Cảm biến nhiệt độ pt100 là gì?

Cảm biến nhiệt độ pt100 hay cảm biến pt100, can nhiệt pt100, đầu dò nhiệt độ pt100, pt100 rtd, đầu dò nhiệt độ pt100 là loại cảm biến nhiệt độ được chế tạo từ chất liệu bạch kim, có tính ổn định cao và tuyến tính tốt. Cảm biến nhiệt độ pt100 có thể cảm biến được sự thay đổi của nhiệt độ trong phạm vi từ -200°C ~ 850°C. Cảm biến nhiệt độ pt100 biến động khi nhiệt độ thay đổi, nghĩa là nhiệt độ tăng, điện trở tăng, nhiệt độ giảm, chỉ số điện trở giảm.

Cấu tạo cảm biến nhiệt độ pt100

Cảm biến nhiệt độ pt100 được cấu tạo từ 6 phần chính và các thành phần phụ khác để tạo thành can nhiệt pt100.

1. Đầu dò nhiệt

Đầu dò nhiệt của cảm biến pt100 là bộ phận đo chính và cũng là quan trọng nhất của thiết bị cảm biến nhiệt độ. Độ nhạy của đầu dò là điểm quan trọng nhất, độ nhạy của đầu dò kém sẽ ảnh hưởng độ thiếu chính xác của cảm biến. Khi kết nối với dây truyền tín hiệu, đầu dò cảm biến sẽ được để ở bên trong ống bảo vệ .

Lưu ý rằng độ nhạy của đầu dò cảm biến pt100 chính là thời gian đo của cảm biến, nó không phải là độ chính xác của cảm biến.

2. Dây tín hiệu của đầu dò nhiệt độ pt100

Dây tín hiệu của can nhiệt pt100 được gắn với đầu dò cảm biến và ngõ ra các dạng dây như: 2, 3 hoặc 4 dây. Vật liệu của dây tín hiệu cảm biến còn tùy thuộc theo từng loại đầu đò.

3. Chất cách điện bằng gốm 

Chất liệu gốm là phần giúp không bị đoản mạch và cách điện với các dây nối từ vỏ bọc bảo vệ.

4. Chất làm đầy

Chất làm đầy của cảm biến gồm bột Alumina khô và được bỏ đầy vào bên trong; không để trống một chỗ nào để bảo vệ cảm biến khi bị rung lắc.

5. Vỏ bảo vệ

Vỏ bảo vệ là bộ phận tiếp xúc trực tiếp với nguồn nhiệt cần đo. Vỏ bảo vệ được làm từ vật liệu và kích thước đúng tiêu chuẩn để bảo vệ được tất cả các thành phần bên trong. Ngoài ra trong một số trường hợp nhất định, ta nên sử dụng thêm ống bảo vệ bên ngoài.

6. Đầu nối hay còn gọi là đầu củ hành

Đầu củ hành của đầu dò nhiệt độ pt100 thường được chế tạo từ các vật liệu cách điện như: nhựa, nhôm hay gốm. Tùy vào nhu cầu sử dụng mà ta có thể gắn thêm cho nó bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ.

7. Các thành phần phụ khác

Các thành phần phụ khác bao gồm: kết nối cơ khí và lớp sứ cách nhiệt… là một trong số các phần phụ còn lại của của đầu dò nhiệt độ pt100.

Nguyên lý hoạt động cảm biến pt100

Can nhiệt pt100 là điện trở nhiệt Platinum có điện trở thay đổi theo nhiệt độ. Số “100” phía sau pt có ý nghĩa là nó có điện trở 100 ohms ở 0°C và điện trở vào khoảng 138,5 ohms ở 100°C.

Cảm biến nhiệt độ rtd pt100 có nguyên lý hoạt động tương tự như các loại cảm biến rtd khác, chuyển đổi nhiệt độ cần đo thành tín hiệu điện trở.

Khi nhiệt độ ở đầu đo của đầu dò nhiệt độ PT100 thay đổi sẽ xuất hiện một điện trở ở đầu kia của cảm biến, đây là yếu tố chính để đo nhiệt độ của can nhiệt Pt100. Khi nhiệt độ cần đo tăng hoặc giảm, điện trở sẽ tăng hoặc giảm theo nhiệt độ cần đo.

Phân loại cảm biến nhiệt độ PT100:

Trên thị trường hiện nay, can nhiệt pt100 được chia thành các loại như: cảm biến nhiệt độ pt100 2 dây, cảm biến nhiệt độ pt100 3 dây và cảm biến nhiệt độ pt100 4 dây.

1. Cảm biến nhiệt độ pt100 2 dây

Cảm biến nhiệt độ pt100 2 dây hay pt100 2 dây là loại đầu dò nhiệt độ pt100 có 2 dây ngõ ra.

Cảm biến nhiệt độ pt100 đa phần là loại 3 dây nhưng trong một số trường hợp lại sử dụng loại 2 dây. Về hình dáng bên ngoài có thể ta thấy nó giống hoàn toàn với cảm biến nhiệt độ 2 dây can nhiệt loại K; nhưng về bên trong thì khác nhau rất xa. Tín hiệu truyền về của cảm biến nhiệt độ pt100 2 dây là điện trở 100 ohm chứ ko phải tín hiệu mili-voltage.

Cảm biến nhiệt độ pt100 2 dây được thiết kế đơn giản sử dụng loại hai dây dẫn. Nó được sử dụng khi cần đo các ứng dụng mà độ chính xác không cần cao.

Trong loại pt100 2 dây không được cấu tạo bù ở điện trở của dây dẫn tín hiệu nên nó sẽ được nối với bộ chuyển đổi, gây ra sự thiếu chính xác. Vì vậy không nhiều ứng dụng lựa chọn cảm biến hai dây.

2. Cảm biến nhiệt độ pt100 3 dây

Cảm biến nhiệt độ pt100 3 dây hay pt100 3 dây, can nhiệt pt100 3 dây là loại cảm biến nhiệt độ rtd được sử dụng rất nhiều trong công nghiệp. Loại này có nhiều ưu điểm như: độ chính xác tương đối cao; dãy đo rộng từ -80ºC ~ 600ºC, một số cảm biến nhiệt độ pt100 3 dây có thiết kế đặc biệt để chịu được nhiệt độ từ -200ºC ~ 850ºC. Tuy nhiên trong các ứng dụng đo nhiệt độ cao người ta thường sử dụng can nhiệt loại K để tăng độ bền của cảm biến.

Các loại cảm biến nhiệt độ pt100 3 dây là dạng đơn có nghĩa là có một đầu dò bên trong sẽ cho ra 3 dây. Ngoài ra trong một số ứng dụng sẽ có loại một cảm biến sẽ có hai đầu dò bên trong với 6 dây, hai loại cảm biến này có thể hoạt động song song và độc lập nhau để đưa về hai vị trí khác nhau.

Cấu tạo can nhiệt pt100 3 dây

Trong cấu tạo 3 dây, bù được thực hiện bằng việc sử dụng dây thứ ba với giả định rằng nó sẽ có điện trở giống như hai dây còn lại và bù tương tự được áp dụng cho cả ba dây.

Tuy nhiên trên thực tế, sẽ có sự khác nhau giữa L1 và L3 vì khi sản xuất độ dài không đều, kết nối không được chặt, làm cho cứng từ uốn cong và bị ăn mòn thiết bị đầu cuối.

3. Cảm biến nhiệt độ pt100 4 dây

Cảm biến nhiệt độ pt100 4 dây hay pt100 4 dây là loại can nhiệt pt100 phổ biến vì điện trở dây tín hiệu không quan trọng đối với phép đo. Loại này sử dụng nguyên lý đo là cung cấp 1 dòng điện có giá trị khoảng 150 micro amps đi qua hai đầu cảm biến; và điện áp được đo dựa vào hai dây khác bằng vôn kế có điện trở và độ phân giải cao.

Cảm biến nhiệt độ pt100 4 dây có giá thành cao hơn với loại 2 và 3 dây. Cảm biến nhiệt độ pt100 4 dây chỉ thích hợp cho các ứng dụng có độ chính xác gần như tuyệt đối, vì cảm biến nhiệt độ pt100 3 dây tuy có giá thấp hơn cảm biến nhiệt độ pt100 4 dây nhưng có độ chính xác tương đối cao, đủ đáp ứng nhu cầu cho hầu hết các các ứng dụng.

So sánh pt100 2 dây, pt100 3 dây, pt100 4 dây

Cảm biến pt100 2 dây được áp dụng cho khoảng cách ngắn, cảm biến nhiệt độ pt100 3 dây được sử dụng để đo nhiệt độ ở khoảng cách trung bình, đòi hỏi độ chính xác cao, cảm biến nhiệt độ pt100 4 dây dành cho khoảng cách xa.

Ưu điểm của cảm biến nhiệt độ pt100 3 dây so với cảm biến nhiệt độ pt100 2 dây là nó có thể bù cho điện trở suất và chống nhiễu tốt. Cảm biến nhiệt độ pt100 2 dây và 4 dây có thể loại bỏ các tác động của điện trở dây dẫn. Cảm biến nhiệt độ pt100 4 dây thì sẽ có 2 dây để đo và 2 dây để bù. Ngoài ra, khi chọn cảm biến nhiệt độ rtd pt100 còn phải tùy vào nhu cầu sử dụng, nếu cần độ chính xác cao thì dùng loại cảm biến nhiệt độ pt100 3 dây là phù hợp nhất.