Cảm biến nhiệt độ Thermocouples

Cặp nhiệt điện Thermocouples

Cảm biến nhiệt độ Thermocouples (Cặp nhiệt điện) là một trong 5 loại cảm biến nhiệt độ.

Cặp nhiệt điện ( Thermocouples – Can nhiệt ) là gì ?

Cảm biến nhiệt độ dạng Cặp nhiệt điện ( Thermocouples – Can nhiệt ) là cảm biến giúp ta cảm nhận được nhiệt độ từ đối tượng cần đo và chuyển các tín hiệu trên thành tín hiệu điện.

Cảm biến nhiệt độ Thermocouples được chia thành nhiều loại. Tùy mỗi loại sẽ có thuộc tính riêng biệt cho từng ứng dụng và phương pháp lắp đặt khác nhau.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Cảm biến nhiệt độ Thermocouples được cấu tạo từ hai dây kim loại khác nhau được hàn dính một đầu gọi là đầu nóng (đầu dò), đầu còn lại là đầu lạnh (đầu chuẩn).

Nguyên lý hoạt động : Nhiệt độ giữa đầu nóng và lạnh thay đổi sẽ đưa ra suất điện động (mV). Phạm vi đo trong khoảng từ -100 ᴼC đến 1400 ᴼC.

Dây của cặp nhiệt điện không dài để nối đến bộ điều khiển, yếu tố dẫn đến độ sai số là chỗ này, để giải quyết điều này chúng ta phải bù trừ cho nó ( offset trên bộ điều khiển ).

Phân loại

Vấn đề đặt ra là phải ổn định và đo được nhiệt độ ở đầu lạnh, điều này tùy thuộc rất lớn vào chất liệu. Do vậy mới cho ra các chủng loại cặp nhiệt độ, mỗi loại cho ra 1 sức điện động khác nhau: B, E, J, K, N, R, S, T, C, A.

Các chủng loại này có các đặc tính đầu ra khác nhau, qua đó ta cần xác định phạm vi nhiệt thích hợp để lựa chọn loại tương ứng.

Độ lớn điện áp và độ phân giải đo lường càng cao độ chính xác càng cao.

thông số nhiệt cơ bản các loại Thermocouples
Thông số nhiệt độ của các loại cảm biến Thermocouples

1. Cặp nhiệt điện loại B ( Platin – Rhodi ) :

  • Với dây dương làm từ Platin và 30% Rhodi, dây âm là từ Platin và 6% Rhodi.
  • Phạm vi tiềm năng trong khoảng từ 0ᴼC đến 1700ᴼC.
  • Thường được đặt trong môi trường không khí sạch.
  • Cần ống sứ bảo vệ trong mọi môi trường.
  • Số lượng Rhodi tăng lên giúp giảm vấn đề tăng trưởng hạt, cho phép tăng phạm vi nhiệt độ so với loại R và S.
cảm biến nhiệt Thermocouple loại B
Cảm biến nhiệt Thermocouple loại B

2. Cặp nhiệt loại E ( Chromel – Constantan ) :

  • Chromel là hợp kim của 90% niken và 10% crom và là dây dương.
  • Constantan là hợp kim thường gồm 55% đồng và 45% niken.
  • Phạm vi tiềm năng từ –200°C đến 900°C.
  • Không có từ tính và có điện áp đầu ra cao nhất so với thay đổi nhiệt độ của bất kỳ loại tiêu chuẩn nào (68 μV/°C).
  • Xu hướng lệch nhiều hơn các loại khác.
  • Khuyến cáo sử dụng cho môi trường oxy hóa liên tục hoặc khí trơ.
  • Các giới hạn lỗi chưa được thiết lập để sử dụng dưới mức không.
Cảm biến nhiệt độ loại E
Cảm biến nhiệt Thermocouples loại E

