Cảm biến nhiệt độ PT100 là thiết bị được sử dụng phổ biến trong các hệ thống công nghiệp để giám sát và điều khiển nhiệt độ nhờ độ chính xác cao và khả năng hoạt động ổn định
Nhằm đáp ứng các yêu cầu đa dạng trong sản xuất như thiết kế và lắp đặt, pt100 được sản xuất với nhiều loại khác nhau như pt100 2 dây, 3 dây, 4 dây, dạng thiết kế đầu tròn củ hành, dạng dây
- Đa dạng dễ lựa chọn, có sẵn, giá rẻ
- Độ chính xác cao
- Thiết bị hoạt động ổn định, độ bền cao
Vậy cấu tạo và nguyên lý hoạt động của pt100 ra sao ? Giải pháp đo và hiển thị nhiệt độ như thế nào. Chúng ta cùng tìm hiểu trong bài viết dưới đây
Cảm biến nhiệt độ PT100 là gì?
Cảm biến nhiệt độ pt100 là một loại cảm biến RTD có thiết kế inox 304 hoặc 316l với nhiều kích thước khác nhau được dùng để đo nhiệt trong phạm vi -200 đến 850 oC. Khi dùng trong thực tế nhiều người cũng hay gọi cảm biến là can nhiệt pt100
Cảm biến sẽ kết hợp đấu nối với các đầu đọc nhiệt hoặc plc, transmitter để giám sát và điều khiển nhiệt độ trong hệ thống sản xuất công nghiệp: Lò hơi, đo nhiệt độ đường ống, hệ thống gia nhiệt, lò nướng, đo nhiệt độ dầu, khí, nước….
Vì sao gọi pt100 ?
- PT là ký hiệu của Platinum ( Bạch kim )
- 100 tức là khi nhiệt độ ở mức 0°C thì điện trở tương ứng là 100Ω
Cho nên cách xác định nhiệt độ sẽ dựa vào điện trở Platinum. Nhiệt độ thay đổi thì điện trở Platinum cũng thay đổi
Cảm biến pt100 có 3 loại:
- PT100 2 dây
- PT100 3 dây
- PT100 4 dây
Cấu tạo của cảm biến PT100
Đối với một dòng cảm biến nhiệt độ pt100 thông dụng có kết cấu hoàn chỉnh sẽ bao gồm
- Đầu củ hành ( Đối với pt100 dạng củ hành )
- Que dò
- Lõi điện trở Platinum
- Ren kết nối
Để hiểu rõ hơn về thiết bị, chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết cấu tạo của 4 bộ phận này
Đầu củ hành của pt100
Với pt100 dạng củ hành thì cấu tạo đầu cảm biến sẽ là lớp vỏ bọc inox 316 giúp chống va đập, chống bụi và hơi nước rất tốt
Lớp vỏ inox sẽ được phủ một lớp sơn chống ăn mòn giữ cho độ bền của cảm biến
Bên trong đầu củ hành được thiết kế teminal để kết nối dây
Trong đầu củ hành bạn có thể gắn thêm được bộ transmitter 4-20mA
Dưới đây là ảnh minh hoạ cấu tạo pt100
Que dò
Là phần dẫn tín hiệu nhiệt, được thiết kế dạng ống inox 304 hoặc inox 316. đối với nhiều môi trường đặc biệt có tính ăn mòn cao thì ống inox sẽ được phủ thêm lớp PTFE bảo vệ
Bên trong ống được thiết kế dây dẫn nhiệt và lớp bột cách nhiệt bao phủ quanh dây để chống cháy dây dẫn bên trong
Đường kính que dò thông dụng thường phi 4mm, 6mm, 8mm , 10mm, 12mm…
Chiều dài que dao động từ 30mm đến 2 mét, thông dụng là các chiều dài 50mm, 100mm, 150mm, 200mm đến 400mm
Lõi điện trở Platinum
Phần platinum của cảm biến nhiệt đô pt100 được thiết kế lớp mỏng ở đầu mũi dò nhằm mục đích tiếp xúc nhiệt nhanh nhất (Giúp cảm biến đo nhiệt độ chính xác hơn) . Đây là tâm điểm để đo sự thay đổi của nhiệt độ
Ren kết nối
Là phần ren dùng để gắn cố định cảm biến tại vị trí cần đo
Chuẩn ren kết nôi cho pt100 thông dụng
- Các chuẩn ren hệ inch G1/2, G1/4, G3/8, G3/4, 1/4 NPT, 1/2 NPT
- Chuân ren hệ mét M13, M27
- Đối với môi trường chống vi sinh như đo nhiệt độ sữa, nhiệt độ nước ngọt… Thì thiết kế kết nối cho pt100 sẽ là các chuẩn Clamp, mặt bích….
Nguyên lý hoạt động của PT100
Cảm biến nhiệt pt100 hoạt động dựa theo sự thay đổi của thanh điện trở Platinum. Nhiệt độ môi trường chỗ lắp đặt cảm biến thay đổi thì Platinum sẽ có sự biến động điện trở tăng giảm tương ứng
Có nghĩa là nhiệt độ chỗ cắm pt100 tăng thì điện trở tăng, nhiệt độ giảm thì điện trở giảm tương ứng
Và để đọc được sự thay đổi của điện trở người ta sẽ kết nối pt100 với transmitter, bộ hiển thị nhiệt độ, plc, scada. Đây là những thiết bị dùng để đọc và quy đổi thông tin điện trở thành nhiệt độ thực tế
Vậy pt100 hoạt động ra sao ?
Ví dụ:
- 0°C → 100Ω
- 100°C điện trở gần bằng 138.5Ω
- 200°C gần bằng 175,8Ω
- 600°C gần bằng 313,7Ω
Trong quá trình hoạt động thì cảm biến pt100 xuất tín hiệu 4-20ma luôn cho ra kết quả nhiệt độ đo thực tế chính xác cao, sự thay đổi điện trở luôn tuyến tính với nhiệt độ đo được
Bạn có thể tham khảo bảng tham chiếu sự tuyến tính của điện trở và nhiệt độ
Bảng tra giá trị điện trở cảm biến pt100 theo nhiệt độ
Để người dùng dễ dàng quy đổi điện trở sang nhiệt độ. Mình sẽ chia sẻ bảng tra điện trở cảm biến nhiệt độ pt100 tuyến tính theo sự thay đổi của nhiệt độ mà cảm biến đo được
Dựa vào bảng tra giá trị điện trở cảm biến pt100 dưới sự thay đổi của nhiệt độ theo tiêu chuẩn EN 60751, bạn có thể kiểm tra được:
Ở mức nhiệt độ 150°C thì điện trở sẽ là bao nhiêu (157,3Ω)
Nhiệt độ 80°C thì điện trở sẽ là bao nhiêu (130,9Ω)
Tìm hiểu ứng dụng cảm biến nhiệt pt100
Đây là thiết bị đo có ứng dụng rộng rãi trong hầu hết tất cả các ngành nghề hiện nay thông qua các nhóm ngành
- Các nhà máy công nghiệp
- Hệ thống làm lạnh HVAC
- Thực phẩm
- Dược phẩm
- Điện và năng lượng
- Dầu khí
- Hoá chất
Vai trò của PT100 trong sản xuất công nghiệp
Trong các nhà máy sản xuất cảm biến nhiệt độ pt100 luôn đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát điều chỉnh nhiệt độ phù hợp với yêu cầu sản xuất
Ví dụ
Trong các lò hơi, lò nung, lò dấy thì vai trò của pt100…
- Kiểm soát liên tục sự tăng giảm của nhiệt độ
- Duy trì mức nhiệt luôn ổn định trong phạm vi cho phép
- Kết hợp với bộ hiển thị nhằm điều khiển tăng mức nhiệt khi nhiệt độ quá thấp, cảnh báo khi nhiệt độ vượt quá ngưỡng cho phép để tránh hư hỏng lò hơi, lò nung
Dây pt100 thiết kế trong các máy ép, máy đùn, máy gia nhiệt nhằm mục đích đảm bảo nhiệt độ duy trì mức cho phép giúp sản phẩm đầu ra đạt tiêu chuẩn theo yêu cầu
Đối với các thiết bị động cơ như motor, máy biến áp thì cảm biến nhiệt pt100 đóng vai trò kiểm tra nhiệt độ hoạt động của máy; trường hợp máy hoạt động quá công suất dẫn đến quá nhiệt phải phát cảnh báo dừng máy để tránh hư hỏng, cháy nổ
Đối với hệ thống sản xuất thì pt100 kết hợp với các thiết bị chuyển đổi, plc, scada duy trì điều chỉnh sự tăng giảm nhiệt, giám sát nhiệt độ thay cho con người giúp tiết kiệm chi phí đầu vào, sản xuất đạt hiệu quả cao
Đối với các chất lỏng như dầu, hoá chất nước phục vụ sản xuất thì pt100 đảm nhiệm vai trò giữ nhiệt độ ổn định trong các tank, bồn chứa hoặc trên các đường ống dẫn
Cảm biến PT100 dùng trong hệ thống HVAC: Chiller và AHU
Đối với hệ thống HVAC cảm biến pt100 đóng vai trò đo và giám sát nhiệt độ nước lạnh, nhiệt độ không khí, đóng vai trò duy trì nhiệt độ bảo vệ hệ thống làm lạnh, máy nén khi hoạt động quá nhiệt
Đối với hệ thống làm lạnh Chiller và AHU rất thích hợp cho ứng dụng các loại dây cảm biến nhiệt độ pt100 thay vì dùng loại đầu củ hành. Đặc biệt là loại dây pt100 3 dây nhỏ gọn linh động trong lắp đặt với độ chính xác cao
Ví dụ
Dùng pt100 kiểm soát nhiệt độ nước lạnh đầu vào, đầu ra trong hệ thống Chiller đảm bảo tối ưu hiệu suất làm lạnh, giảm thiểu các sự cố không cần thiết
Đối với việc lắp đặt cảm biến nhiệt độ pt100 trong các dang nóng lạnh của hệ thống HVAC giúp các máy trong hệ thống hoạt động không bị quá nhiệt hoặc nhiệt độ không quá lạnh
Kiểm soát nhiệt độ bằng PT100 trong ngành thực phẩm và dược phẩm
Đối với các ngành thực phẩm, dược phẩm ứng dụng đầu dò pt100 rất đa dạng tuỳ vào từng hệ thống giám sát nhiệt độ khác nhau:
Giám sát kho lạnh chứa thực phẩm như hoa quả, kho lạnh bảo quản thuốc:
- Giúp nhiệt độ luôn ở mức phù hợp theo tiêu chuẩn yêu cầu đối với độ lạnh bảo quản thực phẩm, thuốc
- Đảm bảo giữ hoa quả luôn tươi tránh hư hỏng trong thời gian lưu trữ dài
- Đối với thực phẩm như thịt,cá cảm biến sẽ duy trì nhiệt độ đông ở mức phù hợp cho việc bảo quản
Để đảm bảo thực phẩm được nấu chín, mềm, thơm ngon và không bị khô thì pt100 đóng vai trò giữ mức nhiệt ổn định theo yêu cầu người sử dụng
