Cặp nhiệt điện là gì? Có bao nhiêu loại? Khi nào sử dụng?

Cặp nhiệt điện là gì? Có ai không biết cặp nhiệt điện là gì không? Có ai nghe thấy tên quen quen mà chưa hình dung ra nó là thiết bị gì không?

Vậy thì mời các bạn đọc quan bài biết này. Mình sẽ trình bày ngắn gọn giúp các bạn ôn lại kiến thức nè!

Nội Dung Chính

Cặp nhiệt điện là gì?

Cặp nhiệt điện thực chất là tên gọi khác của can nhiệt, của thermocouple. Nhưng nếu xét về tính chính xác trong cách gọi, thì cặp nhiệt điện theo mình là cái tên phản ánh đúng nhất bản chất của cảm biến này.

Cặp nhiệt điện có nghĩa là một cặp kim loại phản ứng với nhiệt độ và sinh ra điện áp. Ai tìm ra được nguyên lý này tài ghê. Để mình wiki một chút, à thì ra là Thomas Johann Seebeck. Cảm ơn ông về công trình khám phá này.

Vâng, cụ thể là một cặp kim loại khác loại được nối với nhau ở một đầu sau đó nung nóng lên. Và đầu kia được nối với đồng hồ đo điện áp. Chúng ta sẽ nhận thấy sự thay đổi giá trị điện áp ở mức mV.

Lưu ý gì khi sử dụng can nhiệt

Có một lưu ý không hề nhỏ khi các bạn quyết định tìm mua và sử dụng cặp nhiệt điện đó là: Cặp nhiệt điện có tính hiệu output dạng điện áp. Cho nến chúng sẽ có cực. Và khi đấu nối, chúng ta cần quan tâm đến các cực này. Phải phân biệt đâu là dây dương (+) và đâu là dây âm (-). Việc đấu sai sẽ dẫn đến kết quả sai, hay thậm chí là hỏng luôn can nhiệt.

Một lưu ý nữa cũng không hề kém quan trọng đó là: Chọn cặp nhiệt điện phải theo dải đo mình dự tính. Có nghĩa, bạn cần đo đến hơn 1200°C thì không thể sử dụng can nhiệt loại K hay J được. Mà lúc này phải chuyển qua dùng thermocouple loại S hoặc R với dải đo lên đến 1600°C.

Theo sau đó là một số lưu ý khi chọn lựa cặp nhiệt điện như:

Xác định vị trí lắp đặt
Xác định bước ren kết nối
Chiều dài que đo
Đường kín đầu dò
Loại củ hành hay loại dây
Chiều dài cáp
Vỏ inox hay bọc sứ,…

Cặp nhiệt điện có những loại nào? Phân loại cặp nhiệt điện

Trong thực tế sử dụng hiện nay, cặp nhiệt điện được phân ra làm rất nhiều loại, trong đó bao gồm:

Can nhiệt K: Cấu tạo từ 2 thành phần (Nickel-Chromium / Nickel-Alumel) và chịu nhiệt độ tối đa lên đến 1200°C. Đây có thể nói là cặp nhiệt điện phổ biến nhất trong môi trường công nghiệp hiện nay
Loại J: Làm từ 2 vật liệu (iron–constantan) và có giới hạn nhiệt độ ở mức 1200°C

Tiếp đến là loại S: Loại này có cấu tạo từ (Platinum Rhodium – 10% / Platinum) và chịu được max là 1600°C
Cặp nhiệt điện R: Là 2 chất (Platinum Rhodium -13% / Platinum) cấu tạo nên, và chịu được nhiệt độ lên đến
Loại B: Chịu được đến và có cấu tạo từ thành phần (Platinum Rhodium – 30% / Platinum Rhodium – 6%)

Ngoài ra, còn có một số loại ít phổ biến hơn như là:

Can nhiệt loại E, M, N, T có cùng vật liệu với loại K nhưng có dải nhiệt độ tương ứng nhỏ hơn lần lượt là E(−110°C đến +140°C), M(1400°C), N(−270°C đến +1300°C) và T(−200 đến 350°C)
Cặp nhiệt điện loại C, D, G…

Ứng dụng của cặp nhiệt điện

Trên internet khi tìm từ khoá này, chắc chắn 1 điều rằng, các bạn sẽ nhận đến cả triệu thông tin chia sẻ. Nhưng câu hỏi tại sao phải dùng cặp nhiệt điện, và dùng trong trường hợp nào thì có lẽ ít người đề cập và trả lời.

Vậy tại sao lại dùng cặp nhiệt điện, trong khi đó dùng Pt100 chính xác hơn nhiều?

Lý do là, cặp nhiệt điện bền hơn, chịu được nhiệt độ cao hơn.

Vậy tại sao không dùng cặp nhiệt điện luôn cho tất cả ứng dụng mà lại tuỳ ứng dụng mà dùng RTD hoặc thermocouple?

Câu trả lời là tính chính xác và nhiễu. Do Pt100 thì độ sai số nhỏ nên tính chính xác cao hơn và là tín hiệu điện trở cho nên chúng ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu của môi trường. Thermocouple thì sai số cao, nên tính chính xác không cao. Và quan trọng là tín hiệu của chúng là tín hiệu điện áp thấp nên rất dễ bị nhiễu bởi môi trường xung quanh.

Vậy khi nào dùng cặp nhiệt điện?

Khi mà RTD không thể đo được, và không cần độ chính xác quá cao của phép đo. Và quan trọng là tính kinh tế, can nhiệt luôn có giá thành thấp hơn cảm biến nhiệt độ RTD.

Ví dụ một vài ứng dụng người ta thường hay sử dụng cặp nhiệt điện như: