứng dụng thực tế.

Cảm biến hồng ngoại được phân loại thành hai loại chính: cảm biến hồng ngoại nhiệt và cảm biến hồng ngoại lượng tử.

• Cảm biến hồng ngoại nhiệt tập trung vào đo lường và phát hiện nhiệt độ của các đối tượng. 
• Cảm biến hồng ngoại lượng tử chủ yếu tập trung vào đo lường bức xạ hồng ngoại từ các nguồn ánh sáng nhất định. Điều này làm cho cảm biến hồng ngoại trở thành một công nghệ quan trọng. Đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất và tiện ích trong nhiều lĩnh vực ứng dụng khác nhau.

Loại cảm biến K

Cảm biến can nhiệt loại K, hay Thermocouple type K, là một công cụ đo lường chuyên nghiệp. Được rộng rãi sử dụng trong các môi trường công nghiệp để đo nhiệt độ. Tích hợp chủ yếu trong các xí nghiệp, khu công nghiệp và nhà máy,… Cảm biến can nhiệt loại K đóng vai trò quan trọng trong việc theo dõi và kiểm soát quá trình sản xuất, giúp đảm bảo hiệu suất và chất lượng sản phẩm.

Loại cảm biến J

Cảm biến nhiệt độ dạng cặp nhiệt điện loại J, hay Thermocouple type J, là một trong những loại cảm biến nhiệt độ được sử dụng rộng rãi. Được tạo thành bởi cặp nhiệt điện với cực dương là sắt và cực âm là hợp kim đồng-niken. Cảm biến loại J được thiết kế đặc biệt để đo phạm vi nhiệt độ trung bình. Đồng thời mang lại hiệu suất ổn định trong môi trường giảm khí quyển, đặc biệt là khi hydro và carbon xuất hiện.

Cảm biến nhiệt độ can J có khả năng đo lường từ -200°C đến 1200°C, cung cấp một phạm vi linh hoạt để đáp ứng nhiều yêu cầu ứng dụng khác nhau. Đặc tính này giúp nó trở nên lựa chọn lý tưởng trong việc đo nhiệt độ trong môi trường chân không, không khí giảm hoặc trơ. Những nơi đòi hỏi sự chính xác và độ tin cậy cao.

Loại cảm biến E

Cảm biến can nhiệt loại E, hay Thermocouple type E, là một trong những loại cảm biến nhiệt độ có công suất nhiệt điện cao. Được kết hợp từ cặp nhiệt điện với cực dương là kiểu K và cực âm là kiểu J. Cảm biến này được đặc biệt chỉ định để hoạt động trong khí quyển oxy hóa. Với phạm vi nhiệt độ đo từ -270°C đến 870°C. Là sự lựa chọn lý tưởng cho các môi trường có khả năng oxi hóa liên tục hoặc trong không khí trơ. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng sai số không ổn định khi đo nhiệt độ ở mức âm.

Cảm biến nhiệt độ dạng cặp nhiệt điện loại E sở hữu công nghệ Niken-Crom / Constantan. Giúp tạo ra một tín hiệu mạnh hơn và độ chính xác cao hơn so với các loại cảm biến khác. Đặc biệt là ở dải nhiệt độ vừa phải từ 537°C trở xuống. Điều này làm cho cảm biến E trở thành lựa chọn ưu tiên cho các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác và độ ổn định cao. Như trong các quy trình sản xuất và kiểm soát nhiệt độ công nghiệp.

Loại cảm biến N

Cảm biến can nhiệt loại N, hay Thermocouple type N được thiết kế đặc biệt cho việc đo nhiệt độ ở mức cao, tương tự cảm biến loại K. Với khả năng đo từ -270°C đến 1300°C, cảm biến loại N mang lại một phạm vi rộng cho các ứng dụng đo lường nhiệt độ cao.

Cảm biến nhiệt độ dạng cặp nhiệt điện loại N sử dụng cặp nhiệt điện Nicrosil / Nisil. Đem lại độ chính xác và giới hạn nhiệt độ tương tự như cảm biến loại K. Tuy nhiên, để đạt được những tính năng nổi trội này, đòi hỏi chi phí cao hơn một chút so với loại K. Công cụ quan trọng trong các ứng dụng đo lường nhiệt độ cao. Đặc biệt là trong môi trường công nghiệp đòi hỏi sự chính xác và đáng tin cậy.

