Cảm biến can nhiệt B

Xin chào tất cả các bạn, trong bài viết này mình xin giới thiệu đến các bạn dòng cảm biến nhiệt độ có khả năng đo lường mức nhiệt lên đến 1700°C. Và đó chính là cảm biến can nhiệt B, là một dòng thiết bị công nghiệp được ứng dụng khá phổ biến hiện nay trong các nhà máy hay khu chế xuất khác nhau. Nếu các bạn đang có nhu cầu tìm hiểu hay chọn mua các dòng cảm biến như vậy thì có thể tham khảo bài viết này của mình nhé. Nội dung bài viết sẽ làm rõ khái niệm về cảm biến can nhiệt loại B là gì ? Cấu tạo của chúng như thế nào ? Các phạm vi chúng ta có thể ứng dụng chúng ? Các thông số kỹ thuật cơ bản cũng như các thông tin và kiến thức có liên quan khác.

Nhiệt độ là một trong những yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến các quá trình sản xuất và chế tạo trong đời sống và sản xuất, đặc biệt là trong công nghiệp. Nhu cầu đo lường nhiệt độ và điều khiển đại lượng này ngày càng được tăng cao theo mức độ công nghiệp hóa của đất nước chúng ta. Và các loại cảm biến nhiệt độ và đặc biệt là cảm biến can nhiệt B cũng là một trong số đó. Chúng được sử dụng rất phổ biến và gần như khó có thể thay thế hiện nay trong sản xuất và chế tạo.

Cảm biến can nhiệt B là gì ?

Trước khi vào nội dung chính thì ta cùng tìm hiểu sơ lược về dòng thiết bị này trước nhé. Cảm biến can nhiệt B (có tên tiếng Anh là Thermocouple Type B) hay cảm biến nhiệt độ loại B và cảm biến can nhiệt bọc sứ loại B là một thiết bị cảm biến công nghiệp. Thiết bị này có khả năng đo lường nhiệt độ trong khoảng 0-1700°C một cách liên tục và có thể cho ra dạng tín hiệu điện áp mV. Cảm biến có thành phần chính là Platinum Rhodium 30% – 6% hay (70%Pt/30%Rh–94%Pt/6%Rh). Với cấu tạo đặc biệt từ INOX và sứ chịu nhiệt, cảm biến hoạt động rất tốt và cho ra kết quả chính xác cũng như rất nhanh chóng để đảm bảo được yêu cầu chúng ta cần khi sử dụng.

• Cảm biến 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 rất 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. Thường thấy trong các ứng dụng lò nấu kim loại, nhiệt luyện kim loại trong các ngành công nghiệp luyện kim. Cũng có thể thấy chúng trong các máy kiểm tra độ bền nhiệt.
• Dãy đo nhiệt độ dao động trong khoảng: 0 ÷ 1700°C
• Sai số của can nhiệt B là ±0,5%
• Có thể tùy chọn sai số thấp nhất là ±0,25%

Mình xin giới thiệu đến các bạn dòng cảm biến can nhiệt bọc sứ loại B có model là ASTCG và T2M1 của hãng Asit và Noken thuộc Italy. Đây là dòng thiết bị đạt chuẩn Châu Âu được sản xuất và cung cấp cho Việt Nam hiện nay thông qua nhà cung cấp độc quyền là Công Ty BFF bên mình. Các bạn lưu ý là các dòng cảm biến nhiệt độ hiện này sẽ có nhiều nguồn gốc khác nhau như Trung Quốc, Hàn Quốc và Đài Loan. Các dòng cảm biến này có giá thành rất thấp nên được dùng nhiều, tuy nhiên thì về chất lượng và tuổi thọ thì không được đảm bảo đâu các bạn nhé.

Cấu tạo của cảm biến can nhiệt B và cảm biến can nhiệt bọc sứ:

Đầu củ hành:

Đầu kết nối điện còn được gọi là đầu củ hành, đây là phần chịu trách nhiệm chính để bảo vệ dây tín hiệu kết nối với màn hình hiển thị nhiệt độ hoặc PLC để điều khiển. Vật liệu đầu kết nối này thường được làm bằng nhôm hoặc bằng gang được sơn tĩnh điện. Thermocouple loại B hay can nhiệt B và các loại can nhiệt R K S nếu có tín hiệu ngõ ra 4-20mA sẽ được tích hợp bộ chuyển đổi nhiệt độ nằm bên trong đầu kết nối này.

