Cảm biến can nhiệt S

Mến chào tất cả các bạn nhé, trong bài viết này mình xin giới thiệu đến các bạn dòng cảm biến đo nhiệt độ can S. Đây là một dãy đo khá đặc biệt vì mức nhiệt rất cao, nếu các bạn đang có nhu cầu tìm hiểu và chọn mua thì có thể tham khảo bài viết này nhé. Nội dung bài viết bao gồm Cảm biến can nhiệt S là gì ? Vì sao chúng ta cần dùng đến loại thiết bị này ? Thiết bị này có các thông số như thế nào cũng như khả năng ứng dụng của chúng ra sao ? Và đó cũng chính là những nội dung chủ yếu mà mình muốn đề cập đến trong bài viết này. Thông qua đó các bạn sẽ có thêm các kiến thức liên quan trong việc phục vụ nhu cầu công việc hay chọn mua thiết bị.

Đối với các bạn đã và đang công tác trong các ngành công nghiệp hay trong các lĩnh vực sản xuất hay chế tạo thì đã quá quen thuộc với các loại cảm biến đúng không nào ? Hầu hết chúng điều có thể giúp chúng ta trong nhiều trường hợp khác nhau về việc đo lường nhiệt độ. Có thể kể đến như cảm biến nhiệt độ pt100 là một dạng cảm biến được dùng khá phổ biến hiện nay vì đặc thù khoảng đo của cảm biến. Tuy nhiên, hôm nay mình xin giới thiệu đến các bạn một loại cảm biến nhiệt độ khác có dãy đo cao hơn, kén môi trường ứng dụng hơn đó chính là cảm biến can nhiệt S. Vậy cụ thể như thế nào chúng ta cùng nhau tìm hiểu nhé.

Cảm biến can nhiệt S can nhiệt R là gì ?

Cảm biến đo nhiệt độ can S hay còn gọi là Thermocouple Type S là một thiết bị công nghiệp chuyên dùng cho việc đo lường nhiệt độ. Tuy nhiên dòng cảm biến này khác với dòng cảm biến pt100 ở chỗ khoảng nhiệt của nó khá lớn. Khoảng nhiệt của cảm biến can nhiệt S là -50 ÷ 1760°C, chính vì khoảng nhiệt lớn đến vậy mà cảm biến này sẽ không xuất hiện nhiều trong các ứng dụng bình thường hàng ngày mà thay vào đó là dùng cảm biến pt100.

Mình xin giới thiệu đến các bạn dòng cảm biến can nhiệt S được Công Ty mình nhập khẩu từ hãng Asit – Italy. Đây là dòng sản phẩm được bên mình cung cấp khá nhiều trên thị trường hiện nay và nhận được nhiều phản hồi tích cực từ phía khách hàng. Các sản phẩm cảm biến nhiệt độ bên mình đều có bảo hành lâu dài 12 tháng 1 đổi 1 nếu có lỗi từ nhà sản xuất nên các bạn có thể yên tâm khi sử dụng nhé.

Cấu tạo của cảm biến can nhiệt loại S và loại R:

Trong phần này mình sẽ nói rõ hơn về cấu tạo của thiết bị này để các bạn có thể dễ dàng tìm hiểu nhé, cụ thể thì một cảm biến can nhiệt loại sứ sẽ có các bộ phận như sau:

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 S hay can nhiệt S và các loại can nhiệt R K B nếu có tín hiệu ngõ ra 4-20mA sẽ được tích hợp bộ chuyển đổi nhiệt độ nằm bên trong đầu kết nối này.

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.

Lõi đầu dò:

Lõi của cảm biến chính là đầu dò nhiệt can S được dùng để đo nhiệt độ. Cảm biến can nhiệt S chỉ có thể đo nhiệt tại đầu dò còn các vị trí khác không hề có tác dụng gì. Phần lõi của can S có hai đường kính là phi 3.5mm (chịu được nhiệt độ 1250°C) hoặc 5mm (chịu được nhiệt độ 1250°C).

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.

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 S có hai thang đo nhiệt độ là 1350°C và 1600°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 S được trộn với nhau tạo thành lớp Ceramic bên ngoài.

