Phân loại cảm biến nhiệt độ

Cảm biến nhiệt độ được sử dụng trong ô tô, điện tử tiêu dùng, thiết bị gia dụng và các sản phẩm khác. Theo đặc điểm của các phần tử cảm biến nhiệt độ, chúng chủ yếu được chia thành nhiệt điện trở, cặp nhiệt điện và đầu dò nhiệt độ điện trở như trong Hình 1. Phạm vi nhiệt độ đo, độ chính xác đo và giá thành của chúng là khác nhau.

Đầu tiên, biểu đồ nhanh so sánh nhiệt điện trở, cặp nhiệt điện và đầu dò nhiệt độ điện trở

Thông qua so sánh trên, mọi người có thể hiểu đơn giản sự khác biệt giữa một số giải pháp đo nhiệt độ và những khác biệt này cũng xác định các kịch bản ứng dụng khác nhau. Cặp nhiệt điện và giải pháp RTD có phạm vi đo nhiệt độ rộng và sử dụng phức tạp nên về cơ bản chúng chỉ giới hạn ở các ứng dụng công nghiệp. Điện trở nhiệt NTC được sử dụng rộng rãi vì giá thành rẻ và sử dụng tương đối dễ dàng.Ví dụ: nhiệt độ nước, nhiệt độ dầu, nhiệt độ nạp của động cơ, nhiệt độ xi lanh và nhiệt độ khí thải trong ô tô đều là môi trường ứng dụng NTC.

Điện trở nhiệt

Nhiệt điện trở là một điện trở cảm biến có giá trị điện trở thay đổi theo nhiệt độ. Theo hệ số nhiệt độ, nó được chia thành nhiệt kế hệ số nhiệt độ dương (nhiệt điện trở PTC) và nhiệt kế hệ số nhiệt độ âm (nhiệt điện trở NTC). Giá trị điện trở của nhiệt điện trở PTC tăng khi nhiệt độ tăng, trong khi giá trị điện trở của nhiệt điện trở NTC giảm khi nhiệt độ tăng. Cả hai đều là thiết bị bán dẫn. Hầu hết các điện trở nhiệt có hệ số nhiệt độ âm và một số ít có hệ số nhiệt độ dương. Điện trở nhiệt thường được làm bằng vật liệu gốm, chẳng hạn như oxit niken, mangan hoặc coban mạ trong thủy tinh nên rất dễ bị hư hỏng. So với loại hành động nhanh, ưu điểm chính của chúng là tốc độ phản ứng với bất kỳ thay đổi nào về nhiệt độ, độ chính xác và độ lặp lại, như trong hình 2.

Những đặc điểm chính:

①Độ nhạy cao, hệ số nhiệt độ kháng của nó lớn hơn kim loại từ 10 đến 100 lần và có thể phát hiện sự thay đổi nhiệt độ từ 10-6oC;

②Phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng, thiết bị nhiệt độ bình thường phù hợp với -55oC đến 315oC, thiết bị nhiệt độ cao phù hợp với nhiệt độ cao hơn 315oC (hiện lên tới 2000oC) và thiết bị nhiệt độ thấp phù hợp với -273oC đến -55 oC;

③ Kích thước nhỏ, có thể đo nhiệt độ các khoảng trống, khoang và mạch máu trong cơ thể sinh vật mà các loại nhiệt kế khác không đo được;

④ Dễ sử dụng, giá trị điện trở có thể được chọn tùy ý trong khoảng từ 0,1 đến 100kΩ;

⑤ Dễ dàng gia công thành các hình dạng phức tạp và có thể sản xuất hàng loạt;

⑥ Độ ổn định tốt và khả năng quá tải mạnh.

Hình 3 Cái nàyĐầu dò nhiệt điện trở PTC có thể hoán đổi cho nhau và có đặc tính phản ứng nhanh. Chip KTY84 có tính tuyến tính và ổn định lâu dài, có thể sử dụng trong các hệ thống phun diesel, đo nhiệt độ dầu, hệ thống làm mát động cơ, v.v.

Cặp nhiệt điện

Cặp nhiệt điện là một bộ phận đo nhiệt độ được sử dụng phổ biến trong các dụng cụ đo nhiệt độ. Nó trực tiếp đo nhiệt độ và chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ thành tín hiệu nhiệt điện, sau đó được chuyển đổi thành nhiệt độ của môi trường đo thông qua các dụng cụ điện (dụng cụ phụ). Chúng có phạm vi hoạt động ở nhiệt độ rộng, độ tin cậy, độ chính xác, đơn giản và độ nhạy. Điều này chủ yếu là do kích thước nhỏ của chúng. Cặp nhiệt điện cũng có phạm vi nhiệt độ rộng nhất trong số tất cả các cảm biến nhiệt độ, từ dưới -200oC đến trên 2000oC.

Sự xuất hiện của các cặp nhiệt điện khác nhau thường rất khác nhau do nhu cầu, nhưng cấu trúc cơ bản của chúng gần giống nhau. Chúng thường bao gồm các bộ phận chính như điện cực nóng, ống bảo vệ ống cách điện và hộp nối. Chúng thường được sử dụng cùng với các dụng cụ hiển thị, dụng cụ ghi âm và bộ điều chỉnh điện tử.

Các đoạn màu đỏ và xanh lam trong Hình 4 là hai vật liệu khác nhau. Dây dẫn hoặc chất bán dẫn tạo nên cặp nhiệt điện được gọi là điện cực nóng. Đầu được hàn lại với nhau sẽ được đưa vào vị trí đo nhiệt độ và trở thành đầu làm việc, đầu còn lại gọi là đầu lạnh, đóng vai trò là đầu tham chiếu. Nếu nhiệt độ ở hai đầu khác nhau, sự chênh lệch nhiệt độ này sẽ khiến hai đầu còn lại của dây dẫn hoặc chất bán dẫn tạo ra điện thế nhiệt, có thể chuyển đổi thành nhiệt độ tương ứng bằng cách lấy mẫu điện áp.

Những đặc điểm chính:

1. Lắp ráp đơn giản và thay thế dễ dàng;
2. Phần tử cảm biến nhiệt độ loại lò xo nén có khả năng chống sốc tốt;
3. Độ chính xác đo cao;
4. Phạm vi đo lớn (-200oC ～ 1300oC, -270oC ～ 2800oC trong các trường hợp đặc biệt);
5. Thời gian đáp ứng nhiệt nhanh;
6. Độ bền cơ học cao và khả năng chịu áp lực tốt;
7. Chịu nhiệt độ cao lên tới 2800 độ;
8. Tuổi thọ sử dụng lâu dài.

Ứng dụng:

Cặp nhiệt điện có thể hoạt động ở phạm vi nhiệt độ cực cao và thấp, từ -200oC đến 2300oC. Vì thế,cặp nhiệt điện đã tìm thấy ứng dụng rộng rãi trong nhu cầu đo lường trong phạm vi nhiệt độ rộng, như luyện kim, máy móc, công nghiệp hóa chất và các lĩnh vực công nghiệp khác, cũng như xử lý nhiệt, sản xuất thủy tinh, v.v.

Hình 5 Cái nàyCảm biến cặp nhiệt điện loại N có ưu điểm là tuyến tính tốt, tiềm năng nhiệt điện lớn, độ nhạy cao, độ ổn định và đồng đều tốt, hiệu suất chống oxy hóa mạnh, giá thấp và không bị ảnh hưởng bởi đặt hàng tầm ngắn. Nó có thể được sử dụng trong các hệ thống xử lý sau khí thải động cơ diesel.

Máy dò nhiệt độ điện trở (RTD)

RTD là cảm biến nhiệt độ chính xác được làm bằng kim loại dẫn điện có độ tinh khiết cao như bạch kim, đồng hoặc niken được quấn thành cuộn dây. Sự thay đổi điện trở của RTD tương tự như nhiệt điện trở. RTD màng mỏng cũng có sẵn. Những thiết bị này có một lớp bạch kim mỏng được phủ trên nền gốm trắng. RTD hoạt động hơi giống một bộ chuyển đổi nhiệt điện, chuyển đổi sự thay đổi nhiệt độ thành thay đổi điện áp. Mối quan hệ điện trở-nhiệt độ của bạch kim, đồng hoặc niken được thể hiện trong Hình 6. Chúng có hệ số nhiệt độ lớn, phản ứng nhanh với sự thay đổi nhiệt độ, có khả năng chống mỏi nhiệt và dễ dàng gia công thành cuộn dây chính xác.

Máy dò nhiệt độ điện trở có hệ số nhiệt độ dương (PTC), nhưng không giống như nhiệt điện trở, đầu ra của chúng rất tuyến tính, tạo ra các phép đo nhiệt độ rất chính xác. RTD là bộ chuyển đổi nhiệt độ chính xác và ổn định nhất. Chúng tuyến tính tốt hơn cặp nhiệt điện và nhiệt điện trở. Tuy nhiên, RTD cũng phản hồi chậm hơn và cảm biến nhiệt độ đắt tiền hơn. Do đó, RTD phù hợp nhất cho các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao nhưng tốc độ và giá cả không quan trọng.

Hình 7 Cái này Cảm biến RTD Pt200 EGT có các đặc điểm của đường cong đặc tính tuyến tính được tiêu chuẩn hóa, độ ổn định và độ tin cậy cao và thời gian đáp ứng ngắn trong điều kiện nhất thời. Nó có thể được sử dụng để điều khiển và giám sát các hệ thống DPF/GPF, giám sát hệ thống SCR của động cơ diesel hạng nặng và bảo vệ các bộ phận nhạy cảm với nhiệt độ của bộ tăng áp.

Nếu bạn muốn biết thêm về các sản phẩm và thông tin cảm biến, vui lòngliên hệ chúng tôingay lập tức và chúng tôi sẽ cung cấp cho bạn dịch vụ nồng nhiệt!