Cảm biến nhiệt độ điện trở / Cảm biến RTD (Resistance Temperature Detectors)

 

Cảm biến nhiệt độ điện trở hay còn gọi tắt là cảm biến RTD (Resistance Temperature Detectors) dùng để đo lường nhiệt độ tại những địa điểm đòi hỏi về yêu cầu về nhiệt độ chuẩn xác cao. Tùy vào thiết kế của cảm biến có thể chia thành hai loại gồm: cảm biến thanh kim loại và dây kim loại mà điện trở của nó thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường đo.

Giới hoạn đo của vật liệu

• Cảm biến nhiệt điện trở/cảm biến RTD bao gồm các loại: Pt100, Pt500, Pt1000, Ni100, Ni500…
• Pt là viết tắt của từ Platinum còn có tên gọi khác là bạch kim đây là một kim loại quý hiếm.
• Ni là viết tắt của từ Niken hàm lượng Niken cấu thành càng cao thì độ bền bỉ càng lớn.
• Pt và Ni là chất thay đổi điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ.

Ví dụ: Với Pt100 là khi nhiệt độ ở 0oC thì điện trở của Pt100 ở mức 100Ω và Ni100 cũng tương tự.

Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ điện trở (cảm biến RTD)

• Cảm biến nhiệt độ điện trở (cảm biến RTD) thường được làm từ vật liệu: đồng, Platinum, niken,…Chất liệu này được thiết kế dưới dạng dây mảnh, quấn đều theo hình dáng của đầu đo nhiệt độ. Điện trở giữa hai đầu dây kim loại thay đổi khi nhiệt độ tại nơi đo nhiệt thay đổi. Tuy nhiên, cảm biến nhiệt RTD có sự nhạy cao nhưng độ tuyến tính của nhiệt độ cũng phụ thuộc vào chất liệu làm ra nó.
• Cảm biến nhiệt RTD dạng dây thường có 3 loại là: 2 dây, 3 dây và bốn dây. Loại phổ biến nhất là 3 dây làm từ Platinum vì độ tinh khiết của nó lên đến 99,9%
• Cảm biến RTD có bộ phận cách điện được làm bằng gốm để tránh việc đoản mạch.
• Có chất làm đầy được làm từ bột Alumina, có đặc tính là mịn để làm đầy chỗ trống để bảo vệ cảm biến khỏi các tác động từ bên trong và bên ngoài.
• Vỏ bảo vệ để dùng để bảo vệ các bộ phận cảm biến. Đa phần được làm bằng vật liệu inox 304 hoặc 316L.
• Đầu kết nối của cảm biến RTD được làm bằng vật liệu cách điện, được kết nối với bảng mạch và dòng điện trong điện trở.

Cấu tạo cảm biến nhiệt độ điện trở

Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ điện trở (cảm biến RTD)

Nguyên lý hoạt động của cảm biến RTD là chuyển đổi nhiệt độ cần đo thành hiệu điện trở. Khi nhiệt độ ở đầu đo của cảm biến RTD thay đổi thì đầu kia của cảm biến sẽ xuất hiện một điện trở. Đây chính là cơ sở để đo nhiệt độ của cảm biến RTD. Từ việc đo giá trị điện trở đó ta có thể suy ra ngược lại giá trị nhiệt độ.

 

Ưu điểm của cảm biến nhiệt độ điện trở (cảm biến RTD)

• Đo được nhiệt độ phạm vi rộng.
• Độ chính xác cao
• Đa dạng về chiều dài và hình dạng phù hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau.

Ứng dụng của cảm biến nhiệt độ điện trở (cảm biến RTD)

Được ứng rộng rãi đo nhiệt độ hầu hết trong trong các môi trường đo từ gạo, nước, hóa chất, axit không khí, trong các nhà máy công nghiệp cần kiểm soát nhiệt độ…

 

Hình ảnh một số ứng dung của cảm biến nhiệt độ điện trở (cảm biến RTD)

 

Cách chọn cảm biến nhiệt độ RTD chuẩn:

• Cảm biến RTD được chia thành 3 loại, căn cứ vào số dây dẫn trên cảm biến: RTD 2 dây, RTD 3 dây, RTD 4 dây. Độ chính xác của cảm biến tăng dần theo số lượng dây dẫn.
• Trong hai loại thì loại củ hành có thang đo nhiệt độ lớn hơn loại hai dây.
• Thang đo nhiệt độ càng rộng lượng Platinum càng lớn và đây cũng là dòng chịu được nhiệt độ cao nhất cũng như cho kết quá chính xác nhất.

Để chọn cảm biến nhiệt độ chuẩn chúng ta cần lưu ý:

• Phạm vi đo nhiệt độ môi trường
• Môi trường đo có tính ăn mòn hay không.
• Vị trí lắp đặt để chọn loại có ren hay không
• Hệ thống đo có cần độ chính xác cao hay không

Nguồn bài viết: https://epcb.vn/blogs/news/cam-bien-nhiet-dien-tro-rtd-resistance-temperature-detectors