Nhiệt độ ảnh hưởng đến hầu hết sự sống và các hệ thống vật lý, hóa học trên thế giới. Bởi vậy, đây là một đại lượng được sử dụng để đo lường nhiều nhất. Có nhiều công cụ dùng để đo nhiệt độ, trong đó phải kể đến cảm biến nhiệt độ. Vậy, cảm biến nhiệt độ là gì? Có các loại cảm biến nhiệt độ nào hiện nay? Cùng theo dõi bài viết dưới đây của Kikai Solution nhé!
Cảm biến nhiệt độ là gì?
Cảm biến nhiệt độ là một thiết bị hỗ trợ việc đo sự biến đổi về nhiệt độ của vật được đo. Khi thiết bị có sự thay đổi lớn về mặt nhiệt độ, cảm biến sẽ đưa ra tín hiệu, từ đó bộ đọc sẽ quy ra thành những con số cụ thể về nhiệt độ. Thiết bị cảm ứng nhiệt độ được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau trong đời sống, từ thiết bị y tế đến thiết bị cơ khí và trong cả ngành công nghệ thực phẩm.
Cấu tạo và nguyên lý cảm biến nhiệt độ
Cấu tạo cảm biến nhiệt độ
Cảm biến nhiệt độ có cấu tạo chính gồm 2 đầu dây kim loại khác nhau được nối vào đầu nóng và đầu lạnh. Ngoài ra, cấu tạo cảm biến nhiệt độ còn gồm những bộ phận khác như:
- Cảm biến: đây chính là bộ phận quan trọng nhất quyết định sự chính xác của thiết bị. Cảm biến được đặt bên trong bộ phận vỏ bảo vệ sau khi đã kết nối với đầu nối.
- Dây nối: sử dụng từ 2,3 đến 4 dây nối để nối các bộ phận cảm biến lại với nhau. Vật liệu dây nối được sử dụng phụ thuộc vào nhu cầu.
- Chất cách điện: đây là bộ phận đảm bảo việc làm chất cách điện ngăn ngừa hiện tượng đoản mạch và thực hiện việc cách điện giữa các dây nối và vỏ bảo vệ.
- Chất làm đầy: được làm từ bột alumina mịn sấy khô và nung. Chức năng chính là lấp đầy những khoảng trống để bảo vệ cảm biến khỏi bị rung trong quá trình làm việc.
- Vỏ bảo vệ: bảo vệ bộ phận cảm biến và dây nối. Vật liệu để làm bộ phận này sẽ phụ thuộc vào kích thước và có thể bổ sung cả vỏ bọc bổ sung.
- Đầu kết nối: được làm bằng vật liệu cách điện (chủ yếu là gốm), chứa các bảng mạch, cho phép kết nối của điện trở.
Nguyên lý cảm biến nhiệt độ
Cảm biến nhiệt độ hoạt động dựa trên nguyên lý là sự thay đổi của điện trở của kim loại so với sự thay đổi nhiệt độ vượt trội. Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa 2 đầu nóng và lạnh, sẽ xuất hiện 1 sức điện động V được phát ra từ đầu lạnh. Ở đầu lạnh cần phải có độ ổn định và phụ thuộc vào kim loại ở đầu lạnh.
Nguyên lý hoạt động cảm biến nhiệt chủ yếu dựa trên mối quan hệ giữa nhiệt độ và vật liệu kim loại. Khi nhiệt độ ở mức 0 độ C thì điện trở sẽ ở 100Ω, khi nhiệt độ tăng lên thì điện trở của kim loại cũng tăng lên và ngược lại.
Các loại cảm biến nhiệt độ
Hiện nay trên thị trường có 5 loại cảm biến nhiệt độ được sản xuất, cụ thể là:
Cặp nhiệt điện
Cặp nhiệt điện là một thiết bị cảm biến nhiệt độ mạch kín, được cấu tạo từ 2 chất liệu kim loại khác nhau ở 2 đầu dây nối. Dòng điện được tạo ra khi nhiệt độ môi trường có sự thay đổi, tác động lên hai đầu kim loại dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ giữa 2 đầu dây này. Hiệu ứng này được gọi là Seeback, đây là cơ sở để đo nhiệt độ của loại nhiệt điện này. Hiện nay, cặp nhiệt điện là loại cảm biến nhiệt độ được sử dụng nhiều trên thị trường với những đặc điểm chắc chắn, chi phí thấp và có thể sử dụng cho khoảng cách xa.
Cảm biến nhiệt bán dẫn
Cảm biến nhiệt bán dẫn được làm từ các chất bán dẫn, được ứng dụng để đo nhiệt độ không khí, dùng trong các thiết bị bảo vệ mạch điện tử. Nguyên lý hoạt động của loại cảm biến nhiệt độ này đó chính là sự phân cực của chất bán dẫn bị tác động bởi nhiệt độ. Cảm biến bán dẫn được cho là có độ nhạy cao, chống nhiễu ổn, tuy nhiên mạch xử lý còn đơn giản nên không chịu được nhiệt độ ở mức cao và kém bền. Dải đo nhiệt độ của cảm biến nhiệt bán dẫn là từ -50 đến 150 độ C.
Nhiệt điện trở
Nhiệt điện trở là thiết bị cảm biến nhiệt độ hoạt động dựa trên nguyên tắc điện trở của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng. Hiện tượng này được gọi là nhiệt điện trở suất, nghĩa là khi ta đo điện trở của cảm biến RTD sẽ suy ra được nhiệt độ thiết bị cần đo. Nhiệt điện trở được cấu tạo từ dây kim loại làm từ đồng, platinum, niken,.. Nhiệt điện trở có thể đo được nhiệt độ trong khoảng từ -200 đến 700 độ C.
Nhiệt kế bức xạ
Nhiệt kế bức xạ còn được gọi là hỏa kế, cấu tạo từ mạng điện tử và hoạt động dựa trên việc đo tính chất bức xạ của môi trường mang nhiệt. Hỏa kế là thiết bị được sử dụng trong môi trường khắc nghiệt. Mặc dù không cần tiếp xúc trực tiếp với môi trường nhưng có độ chính xác cao. Thiết bị này được ứng dụng trong các lò nung.
Điện trở oxit kim loại
Loại cảm biến nhiệt độ này được làm từ hỗn hợp các oxit kim loại như mangan, niken, coban,… Đây cũng là loại cảm biến hoạt động dựa trên sự thay đổi điện trở khi nhiệt độ thay đổi theo tác động của môi trường.
Ưu điểm của loại cảm biến này là bền, rẻ, dễ gia công. Chúng được sử dụng để bảo vệ, ép vào cuộn dây động cơ, mạch điện tử.
Trên đây là bài viết về những điều bạn cần biết về cảm biến nhiệt độ của Kikai Solution. Hy vọng thông qua bài viết lần này, các bạn đã có thêm cho mình những kiến thức hữu ích.
