Cấu tạo cảm biến nhiệt độ

Sau khi tìm hiểu cảm biến nhiệt độ là gì hay cảm biến nhiệt là gì? Bạn chắc chắn cần biết đến cấu tạo của cảm biến nhiệt độ cơ bản. Hiểu về cấu tạo của cảm biến nhiệt độ sẽ giúp bạn dễ dàng sử dụng đúng cách, tránh hỏng hóc. 

Cấu tạo của cảm biến nhiệt cơ bản

Cấu tạo cảm biến nhiệt độ bao gồm 2 dây kim loại được kết nối với đầu nóng và đầu lạnh, với các bộ phận như: bộ phận cảm biến, dây kết nối, đầu kết nối, chất cách điện gốm, chất phụ gia làm đầy, vỏ bảo vệ. Cụ thể như sau: 

Bộ phận cảm biến

Đây chính là nơi quan trọng nhất đảm bảo độ chính xác nhất khi cảm biến thực hiện các phép đo nhiệt độ. Bộ phận cảm biến được bố trí bên trong vỏ sau khi đã được gắn với đầu nối. 

Dây kết nối

Bộ phận cảm biến sẽ được nối với các số lượng dây khác nhau từ 2, 3 hoặc 4 dây kết nối. Chất liệu của dây tùy thuộc vào việc đầu đo hoạt động như thế nào. 

Đầu kết nối

Đầu kết nối thường được làm từ những loại vật liệu cách điện như gốm. Đầu kết nối sẽ có các bảng mạch để kết nối với điện trở. Khi bộ chuyển đổi từ 4 – 20mA sẽ được cài đặt cho bảng đầu cuối. 

Chất cách điện gốm 

Đây là bộ phận có chức năng làm chất cách điện để phòng chống đoản mạch, cách điện giữa các dây kết nối với vỏ bảo vệ. 

Chất phụ gia làm đầy

Chất phụ gia thường sẽ là  loại bột alumina dạng mịn, khô và rung. Loại chất này có chức năng làm đầy những khoảng trống bên trong cảm biến để chống rung hiệu quả. 

Vỏ bảo vệ 

Lớp vỏ sẽ giúp bảo vệ các bộ phận cảm biến cũng như dây kết nối. Lớp vỏ sẽ cần được làm từ các vật liệu có kích thước thích hợp với cảm biến nhiệt. 

Trên đây là cấu tạo của cảm biến nhiệt độ với những bộ phận cơ bản để cảm biết hoạt động ổn định. Vậy nguyên lý làm việc của cảm biến nhiệt độ như thế nào? Bạn có thể tham khảo ngay dưới đây. 

Nguyên lý làm việc của cảm biến nhiệt độ

Nguyên lý làm việc của cảm biến nhiệt độ chính là dựa theo sự thay đổi điện trở kim loại với sự thay đổi nhiệt độ vượt trội. Bạn có thể hiểu đơn giản như sau:

Sơ đồ nguyên lý làm việc của cảm biến nhiệt độ

Khi nhiệt độ chênh lệch giữa đầu nóng và đầu lạnh sẽ có suất điện động V được xuất hiện tại vị trí đầu lạnh. Lúc này, mức nhiệt độ ở đầu lạnh sẽ cần ổn định phụ thuộc vào chất liệu và cảm biến tiến hành đo. Khi đó, bắt đầu xuất hiện những cặp nhiệt độ khác nhau với từng suất điện động khác nhau: E, J, K, R, S, T.

Nguyên lý làm việc của cảm biến nhiệt độ dựa theo mối quan hệ giữa vật liệu kim loại và nhiệt độ. Khi mức nhiệt độ bằng 0 thì điện trở có thể sẽ đạt 100Ω.

Mối quan hệ này tỷ lệ thuận với nhau. Cụ thể nếu điện trở của kim loại tăng thì nhiệt độ của vật cũng sẽ tăng và ngược lại. 

Các loại cảm biến nhiệt độ

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều các loại cảm nhiệt độ nhiệt độ khác nhau. Có nhiều cách phân loại cảm biến nhiệt độ, bạn có thể tham khảo các loại cảm biến nhiệt độ dưới đây.