Sứ bảo vệ ngoài cùng:

Đầu dò cảm biến được bao bọc bởi nhiều lớp sứ khác nhau, trong đó lớp sứ ngoài cùng phải chịu được sự va đập nhẹ, có độ cứng cao & truyền nhiệt tốt vào bên trong. Chính vì thế lớp sứ bên ngoài phải có độ dày phù hợp với nhiệt độ cần đo.

Can nhiệt B có thang đo nhiệt độ là 1700°C, nhiệt độ càng cao thì lớp sứ càng dày để bảo vệ đầu dò không bị cháy khi nung ở nhiệt độ cao. Vật liệu của lớp này bao gồm hợp chất: carbon – ekatech, hỗn hợp kính cường lực, sapphire, Ekatech B được trộn với nhau tạo thành lớp Ceramic bên ngoài.

Ống bảo vệ đầu dò:

Bao bọc bảo vệ đầu dò nhiệt S bên từ bên trong là một lớp ceramic hỗn hợp của  TEP, nhôm Oxide và gốm. Phần sứ này giúp định vị cố định và bảo vệ đầu dò nhiệt thêm một lớp nữa tránh sự tác động từ bên ngoài. Giữa hai lớp sứ này phải có một khoảng không vừa đủ để truyền nhiệt mà không ảnh hưởng tới việc giãn nở của cảm biến khi đo nhiệt độ cao.

Lõi đầu dò:

Lõi của cảm biến chính là đầu dò nhiệt can B được dùng để đo nhiệt độ. Cảm biến can nhiệt B chỉ có thể đo nhiệt tại đầu dò còn các vị trí khác không hề có tác dụng gì. Phần lõi của can B có hai đường kính là phi 3.5mm hoặc 5mm thường được làm bằng 2 loại kim loại khác nhau.

Ống dẫn dây tín hiệu:

Nhìn thông qua bên ngoài chúng ta chỉ thấy một đoạn kim loại nối với phần sứ đo nhiệt. Đây là vị trí chịu nhiệt khá cao được làm bằng inox 316 hoặc Inconel hay hợp kim nhôm có khả năng chịu nhiệt cao & giúp tản nhiệt tại khu vực đó. Bên trong là hai ống mao dẫn bảo vệ dây tín hiệu truyền lên từ đầu cảm biến. Khoảng cách của ống dẫn này phải tối thiểu 150mm để nhiệt độ được giảm nhiệt nhanh nhất có thể.

Các phạm vi có thể ứng dụng cảm biến can nhiệt B :

Nói một cách tổng quát thì chúng ta có thể sử dụng cảm biến can nhiệt loại B trong bất kì ứng dụng nào có mức nhiệt từ 0-1700°C. Tuy nhiên thì nói vậy thì cũng khá mơ hồ cho những bạn lần đầu tìm hiểu và sử dụng. Và để dễ dàng hơn trong việc tìm hiểu thì mình sẽ liệt kê một số ứng dụng cần đến nhiệt độ cao để chúng ta có thể hình dung nhé. Cụ thể thì một số ứng dụng như:

• Đo lường nhiệt độ trong các nhà máy sản xuất thép
• Đo lường nhiệt độ trong các nhà máy tôi luyện kim loại
• Đo lường nhiệt độ trong các nhà máy sản xuất gốm sứ
• Đo lường nhiệt độ lò nấu kim loại
• Đo lường nhiệt độ trong các nhà máy luyện kim
• Đo lường nhiệt độ trong các nhà máy sản xuất và chế tạo khuôn ép, khuôn đúc
• Và một số ứng dụng khác,…

Các thông số kỹ thuật cần quan tâm của cảm biến can nhiệt loại B:

• Model: sản phẩm có mã là ASTC-G hay T2M1
• Xuất xứ: được bên mình nhập khẩu từ hãng Asit và Noken của Italy 
• Chất liệu cấu thành: được cấu tạo từ hai thành phần chính là phần sứ và phần inox. Trong đó phần sứ là phần trực tiếp được đốt nóng và truyền nhiệt độ đó đến phần lõi bên trong.
• Khoảng nhiệt đo lường: dãy nhiệt độ có thể đo là 0-1800°C, đo nhiệt độ liên tục là 1700°C. Đo nhiệt trong thời gian ngắn là 1800°C.
• Đường kính của cảm biến:
  • Đường kính phần sứ có các kích thước như 6mm, 8mm, 10mm, 12mm, 15mm, 22mm,…Tuy nhiên phổ biến là 17mm, các kích thước còn lại rất ít người dùng.
  • Đường kính của phần inox có các kích thước như 10mm, 12mm, 14mm, 16mm, 21mm, 27mm,… tương ứng với một đường kính phần sứ sẽ có một đường kinh phần inox. Inox phải lớn hơn phần sứ.
• Chiều dài cảm biến: có thể tuỳ chọn đến 1500mm. Trong đó phần sứ và inox chúng ta có thể đặt theo yêu cầu.
• Chuẩn sai số: có thể chọn là Class 1, Class 2 theo tiêu chuẩn IEC5841,2
• Tín hiệu ngõ ra: có thể tuỳ chọn ngõ ra tín hiệu 4-20mA 
• Kiểu kết nối cơ học: có thể chọn kiểu ren kết nối thông dụng như G3/4″, 3/4 NPT,…
• Tiêu chuẩn bảo vệ: phần đấu dây với lớp bảo vệ IP67.
• Thời gian bảo hành: 12 tháng 1 đổi 1

Các ưu điểm khi sử dụng cảm biến can nhiệt B:

• Có thể đo lường nhiệt độ rất cao lên đến 1700°C
• Có thể tùy chọn nhiều loại kích thước chiều dài khác nhau tùy vào ứng dụng
• Thích hợp cho nhiều loại môi trường sử dụng khác nhau
• Có được nhà cung cấp sản phẩm đạt chuẩn Châu Âu tại Việt Nam
• Thời gian đặt hàng nhanh chóng, chưa đến 2 tuần.

Cách thức chọn mua cảm biến nhiệt độ sao cho phù hợp ?

Chúng ta khi chọn mua cảm biến nhiệt độ thì nên trình bày nhu cầu cho người tư vấn để họ có thể chọn cho mình một dòng cảm biến phù hợp nhất. Và bên cạnh đó thì chúng ta cũng nên biết thêm một vài kiến thức liên quan như:

Khoảng nhiệt cần đo lường là bao nhiêu ?

Với từng mức nhiệt hay khoảng nhiệt cần đo chúng ta sẽ có từng loại cảm biến nhiệt độ khác nhau, cụ thể như sau:

• Cảm biến nhiệt độ Pt100: đo lường nhiệt độ trong khoảng -200÷500°C.
• Cảm biến can nhiệt K: đo lường nhiệt độ trong khoảng 0÷1100°C.
• Cảm biến can nhiệt S: đo lường nhiệt độ trong khoảng 0÷1600°C.
• Cảm biến can nhiệt B: đo lường nhiệt độ trong khoảng 0÷1700°C.
• Cảm biến can nhiệt Inox loại K: dùng cho mức nhiệt trong khoảng 0-1100°C
• Cảm biến nhiệt độ Pt100: dùng cho mức nhiệt trong khoảng 0-500°C
• Bên cạnh đó thì còn nhiều dòng cảm biến nhiệt độ khác như can E, can J, can T,…

Phân biệt cảm biến nhiệt độ can B và cảm biến nhiệt độ PT100 như thế nào ?

Vì sao chúng ta phải so sánh cảm biến can nhiệt B so với cảm biến Pt100 mà không phải là các dòng cảm biến nhiệt độ khác ? Bởi vì hầu hết các dòng cảm biến nhiệt độ pt100 được dùng rất phổ biến hiện nay vì chúng có mức nhiệt trung bình, phù hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau. cụ thể thì chúng sẽ có các điểm khác nhau như:

• Khoảng nhiệt đo lường: với cảm biến Pt100 chúng ta sẽ có mức nhiệt là -200÷500°C còn can nhiệt B là 0÷1700°C.
• Số lượng dây ra: với cảm biến Pt100 ta có dạng 2 dây, 3 dây, 4 dây và 6 dây (Pt100 đôi). Còn với cảm biến can nhiệt B chúng ta có loại 2 dây và 4 dây (can B đôi).
• Tín hiệu ngõ ra: với cảm biến nhiệt độ PT100 thì tín hiệu ngõ ra sẽ có dạng điện trở (Ohm) còn cảm biến can nhiệt B sẽ có dạng điện áp mV.
• Vật liệu cấu thành: phần que đo của cảm biến PT100 thường làm bằng Inox 304 hoặc Inox 316 còn với can nhiệt B sẽ luôn luôn là dạng sứ (ceramic)
• Giá thành của cảm biến: giá của cảm biến can nhiệt B sẽ cao hơn rất nhiều khoảng 5 lần giá thành của cảm biến PT100.