Ví dụ như duy trì và điều chỉnh nhiệt độ các lò nướng theo yêu cầu; kiểm soát nhiệt độ các nồi dầu chiên, nước sôi dùng trong chế biến thực phẩm
Trong sản xuất dược phẩm thì cảm biến nhiệt độ pt100 sẽ tham gia vào quá trình giám sát nhiệt độ:
- Nước tinh khiết RO
- Đảm bảo nhiệt độ ổn định theo yêu cầu trong quá trình pha chế thuốc
- Điều hoà nhiệt ở các buồng tiệt trùng để đảm bảo nhiệt độ luôn ở mức tuân thủ theo tiêu chuẩn GMP
Vai trò của đầu dò nhiệt PT100 trong ngành điện công nghiệp
Các ngành điện công nghiệp thông liên quan đến các vấn đề về tủ điện, motor, máy phát điện, máy biến áp….Luôn được coi trọng bởi đấy là những thiết bị điều khiển, sản xuất và tăng giảm năng lượng điện một cách hiệu quả
Để đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định, độ bền cao không sảy ra sự cố thì việc giám sát nhiệt độ thông qua các đầu dò pt100 luôn là phương án hàng đầu
Ví dụ
Đối với các motor điện hoạt động liên tục thì các bộ phận như ổ bi, dây motor sẽ sản sinh nhiệt lượng, một khi nhiệt lượng quá cao dẫn đến motor hoạt động quá tải gây hư hỏng
Chính vì vậy; đầu cảm biến pt100 đóng vai trò giám nhiệt dây động cơ, ổ bi để duy trì nhiệt mức cho phép. Trường hợp nhiệt vượt quá mức cho pháp thì phải ngưng cho motor nghỉ
Trong các tủ điện công nghiệp gắn dây pt100 sẽ đảm bảo duy trì tủ hoạt động ở mức nhiệt cho phép tránh nóng quá gây chập mạch các thiết bị gắn trong tủ điện
Đối với các nhà máy sản xuất điện năng thì p100 kiểm soát nhiệt độ giúp duy trì máy móc hoạt động ổn định ở mức nhiệt cho phép; tránh hoạt động quá tải gây hư hỏng gián đoạn quá trình tạo năng lượng điện năng
Với các loại máy biến áp dây pt100 sẽ gắn trong ác tank chứa dầu, gắn kết nối với cuộn dây máy biến áp đề giám sát nhiệt nhăn ngừa cháy nổ khi quá nhiệt
Các loại cảm biến nhiệt độ PT100 phổ biến
Thị trường hiện này có rất nhiều loại cảm biến đo nhiệt độ khác nhau được phân loại dựa trên hình dáng, kích thước, cấu tạo, độ chính xác, môi trường giám sát nhiệt…..
Trong đó cảm biến nhiệt độ pt100 được sử dụng rất phổ biến bởi dải đo nhiệt độ phù hợp với nhiều ứng dụng, độ chính xác cao
Để đáp ứng các nhu cầu đa dạng của người sử dụng, các nhà sản xuất nghiên cứu và phát triển nhiều loại pt100 nhằm đáp ứng từng yêu cầu cụ thể như đo nhiệt độ axit có độ ăn mòn cao, đo nhiệt độ lò hơi cần chuẩn ip68 chống nước, đo nhiệt tại các vị trí không gian hẹp…
Nhằm tối ưu chi phí và lựa chọn loại cảm biến nhiệt độ phù hợp chúng ta có thể tham khảo các loại cảm biến đo nhiệt độ thông dụng dưới đây
Dây đo nhiệt độ pt100
Dây đo nhiệt độ pt100 là loại cảm biến có thiết kế rất đơn giản (Đầu đo nối trực tiếp với dây dẫn nhiệt). trong đó đầu dò kết cấu inox 304, còn dây dẫn có nhiều loại như dây inox, dây nhựa, dây bọc ptfe chống ăn mòn, dây bọc nhựa chịu nhiệt độ cao…
Dây pt100 được thiết kế dùng cho dải nhiệt độ thấp, khu vực lắp đặt có không gian hẹp cần loại thiết bị nhỏ gọn
Lợi thế lớn nhất của dây dò nhiệt:
- Có sự đa dạng thông qua thiết kế đường kính, chiều dài que và chiều dài dây
- Thiết kế nhỏ gọn dễ lắp đặt, dễ vận chuyển
- Có độ chính xác cao khi sử dụng dây dò nhiệt pt100 loại 3 dây hoặc 4 dây
- Tương thích với các bộ chuyển đổi pt100 ra 4-20ma để tăng thêm độ chính xác khi truyền dữ liệu đi xa
PT100 dạng củ hành
Cảm biến nhiệt độ pt100 dạng củ hành là loại cảm biến có thiết kế đầu có hình dạng như củ hành, trong đầu cảm biến chứa các terminal đấu nối dây và cũng là nơi gắn bộ chuyển đổi nhiệt độ tròn nếu người sử dụng có yêu cầu tín hiệu ra của pt100 là 4-20ma
Ngoài ra pt100 củ hành còn có chức năng bảo vệ mạch điện bên trong, thiết kế kín giúp chống nước, bụi xâm nhập (IP65 trở lên)
Đầu dò nhiệt pt100 dạng củ hành cũng có thiết kế hỗ trợ nhiều kiểu đấu nối như 2 dây, 3 dây, 4 dây giúp thiết bị đo luôn có sự đa dạng về độ chính xác trong giám sát.
Đây là loại thiết bị có độ bền cao, chịu áp suất lớn, phạm vi đo nhiệt độ rộng nên được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy lò hơi, đường ống hoặc các tank chứa chất lỏng, khí có nhiệt độ và áp suất cao
Hướng dẫn phân biệt PT100 dạng dây và dạng củ hành
Để người dùng nắm bắt chuyên sâu, nhanh chóng hiểu rõ hơn về 2 loại pt100 dạng củ hành và pt100 dạng dây, dưới đây là bảng so sánh chi tiết giúp chúng ta phân biết dễ dàng 2 loại này
| Hạng mục so sánh | PT100 dạng dây | PT100 dạng củ hành |
|---|---|---|
| Phong cách thiết kế | Đơn giản, nhỏ gọn, dây đang dạng kiểu Inox 304
dây nhựa, dây bọc ptfe tuỳ từng môi trường đo |
Đầu (Head) của cảm biến có hình dạng
tròn củ hành |
| Các bộ phận cấu tạo | Que dò nhiệt, dây tín hiệu, ren kết nối
hoặc có loại không ren |
Đầu tròn củ hành , que dò nhiệt, kết nối ren |
| Khả năng chịu áp | Trung bình (áp tầm 2-4 bar) | Rất cao ( dưới 6 bar, nếu áp lớn hơn dùng ống bảo vệ) |
| Phạm vi đo nhiệt | Tuỳ từng loại có cái dải đo khác nhau nhưng nằm trong khoảng -20….400°C | Dải đo nhiệt -200….850 °C |
| Độ bền | Dạng dây nên dùng thời gian sẽ bị cứng, dễ đứt dây | Rất tốt |
| Lắp đặt | Nhỏ gọn dễ lắp đặt tại mọi vị trí trong sản xuất | To cồng kềnh chỉ lắp được các vị trí thông thoáng, vị trí hép khó lắp |
| Đấu nối | Đấu trực tiếp | Có terminal trong head |
| Tích hợp bộ chuyển đổi | Phải dùng các bộ chuyển đổi thiết kế din rail gắn tủ điện | Gắn trực tiếp bộ chuyển đổi trong đầu dò |
| Độ chính xác | Phụ thuộc dây | Ổn định hơn |
| Ứng dụng | HVAC, dân dụng, máy nhỏ | Nhà máy, lò hơi, đường ống |
| Giá thành | Dao động 200.000- 1.500.000 tuỳ xuất xứ Châu Á hay Châu Âu | Dao động 1.200.000 – 2.500.000 tuỳ môi trường đo |
Qua bảng phân tích so sánh sự khác biệt giữa pt100 dạng củ hành và pt100 dạng dây chúng ta nên chọn loại nào ?
Tuỳ vào từng ứng dụng cụ thể, các yếu tố liên quan đến nhiệt độ, áp suất, vị trí lắp đặt để chọn ra loại cảm biến nhiệt độ pt100 phù hợp với thiết kế và tiêu chuẩn nhà máy yêu cầu
Đối với môi trường áp lực cao; độ ma sát mạnh như đo nhiệt độ đường ống nước; khí nóng áp lực lớn; lò than; lò hơi thì đầu dò pt100 củ hành là phương án tối ưu
Dây cảm biến pt100 nên dùng trong những trường hợp đo lò sấy; kho lạnh, lò vi sóng, lò ấp trứng, nước chiller hay các loại khí áp nhỏ trên đường ống. Vì căn bản đây là thiết bị có giá rất rẻ độ chính xác cao, lắp đặt dễ dàng
PT100 chống nổ
Là loại cảm biến đo nhiệt độ khí gas, xăng dầu dung môi rửa sơn, các loại bồn chứa hoá chất dễ cháy nổ, khu vực bụi nhiều có nguy cơ dễ cháy nổ rất cao.
Thiết bị đo nhiệt sẽ được tích hợp theo các tiêu chuẩn phòng nổ ATEX, IECEx, Exd Zone1, Zone 2,,,,Nhằm mục đích ngăn tia lửa điện cách ly một cách an toàn trong boar mạch
Thiết kế vỏ cảm biến theo tiêu chuẩn bảo vệ kín (Explosion-proof housing). Tức là khi xảy ra tia lửa gây nổ thì lớp vỏ chịu được áp lực không cho phát sinh tia lửa điện ra bên ngoài
Trên các team cảm biến nhiệt độ pt100 chống nổ 4-20ma luôn có ký hiệu các tiêu chuẩn: Atex, IECEx, Exd, Ex ia / Ex ib
Chính vì vậy; để giảm thiểu rủi ro cháy nổ khi giám sát nhiệt độ do thiết bị gây ra thì toàn bộ cảm biến đo trong môi trường dễ cháy đều phải tích hợp các tiêu chuẩn phòng nổ tuân thủ một cách nghiêm ngặt; đảm bảo an toàn cho người vận hành, ổn định dây chuyền sản xuất
PT100 tín hiệu 4-20mA
Là loại cảm biến nhiệt độ pt100 loại dây hoặc củ hành có tích hợp gắn thêm bộ chuyển đổi tín hiệu ra 4-20ma
Đối với pt100 ngõ ra 4-20ma quy trình nó sẽ như này:
- Đầu pt100 đo nhiệt tín hiệu ra dạng điện trở khi nhiệt độ thay đổi
- Kết nối với bộ chuyển đổi pt100 sang 4-20ma tuyến tính liên tục nhằm mục đích tạo tín hiệu 4-20ma đầu ra
- Đầu vào bộ đọc 4-20ma sau khi cài đặt sẽ hiển thị nhiệt độ tương ứng
Ví dụ cảm biến nhiệt độ pt100 dải đo 0-300 oC tương ứng đầu ra 4-20ma ( 0 oC tương ứng 4ma, 300 oC tương ứng 20ma)
Ưu điểm
- Giúp thông tin nhiệt độ cảm biến đo được truyền đi xa với độ chính xác cao
- Ổn định tín hiệu tránh bị nhiễu và không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường mà dây dẫn đi qua
- Tất cả các hệ thống hiện này như plc, đồng hồ đọc nhiệt độ, scada… Đều có sự tương thích với tín hiệu 4-20ma
PT100 theo thiết kế số lõi dây
Để phù hợp với các ứng dụng trong nhà máy, tạo nên sự đa dạng trong cơ khí lắp đặt, liên quan đến giá cả và mức độ chuẩn xác
Theo thiết kế loại dây chúng ta có:
- PT100 2 dây
- PT100 3 dây
- PT100 4 dây
Trong đó:
PT100 2 dây là loại cảm biến có lõi 2 dây dẫn mỗi dây một màu. Thông thường dây màu đỏ và dây màu trắng, loại này có mức giá rẻ nhưng độ chính xác thấp nhất trong các loại pt100
PT100 3 dây là cảm biến có thiết kế lõi 3 dây (2 dây cùng màu đỏ và 1 dây khác màu). Thiết bị được dùng rất nhiều trong nhà máy với độ chính xác khá cao
Pt100 4 dây là loại cảm biến có lõi 4 dây sẽ chia thành 1 cặp dây cùng màu A và 1 cặp dây cùng màu B. Thiết bị có độ chính xác cao nhất trong các lọi pt100, so về giá cũng mắc nhất
Cách chọn cảm biến PT100 đúng chuẩn
Cảm biến thì có rất nhiều trên thị trường nhưng để chọn được loại cảm biến nhiệt độ pt100 phù hợp với yêu cầu sản xuất thực tế thì cần phải kết hợp nhiều yếu tố khác nhau. Dưới đây là một trong những lưu ý khi chúng ta mua thiết bị đo nhiệt độ
Môi trường đo
Môi trường đo là nhân tố quyết định loại cảm biến pt100 cần sử dụng. Có rất nhiều môi trường đo nhiệt độ khác nhau
- Nước, nước thải, tháp giải nhiệt
- Dầu ăn, dầu diesel
- Hoá chất, axit có độ ăn mòn cao
Ví dụ:
Đo nhiệt độ nước nóng trong lò hơi; nước là chất lỏng gần như không có độ ăn mòn nên chúng ta có thể chọn vật liệu inox 304 hoặc inox 316
Đo nhiệt độ xăng, bản chất xăng dễ cháy nên yêu cầu chọn pt100 phải có tiêu chuẩn chống cháy nổ
Đo nhiệt độ axit HCL, đây là một loại axit có độ ăn mòn rất cao. Chúng ta sẽ chọn loại pt100 có bọc ptfe chống ăn mòn để bảo vệ thiết bị trong quá trình đo
Qua các ví dụ cho chúng ta thấy; để có được một loại cảm biến nhiệt độ phù hợp mới điều kiện sản xuất thì môi trường đo thực tế vô chùng quan trọng
Chọn chiều dài và đường kính que đo
Chiều dài và đường kính que đo phản ánh độ chính xác của thiết bị thông qua khoảng cách đo nhiệt độ.
- Chiều dài quá ngắn thì điểm nhiệt cần đo không tới dẫn đến sẽ có sự chênh lệch nhiệt độ báo về so với nhiệt độ thực tế
- Que cảm biến quá dài dẫn đến giá cao, khoảng cách phần ren kết nối đến điểm đo ngắn mà que dài hơn gây khó khăn trong quá trình lắp đặt
Đường kính que đo cũng rất quan trọng
- Đường kính nhỏ thì tốc độ phản hồi nhiệt nhanh, độ chính xác rất cao nhưng không chịu được áp suất lớn
- Đường kính lớn chịu được áp suất nhưng mức độ truyền nhiệt chậm do độ dày que đo
Ví dụ:
Nhà máy cần đo lõi nhiệt đường kính lỗ 10mm, chiều dài lõi 200mm. Yêu cầu đo trực tiếp
Chúng ta phải chọn cảm biến nhiệt độ pt100 đường kính 10mm que dài 200mm thì mới gắn khít cái lõi nhiệt đo trực tiếp mới cho kết quả chính xác được
Nếu bạn dùng đường kính 8mm thì que cảm biến sẽ không chạm vào thành lõi trực tiếp; giữa thành lõi và que tạo một khoảng cách sẽ dẫn đến sự chênh lệch nhiệt trong quá trình đo
Chọn số dây cảm biến nhiệt độ
Đối với pt100 có tới 3 loại pt100 (2 dây, 3 dây, 4 dây). Tuỳ vào từng yêu cầu cụ thể về độ chính xác, mức giá và thiết kế kỹ thuật để lựa chọn dùng loại cảm biến pt100 mấy dây
PT100 2 dây
Đối với pt100 loại 2 dây thì ưu điểm:
- Loại cảm biến nhiệt giá rẻ,
- Ứng dụng trong phạm vi khoảng cách ngắn; thông thường gắn kèm để đo nhiệt độ trên các máy ép, máy nén, máy trộn
Nhược điểm:
- Thường được thiết kế gắn trực tiếp trên máy móc; ít người sử dụng nên cần hàng lắp đặt hoặc cần hàng thay thế rất khó; phải chờ đặt hàng rất lâu (5-8 tuần)
- Dây càng kéo dài thì sai số càng lớn do sự công hưởng của điện trở và nhiệt độ môi trường (Tạo nên điện trở trên dây)
PT100 3 dây
Là loại thiết bị đo nhiệt được sử dụng rất phổ biến trong nhiều ứng dụng tại nhà máy sản xuất, sử dụng đo nhiệt các lò hơi, bồn chứa nước, bồn xăng dầu, đo nhiệt độ phòng…..