Phân loại cảm biến nhiệt theo số dây

Các loại cảm biến nhiệt độ được phân loại theo số dây 2 dây, 3 dây, 4 dây. Mỗi loại cảm biến nhiệt với số dây sẽ có những đặc điểm nổi bật. 

Phân loại cảm biến nhiệt độ theo số dây

Cảm biến nhiệt độ 2 dây

Đây là loại cảm biến nhiệt có độ chính xác thấp nhất. Cảm biến được sử dụng khi độ bền nhiệt học được gắn với dây điện có trở ngắn và mức điện trở thấp. 

Các loại cảm biến nhiệt độ có 2 dây có chức năng kiểm tra mạch điện tương đương. Mức điện trở đo sẽ là tổng của các cảm biến và điện trở của dây dẫn. 

Cảm biến nhiệt độ 3 dây

Đây là loại cảm biến nhiệt dùng 3 dây kim loại nên có độ chính xác hơn so với 2 dây và được dùng phổ biến trong sản xuất công nghiệp. Cảm biến nhiệt 3 dây có ưu điểm loại trừ lỗi xuất hiện bởi điện trở của dây dẫn. 

Tại đầu ra của cảm biến, mức điện áp dựa vào sự biến đổi của mức điện trở kết hợp với sự điều chỉnh nhiệt độ diễn ra liên tục theo nhiệt độ. 

Cảm biến nhiệt độ 4 dây

Dòng cảm biến nhiệt độ có 4 dây kim loại được đánh giá mang lại độ chính xác cao. Do vậy, những cảm biến dùng 4 dây được dùng trong các lĩnh vực yêu cầu độ chính xác cao như phòng thí nghiệm, phòng nghiên cứu. 

Cảm biến nhiệt 4 dây có điện áp đo phụ thuộc vào điện trở nhiệt. Cảm biến có độ ổn định, độ chính xác được quyết định theo số đọc điện áp trên nhiệt. 

Phân loại cảm biến nhiệt độ theo tính chất

• Các loại cảm biến nhiệt độ cũng có thể được phân loại theo tính chất đo khác nhau. Dưới đây là một số cảm biến phân loại theo tính chất. 
• Cảm biến nhiệt độ ( hay còn gọi là cặp nhiệt điện – Thermocouple) là những loại có suất điện động K, R, S… với mức dải đo nhiệt độ cao. 
• Nhiệt điện trở (viết tắt RTD – Resistance Temperature Detectors) là những loại cảm biến Pt100, Pt1000, Pt50, CU50,…
• Điện trở oxit kim loại
• Cảm biến nhiệt bán dẫn (Diode, IC…).
• Nhiệt kế bức xạ

Với chức năng đo nhiệt độ cho nhiều vật, môi trường đo, ứng dụng cảm biến nhiệt độ rất đa dạng. Các thiết bị được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau để mang lại hiệu quả đo nhiệt độ chính xác. 

Các ứng dụng của cảm biến nhiệt độ trong thực tế có thể kể đến như đo mức nhiệt độ như bồn đun nước, lò nung, lò sấy, kho bảo quản, đun dầu… Ngoài ra, bạn cũng có thể tìm hiểu những ứng dụng cảm biến nhiệt độ khác như: 

• Cảm biến điện trở với chất liệu oxit kim loại được dùng để đo hệ thống nhiệt lạnh. 
• Cảm biến nhiệt độ điện tử dùng phổ biến trong ngành nông nghiệp.
• Những loại cảm biến nhiệt  PT100, K, R, S, B, T  dùng phổ biến trong sản xuất các loại hóa chất, sản xuất vật liệu, gia công vật liệu, gia công cơ khí… 

Nhiệt kế điện tử (cảm biến nhiệt PT100) đo nhiệt độ trong xe hơi, xe máy…

Nội dung học trên nằm trong chương trình giảng học nghề Sửa chữa điện tử của trung tâm dạy nghề Thanh Xuân. Nếu bạn có đam mê với nghề điện tử, yêu thích nó thì hãy nhanh tay đăng kí khóa học để được học tập, rèn luyện và có một công việc ổn định sau này nhé!

CHI TIẾT TẠI ĐÂY:

BÀI VIẾT THÁNG 10/ 2023 – THẦY TRỊNH VĂN THẮNG
* CHÍNH SÁCH HỖ TRỢ HỌC SINH