Điểm khác nhau giữa cảm biến can nhiệt S và PT100:

Dành cho những bạn nào chưa biết thì cảm biến pt100 là loại cảm biến có cấu tạo đầu dò bằng Platinum (bạch kim), có vỏ bảo vệ bằng Inox, và khoảng nhiệt độ đo được là dưới 600°C. Còn khi cần đo trong khoảng nhiệt độ cao hơn thì cần phải dùng đến cảm biến can nhiệt S, vì thiết bị này được cấu tạo từ 90% PT và 10% Rh-Pt. Chúng có khả năng hoạt động tốt trong khoảng nhiệt độ lý thuyết từ -50 ÷ 1760°C. Tuy nhiên đó chỉ là khoảng lý thuyết, còn thực tế thì nó có thể đạt khoảng 1600°C. Và trên thị trường không nhiều hãng có thể sản xuất được loại này ngoài các hãng nổi tiếng đến từ Châu Âu.

Cũng giống như các loại cảm biến khác, cảm biến can nhiệt S điều có công dụng chung là dùng để đo nhiệt độ. Nhưng vì cấu tạo bằng Ceramic 610 (ở 1400°C) và Ceramic 710 (ở 1700°C) nên chịu được khoảng nhiệt độ trong dãy nhiệt của can nhiệt S. Nếu vỏ bảo vệ bằng Inox thông thường thì sẽ dễ cháy gây hỏng cảm biến.

Ưu điểm của cảm biến nhiệt độ Pt100:

• Độ chính xác cao
• Thời gian đáp ứng nhanh
• Khả năng chịu nhiệt lên tới 850°C cho loại đặc biệt và 500°C cho loại tiêu chuẩn
• Thân làm bằng inox 304 hoặc 316L chống được sự va đập
• Dùng được cho hầu hết các ứng dụng đo nhiệt độ: nước, không khí, đường ống, bồn chứa,…
• Nhiều loại để lựa chọn
• Mức độ phổ biến cao nên dễ dàng thay thế, sửa chữa
• Giá thành thấp phù hợp cho các ứng dụng liên quan tới đo nhiệt độ

Nhược điểm của cảm biến nhiệt độ Pt100:

• Không thể dùng cho nhiệt độ cao

Ưu điểm của cảm biến nhiệt độ can S:

• Có khả năng đo lường nhiệt độ cao lên đến 1600°C
• Có nhiều kích thước khác nhau để chúng ta lựa chọn
• Có thể ứng dụng tốt trong các ngành công nghiệp luyện kim, lò đốt xử lý rác thải, sản xuất sơn, xi măng,…

Nhược điểm của cảm biến nhiệt độ can S và can nhiệt R:

• Vì được cấu tạo bằng sứ nên rất dễ vỡ
• Kích thước thường có định về đường kính là 17mm với ống sứ và 21mm ở phần Inox
• Giá thành cao hơn rất nhiều so với các dòng cảm biến pt100 hay can nhiệt K, J, T, E.

Phạm vi ứng dụng của cảm biến can S và can nhiệt R:

Nhìn vào khoảng nhiệt độ chắc hẳn chúng ta phần nào cũng biết được các ứng dụng của loại cảm biến này rồi đúng không nào ? Chúng ta có thể thấy chúng trong các ngành công nghiệp luyện kim, trong các lò nấu kim loại có nhiệt độ cực cao. Bên cạnh đó trong quá trình nhiệt luyện kim loại chúng ta cũng có các loại cảm biến này bổ trợ.

Trong quá thứ thì việc nung nóng kim loại thường được tiến hành bằng cách đốt than đá và vùi kim loại vào, các khoảng nhiệt điều đo kinh nghiệm để thực hiện.Tuy nhiên với sự phát triển của kỹ thuật, cảm biến dần trở thành một thiết bị đo lường nhiệt độ không thể thiếu đối với các máy móc ngành cơ khí. Nhiệt luyện là bước cuối cùng của quá trình gia công và nó cũng là công đoạn quan trọng nhất. Chính vì thế các cảm biến có thể đảm nhiệm công việc này vì chúng hoạt động rất chính xác trong các lò nấu kim loại, lò đốt áp suất cao,…

Bên cạnh đó chúng ta còn có các loại cảm biến can nhiệt khác như can nhiệt K, E, R,…Các bạn có thể tham khảo thêm thông qua bài viết: Các dòng cảm biến nhiệt độ

Các thông số kỹ thuật của cảm biến can nhiệt S và can nhiệt R:

• Model: sản phẩm có mã là ASTCG
• Xuất xứ: sản phẩm được bên mình nhập khẩu từ hãng Noken, Asit – Italy
• Dãy đo lớn nhất: có thể đo lường mức nhiệt độ dưới 1600°C.
• Vật liệu cấu tạo: thường được làm bằng Ceramic 610 và Ceramic 710.
• Đường kính đầu dò: thông thường sẽ là Ø17mm đối với Ceramic, còn khi làm bằng Inox là Ø21mm.
• Chiều dài cảm biến: có thể lên đến 2000mm.
• Ngõ ra (Output): tín hiệu dạng điện áp mV
• Thời gian bảo hành: lên đến 12 tháng 1 đổi 1 nếu có lỗi do nhà sản xuất.
• Có thể chọn loại đơn (2 dây) hoặc loại đôi (4 dây).

