RTD Là Gì?| Ưu Nhược điểm Của Cảm Biến Nhiệt ... - Thiết Bị đo Lường

Cảm biến nhiệt độ RTD Pt100 là loại cảm biến phổ thông nhất trong công nghiệp, thậm chí là trong đời sống dân dụng của chúng ta. Vậy có bao giờ bạn tìm hiểu các khái niệm về chúng chưa? Bạn có bao giờ thắc mắc “RTD là gì?”, Rtd là viết tắt của từ gì? RTD PT100 là sao?… Qua bài viết này, mình chia sẻ với các bạn các khái niệm cơ bản nhất để chúng ta cùng ôn lại và nắm vững hơn về loại cảm biến nhiệt độ này nhé!

Table of Contents

Toggle

• RTD là gì?
• RTD là viết tắt của từ gì?
• RTD có cấu tạo như thế nào? vật liệu chế tạo nên RTD là gì?
  • Vậy Pt và Ni trong RTD có nghĩa là gì?
• Sự khác nhau giữa RTD với Thermocouple là gì?
  • Sự khác nhau giữa RTD với Thermocouple là gì?
• Ưu nhược điểm của cảm biến RTD là gì?
  • Ưu điểm của cảm biến nhiệt độ RTD
  • Nhược điểm RTD so với thermocouple là gì?
• Cảm biến RTD Pt100 được sử dụng nhiều ở đâu?
• Công thức tính RTD
• Cách đấu dây cảm biến RTD 3 dây
• Lưu ý khi chọn cảm biến dòng RTD Pt100 là gì?
• Tạm kết

RTD là gì?

RTD là một loại cảm biến nhiệt độ dùng để đo nhiệt. RTD có thiết kế là một thanh kim loại hay dây kim loại mà điện trở của nó phụ thuộc theo sự thay đổi của nhiệt độ.

RTD cũng được gọi là điện trở nhiệt bao gồm các loại: Pt100, Pt500, Pt1000, Ni100, Ni500. Trong đó 2 loại chính thường dùng trong công nghiệp đo là loại Pt100 và Ni100.

RTD là viết tắt của từ gì?

• RTD là viết tắt từ chữ Resistance Temperature Detectors nghĩa là phát hiện nhiệt độ điện trở

RTD có cấu tạo như thế nào? vật liệu chế tạo nên RTD là gì?

RTD có cấu tạo chủ yếu là một trong 3 loại vật liệu tinh khiết là Platinum, Niken, hay đồng. Trong đó vật liệu Platinum được dùng nhiều hơn hết vì độ tinh khiết của nó lên đến 99,9% cho nên khả năng cảm nhận nhiệt độ của nó rất tốt và chính xác cao; mà không có một loại vật liệu nào thay thế được.

Còn loại bằng đồng hiện nay trên thị trường thì chắc chắn 100% là hàng trung quốc. Loại này dùng một thời gian ngắn sẽ hư hỏng hoặc cháy nổ  gây ảnh hưởng đến kết quả hoạt động kinh doanh của nhà máy. Đồng thời gây nguy hiểm cho những công nhân gần đó.

Trong công nghiệp thường dùng phổ biến là các loại cảm biến nhiệt độ Pt100, Pt120, Pt500, Pt1000, Ni100, Ni120, Ni500…

Mà trong công nghiệp, anh em kỹ thuật thường gọi RTD là cảm biến nhiệt độ vì dễ hiểu hơn.

Vậy Pt và Ni trong RTD có nghĩa là gì?

Pt là thuật ngữ viết tắt của từ Platinum còn có cái tên gọi là bạch kim là loại kim loại quý hiếm.

Ni là thuật ngữ viết tắt của từ Niken hàm lượng niken cấu thành càng cao thì độ bền bỉ càng lớn.

Pt100 và Ni100 là 2 loại có điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ.

Mặc định trong môi trường với Pt100 là khi nhiệt độ ở mức 0oC thì điện trở của pt100 sẽ ở mức 100 ohm và Ni100 cũng tương tự

Sự khác nhau giữa RTD với Thermocouple là gì?

Vâng, có một sự khác biệt rất lớn về cấu tạo cũng như vật liệu cấu thành 2 loại thiết bị này. Để trả lời cho câu hỏi này thì chúng ta cần hiểu khái niệm về thermocouple là gì trước nhé!

