Cảm biến nhiệt đang dần trở thành thiết bị quen thuộc, được sử dụng để kiểm tra đo lường nhiệt độ xung quanh chúng ta. Vậy thiết bị này có nguyên lý hoạt động thế nào và có các loại cảm biến nhiệt độ nào? Chúng mang lại những lợi ích gì cho con người, hãy cùng HACOM tìm hiểu ngay trong bài viết dưới đây.

Cảm biến nhiệt là gì?

Cảm biến nhiệt được hiểu đơn giản là thiết bị có thể đo được sự biến đổi nhiệt độ của các đại lượng cần đo. Nghĩa là khi nhiệt độ có sự thay đổi thì các cảm biến sẽ đưa ra tín hiệu, từ những tín hiệu này bộ đọc sẽ đọc và đưa ra thành một con số nhiệt độ cụ thể.

Cảm biến nhiệt được đánh giá là có khả năng thực hiện các phép đo nhiệt độ với độ chính xác cao hơn nhiều lần so với cặp nhiệt điện hoặc nhiệt kế. Vì thế chúng thường được ứng dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp đòi hỏi độ chính xác và tin cậy cao như: ngành thực phẩm, dược phẩm, hóa chất, ô tô,...

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ cảm biến nhiệt độ

Cấu tạo của cảm biến nhiệt

Bộ cảm biến nhiệt độ có cấu tạo chính gồm 2 dây kim loại khác nhau được gắn vào đầu nóng và đầu lạnh của thiết bị. Ngoài ra còn kết hợp cùng nhiều bộ phận khác như:

• Bộ phận cảm biến: đây là bộ phận quan trọng nhất, quyết định độ chính xác của toàn bộ thiết bị cảm biến nhiệt. Bộ phận này thường được đặt trong vỏ bảo vệ sau khi đã kết nối với đầu nối.
• Dây kết nối: tùy theo từng loại cảm biến nhiệt mà bộ phận cảm biến có thể được kết nối bằng 2, 3 hoặc 4 dây kết nối. Trong đó vật liệu của dây nối sẽ hoàn toàn phụ thuộc vào điều kiện sử dụng của đầu đo.
• Vỏ bảo vệ: Bộ phận này được dùng để bảo hộ bộ phận cảm biến và dây kết nối và được làm bằng vật liệu phù hợp với kích thước phù hợp và khi cần thiết có thể bọc thêm vỏ bằng vỏ bổ sung.
• Chất cách điện: Được làm từ gốm và có khả năng ngừa hiện tượng đoản mạch và cách điện giữa dây kết nối với vỏ bảo vệ.
• Phụ chất làm đầy: Gồm bột alumina mịn đã được sấy khô, được sử dụng để làm đầy tất cả khoảng trống nhằm bảo vệ cảm biến nhiệt khỏi các rung động.
• Đầu kết nối: Được làm bằng gốm giúp cách điện, chứa các mạch cảm biến nhiệt độ và cho phép kết nối của điện trở. Trong đó, bộ chuyển đổi 4-20mA khi cần thiết có thể được dùng để cài đặt thay cho bảng đầu cuối.

Ngoài ra người ta thường sử dụng thêm công tắc cảm biến nhiệt trong các ứng dụng khống chế nhiệt độ sẽ bật hoặc tắt một thiết bị khi đạt đến ngưỡng nhiệt độ nhất định. Công tắc cảm biến nhiệt này được ứng dụng trong nhiều trường hợp kiểm soát nhiệt độ trong nhà vườn, nhà kính, bể cá, tưới tươi,...

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của bộ cảm biến nhiệt độ được dựa trên sự thay đổi điện trở của kim loại so với sự thay đổi nhiệt độ vượt trội. Ví dụ khi nhiệt độ là 0 thì điện trở sẽ ở mức 100Ω, điều này có nghĩa là điện trở của kim loại tăng lên khi nhiệt độ tăng và ngược lại.

Nghĩa là khi cảm biến nhiệt có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh, thì lúc này sẽ tạo ra sức điện động V tại đầu lạnh. Nhiệt độ ở đầu lạnh phải ổn định và đo được đồng thời phụ thuộc vào chất liệu. Chính vì vậy mới có sự xuất hiện của các loại cặp nhiệt độ và mỗi loại sẽ cho ra những sức điện động khác nhau như: E, J, K, R, S, T. 

Cảm biến nhiệt với việc tích hợp bộ chuyển đổi tín hiệu giúp nâng cao hiệu suất làm việc của cảm biến nhiệt và giúp cho việc vận hành và lắp đặt trở nên thuận tiện và dễ dàng hơn.

Các loại cảm biến nhiệt độ phổ biến hiện nay

Trên thị trường hiện nay có khá nhiều hãng sản xuất cảm biến nhiệt và phổ biến nhất phải kể đến 5 loại sau:

Cặp nhiệt điện

Cảm biến cặp nhiệt điện là thiết bị được sử dụng nhiều nhất với nhiều ưu điểm nổi trội như chi phí thấp, thiết kế chắc chắn có thể tự cấp nguồn và có thể sử dụng cho khoảng cách xa. Một số loại cặp nhiệt điện được sử dụng phổ biến như: K, J, T, E, R, S, N và B.

Nhiệt điện trở

Đây cũng là một trong những bộ cảm biến nhiệt độ có giá thành tương đối rẻ và dễ sử dụng. Cảm biến nhiệt này được nhiều người sử dụng bởi đem đến độ nhạy bén cao và kết quả khá chính xác.

Đầu dò điện trở

Đầu dò điện trở được làm từ bạch kim, đồng và niken,... có phạm vi rộng và khả năng đo nhiệt độ tốt trong khoảng từ 270 độ C đến 850 độ C. Chính vì vậy cảm biến nhiệt này cũng cho kết quả đo rất chính xác.

Nhiệt kế bức xạ

Nhiệt kế bức xạ là loại cảm biến nhiệt chuyên dụng dùng để đo nhiệt độ trong các môi trường đặc biệt như lò nung thép, hóa chất ăn mòn mạnh,...

Tùy theo thông số của nhà sản xuất mà nhiệt kế bức xạ sẽ có giới hạn đo khác nhau, tuy nhiên đa số cảm biến nhiệt loại này đều đo ở khoảng nhiệt độ cao. Và vì đặc điểm không tiếp xúc trực tiếp với vật thể cần đo nên mức độ chính xác của hỏa kế không cao và chịu nhiều ảnh hưởng của môi trường xung quanh.

Cảm biến bán dẫn

Cảm biến bán dẫn (IC) là sản phẩm cảm biến nhiệt độ, độ ẩm được sử dụng nhiều nhất. Thiết bị đem đến độ tuyến tính cao, kết quả nhiệt độ chính xác trong phạm vi từ 55°C đến +150°C.

Hiện nay cùng với sự phát triển không ngừng của kỹ thuật còn có thêm một số các loại cảm biến nhiệt hồng ngoại ứng dụng vào camera cảm biến nhiệt mặc dù tiếp xúc từ xa nhưng vẫn cho báo động nhiệt độ chính xác.

Ứng dụng của cảm biến nhiệt trong đời sống

Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm có rất nhiều ứng trong đời sống, được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau như: đun dầu, lò sấy, đo nhiệt độ lò nung, đo nhiệt độ nước,...

Các loại cảm biến nhiệt nhiệt độ thường được ứng dụng sử dụng trong nhiều lĩnh vực như:

• Nhiệt kế điện tử, bán dẫn, can nhiệt loại T được sử dụng trong nghiên cứu thí nghiệm về nông nghiệp.
• Điện trở oxit kim loại thường được sử dụng trong nhiệt lạnh.
• Các cặp nhiệt điện loại K, T, R, S, B VÀ PT100 thường được dùng trong ngành gia công vật liệu hóa chất.
• Nhiệt kế được sử dụng trong y khoa để đo nhiệt độ cơ thể của con người.
• Nhiệt kế điện tử được sử dụng phổ biến để đo nhiệt độ trong xe hơi và một số chất lỏng như sữa, nước,...

Như vậy ở bài viết trên HACOM đã gửi đến bạn những thông tin cần thiết nhất về cảm biến nhiệt. Hy vọng với những kiến thức bổ ích này sẽ giúp bạn hiểu thêm về cảm biến nhiệt độ, độ ẩm và có thể tìm mua được sản phẩm phù hợp với nhu cầu của bản thân. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào bạn có thể để lại lời nhắn tại Website hoặc gọi hotline 1900 1903 để được tư vấn và hỗ trợ chi tiết hơn.