Ưu điểm:
- Thông dụng với sự đa dạng kích thước nên hàng luôn có sẵn, dễ lắp đặt tại các vị trí sản xuất
- Khoảng cách kéo dây dao động max 20m đổ lại tín hiệu truyền về có độ chính xác cao (Do bù được điện trở dây)
PT100 4 dây
Là loại cảm biến nhiệt nhiệt độ pt100 chính xác cao nhất. Thiết bị thường được ứng dụng giám sát nhiệt độ trong các phòng thí nghiệm; dùng để hiệu chuẩn để kiểm tra tính chính xác của các loại pt100
So về giá thì đây là dòng pt100 có mức giá cao hơn các loại cảm biến pt100 khác loại với độ chính xác <0.1°C ( Do không bị tác động bởi sự công hưởng điện trở)
Để nhận biết nhanh lợi thế của cảm biến mình sẽ tạo bảng so sánh ngắn gọn các loại pt100 để người sử dụng dễ nắm bắt
Bảng so sánh nhanh các loại cảm biến nhiệt pt100 2-3-4 dây
Tuỳ theo từng yêu cầu cụ thể về độ chính xác, số lượng dây, ứng dụng thực tế mình sẽ lập một bảnh so sánh để người dùng nhìn vào có thể lựa chọn đúng loại dây cảm biến nhiệt theo yêu cầu
| Hạng mục so sánh | PT100 2 dây | PT100 3 dây | PT100 4 dây |
|---|---|---|---|
| Phương thức đo | Đo tín hiệu ra dạng điện trở | Đo tín hiệu ra điện trở, có dây thứ 3 bù điện trở dây dẫn | Tín hiệu ra điện trở, không bị ảnh hưởng bởi yếu tố môi trường |
| Độ chính xác | Thấp (Nhiệt độ môi trường làm tăng điện trở gây sai số) | Chia làm 3 loại: Class A, Class B, Class C, trong đó Class A chính xác cao | Rất cao ( <0,1% ) |
| Độ thông dụng | Khá ít trên thị trường bởi đa phần cảm biến thiết kế gắn với máy | Rất thông dụng, bán rất nhiều, hay có sẵn | Rất ít dùng bởi độ chính xác cao và giá mắc |
| Giá cả | Giá rẻ | Giá ở mức thông dụng | Giá cao |
| Đấu nối | Dễ dàng | Khó khăn hơn do 3 dây phải phân biệt đúng các chân đấu dây | Phức tạp hơn (4 dây) |
| Ứng dụng | Dân dụng, máy ép, máy nén, khu vực hẹp | Lò hơi, bồn xăng dầu, bồn nước nóng, lò đốt… | Phòng thí nghiệm, hiệu chuẩn kiểm tra độ chính xác của các loại pt100 khác |
| Khoảng cách dây | Càng ngắn càng chính xác (1-2 mét) do nhiệt độ tác động đến dây tăng điện trở gây sai số | phạm vi kéo dây dao động 0-20 mét | Kéo dây tuỳ ý do không ảnh hưởng sai số bởi yếu tố nhiệt |
Dựa vào bảng trên chúng ta có thể biết được yêu cầu của nhà máy cần sử dụng thuộc phân khúc ứng dụng nào, cần độ chính xác cao hay thấp và phạm vi kéo dây ra sao
Ví dụ
Yêu cầu đo nhiệt độ bể nước nóng với dải đo nhiệt 0-80 oC. Tủ điều khiển cách bể nước 15 mét
Với yêu cầu trên chúng ta sẽ sử dụng cảm biến nhiệt độ pt100 3 dây ( bởi khoảng cách 15m đang ở ức trung bình; loại 3 dây đấu nối dễ dàng )
Cần tín hiệu điện trở ohm hay 4-20ma
Tuỳ thuộc vào từng yêu cầu dự án cụ thể để chúng ta chọn loại cảm biến điện trở pt100 hay pt100 tín hiệu ra 4-20ma
Đối với các môi trường đo nhiệt cách xa phòng giám sát thì chúng ta nên chọn pt100 ngõ ra 4-20ma bởi sẽ không bị sai số khi truyền nhiệt; không bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố nhiễu
Trường hợp cần độ chính xác tương đối bạn chỉ cần sử dụng cảm biến nhiệt độ pt100 là được để tránh tốn kém cho việc mua thêm bộ chuyển đổi pt100 ra 4-20ma
Bên cạnh đó; các bộ hiển thị nhiệt cũng ảnh hưởng đến cách chọn cảm biến pt100 bởi có những bộ hiển thị được thiết kế chỉ nhận tín hiệu 4-20ma hoặc chỉ nhận tín hiệu pt100 trực tiếp
8 lỗi thường gặp khi dùng can nhiệt PT100
Trong ngành cơ khí chỉ cần một lỗi nhỏ sẽ gây ra sự sai số cực kỳ lớn cho các thiết bị đo. Cảm biến nhiệt độ cũng vậy
Dưới đây là một số lỗi rất hay gặp phải khi sử dụng pt100 trong giám sát và điều khiển nhiệt độ
Sai sót trong đấu nối dây
Chúng ta mua về can nhiệt pt100 loại 3 dây nhưng khi đấu nối lại chỉ đấu có 2 dây hoặc đấu nhầm thứ tự các chân temial của bộ đọc nhiệt độ
Cho nên khi đấu nối với các thiết bị đọc tín hiệu; người dùng phải nắm bắt được sơ đồ đấu nối được thiết kế trên các bộ đọc; các ký hiệu đấu nối dùng cho pt100 loại nào
Thông thường một số sơ đồ chuẩn của bộ đọc họ sẽ đánh ký hiệu sơ đồ đấu pt100 2 dây, 3 dây hay 4 dây nhìn vào biết ngay
Một số bộ hiển thị phức tạp thì bạn sẽ thấy ký hiệu chữ pt và các chân liên kết. Nếu pt100 2 dây sẽ có 2 chân liên kết; 3 dây thì 3 chân liên kết
Ngoài ra; còn phải biết phân biệt màu dây. Ví dụ cảm biến nhiệt độ pt100 dây có 2 dây khác màu, pt100 3 dây có 2 dây cùng màu và 1 dây khác màu; pt100 4 dây thì có 1 cặp dây cùng màu và 1 cặp dây khác màu với cặp kia
Đấu sai dây có thể dẫn tới nhiệt độ không hiển thị hoặc gây nên sai lệch so với nhiệt độ đo thực tế.
