Cảm Biến Nhiệt Độ Là Gì? Cấu Tạo & Nguyên Lý Hoạt Động

Cảm biến nhiệt độ là một thiết bị quan trọng được sử dụng rộng rãi trong đời sống và công nghiệp để đo lường và giám sát nhiệt độ. Với sự phát triển của công nghệ, cảm biến nhiệt độ ngày càng trở nên phổ biến trong các hệ thống điện tử, y tế, ô tô và sản xuất. Vậy cảm biến nhiệt độ là gì, có những loại nào và nguyên lý hoạt động ra sao? Hãy cùng Elitech.asia tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây!

Khái niệm cảm biến nhiệt độ là gì?

Cảm biến nhiệt độ là thiết bị dùng để đo nhiệt độ. Có thể là nhiệt độ không khí, nhiệt độ chất lỏng hoặc nhiệt độ của chất rắn. Có nhiều loại cảm biến nhiệt độ khác nhau và mỗi loại sử dụng công nghệ và nguyên lý khác nhau để đo nhiệt độ.

Cấu tạo cảm biến nhiệt độ là gì?

Tùy thuộc vào loại cảm biến nhiệt độ, cấu tạo có thể khác nhau. Nhưng nhìn chung, một cảm biến nhiệt độ thường bao gồm các bộ phận chính sau:

• Cảm biến (Sensor Element): Là thành phần quan trọng nhất, trực tiếp phản ứng với sự thay đổi nhiệt độ. Một số loại phổ biến gồm: Cảm biến điện trở (RTD, Thermistor), Cảm biến nhiệt điện (Thermocouple).
• Mạch chuyển đổi tín hiệu: Biến đổi tín hiệu từ cảm biến thành tín hiệu điện áp, dòng điện hoặc tín hiệu số.
• Vỏ bảo vệ: Thường làm từ kim loại hoặc nhựa để bảo vệ cảm biến khỏi môi trường bên ngoài.
• Dây dẫn hoặc cổng kết nối: Truyền tín hiệu từ cảm biến đến thiết bị hiển thị hoặc điều khiển.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ

Cảm biến nhiệt độ hoạt động dựa trên sự thay đổi vật lý hoặc điện tử khi nhiệt độ môi trường thay đổi. Dưới đây là nguyên lý hoạt động của một số loại cảm biến phổ biến:

Cảm biến nhiệt điện trở (RTD – Resistance Temperature Detector): Dựa trên nguyên lý điện trở thay đổi theo nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng, điện trở của cảm biến cũng thay đổi theo một quy luật nhất định. Loại cảm biến này cho độ chính xác cao và thường được sử dụng trong công nghiệp.

Cảm biến nhiệt điện (Thermocouple): Gồm hai kim loại khác nhau ghép lại tạo thành một mối nối. Khi nhiệt độ thay đổi, một hiệu điện thế sẽ xuất hiện giữa hai đầu mối nối, giá trị này tỷ lệ với nhiệt độ. Được ứng dụng rộng rãi trong đo nhiệt độ cao, như trong lò nung, động cơ…

Cảm biến nhiệt điện trở bán dẫn (Thermistor – NTC/PTC): Dựa trên nguyên lý điện trở thay đổi mạnh theo nhiệt độ. Thermistor có độ nhạy cao nhưng phạm vi đo hạn chế, thường dùng trong thiết bị điện tử gia dụng, y tế.

Mỗi loại cảm biến nhiệt độ có nguyên lý hoạt động khác nhau, nhưng mục tiêu chung là đo lường nhiệt độ chính xác và chuyển đổi dữ liệu này thành tín hiệu điện để truyền đến hệ thống điều khiển hoặc hiển thị.

Các loại cảm biến nhiệt độ khác nhau

Cảm biến nhiệt độ có nhiều loại, hình dạng và kích thước khác nhau. Hiện nay có bốn loại cảm biến nhiệt độ chính được sử dụng nhiều nhất đó là:

Nhiệt điện trở

Nhiệt điện trở có thể có kích thước rất nhỏ. Chúng bao gồm một phần tử cảm biến có thể được phủ bằng thủy tinh hoặc epoxy và có 2 dây để có thể kết nối với mạch điện. Chúng đo nhiệt độ bằng cách đo sự thay đổi điện trở của dòng điện. Nhiệt điện trở có sẵn dưới dạng NTC hoặc PTC và thường có giá thành thấp.

RTD/Cảm biến nhiệt độ điện trở

RTD hoặc Cảm biến nhiệt độ điện trở hoạt động theo cách tương tự như Thermistor và đo điện trở ômi để đo nhiệt độ. Chúng được kết nối với mạch theo cách tương tự như thermistor nhưng có phạm vi nhiệt độ rộng hơn nhiều và có thể đo nhiệt độ cực đại.

Cặp nhiệt điện

Cặp nhiệt điện sử dụng hai dây dẫn, được tạo thành từ các kim loại khác nhau được nối ở đầu để tạo thành mối nối. Khi mối nối này chịu nhiệt, điện áp được tạo ra tỷ lệ thuận với nhiệt độ đầu vào. Chúng rất linh hoạt vì các kết hợp kim loại khác nhau cho phép các phạm vi đo khác nhau. Tuy nhiên, chúng không có độ chính xác cao như NTC và RTD khiến chúng trở thành loại kém chính xác nhất trong các loại.

Đầu dò nhiệt độ

Đầu dò nhiệt độ là một loại cảm biến nhiệt độ rất phổ biến và đa dạng. Chúng bao gồm một nhiệt điện trở, một cặp nhiệt điện hoặc phần tử cảm biến RTD và có thể được hoàn thiện bằng một đầu cuối. Cả ba loại cảm biến đều có thể được sản xuất thành nhiều loại vỏ khác nhau – có sẵn và tùy chỉnh. Điều này cho phép tăng cường tiện ích, có thể trải rộng trên nhiều môi trường và phương tiện khác nhau mà chúng gặp phải.

Ứng dụng của cảm biến nhiệt độ là gì?

Cảm biến nhiệt độ được sử dụng để đo nhiệt độ trong nhiều ứng dụng và ngành công nghiệp khác nhau. Chúng ở khắp mọi nơi xung quanh chúng ta; hiện diện trong cả cuộc sống hàng ngày và nhiều bối cảnh công nghiệp hơn. Một số ví dụ ứng dụng cụ thể như:

• Ứng dụng công nghiệp: Giám sát nhiều loại máy móc và môi trường, nhà máy điện, sản xuất.
• Ứng dụng khoa học và phòng thí nghiệm: Giám sát khoa học và công nghệ sinh học.
• Ứng dụng y tế: Theo dõi bệnh nhân, thiết bị y tế, phân tích khí, ống thông tim pha loãng nhiệt, máy tạo độ ẩm, ống thông khí, nhiệt độ dịch lọc máu.
• Đua xe thể thao: Đo nhiệt độ khí thải, nhiệt độ không khí nạp, nhiệt độ dầu và nhiệt độ động cơ.
• Thiết bị gia dụng: Thiết bị nhà bếp (lò nướng, ấm đun nước, v.v.) cũng như đồ gia dụng.
• Ứng dụng HVAC: Thiết bị sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí thương mại hoặc gia dụng.
• Vận chuyển: Xe tải và xe tải đông lạnh.

Ứng dụng cảm biến nhiệt độ trong nhiệt ẩm kế tự ghi Elitech

Hãng Elitech là một trong những thương hiệu hàng đầu chuyên cung cấp các thiết bị đo lường nhiệt độ và độ ẩm, đặc biệt là nhiệt kế tự ghi. Các sản phẩm này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhờ vào cảm biến nhiệt độ có độ chính xác cao, giúp giám sát và lưu trữ dữ liệu nhiệt độ theo thời gian thực.

Độ chính xác cao trong giám sát nhiệt độ và độ ẩm

Cảm biến nhiệt độ tích hợp trong các dòng nhiệt ẩm kế tự ghi Elitech có khả năng đo nhiệt độ với độ chính xác cao và sai số rất nhỏ. Điều này giúp các doanh nghiệp và cá nhân theo dõi điều kiện môi trường một cách ổn định và tin cậy, phù hợp với các tiêu chuẩn giám sát khắt khe.

Ứng dụng trong chuỗi lạnh

Giám sát nhiệt độ trong kho lạnh bảo quản thực phẩm, dược phẩm, vắc-xin. Các dòng sản phẩm như Elitech GSP-6, nhiệt kế tự ghi Elitech RC-5+ giúp theo dõi nhiệt độ trong quá trình vận chuyển hàng hóa dễ hư hỏng. Cảm biến nhiệt độ chính xác cao giúp đảm bảo hàng hóa luôn được bảo quản trong ngưỡng an toàn, tránh tổn thất do nhiệt độ không phù hợp.

Ứng dụng trong ngành y tế và dược phẩm

Nhiều loại thuốc và vắc-xin yêu cầu bảo quản trong điều kiện nhiệt độ nghiêm ngặt. Cảm biến nhiệt độ của Elitech giúp các bệnh viện, phòng thí nghiệm và nhà thuốc theo dõi môi trường bảo quản một cách chặt chẽ. Một số dòng phổ biến trong ngành y tế phải kể đến: Máy ghi dữ liệu nhiệt độ cực thấp Elitech LogEt 8 PTE, Elitech GSP-8.

Ứng dụng trong hệ thống kho lạnh 

Cảm biến nhiệt độ trong nhiệt ẩm kế Elitech được sử dụng trong các nhà kho, phòng bảo quản hạt giống, thực phẩm, rượu vang để giám sát điều kiện môi trường. Một số model như nhiệt ẩm kế tự ghi Elitech GSP-6 có đầu dò ngoài giúp đo nhiệt độ linh hoạt ở các vị trí khác nhau.

Hỗ trợ phân tích dữ liệu và kiểm soát từ xa

Cảm biến nhiệt độ trong nhiệt ẩm kế Elitech có khả năng ghi dữ liệu theo thời gian thực và đồng bộ với máy tính hoặc điện thoại. Hỗ trợ xuất dữ liệu dưới dạng báo cáo PDF hoặc Excel, giúp doanh nghiệp dễ dàng phân tích và kiểm soát điều kiện môi trường.

Hy vọng qua bài viết, bạn đã biết được cảm biến nhiệt độ là gì, ứng dụng quan trọng của nó đối với việc đo lường và kiểm soát nhiệt độ chính xác trong mọi lĩnh vực. Việc lựa chọn đúng loại cảm biến phù hợp với nhu cầu sử dụng sẽ giúp tối ưu hóa hiệu quả giám sát nhiệt độ. Nếu bạn đang tìm kiếm giải pháp đo nhiệt độ chính xác, hãy tham khảo ngay các dòng nhiệt kế tự ghi chất lượng cao tại Elitech.asia để đáp ứng nhu cầu của mình!