Cảm biến nhiệt độ loại K

Cảm biến nhiệt độ loại K hay còn gọi là can nhiệt K hoặc Thermocouple type K. Đây là một trong hai dòng cảm biến nhiệt độ được sử dụng nhiều nhất trên thị trường cùng với cảm biến nhiệt độ Pt100. Điểm khác nhau giữa Cảm biến nhiệt độ loại K và Pt100 là gì ? Vì sao dòng này được sử dụng nhiều trong công nghiệp.

Danh mục

0.1 Ai đã phát minh ra dòng cảm biến Thermocouple ?
0.2 Lợi thế của can nhiệt K so với dòng Pt100 là gì ?

1 Nguyên lý của dòng Cảm biến nhiệt độ loại K
- 1.1 Có các dạng can nhiệt K nào ?
- 1.2 Ưu điểm của can nhiệt K là gì ?
2 Những lưu ý khi dùng Cảm biến nhiệt độ loại K

Ai đã phát minh ra dòng cảm biến Thermocouple ?

Thermocouple được phát minh vào khoảng cuối thế kỷ 19 bởi hai nhà khoa học người Pháp là Jean Charles Athanase Peltier và Antoine de Chancourtois. Tuy nhiên, công nghệ này đã được phát triển và cải tiến bởi nhiều nhà khoa học khác nhau trong thời gian tiếp theo.

Trong những năm 1820, Peltier đã khám phá ra mối quan hệ giữa nhiệt lượng và điện áp trong một đoạn dây kẽm-cuprum. Sau đó, vào năm 1833, Chancourtois đã phát hiện ra mối quan hệ tương tự trong một cặp kim loại khác.

Thermocouple hiện đại được phát triển bởi một nhà khoa học người Đức là Thomas Seebeck vào năm 1821. Ông đã khám phá ra rằng khi hai đầu dây của hai kim loại khác nhau được nối với nhau, sẽ có một hiệu điện thế tạo ra giữa hai đầu dây này khi chúng có nhiệt độ khác nhau. Điều này đã được sử dụng để tạo ra các cảm biến nhiệt độ đo lường bằng cách đo hiệu điện thế giữa hai đầu dây.

Từ đó, thermocouple đã được phát triển và cải tiến trong nhiều năm, trở thành một trong những công nghệ đo nhiệt độ được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp và khoa học kỹ thuật hiện nay.

Nguyên lý của dòng cảm biến Pt100 là sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ. Dãy nhiệt cao nhất mà Pt100 có thể đo là 600 độ C ( theo lý thuyết ) thực tế các cảm biến Pt100 thông thường chỉ dùng đến 400 C. Vậy trong trường hợp cần dùng đo dãy nhiệt cao hơn, vậy phải làm thế nào ?

Trong trường hợp này ta dùng đến Cảm biến nhiệt độ loại K. Theo nguyên lý dòng can nhiệt K có thể đo đến 1300 độ C. Đáp ứng được nhu cầu đo nhiệt độ cao trong một số ứng dụng phổ biến như lò hơi, đun nóng thép, lò đốt rác thải…

Can nhiệt loại K hay còn gọi là Thermocouple type K là dòng cảm biến hoạt động theo nguyên lý sự thay đổi suất điên động theo nhiệt độ của cặp nhiệt. Cặp nhiệt được cấu tạo từ hai vật liệu kim loại khác nhau. Đối với cảm biến nhiệt độ loạ K thì vât liệu tạo thành là cặp nhiệt chromel–alumel. Có thể đo nhiệt độ trong khoảng từ -20-1350 độ C đó là theo lý thuyết. Nhiệt độ thực tế chỉ từ -50-1300 độ C. Và dãy nhiệt độ còn phụ thuộc vào vật liệu của lớp kim loại bảo vệ bên ngoài.

Đối với vỏ bằng kim loại thì cảm biến có khả năng đo đến 1100 độ C với vật liệu INOX
Còn với vỏ cảm biến được làm bằng Inoconel 600 cho khả năng đo đến 1200 độ C
Nếu vỏ cảm biến được làm bằng sứ ( Ceramic) thì cho khả năng đo đến 1300 độ C.

