Cặp nhiệt điện là gì ?

Cặp nhiệt điện là gì ? Đây là thiết bị đo nhiệt độ thông dụng hiện nay. Được ứng dụng chủ yếu trong công nghiệp. Nguyên lý làm việc của cặp nhiệt điện là dựa vào sự thay đổi điện áp theo nhiệt độ của cặp kim loại. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến mối nối giữa hai kim loại khác nhau tạo ra một điện áp nhỏ.  Chúng hoạt động dựa vào một nguyên lý được gọi là hiệu ứng Seebeck. Nhà khoa học Seebeck đã khám phá ra hiện tượng này vào năm 1821.Trong những năm sau đó cặp nhiệt điện đã trở thành loại cảm biến nhiệt được sử dụng rộng rãi nhất. Từ cặp nhiệt điện (thermocouple) được ghép từ hai từ: “thermo” có nghĩa là nhiệt và “couple” có nghĩa là mối nối.

Cặp nhiệt điện là gì ? Nguyên lý làm việc của cặp nhiệt
Cặp nhiệt điện là gì ? Nguyên lý làm việc của cặp nhiệt

Cặp nhiệt điện là gì ?  Và nguyên lý hoạt động của chúng

Một cặp nhiệt điện bình thường gồm hai dây kim loại khác nhau. Mỗi dây được chế tạo từ một kim loại đơn chất hay hợp kim. Hai dây này được nối lại với nhau tại một đầu tạo thành điểm đo thông thường được gọi là điểm nóng. Bởi vì phần lớn nhiệt độ được đo cao hơn nhiệt độ môi trường. Hai đầu còn lại của hai dây được nối tới dụng cụ đo để tạo thành mạch kín cho dòng điện chạy qua. Thiết bị đo này sẽ đo mức điện áp được tạo ra tại điểm nối và chuyển đổi nó thành giá trị nhiệt độ tương ứng.

Bên trong cảm biến nhiệt
Bên trong cảm biến nhiệt

Các thành phần của cặp nhiệt là gì ? 

Như đã trình bày ở phần khái niệm thermocouple là gì. Cấu tạo thermcouple được chế tạo từ sự kết hợp của 2 kim loại khác nhau. Bất kỳ 2 kim nào khác nhau được nối với nhau cũng sinh ra một dòng điện bên trong. Tuy nhiên để đo nhiệt độ chính xác, đảm bảo độ bền khi hoạt động. Sau nhiều nghiên cứu và thực nghiệm hiên nay chúng ta có các cặp nhiệt được sử dụng rộng rãi. Có thể kể tên thông dụng như Thermocouple Type K, Type J, Type S, Type B, Type E, Type R, Type N, Type C..Cấu tạo cũng như tính chất của từng dòng thermocouple các bạn có thể tham khảo sau đây.

A– Cặp nhiệt điện loại K – Thermocouple Type K 

  • Cặp nhiệt điện loại K (Niken-Crom / Niken-Alumel)
  • Loại K là loại cặp nhiệt điện phổ biến nhất. Giá thấp và  chính xác cao, đáng tin cậy và có phạm vi nhiệt độ rộng.
  • Dãy đo dao động từ -270 đến 1200 C. Thông thừng được sử dụng từ 0…1200 độ C
  • Sai số tiêu chuẩn của cảm biến K trong khoảng từ +/-2.2 C hoặc 0.75%.
  • Có thể tuỳ chọn sai số thấp nhất là : +/-1.1 C hoặc 0.4%
Hình của một dòng loại K
Hình của một dòng loại K

B- Cặp nhiệt điện loại J – Thermocouple Type J

  • Loại cặp nhiệt điện loại J (Iron / Constantan): Loại J khá rất phổ biến.
  • Nó có phạm vi nhiệt độ nhỏ hơn và tuổi thọ ngắn hơn ở nhiệt độ cao hơn Loại K. Nó tương đương với Loại K về chi phí và độ tin cậy.
  • Dãy đo nhiệt dộ dao động trong khoảng: -210 đến 760 C. Độ nhạy nhiệt độ cao hơn dòng K type K
  • Sai số của can nhiệt J : +/-2.2 C hoặc 0.75%.
  • Có thể tuỳ chọn sai số thấp nhất : +/-1.1 C hoặc 0.4%
Cảm biến nhiệt loại J
Cảm biến nhiệt loại J

C- Cặp nhiệt điện loại T – Thermocouple Type T

  • Cặp nhiệt điện loại T (Đồng / Constantan):
  • Loại T là cặp nhiệt điện rất ổn định và thường được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ cực thấp như đông lạnh hoặc máy làm lạnh cực thấp.
  • Dãy đo nhiệt dộ dao động trong khoảng: -270 đến 370 C
  • Sai số của can nhiệt T : +/- 1.0C hoặc +/- .75%
  • Có thể tuỳ chọn sai số thấp nhất : +/- 0.5C or 0.4%
  • Dòng này hiếm gặp trong các ứng dụng đo nhiệt độ tại Việt Nam.
Cảm biến cặp nhiệt loại T
Cảm biến cặp nhiệt loại T