Các bạn có nhu cầu tham khảo thêm cảm biến nhiệt độ pt100 thì có thể tham khảo bài viết: cảm biến nhiệt độ pt100

Bộ hiển thị nhiệt độ:

Việc sử dụng cảm biến nhiệt độ sẽ cần sử dụng đến một màn hình hiển thị rời đặc biệt là loại thiết bị có chức năng điều khiển. Với bộ hiển thị này chúng ta có thể nhận và đọc được các loại tín hiệu từ các cảm biến nhiệt độ. Bên cạnh đó ta có thể chuyển chúng về dạng tín hiệu 4-20ma hay relay on/off một cách dễ dàng. Hơn nữa thì thiết bị này còn giúp cách ly chống nhiễu rất tốt nếu muốn truyền đi xa.

Mình xin giới thiệu đến các bạn dòng màn hình hiển thị và điều khiển nhiệt độ có model là OM402UNI được sản xuất bởi hãng Orbit Merret của Cộng Hòa Séc. Đây là dòng thiết bị được bên mình nhập khẩu chính hãng và là nhà cung cấp độc quyền tại thị trường Việt Nam hiện nay. Sản phẩm có giá cạnh tranh thị trường và thường được khách hàng sử dụng kèm với các loại cảm biến nhiệt độ, áp suất, đo mức,…Các thông số kỹ thuật các bạn tham khảo bên dưới nhé.

Thông số của bộ hiển thị và điều khiển nhiệt độ:

Ngõ vào (Input):

• Có thể đọc được khá nhiều loại tín hiệu như: tín hiệu pt100, cảm biến can nhiệt K, cảm biến can nhiệt S, cảm biến can nhiệt B, vv…
• Thiết bị còn đọc được các tín hiệu ít phổ biến trên thị trường như pt1000, pt500, cu50, vv…
• Có thể đọc các tín hiệu analog như: 4-20mA , 0-10v , 0-5V, 2-10V, 0-20mA, -2..2v, -10..10v, -40..40v
• Ngoài ra còn có thể nhận các tín hiệu đặc biệt như:  -60÷60mV, -150÷150mV, -300÷300mV, -1200÷1200 mV các tín hiệu phát ra từ các cảm biến đo độ PH.
• Hơn nữa, model còn nhận được các tín hiệu điện trở:  0÷100Ω, 0÷1kΩ, 0÷10kΩ, 0÷100kΩ có thể cài đặt lại các giá trị điện trở và biến trở bất kỳ theo ý muốn.

Ngõ ra (Output):

• Có các tín hiệu analog như: 0-2V, 0-5V, 0-10 V, ±10V,  0-5 mA, 0-20 mA, 4-20mA.
• Có thể được điều chỉnh ở dạng reply (ON/OFF) hay (NO/NC).
• Có các ngõ ra truyền thông modbus RS485, RS232 và Profibus.

Các thông số khác:

• Sai số: ± 0,1% trong quá trình hiển thị
• Có thể cài đặt nhiệt độ trong khoảng -9999÷9999°C
• Màn hình hiển thị: có độ phân giải 0,01C.
• Nguồn cấp: 80-250VAC hay 10-30VDC.
• Hệ số cách ly, chống nhiễu: 4000VAC.
• Thời gian bảo hành: 12 tháng, 1 đổi 1

Các bạn tham khảo thêm sản phẩm này thông qua bài viết: bộ hiển thị nhiệt độ

Lời kết:

Trên đây là các thông tin và các kiến thức có liên quan về cảm biến cảm biến can nhiệt B. Hy vọng sẽ giúp ích cho những bạn cần tìm hiểu cũng như đang muốn trang bị. Ngoài ra bên mình còn cung cấp các loại cảm biến nhiệt độ khác như cảm biến nhiệt độ pt100 và cảm biến đo tốc độ gió các loại, các bạn có thể tìm hiểu nếu có nhu cầu. Mọi thắc mắc cần tư vấn các bạn vui lòng liên hệ mình qua các thông tin sau:

Phone – Zalo: 0779 81 81 84 (An Nguyễn)

Email: An.nguyen@bff-tech.com