Thermocouple là gì: Được dịch là cặp nhiệt điện. Nguyên lý hoạt động dựa trên hiệu ứng nhiệt điện Seebeck.

Cảm biến Thermocouple

Một cặp nhiệt điện thì có 2 dây dẫn nối 1 đầu lại với nhau, vật liệu 2 dây này là khác nhau. Tín hiệu đầu ra của cặp nhiệt điện là milivôn. Tín hiệu điện áp này sẽ tăng khi giá trị nhiệt độ tăng. Và giá trị này cũng lệ thuộc vào chất liệu dây dẫn. Vì thế, trong thực tế khi chế tạo thermocouple nhà sản xuất thường thêm các linh kiện nhằm kiểm soát ảnh hưởng của vật liệu dây dẫn ảnh hưởng đến kết quả đo.

Một cặp nhiệt điện thì có nhiều vật liệu cấu thành đầu dò, tương ứng với từng dải nhiệt độ đo khác nhau. Các bạn xem hình sau để hiểu hơn về vật liệu cũng như dải đo tương ứng của thermocouple.

Bảng vật liệu cấu tạo thermocouple

Vậy,

Sự khác nhau giữa RTD với Thermocouple là gì?

Theo mình hiểu thì 2 loại này có một vài đặc điểm khác nhau như sau:

• Cấu tạo hoàn toàn khác nhau
  • RTD là một vật liệu quấn trên đầu que dò, chủ yếu là vật liệu Platinum
  • Thermocouple thì gồm 2 vật liệu khác nhau, nối với nhau ở đầu que dò
• Phương pháp đo khác nhau
  • RTD đo sự thay đổi nhiệt độ bằng giá trị điện trở
  • Thermocouple thì bằng giá trị điện áp khi nhiệt độ thay đổi

Ưu nhược điểm của cảm biến RTD là gì?

Để nói về ưu nhược điểm của cảm biến RTD, mình sẽ lấy thermocouple làm đối tượng để so sánh cho các bạn dễ hình dung nhé. Vì cả 2 cùng là thiết bị có chung tính năng và mục đích là cảm nhận và đo nhiệt độ tại điểm cần giám sát.

Cặp nhiệt điện hay còn gọi là can nhiệt hoặc thermocouple

Có các loại thermocouple: Can K, S, R, T, B….

Ưu điểm của cảm biến nhiệt độ RTD

Nếu so với cặp nhiệt điện thì chúng ta dễ nhận thấy ưu điểm của dòng cảm biến RTD là có:

• Độ chính xác cao
• Thang đo phạm vi rộng
• Đa dạng về chiều dài
• Độ ổn định cao theo năm tháng, độ trôi sai số chỉ khoảng 0.1%/năm mà thôi
• Giá thành thì cảm biến nhiệt độ RTD luôn thấp hơn các loại can nhiệt

Nhược điểm RTD so với thermocouple là gì?

Khi so với thermocouple thì rõ ràng RTD sẽ có những nhược điểm như sau:

• Dải nhiệt độ có thể đo không rộng bằng thermocouple, chỉ tầm -200°C đến tối đa 850°C là cảm nhận được tốt. Trong khi đó thermocouple có thể đo thang đo lên đến 1700°C với cặp nhiệt can R hay S
• Phản ứng nhiệt chậm hơn cặp nhiệt điện
• Và đo được ở mức liên tục do kết cấu chất liệu sứ cao cấp hoặc thép không rỉ 316L và thành phần Platinum cao; nhưng độ chính xác lại không bằng RTD

Nhưng thực sự mà nói, chúng ta không thể nói rằng cảm biến RTD thì tốt hơn hay thermocouple tốt hơn. Vì mỗi loại phù hợp với một ứng dụng, một môi trường đo nhất định. Nghĩa là mỗi loại đều có giá trị riêng của chúng. Tùy vào mục đích sử dụng là gì mà chúng ta chọn loại cảm biến RTD hay thermocouple.

Vậy khi nào thì cần dùng cảm biến RTD?

Chúng ta cùng theo dõi mục bên dưới để hiểu rõ hơn nhé!

Cảm biến RTD Pt100 được sử dụng nhiều ở đâu?

Chính vì có dải đo thấp trong khoảng -200°C đến dưới 850°C nên cảm biến RTD thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp có yêu cầu giám sát nhiệt độ thấp, ít khắc nghiệt.

Ví dụ như trong phòng thí nghiệm, trong ngành thực phẩm, y tế, hóa mỹ phẩm, may mặc…

Nếu bạn muốn dùng cảm biến RTD trong môi trường khắc nghiệt thì mình khuyên là nên sử dụng thêm một bộ phận bảo vệ gọi là thermowell. Thermowell được chế tạo nhằm mục đích bảo vệ cảm biến nhiệt độ trong các ứng dụng mà môi trường lắp đặt có áp lực cao, có tính ăn mòn,…

Còn khi ứng dụng cần giám sát có dải nhiệt cao hơn 850°C thì không còn cách nào khác là các bạn phải dùng đến cặp nhiệt điện thermocouple để đo, cảm nhận nhiệt mà thôi. Tuy nhiên, các bạn cần lưu ý là nhiệt độ càng cao thì độ chính xác của cặp nhiệt điện càng giảm, và thiếu tính ổn định trong phép đo nhé!

Công thức tính RTD

Giá trị điện trở thay đổi tỉ lệ thuận với sự thay đổi nhiệt độ và được tính theo công thức sau:

R(t)=R0(1+At+Bt^2+C(t-100) t^3) Trong đó: A=〖 3.9083×10〗^(-3) B=〖 -5.775×10〗^(-7) C= 〖-4.183×10〗^(-12) ( t<0ºC) , C = 0 ( t>0ºC) R(t) : giá trị điện trở thay đổi. R0 : giá trị điện trở ban đầu. t : giá trị nhiệt độ hiện tại.

Cách đấu dây cảm biến RTD 3 dây

Trong các loại đầu dò nhiệt độ Pt100 RTD thì loại 3 dây là loại được chọn lựa và dùng nhiều nhất, vì sai số thấp hơn loại cảm biến nhiệt độ 2 dây và giá rẻ hơn loại cảm biến nhiệt dộ 4 dây.

Lưu ý khi chọn cảm biến dòng RTD Pt100 là gì?

Mình xin chia sẻ với các bạn một vài lưu ý; để giúp các bạn có thể chọn được dòng cảm biến RTD chuẩn hơn cho yêu cầu hệ thống.

Dòng RTD nói chung, RTD Pt100 nói riêng thì được phân làm 3 loại trong thực tế là: RTD Pt100 2 dây, RTD Pt100 3 dây, RTD Pt100 4 dây. Trong đó, độ chính xác tăng theo số lượng dây dẫn trên cảm biến, vì khả năng nhiễu do điện trở của đường dây giảm dần. Ví dụ: Cảm biến RTD Pt100 3 dây thì bù ½ ảnh hưởng điện trở đường dây, còn cảm biến nhiệt độ pt100 loại 4 dây thì bù triệt để ảnh hưởng của điện trở đường dây nên độ chính xác là cao nhất.

Vì thế,

Khi muốn chọn cảm biến dòng RTD Pt100 thì các bạn cần lưu ý:

• Ứng dụng cần dùng cảm biến nhiệt độ Pt100 là gì?
• Đánh giá được nhu cầu của hệ thống có cần độ chính xác cao hay không?
• Đánh giá môi trường cần đo như thế nào? Có tính ăn mòn hay không? Có cần dùng ống nhiệt thermowell bảo vệ cảm biến hay không?
• Vị trí lắp đặt có thuận tiện không? Để chọn loại có ren hoặc không có ren
• Dải đo nhiệt độ là bao nhiêu?
• Chi phí đầu tư cho thiết bị..

Tạm kết

Qua bài viết này; mình hy vọng các bạn sẽ có thêm kiến thức vững chắc về dòng cảm biến nhiệt độ nói chung; cũng như hiểu được RTD Pt100 là gì rồi phải không nào? Với chút kiến thức và kinh nghiệm của mình chia sẻ, sẽ có phần đúng và phần chưa đúng. Rất mong sẽ nhận được những phản hồi của các bạn giúp cho bài viết sẽ chuẩn hơn.

Mội số bài viết khác về cảm biến dạng RTD

Danh mục sản phẩm về cảm biến PT100

Bài viết chuyên sâu và phân tích kỹ về cảm biến nhiệt độ PT100 và can nhiệt

Thế nào là cảm biến PT100? – Những thiết bị dùng để đọc tín hiệu RTD

Cảm ơn các bạn đã đọc bài. Chúc các bạn luôn thành công!