D-Cặp nhiệt điện loại  E – Thermocouple Type E

  • Cặp nhiệt điện loại E (Niken-Crom / Constantan):
  • Loại E có tín hiệu mạnh hơn và độ chính xác cao hơn Loại K hoặc Loại J ở dải nhiệt độ vừa phải từ 537 C trở xuống.
  • Dãy đo nhiệt dộ dao động trong khoảng: -270 đến 870 C
  • Sai số của can nhiệt E : +/- 1.7C hoặc +/- 0.5%
  • Có thể tuỳ chọn sai số thấp nhất : +/- 1.0C hoặc 0.4%
Cặp nhiệt điện loại  E
Cặp nhiệt điện loại  E

E- Cặp nhiệt điện loại N – Thermocouple Type N

  • Cặp nhiệt điện loại N (Nicrosil / Nisil):
  • Loại N có cùng độ chính xác và giới hạn nhiệt độ như Loại K. Loại N đắt hơn một chút.
  • Dãy đo nhiệt dộ dao động trong khoảng: -270 đến 392 C
  • Sai số của can nhiệt N : +/- 2.2C hoặc +/- 0.75%
  • Có thể tuỳ chọn sai số thấp nhất : +/- 1.1C hoặc 0.4%
Cặp nhiệt loại N
Cặp nhiệt loại N

F- Cặp nhiệt điện loại S – Thermocouple Type S

  • Cặp nhiệt điện loại S (Bạch kim Rhodium – 10% / Bạch kim): Loại S được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ rất cao. Nó thường được tìm thấy trong các ngành công nghiệp sinh học, dược phẩm và trong các lò đốt. Nó đôi khi được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ thấp hơn vì độ chính xác và ổn định cao. Vỏ bảo vệ thường là bằng sứ.
  • Dãy đo nhiệt dộ dao động trong khoảng: -50 đến 1600 C
  • Sai số của can nhiệt S : +/- 1.5C hoặc +/- .25%
  • Có thể tuỳ chọn sai số thấp nhất : +/- 0.6C hoặc 0.1%
Can nhiệt loại S
Can nhiệt loại S

I- Cặp nhiệt điện loại  R – Thermocouple Type R

  • Cặp nhiệt điện loại R (Platinum Rhodium -13% / Bạch kim):
  • Loại R được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ rất cao. Nó có tỷ lệ Rhodium cao hơn Type S, khiến nó đắt hơn.
  • Type R rất giống với Type S về hiệu suất. Nó đôi khi được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ thấp hơn vì độ chính xác và ổn định cao. Vỏ bảo vệ luôn luôn bằng sứ.
  • Dãy đo nhiệt dộ dao động trong khoảng: -50 đến 1500 C
  • Sai số của can nhiệt R : +/- 1.5C hoặc +/- .25%
  • Có thể tuỳ chọn sai số thấp nhất : +/- 0.6C hoặc 0.1%
Cặp nhiệt loại R
Cặp nhiệt loại R

J -Cặp nhiệt điện loại  B – Thermocouple Type B

  • Cặp nhiệt điện loại B (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 tất cả các cặp nhiệt điện được liệt kê ở trên.
  • Nó duy trì mức độ chính xác và ổn định cao ở nhiệt độ rất cao.
  • Dãy đo nhiệt dộ dao động trong khoảng: 0 đến 1700 C
  • Sai số của can nhiệt B : +/-0.5%
  • Có thể tuỳ chọn sai số thấp nhất : +/-0.25%
Can nhiệt loại B
Can nhiệt loại B

Cách phân biệt cặp nhiệt và RTD  như thế nào ? 

cặp nhiệt và cảm biến RTD ( nhiệt điện trở PT100 và PT1000 ) là hai dòng cảm biến được sử dụng nhiều nhất hiện nay. Giả sử chúng ta có một cảm biến với hai chân ngõ ra vậy làm sao ta phân biệt được đó là dòng cặp nhiệt điện hay nhiệt điện trở. Cách đơn giản nhất là chúng ta sử dụng đồng hồ VOM. Sau đó vặn sang thang đo điện trở. Nếu là PT100 thì tại nhiệt độ thường giá trị điện trở hơn 100ohm.  Đối với dòng Pt1000 thì giá trị điện trở vào khoảng hơn 1000ohm tại nhiệt độ thường. Nếu ta đo không lên giá trị như trên thì nó sẽ thuộc họ Thermocouple.

Kiểm tra tín hiệu RTD
Kiểm tra tín hiệu RTD

Đối với dòng Thermocouple ta cần kiểm tra xem còn hoạt động tốt không thì ta cần dùng thang đo mV trên đồng hồ VOM. Vì ngõ ra của dòng cặp nhiệt điện là dạng mV. Ngoài ra chúng ta có thể kiểm tra thông qua các đồng hồ chuyên dụng và bộ đọc tín hiệu. Như trên là một số thông tin mà mình chia sẻ với các bạn. Mong rằng một số thông tin này giúp ích cho các bạn.

Email : Christian.nguyen@bff-tech.com

Phones: 0989 825 950 Mr Quốc 

Trả lời

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

Chat Zalo 24/7