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 cảm biến sẽ có nguyên lý hoạt động khác nhau.

1. Nguyên lý hoạt động của RTD:

Hình 1. Hình ảnh RTD

RTD (Resistance Temperature Detector – nhiệt điện trở – Pt100) hoạt động dựa trên nguyên tắc điện trở của kim loại tăng lên khi nhiệt độ tăng lên – hiện tượng đó gọi là nhiệt điện trở suất. Do đó, đo nhiệt độ có thể được suy ra bằng cách đo điện trở của cảm biến RTD.

Hình 2. Cấu tạo RTD

Hình 3. Nguyên lý hoạt động RTD

Khi nhiệt độ môi trường tăng hoặc giảm, điện trở RAB (điện trở của RTD) sẽ tăng hoặc giảm theo nhiệt độ môi trường (nhiệt độ tăng thì điện trở tăng, nhiệt độ giảm thì điện trở giảm). Đo giá trị điện trở đó ta có thể suy ra ngược lại giá trị của nhiệt độ.

Cảm biến RTD có thể được chế tạo từ platin, đồng hoặc niken. Platin được sử dụng phổ biến nhất vì độ chính xác cao, khả năng lặp lại tốt và tuyến tính trong một phạm vi nhiệt độ rộng và nó thể hiện sự thay đổi điện trở lớn trên mỗi mức độ thay đổi nhiệt độ. Đồng và niken thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp ít quan trọng do độ chính xác và tuyến tính hạn chế, và các phạm vi nhiệt độ tương đối hẹp.

Hình 4. Sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ

Các giá trị điện trở thay đổi theo một hệ số Alpha α (đối với RTD platin). Hệ số alpha được xác định bằng phương trình:

Alpha = (R100 - R0) ÷ 100 R0

(Trong đó, R0 là điện trở của cảm biến tại 0 °C và R100 là điện trở của cảm biến tại 100 °C)

RTD platin có các giá trị alpha khác nhau từ 0.00375 đến 0.003927, tùy theo độ tinh khiết của platin, giá trị alpha cao nhất cho thấy platin có độ tinh khiết cao nhất. RTD platin có alpha 0.00385 là tiêu chuẩn phổ biến và thương mại nhất trên toàn thế giới.

2. Nguyên lý hoạt động của Thermocouple:

Hình 5. Hình ảnh thermocouple

Cặp nhiệt điện (Thermocouple – T/C – can nhiệt) là một thiết bị cảm biến nhiệt điện mạch kín bao gồm hai dây kim loại khác nhau được nối lại ở hai đầu. Một dòng điện được tạo ra khi nhiệt độ ở một đầu khác với nhiệt độ ở đầu còn lại. Hiện tượng này được biết đến như là hiệu ứng Seebeck, đây là cơ sở để đo nhiệt độ cặp nhiệt điện.

Hình 6. Nguyên lý hoạt động thermocouple

Khi nhiệt độ môi trường tăng hoặc giảm, tác động lên đầu nóng của thermocouple, do hiệu ứng Seebeck nên điện áp VAB ở đầu lạnh của thermocouple sẽ tăng hoặc giảm theo nhiệt độ môi trường (nhiệt độ tăng thì điện áp tăng, nhiệt độ giảm thì điện áp giảm). Đo giá trị điện áp VAB ta có thể suy ra ngược lại giá trị của nhiệt độ.

Mời bạn đọc thêm:

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

KS. Đoàn Hữu Thắng

thang.doan@pretem.com

Nếu bài viết hữu ích, Hãy nhấn nút chia sẻ bên dưới

Chủ đề liên quan: