Hiệu ứng Seebeck là cơ sở để đo nhiệt độ của thermocouple. Theo đó, điện áp đo tại đầu lạnh tỷ lệ thuận với sự khác biệt về nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh.

Hiệu ứng Seebeck trong hoạt động của cảm biến nhiệt độ thermocouple

Hiệu ứng Seebeck là cơ sở để đo nhiệt độ của thermocouple. Theo hiệu ứng Seebeck, điện áp đo tại đầu lạnh tỷ lệ thuận với sự khác biệt về nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh. Điện áp này được gọi là điện áp Seebeck, điện áp nhiệt điện, hoặc sức điện động nhiệt điện.

Hình 1. Hiệu ứng Seebeck là cơ sở để đo nhiệt độ của thermocouple

1. Lịch sử

Hiệu ứng Seebeck được đặt theo tên nhà vật lí người Đức Thomas Johann Seebeck (1770-1831), người năm 1826 đã công bố kết quả của những thí nghiệm mà ông đã thực hiện bốn năm trước đó, qua đó đã mở ra một lĩnh vực nhiệt điện mới. Ông quan sát thấy rằng một dòng điện xuất hiện trong một dãy mạch của hai kim loại khác nhau, với điều kiện các nút giao giữa hai kim loại ở nhiệt độ khác nhau.

Hiệu ứng Peltier, được nhà vật lý người Pháp Jean Charles Athanase Peltier (1785-1845) trình bày lần đầu tiên vào năm 1834, được xem như là sự ủng hộ cho hiệu ứng Seebeck và mô tả khả năng tạo ra sự thay đổi nhiệt do sự khác biệt điện áp giữa hai kim loại không đồng nhất ở điểm nối. Hiện tượng này trong một ứng dụng đã được áp dụng như là một cơ chế làm mát cho các thiết bị trạng thái rắn.

Những hiệu ứng quan trọng này còn được gọi là hiệu ứng Peltier-Seebeck.

Hình 2. Hình ảnh nhà vật lý Seebeck và Peltier

2. Hiệu ứng Seebeck trong thermocouple

Trong một thermocouple, một đầu được gọi là đầu nóng, còn đầu kia được gọi là đầu lạnh. Chúng ta sử dụng sức điện động tạo ra bởi một điểm nối và qua điểm tham chiếu để suy ra nhiệt độ. Đầu nóng được đặt bên trong một vỏ cảm biến và tiếp xúc với môi trường cần đo nhiệt độ. Đầu lạnh, hoặc đầu tham chiếu, là đầu kết thúc nằm bên ngoài môi trường đó. Đầu lạnh là nơi nhiệt độ được biết trước và là nơi điện áp được đo. (Ví dụ như trong một bộ chuyển đổi, thẻ đầu vào của hệ thống điều khiển hoặc điều hòa tín hiệu khác). Xem hình 3.

Hình 3. Kết nối bộ chuyển đổi – cảm biến nhiệt độ thermocouple

Khi nhiệt độ tăng lên ở đầu nóng, điện áp đo tại đầu lạnh cũng tăng không tuyến tính. Sự tuyến tính của mối quan hệ giữa điện áp và nhiệt độ phụ thuộc vào sự kết hợp của các kim loại được sử dụng để tạo ra thermocouple.

Dây dẫn cặp nhiệt điện bao gồm hai dây riêng biệt (dương và âm), kèm theo cách điện bằng màu. Do hiệu ứng Seebeck, dây dẫn cặp nhiệt điện có cực phân cực nên dây dương và âm phải được nối với các đầu cuối chính xác. Có nhiều tiêu chuẩn đối với màu cách điện dây dẫn để xác định từng loại cặp nhiệt điện. Tham khảo hình 4.

Hình 4. Các tiêu chuẩn màu dây dẫn thermocouple

Để tìm hiểu thêm các tiêu chuẩn màu dây dẫn của cảm biến nhiệt độ, các bạn có thể tham khảo bài viết Xác định màu dây dẫn cảm biến nhiệt độ theo tiêu chuẩn.