3. Cặp nhiệt loại J ( Sắt – Constantan ) :

  • Có phạm vi tiềm năng hạn chế hơn loại K từ -200°C đến 1200°C (–328°F đến 2193°F ), bù lại có độ nhạy cao hơn khoảng 50 μV/ºC.
  • Khá tuyến tính trong khoảng 149ºC đến 427ºC ( 300°F đến 800°F ) và dễ gãy dưới 0ºC (32°F ).
  • Ở nhiệt độ cao hơn 538ºC (1000°F ) sắt bị oxy hóa ảnh hưởng đến độ chính xác. Chỉ dây đo nặng được sử dụng trong trường hợp này.
  • Phù hợp dùng trong bầu không khí giảm, trơ và chân không. Giảm tuổi thọ trong môi trường oxy hóa.
  • Các thành phần cảm biến trần không được để ở nơi chứa lưu huỳnh trên 538ºC ( 1000°F ).
cảm biến nhiệt độ loại J
Cảm biến nhiệt Thermocouples loại J

4. Cặp nhiệt loại K ( Chromel – Alumel ) :

  • Chromel là dây dương, Alumel là dây âm ( hợp kim bao gồm 95% niken, 2% mangan, 2% nhôm và 1% silic ).
  • Là một trong những cặp nhiệt điện phổ biến nhất với độ nhạy khoảng 41 μV/ºC.
  • Phạm vi tiềm năng từ –200°C đến 1260°C và tương đối tuyến tính.
  • Từ tính của Niken, cũng như các kim loại từ tính khác, sẽ có độ lệch trong đầu ra khi vật liệu đạt tới điểm Curie, xảy ra ở mức 350°C (662 °F) đối với cặp nhiệt điện loại K.
Cặp cảm biến nhiệt loại K
Cảm biến nhiệt Thermocouples loại K

5. Cặp nhiệt loại N (Nicrosil – Nisil) :

  • Nicrosil là hợp kim niken có chứa 14.4% crom, 1.4% silic, và 0.1% magie, là dây dương. Dây âm là Nisil, hợp kim của niken với 4.4% silic.
  • Cặp nhiệt điện loại N là thiết kế mới nhất đã được các tiêu chuẩn quốc tế chấp nhận và ngày càng được sử dụng rộng rãi khắp thế giới.
  • Có độ ổn định nhiệt điện cao hơn các loại kim loại cơ bản E, J, K và T.
  • Các cặp nhiệt điện loại N có độ nhạy 39 μV/°C.
  • Phạm vi tiềm năng từ –200°C đến 1300°C.
  • Đã được sử dụng đáng tin cậy trong thời gian dài ở nhiệt độ tối thiểu 1200°C (2192°F).
  • Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng, trong không khí oxy hoá, sự ổn định nhiệt điện của cặp nhiệt điện loại N tương tự như cặp nhiệt điện kim loại quý của các thermocouple ANSI loại R và S lên tới 1200°C (2192°F).
  • Không đặt các cặp nhiệt điện loại N vào chân không hoặc không khí giảm hoặc xen kẽ không khí giảm / oxy hóa.
Cảm biến nhiệt độ loại N
Cảm biến nhiệt Thermocouples loại N