Cháy cảm biến do quá nhiệt
Nguyên nhân dẫn đến cháy cảm biến do quá nhiệt là do chúng ta chưa khảo sát kỹ khực vực đo nhiệt độ trong phạm vi nào
Ví dụ bạn đo nhiệt độ lò hơi 400 oC can nhiệt pt100 của bạn chỉ giới hạn đo trong khoảng 0-150 oC thì khi vượt quá 150 oC cảm biến sẽ cháy dẫn đến hư hỏng
Kết nối ren lỏng, không siết chặt
Việc không siết chặt ren kết nối cơ khí sẽ dẫn đến không kín gây rò rỉ chất lỏng hoặc khí gây nên nhiệt độ đo không chuẩn xác. Cho nên khi siết phải quấn băng keo non, siết chặt hoặc gắn thêm cái ron chịu nhiệt độ để chống rò rỉ
Khu vực đo bị rung lắc dữ dội làm cảm biến đo một thời gian sẽ bị hư hỏng. Vì vậy đơi với khu vực rung cần lắp đặt thêm ống siphong hoăc ống giảm chấn để cảm biến nhiệt độ pt100 sử dụng bền hơn
Nhiễu tín hiệu gây sai số đo nhiệt độ
Để nhận biết lỗi tín hiệu bị nhiễu trong quá trình đo nhiệt độ hay không, chúng ta chỉ cần xem trên màn hình hiển thị nếu nhiễu thông số nhiệt sẽ nhảy loảng xạ ở một phạm vi nào đó ( Ví dụ nhiệt đang hiển thị 120 oC nhảy lên 140oC tụt xuống 110 oC)
Đôi với trường hợp này bạn phải đi dây bọc nhiễu loại tốt, tránh đấu nối đi chung với dây nguồn. Nếu nhiễu nặng bạn phải sử dụng bộ chống nhiễu pt100 ra 4-20ma
Kích thước cảm biến lắp đặt sai vị trí đo
Để thiết bị đo nhiệt có độ chính xác cao thì phải đáp ứng một số yêu cầu thiết kế:
Đường kính cảm biến nhiệt độ pt100 càng nhỏ càng tốt để tăng thời gian phản hồi nhiệt độ đo; trường hợp áp suất cao mới sử dụng đường kính lớn
Que đo phải thiết kế gắn tiếp xúc trực tiếp với nơi cần giám sát nhiệt độ nên chiều dài que phải thiết kế sát vùng cần đo
Ví dụ:
Đo nhiệt độ nước nóng trong đường ống DN60mm thì bắt buộc chọn loại cảm biến pt100 loại có ren; giúp cố định thiết bị trên đường ống
Nếu chúng ta chọn que cảm biến không vượt quá 60mm thì sẽ tạo điểm dư ở phần kết nối gây khó lắp đặt
Hơi nước xâm nhập gây hư hỏng thiết bị đo
Tuỳ vào từng vị trí lắp đặt để xác định nên sử dụng cảm biến nhiệt độ pt100 theo chuẩn IP
Ví dụ:
Khu vực đo nhiệt có lượng hơi nước lớn hoặc thường hay vệ sinh bằng nước thì nên chọn pt100 chuẩn IP68
Khu vực khô ráo thì chọn pt100 theo chuẩn thông dụng IP54
Đối với môi trường có độ ẩm tương đối thì chọn cảm biến nhiệt độ IP65 hoặc IP66
Nếu giả sử bạn lắp đặt cảm biến nhiệt IP54 trong môi trường có độ ẩm cao; thời gian lâu dần hơi ẩm sẽ xâm nhập vào boar mạch gây chập tín hiệu dẫn đến hư hỏng cảm biến
Sai số nhiệt môi trường tác đông tăng điện trở dây
Khi người dùng lắp đặt cảm biến nhiệt độ pt100 sau đó kéo dây dài về khu vực giám sát thường sẽ dẫn đến tình trạng sai lệch nhiệt độ ( Nhiệt độ môi trường làm tăng điện trở trên dây dẫn )
Đối với pt100 loại 2 dây nếu bạn kéo xa khoảng cách giám sát sẽ dẫn đến tình trạng gây sai số trên
Bạn có thể khắc phục bằng cách dùng pt100 loại 3 dây, 4 dây hoặc sử dụng một bộ chuyển đổi nhiệt độ pt100 2 dây ra 4-20ma
Mua cảm biến đo nhiệt độ pt100 ở đâu
Hiện nay; việc mua pt100 nó cực kỳ phổ biến. Người dùng có thể lên web gõ từ cảm biến nhiệt độ pt100 hoặc là đầu dò nhiệt độ pt100 dạng củ hành…..Nó đều ra hết để mình lựa chọn nhà cung cấp
Tuỳ vào từng như cầu sử dụng để chọn lựa dòng pt100 có mức giá phù hợp với từng ứng dụng công nghiệp cụ thể và độ chính xác cho phép
3 yếu tố quyết định trong việc mua các loại đầu đo nhiệt:
Giá thành hợp lý
Chất lượng + Độ chính xác mà pt100 đem lại trong quá trình đo
Độ uy tín của nhà cung cấp trong việc hướng dẫn lắp đặt đấu nối thiết bị và chế độ bảo hành
Dưới đây là Tốp 5 hãng bán cảm biến nhiệt độ pt100 uy tín chất lượng người dùng có thể tham khảo thêm:
- Omron WZP
- Termotech
- Cảm biến pt100 Pixsys
- Siemens
- Autonics
Trong đó; dòng cảm biến nhiệt độ omron, autonics là một trong những phân khúc cảm biến nhiệt có mức giá rẻ bèo. Các loại pt100 còn lại mặc dù giá không lệch bao nhiêu nhưng xuất xứ châu âu. Đây cũng được coi là dòng phân khúc cảm biến nhiệt độ EU giá rẻ
Sơ đồ cách đấu dây cảm biến đo nhiệt độ PT100
Người dùng mua cảm biến pt100 sử dụng mà không biết về các phương án đấu dây của nó cũng uổng. Vì mình là dẫn kỹ thuật nên việc trau dồi trao đổi kiến thức ngành được xem là đam mê
Về việc đấu dây pt100 nó cũng chỉ lanh quanh đối với mấy con nhiệt độ loại 2 dây 3 dây hoặc 4 dây
Đấu cảm biến nhiệt độ với PLC
Sử dụng thiết bị lập trình plc để điều khiển và giám sát nhiệt độ trực tiếp là một phương pháp kiểm soát nhiệt được xem là tối ưu. Vì đối với plc người sử dụng có thể cài đặt và thay đổi đa dạng các kiểu
Chúng ta có 2 Cách đấu cảm biến nhiệt độ pt100 về plc:
Đấu trực tiếp dây ra từ cảm biến đo nhiệt thẳng về plc
Trường hợp này bộ lập trình plc cần phải được tích hợp module card đọc nhiệt độ. Trên mỗi module đều có sơ đồ chỉ rõ cách đấu nối loại cảm biến nhiệt độ nào ? Và chỉ rõ từng chân đấu vào
Đấu cảm biến pt100 với plc thông qua transmitter
Trường hợp này; chúng ta sử dụng một thiết bị chuyển đổi tín hiệu trung gian. Loại này có thể gắn ngay trên đầu dò nhiệt hoặc sử dụng gắn trên Din rail tủ điện
Mục đích chính là đưa chúng output ra tín hiệu analog để đấu nối với plc 1 cách dễ dàng bởi trên mỗi thiết bị plc đều được tích hợp module analog
Đấu pt100 3 dây với đồng hồ hiển thị nhiệt
Đồng hồ hiển thị nhiệt độ được xem là giải pháp giám sát và điều khiển nhiệt thay thế cho plc. Đây là một bộ hiển thị có cơ chế linh hoạt trong lắp đặt tuỳ theo mức độ giám sát gần xa của hệ thống
Mặt khác; hiển thị nhiệt độ trực tiếp thông qua đồng hồ giúp các hệ thống tiết kiệm khá nhiều chi phí
Trên các bộ hiển thị, điều khiển nhiệt đều có sơ đồ và ký hiệu đấu nối dành cho pt100.
Ví dụ đấu đầu dò nhiệt pt100 loại 3 dây với màn hình ATR144-12ABC
Báo giá cảm biến nhiệt độ pt100 3 dây
Với các tính năng trên; thì đối với loại đầu can nhiệt pt100 lõi 3 dây luôn được xem là thiết bị dò nhiệt chuyên dụng sử dụng rất nhiều trong các hệ thống sản xuất.
Chính vì vậy; cảm biến nhiệt độ pt100 3 dây luôn có sẵn để ứng dụng đo lượng cho các dự án lớn nhỏ hoặc thay thế khi cảm biến hư hỏng….
Còn đối với pt100 chống nổ 4-20ma thì chúng ta phải đặt hàng trong thời gian dài bên Châu Âu. Bởi đây là thiết bị dùng cho khá ít ứng dụng; giá thành cao nên không được ưu tiên trữ kho
Người dùng có thể liên hệ theo thông tin bên dưới; để được hỗ trợ báo giá các loại can nhiệt pt100 sử dụng trong công nghiệp đang hiện hành trên thị trường hiện nay !
Xem thêm:
Các tiêu chuẩn phòng nổ ATEX, IECEx, Exd
Tư Vấn Giải Pháp Kỹ Thuật
0972 56 05 06 – Mr Thành
Mail: thanh.nguyen@huphaco.vn
Đ/C: Khu Đô Thị Đông Tăng Long, P. Trường Thạnh, TP. Thủ Đức, TP HCM
