Đồng Hồ Cảm Biến Nhiệt Độ

Hầu hết trong các bài viết kỹ thuật trên các trang mạng, website, blogvề cơ điệnchỉ viết về dạng lưỡng kim và mặc định cho toàn bộ tất cả các loại đồng hồ cảm biếnnhiệt độ đều ở dạng này.Nhận định này thật sai lầm và thiếu sót vì trên thực tế có rất nhiều loại như: dạng chất lỏng, dạng khí, dạng điện tử và dạng lưỡng kim, … Trong bài viết dưới đây, hãy cùng fanbangparty.comtìm hiểu đầy đủ về các dạng đồng hồ cảm biến nhiệt độ đang có mặt trên thị trường công nghiệp, dân dụng hiện nay.

Bạn đang xem: Đồng hồ cảm biến nhiệt độ

1) Đồng hồ cảm biến nhiệt độ là gì?

Đồng hồ cảm biếnnhiệt độ là thiết bị chuyên dụngđể đo, giám sát vàhiển thịgiá trị nhiệt độ môi trường hoặc một khoảng không gian cụ thể lên bề mặt đồng hồ để chúng ta có thể dễ dàng quan sát, bằng cách sử dụng nhiều nguyên tắc khác nhau.Thiết bị nàycó khả năngđo lườngnhiệt độ cho chất rắn, chất lỏng hoặc khí.Đồng hồ cảm biếnnhiệt được tạo thành từ hai bộ phận chính: bộ phận cảm biến nhiệt độ và bộ phận chuyển đổi vật lý thành số đọc cho người dùng quan sát.

*

Ngoài tên gọi phổ biến nhất là đồng hồ cảm biến nhiệt độ, các kỹ sư cơ điệncòn gọi chúngbằng nhiều cái tên khác như: bộ cảm biến nhiệt độ, đồng hồ đo nhiệt độ, đồng hồ điều khiển nhiệt độ, đồng hồ hiệu chỉnh nhiệt độ, bộ điều khiển nhiệt độ, bộ điều khiển nhiệt kỹ thuật số,…

2) Cấu tạo đồng hồ cảm biếnnhiệt độ

Mộtđồng hồ cảm biếnnhiệt độ được cấu tạo nên từ 3 bộ phận chính:

*

Bộ phận cảm biến nhiệt (Bộ phận nhạy cảm): Thành phần này còn gọi là đầu dò tiếp xúc trực tiếp hay gián tiếp với đối tượng cần đo. Trong trường hợp bộ phận nhạy cảm (cảm biến) đứng riêng biệt và tiếp xúc trực tiếpvới đối tượng cần đo thì được gọi là đồng hồ sơ cấp.Bộ phận nhạy cảmtrên đồng hồ nhiệt độcó chức năng chính là đo lường giá trị thực nhiệt độkhoảng không gian lân cận, …Những dữ liệu nhiệt này được biến đổi thành các tín hiệu phù hợpđể gửi về bộ phận chuyển đổi.
Bộ phận cảm biếnbao gồm một ống kim loại chứa các loại chất lỏng, khí hoặc thanh lưỡng kim. Tôi sẽ trình bày kỹ từng loại trong các nội dung tiếp theo của bài viết này.
Bộ phận chuyển đổi: Là bộ phận đóng vai trò chuyển tín hiệu do bộ phận nhạy cảm phát ra đưa vềđồng hồ thứ cấp, bộ phận này có thể chuyển đổi toàn bộ hay một phần, giữ nguyên hay thay đổi hoặc khuyếch đại tín hiệu.Bộ phận chỉ thị đồng hồ: Căn cứ vào tín hiệu của bộ phận chuyển đổi, bộ phận hiển thị sẽ thực hiện nhiệm vụhiển thị kết quả đo lên mặt đồng hồ cho người đo biết kết quả.

3) Nguyên lí hoạt động đồng hồ cảm biến nhiệt độ

Tôi sẽ trình bày sơ lược nguyên lý của 2 loại đồng hồ cảm biến nhiệt độ phổ biến nhất là loại hiển thịkimđiện tử:

Với đồng hồ cảm biếnnhiệt độ loại hiển thị kim thông thường thì bộ phậncảm biến nhiệt sẽ là 1 miếng lưỡng kim tức là 2 miếng kim loại nhạy cảm với nhiệt độ được ghép với nhau. Khi miếng lưỡng kim tiếp xúc với nhiệt độ thì sẽ gây ra hiện tượng giãn nở không đồng nhất ở 2 miếng kim loại dẫn tới làm cho miếng lưỡng kim bị cong. Tùy theo nhiệt độ cao hay thấp mà miếng lưỡng kim sẽ cong nhiều hay ít. Khi độ thông qua cơ cấu truyền động làm cho quay kim đồng hồ, qua đó sẽ cho biết nhiệt độ tương đối chính xác của vùng cần đo. Với đồng hồ cảm biến nhiệt độ loại điện tử hiển thị số thì tín hiệu nhiệt được đưa về lại là dạng điện áp tức là cặp nhiệt, hay còn gọi là thermocouple. Điện áp đưa về sẽ thay đổi dựa theo sự thay đổi của nhiệt độ hoặc thay đổi theo sự thay đổi của điện trở. Tín hiệu được đưa về thông qua bộ xử lý tín hiệu sau đó sẽ hiển thị chính xác nhiệt độ của vùng cần đo.

4) Đồng hồ cảm biến nhiệt độ gồm những loại nào?

4.1)Đồng hồ cảm biếnnhiệt độ dạng lưỡng kim

Là một loại đồng hồ cảm biến nhiệthoạt động dựa trên nguyên tắc giãn nở nhiệt khác nhau của chất rắn. Sử dụng hai thanh kim loại (ví dụ thép và đồng thau) có độ giãn nở khác nhau (trong cùng một nhiệt độ) ép vào nhau và cuộn thành một thanh dạng lò xo.

Khi nhiệt độ thay đổi, dải kim loại biến dạng do mức độ giãn nở khác nhau. Sự biến dạng này của dải kim loại có thể được hiển thị ra một thang đo hiệu chuẩn.

*

Đồng hồ cảm biến nhiệt độ lưỡng kim

Cấu tạo của đồng hồ đo nhiệt độ lưỡng kim rất đơn giản nêncông tácbảo trì loại đồng hồ cảm biến nhiệt độ này rất dễ dàng. Ngoài ra, so với nhiệt kế thủy tinh, đồng hồ lưỡng kim rất mạnh và có thể đọc trực tiếp giá trị được chỉ định.Với một số ưu điểm vượt trội,đồng hồ cảm biến nhiệt độ lưỡng kim thích hợp cho sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và dần dần thay thế đồng hồ nhiệt dạng thủy tinh trong nhiều lĩnh vực ngày nay.

4.2) Đồng hồ cảm biếnnhiệt độ dạng điện tử

Đồng hồ cảm biến nhiệt độ dạng điện tử hoạt độngdựa trên sự thay đổi điện trở của một miếng kim loại khi nhiệt độ thay đổi. Khi kim loại nóng hơn, các nguyên tử dao động bên trong chúng nhiều hơn, điện sẽ khó truyền hơn và nhờđó điện trở tăng. Tương tự, khi kim loại nguội đi, các electron di chuyển tự do hơn và điện trở giảm. (Ở nhiệt độ gần bằng 0 tuyệt đối, nhiệt độ thấp nhất về mặt lý thuyết là 273.15 °C hoặc 459.67°F, điện trở biến mất hoàn toàn thông qua hiện tượngsiêu dẫn.)Với cách hoạt động này, nguyên lý của đồng hồ nhiệt dạng điện tửcách hoàn toàn khác với các loại đồng hồ đo nhiệt độ cơ học sử dụng các dòng thủy ngân hoặc con trỏ quay mà tôi sẽ đề cập phía dưới.

