Tìm Hiểu Bộ Chuyển Đổi Tín Hiệu Nhiệt Độ

Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ là một thiết bị trung gian giúp chuyển đổi tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ như Pt100 , thermocouple ( can K ) về trung tâm điều khiển như PLC , DCS hoặc bộ điều khiển PID. Bộ chuyển đổi nhiệt độ đóng vai trò như một bộ khuếch đại & chuyển đổi tín hiệu trước khi chuyển tiếp tín hiệu về thiết bị ghi.

[ Tìm hiểu ] bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ ?

Chức Năng Bộ Chuyển Đổi Tín Hiệu Nhiệt 

Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ kết nối với cảm biến nhiệt độ để truyền tín hiệu ở các nơi khác nhau nhằm mục đích giám sát và điều khiển. Thông thường, cảm biến nhiệt độ là các loại cảm biến RTD , Thermisor , Thermocouple và cần giao tiếp với PLC , DCS , bộ ghi dữ liệu hoặc bộ hiển thị nhiệt độ.

Vai trò của bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ là cách ly tín hiệu nhiệt độ , lọc nhiễu EMC , khuếch đại và chuyển đổi tín hiệu của cảm biến nhiệt độ thành dải 4-20mA hoặc 0-10V để sử dụng. Khi sử dụng qua bộ chuyển đổi việc cài đặt & chọn thang đo nhiệt độ trở nên đơn giản với hai mức LOW và HIGHT tương ứng với tín hiệu analog 4-20mA hoặc 0-10V.

Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ 4-20ma là phổ biến trong sản xuất vì phần lớn các thiết bị công nghiệp thông qua phạm vi tín hiệu này. Tín hiệu nhiệt độ truyền có thể được thu nhỏ bên trong bộ phát nhiệt độ để đáp ứng nhu cầu của ứng dụng, ví dụ: 4mA có thể được sử dụng để đại diện cho -17,7 ° C (0 ° Fahrenheit) và giá trị cao nhất trong phạm vi (20mA) có thể được sử dụng để đại diện cho 37,7 ° C (100 ° Fahrenheit).

Các loại tín hiệu đầu vào cho bộ chuyển đổi nhiệt độ

Cảm biến nhiệt độ RTD ( Resistance Temperature Detectors ) là loại đầu dò nhiệt độ điện trở hay còn gọi là thiết bị đo nhiệt độ điện trở là một trong những cảm biến nhiệt độ được sử dụng phổ biến nhất trong công nghiệp hiện nay. Trong đó cảm biến nhiệt độ RTD loại PT100 được dùng nhiều nhất bởi kết quả đo của nó chính xác và lặp lại ở nhiệt độ từ -200 đến 850oC.

Cảm biến RTD bao gồm một điện trở thay đổi giá trị theo nhiệt độ. RTD phổ biến nhất cho đến nay là PT100 385. Yếu tố này đo được 100 Ohms @ 0 độ C (32 ° F) và 138,5 Ohms @ 100 ° C (212.0 ° F).

Thermocouple hay còn gọi là can nhiệt có một cặp dây kim loại không giống nhau được nối ở một đầu. Các mối nối tao ra một điện áp mức thấp tỉ lệ thuận với sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai đầu mở và đóng.

Tại sao nên dùng bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ

Trong nhiều trường hợp, nhiệt độ của một quá trình đo từ xa cần phải được theo dõi liên tục. Các thiết bị cảm biến nhiệt độ thông thường như cạo8 nhiệt điện ( Thermocouple ) và Pt100 ( RTD ) có thể tạo ra một tín hiệu rất nhỏ. Các tín hiệu này cần phải được kết nối với bộ chuyển đổi tín hiệu & khuếch đại chúng về tín hiệu chuẩn Analog 4-20mA hoặc 0-10V. Khi được chuyển đổi thành tín hiệu Analog chúng được truyền qua dây đồng thông thường để điều khiển các thiết bị khác như máy đo , máy ghi dữ liệu , bộ ghi biểu đồ hoặc bộ điều khiển PID.

Khi nào không cần dùng bộ chuyển đổi nhiệt độ

–          Không cần điều khiển chính xác ví dụ như các nhà máy thủy sản , các chảo chiên thực phẩm , giám sát các kho lạnh …

–          Chi phí sẽ tăng cao nếu dùng thêm bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ nếu nhà máy đó qui mô nhỏ , tiêu chuẩn thấp họ sẽ chọn các bộ đọc trực tiếp từ cảm biến nhiệt độ .

–          Khoảng cách của cảm biến đến nơi nhân tín hiệu quá ngắn nên có thể bù nhiệt từ bộ hiển thị tín hiệu nhiệt độ .

–          Nếu gắn trực tiếp từ cảm biến nhiệt độ vào bộ đọc nhiệt độ thì thời gian đáp ứng rất chậm nên nếu không cần chính xác thì nên dùng bộ đọc nhiệt độ trực tiếp.

–          Đo nhiệt độ môi trường để làm thí nghiệm , học tập chúng ta nên dùng các bo mạch đọc trực tiếp cảm biến nhiệt độ

Tại Sao Bộ Chuyển Đổi Tín Hiệu Nhiệt Độ Là Một Thiết Bị Quan Trọng

Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ là một thiết bị trung gian giữa cảm biến nhiệt độ và hệ thống thu thập dữ liệu & điều khiển. Bản thân các thiết bị thu thập dữ liệu cũng có các Modul mở rộng để đọc được các tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ tương ứng. Nhưng câu hỏi đặt ra là tín hiệu truyền đi xa như vậy trước khi tới PLC hay DCS có còn là một giá trị chính xác. Hãy cùng tìm hiểu tiếp nhé.

Bộ Chuyển Đổi Nhiệt Độ Nên Dùng Trong Các Trường Hợp 

–          Đối với cảm biến nhiệt độ loại PT100 nếu như khoảng cách từ cảm biến Pt100 đến bộ hiển thị hoặc PLC xa thì điện trở của PT100 ( 100ohm ) sẽ  “ cộng “ với điện trở của dây dẩn tín hiệu đưa về bộ đọc nhiệt độ hoặc PLC  . Lúc này nhiệt độ sẽ có sự sai lệch , không chính xác .

–          Đối với cảm biến nhiệt độ loại can nhiệt ( Thermocouple ) thì tín hiệu đưa về là tín hiệu mV rất nhỏ ( khoảng 10mV tùy từng loại can nhiệt ) . Nếu kéo dây dẩn thì tín hiệu mV sẽ bị sụt áp dẩn đến sai lệch nhiệt độ . Ví dụ can R dãy đo là 0 – 1760oC tương ứng với 0-10mV đưa về PLC .Nếu từ can R đưa về PLC bị sụt áp còn lại 9mV thì PLC sẽ đọc sai số 176oC , thay vì đọc nhiệt độ max là 1760oC thì PLC chỉ đọc được 1584oC .

–          Nếu như gắn bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ ngay trên đầu cảm biến nhiệt độ thì tín hiệu đưa về là tín hiệu 4-20mA sẽ đảm bảo không bị suy giảm khi đưa về bộ đọc nhiệt độ hoặc PLC . Trung bình có thể kéo dài hơn 200m khi gắn bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt tùy theo điện trở của dây dẩn thì có thể kéo dài hơn hoặc ngắn hơn.

–          Khi cần điều khiển chính xác trong các nhà máy : bia , sữa , thực phẩm … thì luôn luôn dùng bo chuyen doi tin hieu nhiet do để đảm bảo tín hiệu luôn chính xác , không suy giảm , thời gian đáp ứng nhanh . Thường các bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độcó thời gian đáp ứng từ 0.25ms đến 1s tùy theo loại và hãng sản xuất .

–          Một số bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ ngoài output 4-20mA còn có tích hợp chuẩn HART hoặc Profibus thì chúng ta phải dùng bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ tương ứng.

Làm thế nào để sử dụng bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ

Bộ chuyển đổi tín hiệu lấy nguồn từ xa từ bộ nguồn tương ứng với đầu vào của cảm biến. Tín hiệu thực tế được truyền đi như một sự thay đổi của dòng điện được phát ra từ cảm biến nhiệt độ. Cụ thể, tại một giá trị nhiệt độ THẤP sẽ tương ứng với tín hiệu 4mA dòng điện từ nguồn 24Vdc. Sau đó, nhiệt độ tăng lên thì bộ chuyển đổi sẽ thay đổi giá trị tăng theo tương ứng cho tới 20mA – giá trị này gọi là nhiệt độ CAO. 

