Cấu tạo cảm biến nhiệt độ
Một trong những bước đi đến thành công trong việc thực hành sử dụng các dòng thiết bị đo nhiệt nhằm hiển thị thông số nhiệt độ đang đo trên màn hình hiển thị.
Chính là – Hiểu sâu về cấu tạo của từng loại cảm biến này
Trong thị trường hiện nay; Rất nhiều dòng cảm biến đo nhiệt có các cấu tạo hoàn toàn khác nhau. Và chính…. Do sự khác nhau này – Việc đấu dây vào các bộ hiển thị chắc chắn không giống nhau.
> Đó chính là lý do vì sao chúng ta đấu dây thiết bị cảm thấy đúng ! Tôi đã chắc chắn đấu dây đúng !!! – Mà lạ màn hình lại không hiển thị được. Vậy cấu tạo cảm biến nhiệt độ có gì đặc biệt ?
Cấu tạo cảm biến nhiệt độ RTD PT100
Một trong những điểm nhấn trong cấu tạo của các dòng cảm biến đo nhiệt [ chính là phần cảm ứng nhiệt ]. Và tôi chắc chắn rất ít người quan tâm điều này !
Nhưng….. Đây là điểm mấu chốt. Không có phần này xem như cây cảm biến nhiệt = Cây sắt vụn. Trong quá trình làm việc đã có rất nhiều người hỏi tôi.
Nếu em mua cây cảm biến nhiệt có que dò dài hơn lỗ cắm vào thì có cắt được phần inox ở que để dễ lắp đặt không ?
Câu trả lời: Tất nhiên là không rồi !
Nếu chúng ta đang cầm trên tay bất kỳ cây cảm biến nhiệt nào thì hãy cầm lên và xem kỹ khúc đuôi que dò. Và tôi chắc chắn:
Các bạn sẽ phát hiện ra trên cùng một que dò nhiệt bằng inox nhưng lại có 2 lớp màu hoàn toàn khác nhau. Và phần chóp cuối que dò dài độ 1-2 cm tùy vào thiết kế riêng của từng hãng. Chính phần đó là phần cảm ứng nhiệt. Tất nhiên; nếu chúng ta cắt nó đi thì coi như chấm hết cuộc đời cây cảm biến.
Lớp cảm ứng trên chính là Platinum nhận nhiệt. Tùy vào từng phạm vi đo lớn nhỏ lớp Platinum sẽ được tích hợp một lượng dày hay mỏng. Và tất nhiên ! Giá thành thiết bị chênh lệch nhau từ đấy.
Dưới đây là cấu tạo từng loại cảm biến nhiệt tôi biết bạn sẽ quan tâm !
Cấu tạo pt100 2 dây – 3 dây – 4 dây
Trời đất ! Cùng một chức năng đo nhiệt độ. Nhưng tại sao lại có pt100 2-3-4 dây. Mà không để một loại PT100 thôi. Gọi chi cho phức tạp vậy ?
Thực tế; nếu so sánh về độ nhạy và độ tin cậy thì chả loại nào bằng dòng RTD PT100 loại 3 dây. 3 Dây ở đây tức là 3 lõi dây điện nhỏ output tín hiệu điện trở ra ( Loại 2 dây có 2 loãi và 4 dây là 4 lõi )
Nhưng…. Chúng ta không hề biết rằng trên thị trường đa số các thiết bị đo nhiệt được lắp đặt sẵn trong các loại máy ép, máy lò hơi; máy nén khí…. Đều là các dòng pt100 loại 2 dây. Trong khi; ngược lại các nhà phân phối tại việt nam lại bán các dòng pt 3 dây là chủ yếu
Vậy khi thay thế ta phải làm sao ?
Rất đơn giản. Vì RTD PT100 3 dây vô tình nó lại có 2 dây cùng màu và 1 dây khác màu. Cho nên ta có thể biến nó thành dòng rtd pt100 2 dây bằng cách lấy 2 dây cùng màu nối lại thành một
Điểm chung cấu tạo các loại cảm biến RTD
Điểm chung nhất của các dòng thiết bị nhiệt độ RTD chính là:
Thiết kế que dò nhiệt
- Đều có thiết kế que dò nhiệt dạng S304 hoặc S316L ( Tất nhiên chiều dài que dò dài ngắn đều phụ thuộc hoàn toàn vào thiết kế lắp đặt tại các vị trí cần giám sát nhiệt)
- Điểm đáng lưu ý nhất đối với que dò ngoài lớp Platinum ra thì chính là đường kính. Nếu suy nghĩ đơn giản chúng ta sẽ thấy: Một que sát to và một que sắt nhỏ khi cắm vào lửa thì chắc chắn nhiệt nóng truyền về tay ta ở que sắt nhỏ nhanh hơn loại to. Và các dòng đầu dò RTD PT100 cũng vậy. Que càng ngắn nhiệt truyền nhanh và chính xác
- Nhưng trong trường hợp áp lực cao; rõ ràng đầu dò đường kính to sẽ là phương án tốt nhất. Vì căn bản các que đường kính nhỏ không chịu được lực sẽ bị cong và dễ hư
Thành phần bên trong que dò nhiệt
- Dưới cùng lớp Platinum như đề cấp phía trên nối với dây truyền điện trở ở tâm
- Tiếp đó là lớp vỏ bọc bảo vệ và cố định đường dây này được tích hợp bằng lớp gốm cách nhiệt
- Sau lớp gồm các nhà thiết kế sẽ đổ dầy lớp bột alumina vào giữa kẽ hở của lớp gốm và phần inox que. Để đảm bảo hành trong quá trình vận chuyển hay đo nhiệt trong môi trường có độ rung cao thì lớp gốm sẽ không bị vỡ hay rạn nứt
Thiết kế cáp nối output điện trở
Các loại RTD lại được thiết kế làm 2 phân khúc: Đầu dò củ hành hoặc Que dò nối cáp đơn giản
- Điểm mạnh của dòng đầu dò nhiệt hình củ hành chính là độ chắc chắn – Độ chịu hơi nước khá tốT. Loại đầu dò thì không cần cáp nối. Ta chỉ cần lấy các loại dây điện lõi nhỉ thông thường đấu vào các điện cực một cách tự do
- Còn ưu điểm của loại que dò thì giá rẻ nhưng dùng trong môi trường có hơi nước nhiều sẽ dễ hư hỏng. Loại này hay tích hợp cáp bọc các lõi dây của pt. Nối với cáp và que dò sẽ có 1 lớp lò so đàn hồi để tránh gây rạn nứt điểm nối giữa que và cáp
Tham khảo thêm:
Cấu tạo Thermocouple K – S -B
Xét về cấu tạo các loại đầu dò nhiệt K – S – B thì có phần khác khá lớn so với các dòng RTD
- Lớp Platinum sẽ dày hơn. Lên tới cặp nhiệt B thì lớp Platinum bạch kim này có đường kính phi o.5mm.
- Các dòng cảm biến loại K ở mức dưới 1100 oC thì được tích hợp kết cấu như RTD nhưng dải nhiệt sẽ rộng hơn. Bên cạnh đó; do nhiệt độ cao nên áp suất cũng tăng theo. Do vậy các đầu can nhiệt K đều được thiết kế que có độ dày từ 10mm trở lên
- Vượt 1100 oC thì cảm can nhiệt K sẽ được bọc 1 lớp sứ cách nhiệt thay cho lớp Inox 316L. Các dòng S – B cũng vậy đều bọc lớp sứ chịu nhiệt để đảm bảo độ bền
- Tuy nhiên; khi bọc lớp sứ chúng ta phải cẩn thận trong khi vận chuyển và lắp đặt. Vì lớp sứ rất dễ rạn nứt dẫn đến cảm biến không đo được
Đấy là các kiến thức căn bản trong cấu tạo cảm biến nhiệt độ RTD PT100 và các loại Thermocouple. Ở các bài chia sẻ tiếp theo; tôi sẽ hướng dẫn bạn đọc nguyên lý vận hành của các dòng thiết bị này; và cách để hiển thị nhiệt độ chuẩn xác nhất
Tham khảo thêm:
Mọi thắc mắc liên hệ tư vấn hỗ trợ:
Kỹ Sư Cơ Điện
0931 429 989 – 0972 56 05 06 – Mr. Thành
Mail: thanh.nguyen@huphaco.vn