*

Đồng hồ cảm biến nhiệt dạng điện tử

Để đồng hồ cảm biến dạng điện tử hoạt động, ta chỉ cầncấp một điện áp trên đầu dò kim loại và đo dòng điện chạy qua nó. Nếu đặt đầu dò vào nước sôi, nhiệt của nước làm cho dòng điện chạy qua đầu dò giảm nên điện trở tăng lên một lượng chính xác.Một vi mạch bên trong nhiệt kế đo điện trở và chuyển đổi nó thành phép đo nhiệt độ.

Ưu điểm chính của loại dòngđiện tử là chúng có thể đo tức thời giá trị của nhiệt độ.

4.3) Đồng hồ cảm biếnnhiệtdạng thủy ngân (nhiệt kế)

Đồng hồ cảm biến nhiệt độ dạng nàychỉ đơn giảnlà những ống thủy tinh rất mỏng chứa đầy một lượng nhỏ chất lỏng màu bạc (điển hình là thủy ngân, một kim loại khá đặc biệt khi ở chất lỏng vớinhiệt độ thường).

Thủy ngân ở nhiệt độ cao, nó sẽ nở ra tương đương một lượng liên quan trực tiếp đến nhiệt độ. Chẳng hạn, nếu nhiệt độ tăng thêm 20°C, thủy ngân sẽ giãn nở và tăng quy mô lên gấp đôi so với khi nhiệt độ tăng chỉ 10°C. Tất cả những gì chúng ta phải làm là quan sát thang đo và đọckết quả.

Xem thêm: Lịch Thi Đấu Bóng Đá Hôm Nay Anh, Tây Ban Nha, Cup C1, Lịch Thi Đấu Bóng Đá Hôm Nay Mới Nhất

*

Đồng hồ đo nhiệt dạng nhiệt kế

Không phải tất cả các đồng hồ cảm biến nhiệt dạng nhiệt kếđều sử dụng chất lỏng là thủy ngân. Trong trường hợp, chất lỏng trongnhiệt kế của bạn có màu đỏ thay vì bạc, giống như trong hình phía dưới, chất lỏng được sử dụng sẽ có chứa cồn(như ethanol).

Vậy điểm khác biệt là gì? Thủy ngân đồng nghĩa với sựđộc hại, mặc dù việc chất lỏng này được niêm phongbên trong nhiệt kế để đảm bảo an toàn tuyệt đối. Tuy nhiên, chẳng may thay nếu ống thủy tinh của nhiệt kế thủy ngân bị vỡ, sức khỏe của người sử dụng thiết bị sẽ gặp một số ảnh hưởng xấu.

Vì lý do đó, nhiệt kế rượu thường an toàn hơn nhiệt kế thủy ngân và chúng cũng có thể được sử dụng để đo nhiệt độ thấp hơn (vì rượu có điểm đóng băng thấp hơn thủy ngân; khoảng −114°C hoặc −170°F đối với ethanol nguyên chất so với khoảng −40°C hoặc −40°F đối với thủy ngân).

4.4) Đồng hồ cảm biếnnhiệt độ dạng chất lỏng

Trong đồng hồ cảm biếnnhiệt độ dạng chất lỏng, các chất lỏng như pentane, rượu ethyl, dầu và thủy ngân được sử dụng làm chất đo nhiệt độ giống như trong nhiệt kế chất lỏng trong nhiệt kế thủy tinh.Tuy nhiên, điểm khác biệt nằm ở chỗ dạng đồng hồ này không dựa trên sự giãn nở nhiệt của chất lỏng để đo lường giá trị nhiệt, mà là dựa vào sự gia tăng áp suất đi đôi với sự gia tăng nhiệt độ khi chất lỏng hoàn toàn chiếm một thể tích kín.Ngược lại với nhiệt kế thủy tinh, thể tích của chất lỏng đo nhiệt độ không đổi.