Lợi thế của can nhiệt K so với dòng Pt100 là gì ?

Dãy đo nhiệt rộng lên đến hơn 1000 độ C
Giá thành thấp hơn các dòng nhiệt điện trở.
Phù hợp với nhiều ứng dụng cần đo nhiệt độ cao.
Dễ dàng tìm mua trên thị trường.

Nguyên lý của dòng Cảm biến nhiệt độ loại K

Cảm biến nhiệt độ loại K ( Thermocouple type K ) là một thiết bị cảm biến nhiệt điện mạch kín bao gồm hai dây kim loại khác nhau được nối lại ở hai đầu. Một suất điện động được tạo ra khi nhiệt độ ở một đầu khác với nhiệt độ ở đầu còn lại. Hiện tượng này được biết đến như là hiệu ứng Seebeck, đây là cơ sở để đo nhiệt độ cặp nhiệt điện.

Tuỳ vào mục đích đo khác nhau mà vật liệu của hai dây kim loại sẽ khác nhau. Đối với Cảm biến nhiệt độ loại K thì vật liệu là chromel và alumel. Giống như cảm biến Pt100 khi dùng cảm biến can nhiệt K cũng có hai dòng phổ biến là dạng dây và dạng củ hành. Trong đó loại củ hành có dãy đo nhiệt độ cao hơn dạng dây. Dạng củ hành phù hợp trong các ứng dụng đo nhiệt đô trực tiếp. Còn dạng dây thường dùng đo nhiệt độ trong các chi tiết máy móc, giám sát nhiệt độ thiết bị.

Có các dạng can nhiệt K nào ?

Có 3 dòng can nhiệt loại K được dùng phổ biến hiện nay. Đó là can nhiệt K bằng INOX, Can nhiệt K bằng sứ và Que đo nhiệt độ K ( dạn dây ). Mỗi loại có ưu điểm và nhược điểm khác nhau. Các bạn có thể xem một số thông tin thiết bị sư sau:

Can nhiệt K loại INOX có khẳ năng đo lớn nhất 1200 độ C, thời gian phản hồi nhanh. Đường kính cảm biến lên đến 21mm
Can nhiệt K loại Sứ cho khả năng đo lớn nhất 1200 độ C, Vỏ sứ chịu nhiệt lên đến 1400 độ C, đường kính sứ 17mm, thời gian phản hồi chậm.
Que đo K có kích thước nhỏ gọn, cho khả năng đo chỉ khoảng 400 độ.

Tùy theo Nhu cầu và ứng dụng mà chúng ta chọn can nhiệt cho phù hợp với yêu cầu. Dòng can nhiệt K có các ưu điểm gì ?

Ưu điểm của can nhiệt K là gì ?

Có thang đo nhiệt độ rộng lên đến 1200 độ C
Sai số thấp.
Phù hợp với nhiều ứng dụng đo nhiệt độ
Hàng nhập khẩu từ các nước tiên tiến.
Tuổi thọ cảm biến dài.
Thích hợp dùng trong nhiều điều kiện khắc nghiệt.

Những lưu ý khi dùng Cảm biến nhiệt độ loại K

Khi lựa chọn sử dụng cảm biến can nhiệt loại K. Chúng ta cần chú ý đến vài thông số sau:

Dãy nhiệt độ muốn đo là bao nhiêu ? Dòng can nhiệt K có hai dãy đo là 0-800 độ C và 0-1200 độ C. Tương ứng với mỗi dãy nhiệt khác nhau sẽ là vật liệu khác nhau. Với nhiệt dãy nhiệt 0-800 độ C thường vật liệu sẽ là SS304. Còn với nhiệt độ cao từ 900 độ C trở lên sẽ dùng inconel 600.
Đường kính của cảm biến nhiệt độ loại K cần dùng là bao nhiêu ? Đường kính quyết định đến độ bền và độ nhạy nhiệt của cảm biến. Nếu đường kính nhỏ thì cảm biến có độ nhạy tốt, thời gian đáp ứng nhanh. Đối với đường kính lớn thì thời gian đáp ứng chậm hơn nhưng độ bền cao hơn. Các đường kính thông dụng như 6mm, 8mm, 10mm, 12mm, 16mm….
Chiều dài cảm biến là bao nhiêu ? Chiều dài cảm biến dao động từ 30mm cho đến 2000mm. Tuỳ thuộc vào vị trí lắp đặt mà chúng ta có lựa chọn chiều dài thích hợp.
Có dùng ngõ ra 4-20mA cho cảm biến hay không ? Nếu truyền tín hiệu đi xa thì ta nên dùng thêm transmitter nhiệt độ. Để chuyển tín hiệu can nhiệt sang 4-20mA. Dùng 4-20mA để nhiệt độ được giám sát chính xác.

Can nhiệt loại S, B, và R – dãy đo nhiệt độ cao lên đến 1800 độ C

Tiếp theo chúng tôi xin giới thiệu dòng can nhiệt S, R, và B. Đây là các dạng phổ biến dùng để đo nhiệt độ cao. Mỗi loại có các ưu điểm khác nhau và đặc tính kỹ thuật khác nhau. Các bạn cùng xem để hiểu hơn và có sự chọn lựa thích hợp cho các ứng dụng của mình.

A. Can nhiệt loại S

Đây là một trong những can nhiệt được sử dụng nhiều trong các lò đốt nhiệt độ cao. Điển hình là trong lò hơi, lò đốt rác,.. dãy đo nhiệt độ lên đến 1600 độ C. Can nhiệt S được cấu tạo bằng (Platinum Rhodium – 10% / Platinum). Đây là kim loại quý hiếm và có độ nhạy nhiệt độ cao. Do đó, luôn được lựa chọn để làm nguyên liệu cho các can nhiệt.

Can nhiệt S được khuyến kích sử dụng cho nhiệt độ cao liên tuc là 1600 độ C. Đo nhiệt độ cao thời gian ngắn 1700 độ C. Sai số của dòng can nhiệt S theo tiêu chuẩn là 1.5 độc C hoặc 0.25% trên toàn thang đo. Một vài hình ảnh can nhiệt S thường gặp như:

B. Can nhiệt loại R

Có một vài điểm khác biệt giữa can nhiệt S và can nhiệt R. Dòng can nhiệt R được cấu tào từ Platinum Rhodium -13% / Platinum. Loại R được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ rất cao. Nó có tỷ lệ Rhodium cao hơn loại S, điều này làm cho nó đắt hơn. Type R rất giống với Type S về mặt hiệu suất. Nó đôi khi được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ thấp hơn vì độ chính xác và độ ổn định cao. Loại R có công suất cao hơn một chút và độ ổn định được cải thiện hơn loại S.

Can nhiệt R theo tiêu chuẩn có sai số là 0.1% trên toàn dãy đo. Vì có tỷ lệ Rhodium cao nên giá sẽ cao hơn can nhiệt S một chút.

C. Can nhiệt loại B

Dòng can nhiệt B được cấu tạo từ (Platinum Rhodium – 30% / Platinum Rhodium – 6% ). Cặp nhiệt điện Loại B được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ cực cao. Nó có giới hạn nhiệt độ cao nhất trong số tất cả các loại cặp nhiệt điện được liệt kê ở trên. Nó duy trì mức độ chính xác và ổn định cao ở nhiệt độ rất cao. Nhiệt độ mà dòng can nhiệt này đo được là 1800 độ C. Vì có thành phần Platinum Rhodium cao nên giá thành dòng can nhiệt này rất cao.

Địa chỉ cung cấp Cảm biến nhiệt độ loại K và các dòng cảm biến nhiệt độ khác.

Công Ty Công Nghệ Đo Lường BFF là đơn vị cung cấp nhiều dòng cảm biến nhiệt độ khác nhau. Phổ biến trong đó là các dạng Pt100, can nhiệt K, can nhiệt B, can nhiệt loại S…