Hai giá trị THẤP – CAO sẽ tương ứng với hai đại lượng 4mA và 20mA và chúng thay đổi tuyến tính với nhau. Hai giá trị 4mA, 20mA này sẽ được cài đặt trên bộ chuyển đổi nhiệt độ tương ứng với giá trị nhiệt độ mà chúng ta muốn sử dụng. Giả sử , chúng ta dùng cảm biến Pt100 để đo nhiệt độ dưới 200oC thì chúng ta sẽ cài đạt dải đo nhiệt độ trên bộ chuyển đổi Pt100 là 0-200 độ C. Tín hiệu xuất ra từ bộ chuyển đổi nhiệt độ sẽ là 4-20mA tương ứng với 0-200oC.

Các loại bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ 

Cảm biến nhiệt độ có rất nhiều loại trong đó Pt100 và Thermocouple loại K là hai loại cảm biến nhiệt độ được sử dụng nhiều nhất. Như vậy chỉ cần hai loại bộ chuyển đổi là đủ ? Cùng tìm hiểu thêm về thế giới bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ nhé.

Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ T120 | Output 4-20mA Passive

Seneca T120 là một bộ chuyển đổi tín hiệu chuyên dùng cho cảm biến nhiệt độ loại RTD có thể nhận được hai loại cảm biến : Pt100 và Ni100 với khả năng tuỳ chọn thang đo nhiệt độ từ -200…650oC.

Thông số kỹ thuật Seneca T120 

• Nhận tín hiệu nhiệt độ loại : Pt100 & Ni100
• Loại cảm biến : 2 dây , 3 dây , 4 dây
• Thang đo nhiệt độ : -200…650oc
• Kiểu lắp đặt : gắn trong cảm biến hoặc tủ điện
• Tín hiệu ngõ ra dạng : 4-20mA 2 dây
• Cài đặt bằng phần mềm của hãng
• Nguồn cấp dạng Loop power 5…30Vdc , không cần cấp nguồn bởi nguồn và tín hiệu chung
• Sau số : 0.1%
• Thời gian đáp ứng < 620ms

Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ T120 có ưu điểm giá thành khá rẻ so với các loại bộ chuyển đổi tín hiệu khác dù có xuất xứ từ Ý. Một giải pháp phù hợp cho các yêu cầu đơn giản với chi phí thấp.

Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ T121 | Output 4-20mA Passive

Thiết kế tương tự như bộ chuyển đổi T120 nhưng với nhiều chức năng mở rộng hơn so với T120. Bộ chuyển đổi T121 nhận được nhiều tín hiệu đầu vào hơn so với T120 cũng như có khả năng chống nhiễu.

Thông số kỹ thuật Seneca T121

• Input đầu vào RTD : Pt100 , Ni100 , Pt500 , Pt1000 
• Input đầu vào Thermocouple : K , R, S , J , T , B , E , NN
• Đầu vào biến trở : 500 ohm … 100K ohm
• Đầu vào milivoltage từ -150 … + 150mV
• Điện trở tuyến tính : 0….400 ohm
• Tín hiệu ngõ ra : 4-20mA 
• Sai số : 1%
• Thời gian đáp ứng < 620ms 
• Cách ly chống nhiễu tại 1.5KVac
• Nguồn cấp loop power 7…30Vdc , không cần cấp nguồn bởi nguồn và tín hiệu chung
• Lắp đặt trên đầu cảm biến nhiệt độ & tủ điện

Có thể nói T121 chính là một dòng nâng cấp của T120 với khả năng nhận được nhiều loại tín hiệu Input đầu vào & thêm chức năng lọc nhiễu. Điều này làm giá thành của T121 cao hơn so với T120 nhưng giá trị mang lại thì đáng giá.

Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ K121 | Output 4-20mA – 2 wire Passive

Seneca K121 mang tới một giải pháp tuyệt vời cho các ứng dụng liên quan tới chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ Pt100 và cả Thermocouple. Đặc biệt khi dùng chuyển đổi cho các loại Thermocouple K , R hay S thì bên trong K121 có tích hợp sẵn chức năng CJC để bù nhiệt ngay bên trong thiết bị tại thời điểm cài đặt mà không cần dùng tới dây bù nhiệt.

Thông số kỹ thuật Seneca K121

• Input đầu vào RTD : Pt100 , Ni100 , Pt500 , Pt1000 
• Input đầu vào Thermocouple : K , R, S , J , T , B , E , NN
• Đầu vào biến trở : 500 ohm … 10K ohm
• Đầu vào milivoltage từ -150 … + 150mV
• Tín hiệu từ -24Vdc …. + 24Vdc
• Tín hiệu : -30Vdc …_ 30Vdc
• Điện trở tuyến tính : 0….400 ohm
• Tín hiệu ngõ ra : 4-20mA 
• Sai số : 1%
• Thời gian đáp ứng < 140ms 
• Cách ly chống nhiễu tại 1.5KVac
• Nguồn cấp loop power 7…30Vdc , không cần cấp nguồn bởi nguồn và tín hiệu chung
• Lắp đặt trên DIL RAIL tủ điện
• Thiết kế mỏng 6.2mm

Có thể nói rằng bộ chuyển đổi tín hiệu K121 gần như chuyển đổi được tất cả các loại tín hiệu đầu vào ra tín hiệu 4-20mA dạng 2 dây. Tức là, dù là một bộ chuyển đổi gắn tủ điện nhưng bộ chuyển đổi K121 lại không cần cấp nguồn mà dùng nguồn trên chính tín hiệu Outut về. Đây là một tiện ích khi mà tất cả các thiết bị gần như đã chuyển đổi sang dạng 4-20mA 2 wire passive.

Bộ chuyển đổi tín hiệu K109PT | Output 4-20mA / 0-10V

Nếu hệ thống đang sử dụng cảm biến nhiệt độ loại Pt100 thì K109Pt là một sự tham khảo cần phải biết tới bởi đây là một bộ chuyển đổi tín hiệu Pt100 chuyên dụng với nhiều chức năng mở rộng so với các loại bộ chuyển đổi nhiệt độ khác.

Thông số kỹ thuật K109PT

• Nguồn cấp : độc lập so với K121
• Lắp đặt DIN Rail tủ điện
• Input : Pt100 loại 2 dây , 3 dây , 4 dây 
• Thang đo : từ -150 … 650oC
• Cài đặt bằng Switch ngay trên thiết bị
• Tín hiệu ngõ ra dòng : 0-20mA , 4-20mA 
• Tín hiệu ngõ ra áp : 0-10V , 10-0V , 0-5V , 1-5V
• Thời gian đáp ứng < 50ms
• Sai số : 0.1%
• Cách ly chống nhiễu 1.5KVac

Được thiết kế dàng riêng cho Pt100 nên bộ chuyển đổi tín hiệu Pt100 K109Pt có thể cài đặt ngay trên thiết bị cùng với nhiều lựa chọn tín hiệu ngõ ra so với các bộ chuyển đổi tín hiệu khác. Bộ chuyển đổi K109Pt là một sự lựa chọn hợp lý nhất cho cảm biến nhiệt độ loại Pt100 để truyền tín hiệu analog về trung tâm.

Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ Z109REG2-1 | 1 x  Ouput analog + 1 Output Digital 

Đây là một bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ đa năng kèm theo một chức năng cảnh báo nhiệt độ quá cao hoặc nhiệt độ quá thấp kèm tín hiệu ngõ ra Analog 4-20mA hoặc 0-10V. Bộ chuyển đổi tín hiệu Z109REG2-1 được xem là một bộ chuyển đổi đa năng có thể nhận được tất cả các loại tín hiệu nhiệt độ khác nhau.

Thông số kỹ thuật bộ chuyển đổi Z109REg2-1

• Nguồn cấp độc lập 10…40Vdc , 19…28Vac
• Input RTD : Pt100 , Pt500, Pt1000, Ni100 , KTY81 , KTY84 , NTC với sai số max 0.1oC 
• Input Thermocouple : K , R , T , S , B, E , N , J
• Output 1 : 4-20m , 0-20mA, 0-10V , 0-5V …
• Output 2 : Relay output cảnh báo nhiệt độ cao & nhiệt độ thấp
• Cách ly chống nhiễu 3.750Vac
• Sai số : 0.1%
• Cài đặt bằng DIP Switch & phần mềm Easy Setup micro usb

Với khả năng vừa chuyển đổi vừa cảnh báo nhiệt độ cao hoặc nhiệt độ thấp thì bộ chuyển đổi Z109REg2-1 rất phù hợp cho các ứng dụng điều khiển độc lập mà không cần tới PLC hoặc các thiết bị khác. Đây là một sự lựa chọn tuyệt vời cho các nhà chế tạo máy.

Bộ chuyển đổi tín hiệu Z170REG-1 | 2 x Output analog

Tương tự như bộ chuyển đổi Z109REG2-1 thì bộ chuyển đổi tín hiệu Z170REG-1 cũng có hai ngõ ra Output nhưng mà là hai tín hiệu analog độc lập nhau. Một tín hiệu có thể truyền về PLC để điều khiển, tín hiệu còn lại đưa vào bộ hiện thị tại chổ để giám sát. Đây là một sự lựa chọn tối ưu cho việc thay vì cảm biến Pt100 đôi ( Pt100 6 dây ) tại một khu vực thì chúng ta chỉ cần một cảm biến Pt100 và một bộ chuyển đổi Z170REG-1.

Thông số kỹ thuật Z170REG-1

• Nguồn cấp độc lập 10…40Vdc , 19…28Vac
• Input RTD : Pt100 , Pt500, Pt1000, Ni100  với sai số max 0.1oC 
• Input Thermocouple : K , R , T , S , B, E , N , J
• Output 1 : 4-20m , 0-20mA, 0-10V , 0-5V … ( active / passive )
• Output 2 : 4-20m , 0-20mA, 0-10V , 0-5V … ( active / passive )
• Cách ly chống nhiễu 1.500Vac
• Sai số : 0.1%
• Cài đặt bằng DIP Switch & phần mềm Easy Setup micro usb

Một sự lựa chọn hoàn hảo cho chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ ra analog không chỉ một ngõ ra mà có tới hai ngõ ra analog độc lập nhau. Cài đặt đơn giản bằng DIP Switch cũng như phần mềm miễn phí.

Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ sang Modbus RTU

Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ sang Modbus RTU mới xuất hiện gần đây với khả năng chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ và cho ra tín hiệu số Modbus RTU. Tất cả các tín hiệu ngõ ra được chuyển về dạng địa chỉ tránh trường hợp bị nhiễu trên đường dây khi đi qua các khu vực biến tần có công suất lớn.

Giá bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ ?

–          Về giá thành các bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ thì có rất nhiều loại từ Trung Quốc , Đài Loan , Hàn Quốc , Nhật , Ý , Mỹ , Đức … Mỗi hãng có tiêu chuẩn chất lượng , độ chính xác , các chuẩn công nghiệp khác nhau nên giá cũng khác nhau .

–          Các nhà sản xuất bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ đến từ Châu Á như Trung Quốc , Đài Loan , Hàn Quốc thì giá luôn rẻ nhất nhưng đi kèm thì chất lượng , độ chính xác , thời gian đáp ứng thấp và sai số cao .

–          Các sản phẩm đến từ Châu Âu hoặc Mỹ luôn có giá khá cao nhưng chất lượng , độ chính xác , sai số thấp đáp ứng được các chuẩn khắc khe trong công nghiệp và dầu khí .

–          Seneca của Ý là một trong những nhà sản xuất lớn trong ngành về bộ chuyển đổi tín hiệu với nhiều giải pháp chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ khác nhau. Hãy cho chúng tôi biết bạn đang cần gì để chúng tôi hổ trợ bạn .

Cần tư vấn thêm về các loại bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ hoặc cần giải đáp về kỹ thuật của từng loại bộ chuyển đổi nhiệt độ. Hãy nhanh tay liên hệ vói chúng tôi để được tư vấn & lựa chọn thiết bị phù hợp nhất.

Công Ty TNHH Kỹ Thuật Tự Động Hưng Phát

Số 12 – Đường 310, Rosita Khang Điền  , P. Phú Hữu , Q.9 – TP HCM

Điện thoại : 0978 79 55 66 – Tư Vấn Kỹ Thuật

Email: hoa.nguyen@huphaco.vn