*

Đồng hồ cảm biến nhiệt độ dạng chất lỏng

Nhiệt độ của chất lỏng càng cao, sự giãn nở và áp suất sẽ càng tăng mạnh ở một thể tích không đổi. Do đó, nguyên tắc này có thể được sử dụng để xác định nhiệt độ từ sự gia tăng áp suất trên thang đo đã được hiệu chuẩn.

*

4.5) Đồng hồ cảm biếnnhiệt độ dạng khí

Đồng hồ cảm biếnnhiệt độ dạng khíđược sử dụng làm chất đo nhiệt độ thay vì chất lỏng như trong “đồng hồ cảm biếnnhiệt độ dạng chấtlỏng”.Tuy nhiên điểm khác biệt của loại này là không phải sự giãn nở của chất lỏng được đo, mà là sự tăng áp suất ở một thể tích không đổi có liên quan đến sự gia tăng nhiệt độ.Đối với một loại khí lý tưởng, áp suất khí ở một thể tích không đổi chỉ được xác định bởi nhiệt độ.

*

Nguyên lý hoạt động của đồng hồ dạng khí là đo áp suất dựa trên việc sử dụng một ống uốn cong hình chữ Ctrong lòng ống có chứa khí trơ như nitơ, heli hoặc argon chịu áp suất cao.Ống được nối với đầu dò và toàn bộ hệ thống được bịt kín.Khi đầu dò và khí bên trong nó được làm nóng, áp suất tăng. Ống chữ Cbị uốn cong như một lò xo do áp lực ngày càng tăng.Biến dạng đàn hồi này do sự gia tăng áp suất đóng vai trò là thước đo nhiệt độ và có thể được hiển thị ra thang đo hiệu chuẩn.

*

Để tăng độ nhạy đo, biến dạng nhỏ tương đối của ống trong quá trình tăng áp không phải là đầu ra trực tiếp trên thang đo mà trước tiên được khuếch đại bởi một cơ cấu đòn bẩy với giá đỡ và bánh răng.Để ổn định kim đồng hồ do phản ứng ngược giữa giá đỡ và bánh răng, một lò xo tóc được nối với trục của bánh răng. Nếu không, bạn sẽ đọc nhiệt độ hơi khác nhau tùy thuộc vào việc nhiệt độ tăng hay giảm, bởi vì các bánh răng tiếp xúc với các sườn răng khác nhau của giá đỡ.

5) Ứng dụng đồng hồ cảm biến nhiệt độ

Thông thường, đồng hồ cảm biếnnhiệt độ công nghiệp được dùng rất phổ biến trong các ngành như: năng lượng, hóa chất, các nhà máy đóng tàu, điện lạnh, sản xuất chế biến,… Ngoài ra, đồng hồ đo nhiệt độ còn được dùng trong các hệ thống để điều chỉnh nhiệt độ lò nướng, dầu, máy nén…

Với ưu điểm giá thành rẻ so với loại đồng hồ điện tử thì đồng hồ đo nhiệt độ công nghiệp dạng cơ (lưỡng kim) được sử dụng nhiều hơn, do đó cũng tìm tìm mua và dễ lựa chọn hơn. Nhất là trong những ứng dụng cần đo nhiệt độ mà độ chính xác không cần cao; ở mức tương đối ± 1% thì sử dụng đồng hồ dạng cơ là hợp lý nhất.

Tuy nhiên đối với các ứng dụng cần theo dõi nhiệt độ với độ chính xác ở mức cao và muốn điều khiển nhiệt độ tự động. Thì ta nên dùng loại cảm biến đo nhiệt độ với bộ truyền tín hiệu là phù hợp nhất.

*

6) Tiêu chí cần lưu ý khi chọn muađồng hồ cảm biến nhiệt độ

Đồng hồ cảm biếnnhiệt độ rất đa dạng trên thị trường với nhiều kiểu dáng, mỗi loại phục vụ cho các ứng dụng và ngành công nghiệp khác nhau. Bạn cần nắm đặc trưng của từng loại và mục đích sử dụng của mìnhđể lựa chọn loại đồng hồ phù hợp nhất. Sau đây là những tiêu chí để bạn lựa chọn đồng hồ sao cho phù hợp nhất

Đơn vị đo nhiệt độ

Tùy thuộc vào spec của hệ thống mà ta lựa chọn đơn vị đo nhiệt độ cho phù hợp với nhu cầu và thông số kỹ thuật bạn muốn đo. Các đơn vị thông dụng thường là độ C, độ F, độ K,..

Kích thước của mặt đồng hồ

Các kích thước phổ biến của mặt đồng hồ phổ biến là 50, 63, 80, 100, 160 và 250 mm. Với cùng một dải nhiệt độ đo như nhau, đồng hồ nào được thiết kế có mặt đồng hồ càng lớn thì càng chính xác. Tùy theo nhu cầu sử dụng và mức chi của đơn vị sử dụng mà ta lựa chọn size đồng hồ phù hợp.

Dải nhiệt độ cần đo

Lựa chọn dải đo phù hợp rất quan trọng vì nó sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của đồng hồ nhiệtkhi đo. Dải đo càng gần với áp lực cần đo thì độ chính xác càng cao. Thông thường người ta lựa chọn nhiệt độ tối đa của đồng hồ lớn hơn khoảng 20% so với áp lực thực tế.

Kiểu dáng thiết kế và cấu tạo của đồng hồ

Tùy tình huống khác nhau, theo nhu cầu và vị trí lắp đặt mà ta lựa chọn kiểu dạng thiết kế cho phù hợp nhất . Chẳng hạn như ta cần đo ở khoảng cách xa thì sử dụng đồng hồ đo dạng dây là hợp lý và hiệu quả. Hoặc cần theo dõi liên tục với độ chính xác cao thì ưu tiên của bạn nên là sử dụng dạng đồng hồ điện tử để kết quả được tối ưu nhất.

7) Top 3 thương hiệuđồng hồ cảm biến nhiệt độ tốt nhất hiện nay (Update 2022)

7.1) Đồng hồ cảm biếnnhiệt độ Autonics

Thiết bị cảm biến và điều khiển nhiệt độcủaAutonicsđược đánh giá là có khả năng đáp ứng với tốc độ cao và nhanh chóng đạt đến giá trị mà người sử dụng mong muốn. Độ sai sốhiển thị của đồng hồ đo nhiệt hãng này vô cùng nhỏ chỉ từ±0.1% đến ±0.3%.Bộ cảm biếnnhiệtAutonicsđược thiết kế với nhiều ngõ ra, chế độ điều khiển đa dạng,dễ dàng và thân thiện với người dùng. Rất nhiều ngành nghề cần đến loại sản phẩm này có thể kể đến nhưdây chuyền chế biến thực phẩm, đùn nhựa, hệ thống nhà kính, xử lý rác thải, đóng gói sản phẩm,...

*

7.2) Thiết bị đo lường và hiển thịnhiệt độ Conotec

Bộ hiển thị vàđiều khiểnnhiệt độ Conoteccũng được xem là một sự lựa chọn không tồi. Thiết bị này hoạt động với độ chính xác hiển thị cao±0.3%, có nhiều loại ngõ vào: chức năng lưạ chọn cảm biến nhiệt độ, điện áp và dòng điện, nhiều ngõ ra phụ: LBA, SBA, 7 ngõ ra Alarm, ngõ ra truyền thông RS485.Đồng hồ hiêu chỉnh nhiệt của Conotec giúp giảm thiểu lượng năng lượng tiêu thụ, duy trì các tiện ích về nhiệt và giám sát các hệ thống vô cùng tốt.2 thiết bị chuyên dụng cho mục đích đo lường và hiển thị của hãng Conotec có thể kể đến như: Conotec FOXCNT-PM3000 và đồng hồ hiển thị nhiệt độ CONOTEC FOX-PM5000