Các loại cảm biến nhiệt độ được sử dụng phổ biến hiện nay

Nếu các bạn đã và đang công tác trong các lĩnh vực công nghiệp, sản xuất thì đây là một thiết bị khá quen thuộc. Chúng ta thường nghe và biết đến các loại cảm biến nhiệt độ dùng trong công nghiệp như PT100, PT500, PT1000,…Bên cạnh đó còn có các loại như các loại như cảm biến can nhiệt S, can nhiệt K, can nhiệt J… Vậy chúng ta cùng nhau tìm hiểu xem chúng có gì khác nhau nhé

Cảm biến nhiệt độ PT100 – PT500 – PT1000:

Các loại cảm biến đo nhiệt độ dạng điện trở PT là ký hiệu hóa học cho bạch kim (Platium) và nó cũng chính là thành phần cấu tạo nên cảm biến. Các dòng khác có thể sử dụng Cu (đồng) hoặc Ni (Niken) tương ứng. Con số PT100 thể hiện giá trị 100 ohm tại 0°C .  Tương tự như vậy đối với Pt50, Cu50, Cu100…

Khi nhiệt độ trong ứng dụng  thay đổi thì điện trở cũng sẽ thay đổi. Việc tăng nhiệt độ sẽ làm tăng điện trở của cảm biến nhiệt độ. Vì vậy nhiệt độ và điện trở sẽ thay đổi tuyến tính. Dãy đo của dòng PT dao động từ -200.. 800°C. Trong đó dãy đo được sử dụng phổ biến là -50.. 400°C, vì khá hiếm nhà sản xuất có thể đạt đến 800°C.

Cảm biến can nhiệt K – Thermocouple type K:

Đây là loại cảm biến can nhiệt hay cặp nhiệt điện (Cr – Al) gồm các hợp kim có chứa niken. Dòng này sẽ phù hợp để điều chỉnh nhiệt độ cao trong môi trường oxy hóa nhưng 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 dưới 1200ºC.

Các đặc điểm như sau:

• Cảm biến cặp nhiệt điện loại K (Niken-Crom / Niken-Alumel) là các loại cảm biến nhiệt độ được dùng phổ biến nhất hiện nay vì giá thành khá hợp lý, độ bền cao, khoảng nhiệt độ vừa phải.
• Có thể tùy chọn sai số thấp nhất là : ±1,1°C hoặc 0.4%
• Chúng thường có dãy đo trong khoảng nhiệt -270 ÷ 1200°C.

• Sai số tiêu chuẩn của cảm biến can nhiệt K trong khoảng  ±2,2°C hoặc 0,75%.
• Chromel® gồm 90% niken và 10% crom; Alumel® là hợp kim bao gồm 95% niken, 2% mangan, 2% nhôm và 1% silic.
• Loại K là một trong những cặp nhiệt điện phổ biến nhất với độ nhạy khoảng 41 μV/ºC.
• Chromel® là dây dương, Alumel® là dây âm.
• Không tốn kém, và phạm vi của nó là từ –270 °C đến +1372 °C (–454 °F đến +2501 °F) và tương đối tuyến tính.
• Thành phần niken là từ tính, và như các kim loại từ tính khác, sẽ có độ lệch trong đầu ra khi vật liệu đạt tới điểm Curie, xảy ra ở nhiệt độ 350 °C (662 °F) đối với cặp nhiệt điện loại K. Điểm Curie là nơi vật liệu từ trải qua một sự thay đổi đáng kể trong tính chất từ của nó và gây ra sự sai lệch lớn đến tín hiệu đầu ra.
• Nó có thể được sử dụng trong không khí liên tục oxy hoá hoặc trung hòa.• Hầu hết sử dụng ở trên 538 °C (1000 °F).
• Tiếp xúc với lưu huỳnh góp phần vào sự hư hỏng sớm.
• Hoạt động ở nồng độ oxy thấp gây ra một sự dị thường gọi là quá trình oxy hóa ưu tiên của crom trong dây dương gây ra tình trạng gọi là ‘green rot’ tạo ra các sai lệch lớn nghiêm trọng nhất trong khoảng 816 đến 1038 °C (1500 đến 1900 °F). Việc thông gió hoặc bít kín ống bảo vệ có thể ngăn ngừa hoặc giảm nhẹ tình trạng này.
• Chu kỳ trên và dưới 1000 °C (1800 °F) không được khuyến nghị do thay đổi đầu ra từ các hiệu ứng trễ.

Cảm biến can nhiệt J – Thermocouple type J:

Cảm biến nhiệt độ can J hay 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.

• Cảm biến nhiệt độ dạng cặp nhiệt điện loại J (Iron / Constantan) là các loại cảm biến cũng được dùng khá phổ biến giống loại K . Nó có phạm vi nhiệt độ nhỏ hơn và tuổi thọ ngắn hơn ở nhiệt độ cao hơn các loại cảm biến can K nhưng tương đương với loại K về chi phí và độ tin cậy.
• Dãy đo nhiệt độ dao động trong khoảng: -210 ÷ 760°C
• Sai số của can nhiệt J thường là ±-2,2°C hoặc 0,75%.
• Có thể tùy chọn sai số thấp nhất : ±1,1°C hoặc 0,4%
• Các cặp nhiệt điện loại J có phạm vi tiềm năng hạn chế hơn loại K từ –200 đến +1200 °C (–328 đến 2193 °F), nhưng độ nhạy cao hơn khoảng 50 μV/ºC.

• Nó có nhiệt độ tuyến tính trong khoảng 149 đến 427 °C (300 đến 800 °F) và trở nên dễ gãy dưới 0 °C (32 °F).
• Tại điểm Curie của sắt 770 °C (1418 °F) có sự thay đổi đột ngột và vĩnh viễn về đặc tính đầu ra, xác định giới hạn nhiệt độ trên thực tế.
• Sắt bị oxy hóa ở nhiệt độ cao hơn 538 °C (1000 °F) gây ảnh hưởng xấu đến độ chính xác của nó. Chỉ dây đo nặng được sử dụng ở những điều kiện này.
• Loại J phù hợp để sử dụng trong bầu không khí chân không, giảm, hoặc trơ.
• Nó sẽ giảm tuổi thọ nếu sử dụng trong môi trường oxy hóa.
• Các thành phần cảm biến trần không được để ở nơi chứa lưu huỳnh trên 538 °C (1000 °F).

Cảm biến can nhiệt B – Thermocouple type B:

• Cảm biến cặp nhiệt điện loại B (Platinum Rhodium – 30% / Platinum Rhodium – 6%): cặp nhiệt điện loại B được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ rất cao. Nó có giới hạn nhiệt độ cao nhất trong tất cả các cặp nhiệt điện được liệt kê ở trên. Nó duy trì mức độ chính xác và ổn định cao ở nhiệt độ rất cao. Thường thấy trong các ứng dụng lò nấu kim loại, nhiệt luyện kim loại trong các ngành công nghiệp luyện kim. Cũng có thể thấy chúng trong các máy kiểm tra độ bền nhiệt.
• Dãy đo nhiệt độ dao động trong khoảng: 0 ÷ 1700°C
• Sai số của can nhiệt B là ±0,5%
• Có thể tùy chọn sai số thấp nhất là ±0,25%

Cảm biến can nhiệt R – Thermocouple type R:

• Cảm biến nhiệt độ dạng ặp nhiệt điện loại R (Platinum Rhodium -13% / Bạch kim) là loại được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ rất cao. Nó có tỷ lệ Rhodium cao hơn cảm biến can S, chính vì thế nên giá thành chúng đắt hơn. cảm biến can R rất giống với can S về hiệu suất. Nó đôi khi được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ thấp hơn vì độ chính xác và ổn định cao. Va có lớp vỏ bảo vệ luôn luôn bằng sứ.
• Dãy đo nhiệt độ dao động trong khoảng: -50 ÷ 1500°C
• Sai số của can nhiệt R là ±1,5°C hoặc ± 0,25%
• Có thể tùy chọn sai số thấp nhất là ±0,6°C hoặc 0,1%