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.

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.

Hình 1. Phương trình Callendar – Van Dusen trong hoạt động cảm biến nhiệt độ Pt100

Tiêu chuẩn IEC xác định đầu ra cảm biến Pt100 bằng cách sử dụng phương trình bậc 4 được phát triển bởi Hugh Longbourne Callendar (nhà vật lý người Anh) và Milton S. Van Dusen (nhà hóa học người Mỹ), và ngày nay được gọi là phương trình Callendar – Van Dusen (phương trình CVD).

Hình 2. Các dạng của phương trình Callendar – Van Dusen

Mỗi cảm biến nhiệt độ RTD riêng lẻ sẽ có đường cong duy nhất của riêng mình mà sẽ thay đổi một chút từ đường cong lý tưởng, phụ thuộc vào độ tinh khiết của cảm biến.

Hình 3. Sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ

Phương trình CVD được sử dụng để xác định đường cong RTD duy nhất này bằng cách tìm các hằng số CVD. Trong phương pháp này, một RTD được đo bằng nhiều buồng nhiệt độ chính xác khác nhau. Dữ liệu thu thập được phù hợp với đường cong bậc 4, từ đó xác định được các hệ số và hằng số cảm biến Callendar – Van Dusen:

Hình 4. Quan hệ giữa các hệ số và hằng số cảm biến của phương trình CVD

Trong công nghiệp, cảm biến nhiệt độ Pt100 thường sử dụng giá trị α = 3.85 . 10-3, theo đó thì các hệ số và hằng số cảm biển khác như sau:

A = 3.9083 . 10-3

B = -5.775 . 10-7

C = -4.183 . 10-12

δ = 1.500

β = 0.1086

Phương trình Callendar – Van Dusen được sử dụng trong việc kết hợp bộ chuyển đổi – cảm biến (transmitter – sensor) để tạo ra một đường cong gần giống với mối quan hệ điện trở và nhiệt độ của RTD. Đường cong này có thể được tạo ra cho bất kỳ RTD nào bằng cách kết hợp bốn hằng số RTD cụ thể vào phương trình Callendar – Van Dusen, và nó được lập trình vào bộ chuyển đổi thông minh.

Bằng cách này, bộ chuyển đổi thông minh không sử dụng đường cong RTD lý tưởng mà sử dụng đường cong RTD thực tế để chuyển tín hiệu điện trở của cảm biến thành giá trị nhiệt độ, do đó hệ thống cung cấp độ chính xác phi thường.

Hình 5. So sánh sai số của các phương pháp đo nhiệt độ

Mặc dù kết hợp bộ chuyển đổi – cảm biến thường không bắt buộc đối với tất cả các phép đo, nhưng nó là sự lựa chọn thích hợp cho những phép đo yêu cầu độ chính xác tốt nhất có thể.

Phương trình Callendar – Van Dusen để xác định nhiệt độ chính xác cho cảm biển nhiệt độ Pt100, tuy nhiên nó còn phụ thuộc vào độ tinh khiết của platin và dung sai của nhà sản xuất.

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 RTD và ưu nhược điểm

Các cảm biến nhiệt độ RTD (Resistance Temperature Detector – nhiệt điện trở – Pt100) 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.


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.


Lợi thế của cảm biến nhiệt độ Pt100 3 dây

Cảm biến nhiệt độ Pt100 3 dây có ưu điểm hơn so với loại 2 dây do cảm biến nhiệt độ Pt100 3 dây có độ chính xác cao hơn so với loại 2 dây.


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.


Xác định chiều dài chèn thermowell của cảm biến nhiệt độ

Thermowell của cảm biến nhiệt độ được xác định để thích ứng với độ dày của đường ống hoặc các cân nhắc khác như áp suất vận hành, thời gian đáp ứng.


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.


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:


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 đó, điện áp đo tại đầu lạnh tỷ lệ thuận với sự khác biệt về nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh.