Hai loại cảm biến nhiệt độ chiếm gần hết ứng dụng công nghiệp, và chọn giữa chúng gần như luôn quy về hai câu hỏi: đo tới bao nhiêu độ, và cần chính xác tới mức nào.
Cặp nhiệt điện
Hai kim loại khác nhau nối ở đầu đo, sinh ra một điện áp phụ thuộc nhiệt độ. Dải đo rất rộng, lên tới nhiệt độ rất cao tuỳ loại; đáp ứng nhanh; đầu đo có thể làm rất nhỏ; giá thấp.
Đổi lại độ chính xác thấp hơn và tín hiệu rất nhỏ nên nhạy với nhiễu. Loại K phổ biến nhất cho dải rộng; loại J và T dùng cho dải thấp hơn với độ chính xác tốt hơn.
Nhiệt điện trở Pt100
Điện trở của bạch kim thay đổi theo nhiệt độ theo quan hệ rất ổn định. Chính xác hơn cặp nhiệt đáng kể, ổn định lâu dài, tín hiệu lớn hơn nên ít nhiễu hơn.
Giới hạn là dải đo hẹp hơn, đáp ứng chậm hơn do khối lượng đầu đo lớn hơn, và giá cao hơn.
Bảng chọn
| Yêu cầu | Chọn |
|---|---|
| Nhiệt độ rất cao, lò nung | Cặp nhiệt |
| Cần đáp ứng nhanh, đo điểm nhỏ | Cặp nhiệt |
| Cần chính xác, dải dưới vài trăm độ | Pt100 |
| Đo để điều khiển quá trình chặt | Pt100 |
| Số điểm đo rất nhiều, ngân sách hạn chế | Cặp nhiệt |
Đấu 2, 3 hay 4 dây
Với Pt100, thiết bị đo bằng cách đo điện trở — nên điện trở của chính dây dẫn cũng bị tính vào và gây sai số.
- 2 dây — rẻ nhất, sai số theo chiều dài dây. Chỉ dùng khi dây rất ngắn.
- 3 dây — bù được phần lớn ảnh hưởng của dây. Đây là cấu hình tiêu chuẩn trong công nghiệp.
- 4 dây — loại bỏ hoàn toàn ảnh hưởng của dây. Dùng khi cần độ chính xác cao nhất.
Một Pt100 đấu 2 dây qua tuyến dài vài chục mét có thể sai vài độ mà không có dấu hiệu gì báo — đây là lỗi lắp đặt phổ biến và rất khó phát hiện nếu không đối chiếu với thiết bị chuẩn.
Lắp đặt quyết định kết quả
- Độ ngập của đầu đo phải đủ sâu vào môi chất; ngập nông thì cảm biến đo cả nhiệt độ thành ống.
- Ống bảo vệ kéo dài tuổi thọ nhưng làm chậm đáp ứng — cân nhắc với quá trình cần điều khiển nhanh.
- Vị trí đặt ở nơi môi chất chảy đều, tránh vùng tù và tránh ngay sau chỗ trộn.
- Cáp tín hiệu đi riêng, xoắn đôi có màn chắn, không chung máng với cáp động lực.
Câu hỏi thường gặp
Pt100 đấu mấy dây là đủ?
Ba dây là cấu hình tiêu chuẩn trong công nghiệp, vì nó bù được phần lớn ảnh hưởng điện trở của dây dẫn. Hai dây chỉ dùng khi tuyến rất ngắn, vì điện trở dây bị tính vào kết quả đo và gây sai số tăng theo chiều dài. Bốn dây loại bỏ hoàn toàn ảnh hưởng đó, dùng khi cần độ chính xác cao nhất.
Vì sao đầu đo phải ngập đủ sâu?
Vì nếu ngập nông, cảm biến chịu ảnh hưởng của nhiệt độ thành ống và môi trường bên ngoài chứ không chỉ của môi chất cần đo. Kết quả là số đọc lệch về phía nhiệt độ môi trường, và sai số này không có dấu hiệu nào báo. Đây là lỗi lắp đặt phổ biến hơn nhiều so với hỏng cảm biến.
Ống bảo vệ có làm sai kết quả không?
Không làm sai giá trị ổn định, nhưng làm chậm thời gian đáp ứng vì thêm một lớp khối lượng nhiệt giữa môi chất và đầu đo. Với quá trình cần điều khiển nhanh, độ trễ này ảnh hưởng tới chất lượng điều khiển. Cân nhắc giữa tuổi thọ cảm biến và tốc độ đáp ứng theo yêu cầu của vòng điều khiển.