6. Cặp nhiệt điện loại R và S :

  • Loại R (Platin – 13% Rhodi / Platin) và loại S (Platin – 10% Rhodi / Platin) có phạm vi tiềm năng từ 0°C đến 1480°C.
  • Cả hai đều có độ nhạy khoảng 10 μV/°C và do đó không thích hợp cho các ứng dụng nhiệt độ thấp, mà các loại khác sẽ là sự lựa chọn tốt hơn.
  • Vì chúng được chế tạo từ hợp kim platin nên chúng rất đắt và thường được dành riêng cho các ứng dụng nhiệt độ cực cao mà các loại cặp nhiệt điện khác không hoạt động tốt.
  • Do tính ổn định cao, cặp nhiệt điện loại S được sử dụng để xác định Thang đo Nhiệt độ Quốc tế (International Temperature Scale) giữa điểm mà Antimony đóng băng (630.5 °C / 1166.9 °F) và điểm nóng chảy của vàng (1064.43 °C / 1945.4 °F).
  • Việc lắp đặt thích hợp yêu cầu các cặp nhiệt điện được bảo vệ bằng ống bảo vệ phi kim loại và các chất cách điện bằng gốm.
  • Phơi nhiễm nhiệt độ cao kéo dài gây ra sự gia tăng hạt có thể dẫn đến sự hư hỏng về cơ học và lệch tiêu cực do sự khuếch tán Rhodi đến chân platin tinh khiết cũng như từ sự bay hơi của Rhodi.
  • Nói chung loại R được sử dụng trong công nghiệp và loại S chủ yếu được sử dụng trong phòng thí nghiệm.
Cảm biến nhiệt độ loại R,S
Cặp cảm biến nhiệt độ loại R và S

7. Cặp cảm biến nhiệt loại T (Đồng / Đồng-Niken) :

  • Cặp cảm biến nhiệt điện loại T có độ nhạy 38 μV/°C và có phạm vi tiềm năng từ –200 đến 370°C.
  • Có thể sử dụng trong môi trường oxy hóa, giảm hoặc trơ và trong chân không.
  • Có khả năng chống ăn mòn cao.
  • Tính tuyến tính tốt và thường được sử dụng từ các phạm vi nhiệt độ rất thấp (nhiệt độ nấm) đến nhiệt độ trung bình.
Cảm biến nhiệt loại T
Cặp cảm biến nhiệt điện loại T

8. Cặp cảm biến nhiệt loại C ( Vonfam – Reni ) :

  • Dây dương được cấu tạo từ Vonfam và 5% Reni với dây âm gồm Vonfam và 26% Reni.
  • Phạm vi tiềm năng 425°C – 2315°C.
  • Thường được dùng trong môi trường chân không, giảm và khí trơ .
  • Thích hợp để dùng trong môi trường có nhiệt độ cao.
  • Không được dùng trong môi trường oxy hóa ở nhiệt độ cao vì làm mất tính dẻo trong cấu tạo làm chúng giòn và dễ vỡ hơn.
cảm biến nhiệt loại C
Cặp cảm biến nhiệt điện loại C

9. Một số loại cặp nhiệt điện khác :

– Gồm những cảm biến có thể dùng được trong các môi trường chân không, giảm, khí trơ.
– Phù hợp dùng trong các môi trường có nhiệt độ cao nhưng không bị oxy hóa tránh trường hợp cặp nhiệt điện hóa giòn, dễ gãy.

  • Cặp nhiệt điện loại A : dây dương làm từ Vonfam và 5% Reni, dây âm là Vonfam và 25% Reni. Phạm vi tiềm năng 100°C – 2500°C. Chủ yếu được dùng trong môi trường chân không.
  • Cặp nhiệt điện loại D : dây dương gồm 97% Vonfam và 3% Reni, dây âm gồm 75% Vonfam và 25% Reni.
  • Cặp nhiệt điện loại G : với dây dương là Vonfam, dây âm gồm 74% Vonfam và 26% Reni.
Thông số một số loại can nhiệt
Thông số thiết bị một số loại cặp nhiệt điện

Có thể bạn chưa biết : Điểm Curie là nơi vật liệu từ trải qua một sự thay đổi đáng kể trong tính chất từ của nó và gây ra sự sai lệch lớn đến tín hiệu đầu ra.

– – – ! Tư vấn hỗ trợ giải pháp, thiết bị tốt nhất ! – – –
Hãy gọi ngay cho chúng tôi để được
TƯ VẤN TẬN TÂM, PHỤC VỤ TẬN TÌNH
Hotline: 0888 517 101
Email: Duy-lt@vma.vn

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *