Tất cả thông tin về cảm biến nhiệt độ 2 dây

Cảm biến nhiệt độ 2 dây ư ! Nếu bạn hỏi mình về một loại cảm biến nhiệt độ có 2 dây mà không có thông tin gì khác thì phải nói là rất rất khó để xác định đây là loại cảm biến nhiệt độ gì.

Tại sao ư ?

Cảm biến nhiệt độ 2 dây có thể là:

Cảm biến nhiệt độ PT100 2 dây
Đầu dò nhiệt độ loại k
Cảm biến nhiệt độ 4-20mA
Cảm biến nhiệt độ NTC 10k
Cảm biến nhiệt độ PTC
Mô đun cảm biến nhiệt độ

Như vậy, bạn thấy đó. Nếu bạn đang tìm kiếm một cảm biến nhiệt độ 2 dây sẽ có rất nhiều phiên bản khác nhau có thể đáp ứng “cảm biến nhiệt độ 2 dây”.

Vậy làm sao để chọn đúng loại cảm biến nhiệt độ mà bạn đang tìm kiếm. Sau đây là chia sẻ chi tiết của mình về các loại cảm biến nhiệt độ 2 dây mà bạn có thể gặp hoặc tự kiểm tra được.

Nội Dung Chính

Cảm biến nhiệt độ Pt100 2 dây

Cảm biến nhiệt độ PT100 2 dây là một phiên bản của cảm biến nhiệt độ PT100 ( RTD ). Có lẽ bạn đã biết cảm biến nhiệt độ Pt100 có 3 loại:

Cảm biến nhiệt độ Pt100 2 dây
Cảm biến nhiệt độ Pt100 3 dây
Cảm biến nhiệt độ Pt100 4 dây

Trong đó chúng ta thường gặp nhất là loại cảm biến nhiệt độ Pt00 3 dây & hiếm khi bắt gặp loại Pt100 2 dây hay 4 dây.

Bởi,

Loại cảm biến nhiệt độ Pt100 3 dây vừa đo chính xác vừa có giá thành tốt hơn. Chúng ta thường có xu hướng chọn loại thiết bị vừa đáp ứng nhu cầu và vừa túi tiền.

Đó chính là lý do cảm biến nhiệt độ Pt100 3 dây được ưa chuộng sử dụng.

Tại sao lại chọn cảm biến nhiệt độ Pt100 2 dây

Tôi cũng không biết nữa. Nhưng có lẽ là do chi phí hoặc không biết loại 2 dây kém chính xác hơn 3 dây và 4 dây.

Nếu là tôi khi được chọn cảm biến nhiệt độ PT100 thì tôi sẽ luôn luôn chọn loại Pt100 3 dây thay vì 2dây hay 4 dây. Vì nó phổ thông.

Còn nếu như đưa ra tiêu chí ngon – bổ – rẻ thì sẽ chọn loại Pt100 2 dây. Tất nhiên rồi.

Mặc dù sự chênh lệch không đáng kể nhưng Pt100 2 sẽ có thành thấp hơn PT100 3 dây. Nên nếu xét về chi phí thì Pt100 2 dây sẽ tối ưu hơn.

Sự khác biệt giữa Pt100 2 dây, 3 dây và 4 dây

PT100 2 dây: Gồm hai dây dẫn được kết nối trực tiếp với điện trở Pt100. Chúng ta có thể đo điện trở của cảm biến Pt100 2 dây để xác định nhiệt độ.
PT100 3 dây: Gồm ba dây dẫn, trong đó hai dây được kết nối trực tiếp với điện trở Pt100 và dây còn lại được sử dụng để bù trừ điện trở dây dẫn giúp đo nhiệt độ chính xác hơn.
Pt100 4 dây: Gồm bốn dây dẫn, trong đó hai dây được kết nối trực tiếp với điện trở Pt100 và hai dây còn lại được sử dụng để bù trừ điện trở dây dẫn và giảm thiểu nhiễu.

Về bên ngoài chúng ta chì thấy các đầu dây tín hiệu ngõ ra 2 dây, 3 dây, 4 dây nhưng sự khác biệt nằm ở bên trong:

Loại Pt100	Cấu tạo	Cách hoạt động	Ưu điểm	Nhược điểm
2 dây	2 dây dẫn	Đo điện trở Pt100	Đơn giản, giá rẻ	Độ chính xác thấp
3 dây	3 dây dẫn	Đo điện trở Pt100 và bù trừ điện trở dây dẫn	Độ chính xác cao hơn loại 2 dây	Phức tạp hơn, giá thành cao hơn
4 dây	4 dây dẫn	Đo điện trở Pt100, bù trừ điện trở dây dẫn và giảm thiểu nhiễu	Độ chính xác cao nhất	Phức tạp nhất, giá thành cao nhất

Cách xác định cảm biến nhiệt độ Pt100

Kiểm tra cảm biến nhiệt độ PT100 bằng VOM

Đối với cảm biến nhiệt độ Pt100 2 dây, 3 dây, 4 dây chúng ta đều có chung một cách xác định đây có phải là cảm biến nhiệt độ PT100 hay không.

Các xác định khá đơn giản chỉ với một đồng hồ VOM.

Đối với Pt100 2 dây chỉ có 2 màu: đỏ và trắng
Đối với Pt100 3 dây: 2 dây đỏ và 1 dây trắng
Đối với Pt100 3 dây: 2 dây đỏ và 2 dây trắng

Các xác định như sau:

Các dây cùng màu ( nếu có ) thì Jump lại với nhau. Đối với Pt100 2 dây thì chỉ có 2 dây nên không cần.
Dùng VOM chuyển về thang đo điện trở ( ohm )
Đặt cảm biến tại môi trường ngoài trời.
Đo điện trở của 2 dây khác màu của cảm biến PT100
Đọc giá trị điện trở.

Nếu PT100 còn sử dụng tốt thì đồng hồ VOM sẽ có giá trị điện trở từ 112 ohm tại 30oC. Nếu chúng ta đo giá trị điện trở quanh quanh giá trị này cảm biến nhiệt độ PT100 còn hoạt động tốt.

Chúng ta nên cắm đầu dò Pt100 vào lửa hoặc nước đá xem giá trị điện trở có thay đổi hay không. Nếu có thì cảm biến Pt100 2 dây còn hoạt động tốt.

Ngược lại, Cảm biến nhiệt độ Pt100 2 dây không còn hoạt động tốt. Có thể bị hỏng hoặc không phải Pt100.

Cách xác định cảm biến nhiệt độ PT100 bằng thiết bị chuyên dụng Seneca MSC. Các thiết bị cần bao gồm:

Bộ kiểm tra tín hiệu cảm biến nhiệt độ PT100 – Seneca MSC
Cảm biến nhiệt độ PT100 2 dây, 3 dây, 4 dây đều được

Giới thiệu nhanh về MSC:

Seneca MSC là một thiết bị hiệu chuẩn chính xác cao cho hầu hết các loại cảm biến và tín hiệu có trong các nhà máy thường dùng: chức năng đo và tạo tín hiệu.

Kiểm tra cảm biến nhiệt độ bằng máy đo chuyên dụng MSC

Cảm biến nhiệt độ RTD – Pt100 2 dây, 3 dây, 4 dây
Các loại cảm biến nhiệt độ Thermocouple K, R, S, B, J …
MV: -10…+90mV
Tín hiệu Analog 4-20mA, 0-20mA, 0-27Vdc …
Load cell – cảm biến trọng lương ohm, -0,2…+2,4mV/V
Tần số: 0,1…1000 Hz
Xung: min 0,5ms 1-24V
Hiển thị tại màn hình điện thoại, Máy tính bảng và cả máy tính qua phần mềm MSC của hãng Seneca.

Việc kiểm tra hết sức đơn giản.

Mở nguồn MSC bằng cách nhấn và giữ phím Power trong 3s
Mở phần mềm MSC trên điện thoại
Kết nối Bluetouch giữa điện thoại và MSC
Tại điện thoại chọn chế độ Signal Measurement
Kẹp 2 đầu SN+ và SN- vào Pt100 2 dây

Xem kết quả trên màn hình: nhiệt độ và điện trỡ thực tế của PT100 tại thời điểm hiện tại trên màn hình điện thoại.

MSC sẽ hiển thị nhiệt độ thực tế tương ứng với điện trở của cảm biến nhiệt độ PT100.

Đầu dò nhiệt độ loại K

Đầu dò nhiệt độ can K là loại thường gặp nhất trong tất cả các loại cảm biến nhiệt độ 2 dây. Chúng ta cũng rất hay nhầm lẫn giữa đầu dò nhiệt độ can K với cảm biến nhiệt độ Pt100 2 dây.

Cảm biến nhiệt độ loại K hay còn gọi là cặp nhiệt điện ( Thermocouple type K ). Nếu bạn muốn đo nhiệt độ cao thì cảm biến nhiệt độ loại K là một lựa chọn phù hợp.

Can K có thể chịu được nhiệt độ lên tới 1100oC đối với can Inox và 1200oC đối với can sứ. Bạn cần lưu ý rằng nhiệt độ làm việc tốt nhất của can K là khoảng 80% thang nhiệt độ tối đa mà can K có thể làm việc.

Dây cảm biến nhiệt độ loại K

Nếu bạn đang có một dây cảm biến nhiệt độ chỉ có 2 dây thì khả năng rất cao đây chính là dây cảm biến nhiệt độ loại K.

Bởi,

Dây cảm biến nhiệt độ phổ biến nhất chỉ có can K và Pt100 thường được dùng trong công nghiệp. Dây cảm biến nhiệt độ loại K thường được đánh dấu ( + ) và ( – ) tại đầu ra.

Hoặc

Cảm biến sẽ được ghi nhãn mác là Thermocouple K để phân biệt với các loại cảm biến khác.

Dây cảm biến nhiệt độ loại K có nhiệt độ làm việc khá thấp chỉ từ 0-400oC và không thể đo tới 1000oC hay 1200oC như mọi người lầm tưởng.

Để đo nhiệt độ cao bạn cần chọn loại cảm biến nhiệt độ loại K dạng đầu HEAD hay còn gọi là dạng củ hành.

Cảm biến nhiệt độ loại K

Cảm biến nhiệt độ loại K hay còn có tên gọi khác là Thermocouple type K với hai loại:

Đầu dò nhiệt độ bằng Inox
Đầu dò nhiệt được bọc sứ ( Ceramic )

Đầu dò nhiệt Thermocouple bằng Inox có thể chịu được nhiệt độ lên tới 1100oC với vật liệu Inconel.

Để chịu được nhiệt độ cao hơn bạn cần sử dụng đầu dò nhiệt can K bọc sứ bên ngoài. Thermocouple loại K bọc sứ có thể chịu được nhiệt độ lên tới 1200oC.

Đây cũng là ngưỡng tối đa mà can nhiệt loại K có thể đo được.

Phân biệt cảm biến nhiệt độ loại K

Nếu bạn đang có cảm biến nhiệt độ mà chỉ có 2 dây đánh dấu Cộng ( + ) và Trừ ( + ) thì khả năng rất cao đây chính là cảm biến nhiệt độ loại K.

Cách phân biệt cảm biến can nhiệt loại K đơn giản và hiệu quả nhất đó chính là bộ kiểm tra tín hiệu nhiệt độ chuyên dụng như MSC của Seneca.

Cảm biến nhiệt độ 2 dây loại 4-20mA

Cảm biến nhiệt độ 4-20mA đó chính là sự kết hợp giữa cảm biến nhiệt độ và một bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ bên trong đầu cảm biến. Cảm biến nhiệt độ chỉ có 2 dây ngõ ra 4-20mA.

Nó có thể là cảm biến nhiệt độ Pt100 hoặc can nhiệt loại K tích hợp bộ chuyển đổi tín hiệu loại tròn, có kích thước nhỏ gọn nằm bên trong cảm biến.

Cảm biến nhiệt độ Pt100 + bộ chuyển đổi nhiệt độ T120

Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt đội T120 dùng cho PT100

Cảm biến nhiệt độ PT100 về bản chất chỉ ra tín hiệu điện trở. Khi nhiệt độ tăng thì điện trở tăng và ngược lại.

Tuy nhiên, khi qua bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ thì cảm biến nhiệt độ PT100 trở thành cảm biến nhiệt độ 4-20mA. Bởi lúc này cảm biến sẽ có tín hiệu ngõ ra trực tiếp là 4-20mA.

Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ cần được cài đặt trước khi sử dụng. Vi dụ: 0-100oC tương ứng 4-20mA.

Khi đó tại 0oC sẽ xuất ra 4mA và 100oC tương ứng 20mA. Tín hiệu 4-20mA là tuyến tính nên sẽ tăng dần đều theo giá trị nhiệt độ thực tế mà cảm biến đo được.

Mình lấy ví dụ:

Cảm biến nhiệt độ PTS-1B-6X050-B3B, phi 6mm dài 50mm có kích thước 6 x 50mm. Khi đo điện trở sẽ đo được khoảng 114oC tại nhiệt độ môi trường.

Khi qua bộ chuyển đổi tín hiệu cài đặt 0-100oC tương ứng 4-20mA sẽ đo được khoảng 9,3mA.

Như vậy, cảm biến nhiệt độ 2 dây loại Pt100 + bộ chuyển đổi tín hiệu chính là cảm biến nhiệt độ 4-20mA mà chúng ta thường thấy.

Đây cũng là cấu hình tiêu chuẩn cho cảm biến nhiệt độ. Bởi bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ sẽ cho ra tín hiệu chính xác hơn, nhanh hơn và chống nhiễu tốt hơn so với cảm biến không có bộ chuyển đổi tín hiệu.

Cảm biến nhiệt độ loại K + bộ chuyển đổi nhiệt độ can K

Bộ chuyển đổi tín hiệu can K - T121 — Bộ chuyển đổi tín hiệu can K – T121

Tương tự như cảm biến nhiệt độ Pt100 thì cảm biến nhiệt độ can K kết hợp với bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ cũng ra tín hiệu 4-20mA.

Tuy nhiên,

Đối với can nhiệt loại K thì bộ chuyển đổi tín hiệu có giá thành khác đắc đỏ so với loại chuyên dụng cho Pt100.

Đơn giản là,

Cảm biến nhiệt độ loại K có sai số lớn do tín hiệu ngõ ra là mV và cần loại bộ chuyển đổi tín hiệu có độ nhạy cao và khả năng chống nhiễu tốt.

Để làm được điều này các bộ chuyển đổi nhiệt độ cần sử dụng các linh kiện chất lượng cao để đảm bảo độ chính xác trong quá trình đo lường.

Mình lấy ví dụ bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ T121 sẽ có giá thành cao hơn khá nhiều so với bộ chuyển đổi tín hiệu T120 của cùng Seneca sản xuất.

Điểm khác biệt giữa hai loại này chính là T120 chỉ có thể chuyển đổi được cho cảm biến nhiệt độ Pt100. Còn T121 thì có thể chuyển đổi cho cảm biến nhiệt độ Pt100 và can nhiệt loại K và các loại can nhiệt khác.

Ngoài ra,

Bộ chuyển đổi tín hiệu t121 còn có khả năng chống nhiễu và khuếch đại tín hiệu khi dùng cho Thermocouple nói chung và cảm biến nhiệt độ can K nói riêng.

Sự khác biệt này là đáng giá và chính vì thế giá thành của T121 cao hơn T120 cũng không ít.

Chúc các bạn thành công !

Kỹ sư Cơ – Điện Tử

Nguyễn Minh Hòa