Cảm ơn các bạn đã đọc bài chia sẻ. Mong nhận được sự góp ý của các bạn.

Chúc bạn thành công!

Chịu trách nhiệm nội dung

Đoàn Hữu Thắng

Kỹ sư Điện công nghiệp

Chủ đề liên quan:
Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ RTD và thermocouple

RTD và thermocouple là hai cảm biến nhiệt độ được sử dụng rộng rãi nhất trong các ngành công nghiệp. Tuy nhiên mỗi loại sẽ có nguyên lý hoạt động khác nhau.


Các loại cảm biến nhiệt độ thermocouple và ưu nhược điểm

Các cảm biến thermocouple (T/C – cặp nhiệt điện – can nhiệt) được chia làm nhiều loại theo từng tiêu chí khác nhau. Mỗi loại có các thuộc tính riêng biệt cho từng ứng dụng và phương pháp lắp đặt.


Hướng Dẫn Xác Định Màu Dây Dẫn Cảm Biến Nhiệt Độ PT100, can nhiệt theo tiêu chuẩn

Tiêu chuẩn cho RTD công nghiệp IEC 60751-2008 quy định màu dây dẫn cho cảm biến nhiệt độ Pt100, can nhiệt như sau:


Có thể bạn quan tâm:
Cách lựa chọn cảm biến nhiệt độ RTD và thermocouple

Mặc dù có nhiều loại cảm biến nhiệt độ, các nhiệt điện trở (Resistance Temperature Detector – RTD – Pt100) và cặp nhiệt điện (thermocouple – T/C) là phổ biến nhất các trong ngành công nghiệp quá trình.


Cách tính toán độ chính xác của toàn bộ hệ thống cảm biến nhiệt độ

Độ chính xác của một hệ thống cảm biến nhiệt độ là mức độ gần của giá trị đo với giá trị thực tế của nhiệt độ đó.


Cách chọn thermowell chính xác cho hệ thống cảm biến nhiệt độ

Cảm biến nhiệt độ được lắp đặt vào trong một thermowell để bảo vệ tránh khỏi các điều kiện môi trường ảnh hưởng xấu đến thành phần cảm biến.


Các phương pháp nối đất tốt nhất được đề nghị cho hệ thống cảm biến nhiệt độ

Hệ thống cảm biến nhiệt độ cần được nối đất cách ly để ngăn chặn điện áp cao gây hại cho hệ thống và con người.


Cách lựa chọn bộ chuyển đổi thích hợp cho hệ thống cảm biến nhiệt độ

Bộ chuyển đổi (transmitter) tiếp nhận một loạt các tín hiệu đo lường từ cảm biến nhiệt độ, xử lý chúng, và cung cấp một tín hiệu đầu ra mạnh mẽ.


Đặc điểm của cảm biến nhiệt độ thermocouple loại K (cặp nhiệt điện loại K)

Cảm biến nhiệt độ thermocouple loại K (cặp nhiệt điện loại K) là loại thermocouple được sử dụng phổ biến nhất trong các ngành công nghiệp.


Ảnh hưởng của hiện tượng "green rot" đến cảm biến nhiệt độ thermocouple loại K

“Green rot” còn được gọi là “sự mục xanh”, là một trong những nguyên nhân gây hư hỏng cảm biến nhiệt độ thermocouple loại K.


Phương trình Callendar - Van Dusen trong hoạt động cảm biến nhiệt độ Pt100

Phương trình Callendar – Van Dusen (phương trình CVD) là phương trình mô tả mối quan hệ giữa điện trở và nhiệt độ trong cảm biến nhiệt độ Pt100 nói riêng và cảm biến nhiệt độ RTD nói chung.


Khi nào cần thay thế mới đồng hồ áp suất đang sử dụng?

Đồng hồ áp suất đang sử dụng cần được thay thế mà không thể sửa chữa được khi gặp phải các sự cố ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của đồng hồ và hệ thống.