Tại sao phải dùng bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ?

Tại sao phải dùng bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ? Có những lý do tưởng chừng như bất hợp lý nhưng lại hợp lý vô cùng các bạn ạ. Thử các bạn không sử dụng bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ xem, có đau đầu đi tìm phương án khác hay không thì biết ngay.

Cảm biến nhiệt độ

Anh em kỹ thuật chắc hẳn ai ai cũng biết trong thực tế có 2 loại cảm biến nhiệt độ phổ biến. Đó chính là:

• Cảm biến nhiệt độ RTD hay còn được gọi là nhiệt điện trở với các loại tiêu biểu như: Pt100, Pt50, Pt500, Pt1000, Ni100, Ni500…có đặc điểm cảm nhận nhiệt độ thông qua sự thay đổi của giá trị điện trở.

Và một loại nữa:

• Thermocouple hay còn được gọi là cặp nhiệt điện, can nhiệt. Chúng cũng có khá nhiều loại với các dải đo khác nhau như: Can nhiệt K, can T, thermocouple loại R,…có đặc trưng là cảm nhận nhiệt độ thông qua sự thay đổi của giá trị điện áp ở mối nối đầu cảm biến.

Tuỳ vào từng trường hợp cụ thể mà chúng ta sử dụng mỗi loại cho phù hợp. Nhưng đặc điểm chung dễ nhận biết giữa 2 loại này là dải đo nhiệt độ. Với RTD thì dải đo thấp hơn, thích hợp cho các phép đo nhiệt dưới 800°C. Còn khi đo với nhiệt độ cao trên 1000°C thì mọi người đều chọn can nhiệt để sử dụng. Mặc dù xét về độ chính xác thì RTD cho ra kết quả đo chính xác hơn, nhạy hơn, nhưng lại kém bền hơn.

Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ

Bộ chuyển đổi tín hiệu là thiết bị có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu này thành tín hiệu khác.

Vậy bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ tức là chúng chuyển đổi nhiệt độ thành một tín hiệu khác, có thể là tín hiệu phổ biến hơn. Hoặc là tín hiệu tương thích với thiết bị đọc cần sử dụng.

Trên thực tế, các màn hình hiển thị, bộ đọc nhiệt độ tại chỗ thì hoàn toàn có thể giải mã được các giá trị điện trở hay điện áp từ cảm biến nhiệt độ RTD hoặc can nhiệt thermocouple xuất ra. Nhưng với các hệ thống điều khiển, các ngõ vào của PLC, DCS, SCADA thì không phải lúc nào cũng có cổng input để phục vụ cho nhu cầu nhận trực tiếp tín hiệu nhiệt độ này.

Đó là lý do cho sự ra đời của thiết bị chuyển đổi nhiệt độ, chúng phục vụ cho nhu cầu về đồng bộ tín hiệu trên.

Tại sao phải dùng bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ Pt100 – Thermocouple ?

Câu hỏi mà rất nhiều bạn kỹ thuật thắc mắc khi trực tiếp va chạm với các con cảm biến nhiệt độ trên hệ thống. Vì họ thấy có cái cục tròn tròn mà 2 hoặc 3 dây từ cảm biến nhiệt độ nối vào cục đó sau đó mới đi ra về hệ thống PLC.

Vậy tại sao phải dùng bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ?

Có hai lý do chính để trả lời cho câu hỏi ” tại sao phải dùng bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ Pt100 – Thermocouple ” trong việc đọc và xử lý tín hiệu nhiệt độ.

Cần chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ PT100 – Thermocouple sang tín hiệu 4-20mA

Trên thực tế có một số bộ đọc – bộ điều khiển nhiệt độ hay PLC chỉ đọc được tín hiệu analog 4-20mA. Chúng ta bắt buộc phải dùng tới bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ Pt100 – Thermocouple để truyền tín hiệu từ cảm biến Pt100 – Thermocouple về để xử lý.

Các bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ này không chỉ có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu điện trở hay điện áp sang tín hiệu 4-20mA, mà chúng còn có thể chia thành 2 tín hiệu 4-20mA hoặc 0-5V. Giúp cho chúng ta cùng lúc có thể truyền tín hiệu đo nhiệt độ về 2 nơi để theo dõi và điều khiển. Ví dụ như: Tín hiệu hiển thị trên màn hình xem tại chỗ, và tín hiệu truyền về hệ thống DCS quản lý điều khiển.

Tín hiệu analog 4-20mA là tín hiệu chuẩn chung của ngành công nghiệp thế giới. Nên hầu như các thiết bị ghi và đọc tín hiệu đều tích hợp chức năng đọc được tín hiệu 4-20mA. Chính vì thể việc dùng bộ chuyển đổi tín hiệu 4-20mA từ cảm biến nhiệt độ Pt100 – Thermocouple giúp tiêu chuẩn hóa tín hiệu khi thay thế các bộ đọc tín hiệu tương đương. Giúp cho hệ thống đồng bộ sâu hơn, ổn định hơn, và nhất là dễ bảo trì, chuẩn đoán lỗi hơn khi có sự cố xảy ra.

Tín hiệu cảm biến nhiệt độ Pt100 – Thermococouple bị suy giảm khi truyền về PLC 

Khi truyền tín hiệu nhiệt độ trực tiếp về PLC hoặc bộ điều khiển mà không qua bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ chúng ta thường thấy nhiệt độ bị sai lệch so với điểm đo thực tế. Là do ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố tác động đến.

Việc đo nhiệt độ và hiển thị nhiệt độ chính xác phụ thuộc rất nhiều yếu tố : độ chính xác của cảm biến nhiệt độ, độ chính xác của bộ đọc nhiệt độ … Một lý do tín hiệu nhiệt độ đưa về PLC hoặc bộ điều khiển không chính xác chính là điện trở dây dẫn về PLC hoặc bộ điều khiển nhiệt độ.

• Đối với cảm biến nhiệt độ Pt100 thì tín hiệu đưa về là điện trở tương đương với 100 ohm tại 0°C. Trên dây dẫn chúng ta cũng có một giá trị điện trở nhất định tùy theo độ dài và tiết diện của dây dẫn. Chính vì lý do này mà chúng ta phải dùng bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ Pt100 . Mục đích là để ổn định tín hiệu truyền về, loại bỏ tác động của điện trở đường dây.
• Đối với cảm biến nhiệt độ Thermocouple thì tín hiệu xuất ra trên hai chân cảm biến nhiệt độ là mV. Chúng ta đều biết tín hiệu áp voltage hoặc milivoltage đều bị suy giảm theo khoảng cách truyền về của tín hiệu. Tức truyền càng xa, tín hiệu càng nhiễu hoặc mất tín hiệu. Điều này ít có ai biết cho đến khi dùng bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ thermocouple.

Tóm lược

Tại sao phải dùng bộ chuyển đổi nhiệt độ? Là vì bộ chuyển đổi giúp chúng ta chuyển tín hiệu đo thành tín hiệu chuẩn công nghiệp, tương thích với thiết bị thu thập và điều khiển hệ thống. Mà không phải thay thế toàn bộ các cảm biến hay bộ điều khiển.

Mặt khác, chúng giúp cho tín hiệu được ổn định khi truyền đi xa. Đem đến kết quả chính xác từ hệ thống và điểm đo mà không sai lệch bởi nhiễu.

Và chúng cũng giúp hệ thống hoạt động đồng bộ, tương thích với nhau từ ngõ vào cho đến ngõ ra của hệ thống. Làm cho hệ thống hoạt động tốt hơn, ít phải bảo trì do lỗi tín hiệu.

Với chia sẻ của mình hy vọng giúp mọi người hiểu được tại sao phải dùng bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ Pt100 – Thermocouple.

Mọi người hãy like và share bài viết giúp mình để ai ai cũng biết những kiến thức này nhé! Cảm ơn!