Cảm biến có ngõ ra là dạng tín hiệu analog 4-20ma có thể truyền đi đến các loại thiết bị khác để hiển thị hoặc điều khiển như màn hình hiển thị hay PLC điều khiển. Tín hiệu analog 4-20ma trên cảm biến có thể cho phép chúng ta truyền tín hiệu đi xe lên đến 700÷800m mà không bị nhiễu hoặc nhiễu rất ít.

Cách chọn mua cảm biến can nhiệt S và can nhiệt R:

Việc có được sự tư vấn của các nhân viên bán hàng hiện nay là một lợi thế cho các bạn có nhu cầu muốn mua hàng. Tuy nhiên để có thể chọn mua các loại cảm biến nói chung và cảm biến can nhiệt S nói riêng thì chúng ta cần xác định rõ các yếu tố môi trường cần đo. Vì chúng ta là người hiểu rõ nhất về chúng hơn là các nhân viên tư vấn, cụ thể chúng ta cần xác định rõ các yêu cầu sau để lựa chọn cảm biến tốt nhất:

Khoảng nhiệt cần đo:

Yếu tố này có vai trò rất quan trọng trong việc lựa chọn cảm biến. Vì nếu khoảng nhiệt cần đo quá chênh lệch so với khoảng nhiệt của cảm biến thì sẽ dẫn đến sai số. Đối với các ứng dụng an toàn thì việc sai số quá lớn sẽ dẫn đến nguy hiểm. Nếu các bạn sử dụng cảm biến để đo lường nhiệt độ dưới 500°C thì ta có thể dùng cảm biến pt100, đo nhiệt độ dưới 1200°C ta sử dụng cảm biến can nhiệt K và dưới 1600°C ta sử dụng cảm biến can nhiệt S.

Một vài loại cảm biến can nhiệt khác tương ứng với các thang đo:

Bên cạnh cảm biến can nhiệt loại S thì cũng sẽ có nhiều loại cảm biến can nhiệt khác, nếu các bạn lần đầu tìm hiểu để chọn mua thì sẽ rất là rối vì có quá nhiều loại. Chúng ta không biết chính xác là các loại này sẽ đo đạc trong khoảng nhiệt bao nhiêu và liệu mức nhiệt của mình sẽ phù hợp với loại nào. Và dưới đây mình sẽ tổng hợp lại các dòng cảm biến can nhiệt tương ứng với dãy đo để các bạn có thể lựa chọn nhé.

• Cảm biến can nhiệt bọc sứ loại K: dùng cho mức nhiệt trong khoảng 0-1200°C
• Cảm biến can nhiệt bọc sứ loại S: dùng cho mức nhiệt trong khoảng 0-1600°C
• Cảm biến can nhiệt bọc sứ loại R: dùng cho mức nhiệt trong khoảng 0-1600°C
• Cảm biến can nhiệt bọc sứ loại B: dùng cho mức nhiệt 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,…

Kích thước của cảm biến:

Các bạn cần xác định rõ các kích thước cảm biến trước khi chọn mua. Vì loại cảm biến can nhiệt S đa số là dạng củ hành nên sẽ rất to, nếu chúng ta lắp đặt rời thì phải chọn mua loại có kích thước phù hợp với các môi trường chúng ta muốn lắp đặt. Ví dụ như chiều cao cảm biến hay đường kính cảm biến là bao nhiêu,…Thông thường khi chọn cảm biến can nhiệt dạng sứ như can S và can K thì ta cần chú ý kích thước que đo của cảm biến. Que đo sẽ bao gồm 2 phần inox và sứ, với inox chịu nhiệt 1200°C còn sứ sẽ chịu được 1600°C. Chính vì thế ta cần chọn kích thước sứ và inox cho phù hợp. Các bạn có thể tham khảo hình ảnh mô tả bên dưới nhé.

Vật liệu cấu thành cảm biến:

Thường là sứ (Ceramic), sứ 610 và sứ 710, trong đó sứ 710 chịu nhiệt độ cao hơn lên đến 1700°C. Vật liệu càng tốt thì khả năng chịu nhiệt càng cao, tuy vào môi trường mà các bạn lựa chọn cho phù hợp. Còn dùng ở nhiệt độ thấp hơn thì ta có thể sử dụng inox nhé, inox sẽ có thể chịu nhiệt lên đến 1100°C.