Loại cảm biến S

Cảm biến loại S, hay Thermocouple type S,  được đánh giá cao với khả năng đo rất chính xác, đặc biệt ở nhiệt độ cao. Được tạo thành từ các kim loại quý như Bạch kim và Rhodium. Cho phép thu được các phép đo độ chính xác trong môi trường nhiệt độ rộng, từ -50°C đến 1768°C. Thông thường, nó được ưu tiên sử dụng trong môi trường khí quyển oxy hóa. Tuy nhiên, không được khuyến khích trong môi trường giảm khí quyển hoặc những nơi có chứa hơi kim loại.

Cảm biến can nhiệt loại S chủ yếu được ứng dụng trong các lĩnh vực yêu cầu độ chính xác và độ ổn định cao ở nhiệt độ cao. Như trong ngành công nghiệp sinh học, dược phẩm và trong các lò đốt, lò hơi,… Với cấu trúc Bạch kim Rhodium – 10% / Bạch kim, không chỉ giữ vững ổn định và độ chính xác ở nhiệt độ cao. Mà còn được áp dụng trong môi trường nhiệt độ thấp hơn với lớp vỏ bảo vệ bằng sứ. Đảm bảo tính bền vững và độ chính xác trong các điều kiện khắc nghiệt.

Loại cảm biến R

Cảm biến nhiệt độ dạng cặp nhiệt điện loại R, hay Thermocouple type R, là một loại cảm biến được ưa chuộng trong các ứng dụng đo nhiệt độ rất cao. Được hình thành từ cặp nhiệt điện với tỷ lệ Platinum Rhodium – 13% / Bạch kim. Cảm biến loại R có tỷ lệ Rhodium cao hơn so với cảm biến loại S. Điều này làm tăng hiệu suất của cảm biến, nhưng cũng gây ra sự tăng về chi phí.

Cảm biến can R chia sẻ nhiều đặc điểm với cảm biến can S, đặc biệt là về hiệu suất và độ chính xác ở nhiệt độ rất cao. Tuy nhiên, do chi phí cao, cảm biến can R đôi khi được ứng dụng trong các môi trường nhiệt độ thấp hơn, nơi độ chính xác và ổn định vẫn được đánh giá cao.

Loại cảm biến B

Cảm biến cặp nhiệt điện loại B, hay Thermocouple type B ứng dụng đo nhiệt độ ở mức rất cao. Được tạo thành từ cặp nhiệt điện với tỷ lệ Platinum Rhodium – 30% / Platinum Rhodium – 6%. Cảm biến loại B không chỉ cung cấp độ chính xác cao mà còn có giới hạn nhiệt độ cao nhất trong tất cả các cặp nhiệt điện được liệt kê.

Cảm biến can B duy trì mức độ chính xác và ổn định ở nhiệt độ rất cao. Vì vậy chúng thường xuất hiện trong các ứng dụng lò nấu kim loại, quá trình nhiệt luyện kim loại trong ngành công nghiệp luyện kim.

Các yếu tố cần chú ý khi lựa chọn mua Temperature sensor là gì?

Khi mua cảm biến nhiệt độ, việc lựa chọn phù hợp đòi hỏi phải chú ý đến một số điểm quan trọng như: 

• Cần xác định rõ phạm vi nhiệt độ muốn đo lường để chọn cảm biến phù hợp.
• Tìm hiểu môi trường ứng dụng, như: sự chịu được của cảm biến đối với hóa chất, ẩm ướt, hay áp lực cao.
• Xác định loại đầu ra cảm biến, có thể là analog (0-10V, 4-20mA), digital, hay dạng xung. Nếu loại đầu ra không phù hợp với hệ thống,  cần sử dụng thêm bộ chuyển đổi tín hiệu.
• Kích thước của cảm biến cần phải phù hợp với không gian lắp đặt.
• Vật liệu cảm biến cũng quan trọng, đặc biệt là trong môi trường khắc nghiệt.
• Phương thức kết nối với hệ thống đo nhiệt độ khác nhau.
• Khả năng hiệu chỉnh để đảm bảo độ chính xác.
• Quan tâm đến chính sách bảo hành, bảo dưỡng và các yếu tố liên quan đến lắp đặt.

Tham khảo thêm: Cảm Biến IoT Là Gì? Tổng Hợp Các Loại Cảm Biến IoT Phổ Biến Hiện Nay

Hy vọng những thông tin mà bài viết đã đề cập, sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ Temperature sensor là gì? Cũng như thông tin về các loại cảm biến nhiệt độ phổ biến. Để lựa chọn thiết bị đo, máy đo phù hợp để đáp ứng nhu cầu cũng như phù hợp với mô hình hoạt động của doanh nghiệp. Mọi thắc mắc vui lòng liên hệ với Maydo.asia để được tư vấn chi tiết.