Nguồn gốc xuất xứ và giá thành của cảm biến:

Các loại cảm biến can nhiệt nói chung và cảm biến can nhiệt S nói riêng thì đã không còn quá xa lạ với các nhà máy ở Việt Nam. Và chính vì chúng được sử dụng phổ biến này sẽ có nhiều hãng cung cấp khác nhau. Với các loại cảm biến của Châu Á như Trung Quốc, Đài Loan thường sẽ có giá dao động từ 5-8 triệu/cây tùy vào kích thước. Tuy nhiên mình xin khẳng định với các bạn rằng với các loại cảm biến này sẽ nhanh chóng hỏng sau khi sử dụng trong vài tháng. Vì cơ bản điểm yếu chí tử của các hãng này đó là về vật liệu cấu thành cảm biến, để có mức giá tốt như vậy thì các hãng bắt buộc phải giảm chất lượng vật liệu xuống.

Mình khuyên các bạn nên sử dụng các loại cảm biến đến từ Châu Âu, tuy giá thành khá cao trên 10 triệu tùy kích thước nhưng chúng ta có thể sử dụng được lâu dài. Và cảm biến can nhiệt của bên mình là một trong số đó, bên mình cam kết cảm biến hoạt động ổn định ở mức nhiệt dưới 1600°C. Hơn nữa thì thiết bị bên mình có đầy đủ hóa đơn, chứng từ kèm theo bảo hành lâu dài 12 tháng nếu có phát sinh lỗi từ nhà sản xuất. 

Cách thức kiểm tra khả năng hoạt động của cảm biến can nhiệt S và can nhiệt R:

Nếu các bạn đang có một cảm biến nhiệt độ dạng can nhiệt S, hoặc vừa trang bị cho mình 1 thiết bị như vậy mà muốn kiểm tra xem khả năng hoạt động như thế nào. Lúc này chúng ta sẽ có thể sử dụng đồng hồ vạn năng VOM để đo lường điện áp đầu ra của cảm biến. Cụ thể thì cảm biến sẽ được cấu tạo từ 2 sợi dây kim loại được chập 1 đầu lại với nhau và khi đầu được chập tiếp xúc với một mức nhiệt độ nào đó sẽ cho ra một hiệu điện thế ở 2 đầu còn lại. Chính vì thế và ta có thể kiểm tra mức điện áp 2 đầu ra tại từng khoảng nhiệt cụ thể. Và các bạn có thể tham khảo bảng thông số bên dưới nhé.

Nhìn thông số bảng trên ta thấy rằng giá trị mV ngõ ra của can nhiệt thay đổi theo nhiệt độ. Tại 0 độ thì điện áp là 0mV, tại -10 độ C là -0.052 mV, tại -25 độ C la -0.127 mV. Tương tự như vậy ta có bảng giá trị các thông số lớn hơn.

Bộ hiển thị nhiệt độ:

Vì sao chúng ta cần dùng đến bộ hiển thị nhiệt độ ? Có thể giải thích vấn đề này như sau, các loại cảm biến đo mức nhiệt độ hiện nay nói chung và cảm biến can nhiệt S nói riêng hiện nay vẫn chưa được trang bị màn hình hiển thị. Chúng chỉ có khả năng đo lường và truyền tín hiệu, việc truyền tín hiệu chính là dùng để chúng ta đưa về các màn hình hiển thị để tiện lợi cho quá trình quan sát. Hơn hết các cảm biến thường làm việc trong môi trường nhiệt độ rất cao, nên việc quan sát trên màn hình cảm biến là điều bất khả thi. Đó là lý do vì sao chúng ta cần quan sát giá trị đo được thông qua màn hình hiển thị từ xa.

Mình xin giới thiệu đến các bạn dòng màn hình hiển thị nhiệt đo có model OM402UNI do Công Ty mình trực tiếp nhập khẩu từ hãng Orbit Merret – Cộng Hòa Séc. Và hiện nay thì bên mình đang là đại điện cung cấp sản phẩm độc quyền của hãng này tại thị trường Việt Nam các bạn nhé. Các bạn có thể tham khảo một vài thông số kỹ thuật của bộ hiển thị bên dưới.

Thông số bộ hiển thị:

• Model: sản phẩm có mã là OM402UNI.
• Hãng sản xuất: được nhập khẩu trực tiếp từ hãng Orbit Merret – Cộng Hòa Séc
• Sử dụng nguồn: 220VAC.
• Màn hình hiển thị: trên 4 LED, 6 LED, 9 LED và 11 LED.
• Hệ số cách ly, chống nhiễu: 4000VAC.
• Ngõ vào (Input): các loại tín hiệu can nhiệt K, S, E, R,…, các dạng analog 4-20mA, 0-10vdc, 0-20mA, 0-5vdc. Ngoài ra còn đọc được tín hiệu điện trở và biến trở.
• Ngõ ra (Output): có thể xuất ra tín hiệu 4-20mA hoặc 0-10vdc và tín hiệu này sẽ không bị nhiễu khi truyền đi xa, chúng ta có thể dễ dàng đấu dây đến PLC điều khiển.Ngoài ra còn có thể xuất tín hiệu Relay (ON/OFF) chúng ta có thể chọn lên đến 4 relay. Có thể đấu dây để điều chỉnh đóng/ngắt motor bơm hay máy nạp liệu khi đến một nhiệt độ nào đó. Bên cạnh đó ngõ ra còn có modbus RS485, rất thích hợp cho truyền dữ liệu modbus trong giao thức Modbus RTU.
• Sai số: 0,1% khi hiển thị
• Thời gian bảo hành: lên đến 12 tháng, 1 đổi 1 nếu phát sinh lỗi từ nhà sản xuất

Các bạn có thể tham khảo các thông tin khác về loại thiết bị này thông qua bài viết: Bộ hiển thị nhiệt độ

Bộ chuyển đổi tín hiệu can nhiệt sang 4-20ma:

Nếu trong trường hợp các bạn không muốn sử dụng màn hình hiển thị mà chỉ cần chuyển tín hiệu mV của can nhiệt S về PLC thì làm sao nhỉ ? Lúc này ta sẽ sử dụng đến bộ chuyển đổi tín hiệu can nhiệt nhé, thiết bị này sẽ là cầu nối trong gian giữa 2 thiết bị để giúp chúng kết nối với nhau một cách dễ dàng hơn. 

Mình xin giới thiệu đến các bạn dòng thiết bị chuyển đổi tín hiệu can nhiệt có model là OMX333UNI được nhập khẩu chúng hãng với bộ hiển thị là Orbit Merret. Đây là một sản phẩm được sử dụng rất nhiều trong ứng dụng chuyển đổi tín hiệu can nhiệt, và chúng thường được chọn mua kèm theo với các loại cảm biến can nhiệt. Các bạn có thể tham khảo một vài thông số kỹ thuật bên dưới nhé.

Thông số của bộ chuyển đổi:

• Model: sản phẩm có mã là OMX333UNI
• Xuất xứ: nhập khẩu từ hãng Orbit Merret – Châu Âu (Cộng Hòa Séc)
• Ngõ vào (Input): bộ khuếch đại đọc được các dạng tín hiệu như 4-20mA, 0-20mA, 0-10v, 0-5v, 1-5v
• Ngõ ra (Output): thiết bị có thể tùy chọn một trong các tín hiệu sau 4-20mA, 0-20mA, 0-10v, 0-5v, 1-5v
• Hệ số cách ly và chống nhiễu: 2500 VAC, chống nhiễu tốt trong môi trường có nhiều tác nhân sinh ra từ trường
• Nhiệt độ làm việc: hoạt động tốt trong khoảng nhiệt -20-60°C
• Sai số: thiết bị có sai số chỉ 0.1%
• Thời gian phản hồi: thời gian phản hồi tín hiệu của thiết bị chỉ 1ms, gần như chúng ta không thấy được độ trễ này
• Nguồn cấp: nguồn sử dụng cho thiết bị 10-30VDC
• Thời gian bảo hành: lên đến 12 tháng, 1 đổi 1
• Cài đặt dễ dàng thông qua các dip switch và bằng phần mềm.

Chọn mua cảm biến nhiệt độ ở đâu:

Trên đây là một số thông tin và kiến thức liên quan đến cảm biến nhiệt độ can S trên thị trường hiện nay. Hy vọng nó sẽ cần thiết cho những bạn đang cần tìm hiểu để phục vụ cho nhu cầu chọn mua và sử dụng. Ngoài ra bên mình còn cung cấp các loại cảm biến và thiết bị vừa nêu trên với giá cạnh tranh thị trường, các bạn có thể tham khảo nếu có nhu cầu nhé. Mọi thắc mắc cần tư vấn các bạn có thể liên hệ mình qua các thông tin sau:

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

Email: An.nguyen@bff-tech.com