So sánh PT100 và cặp nhiệt điện để lựa chọn cảm biến phù hợp

Hai loại cảm biến phổ biến nhất để đo nhiệt độ trong nhiều quy trình công nghiệp, ứng dụng khoa học đó là PT100 và cặp nhiệt điện. Cả hai cảm biến đều có điểm mạnh, điểm yếu riêng và được sử dụng trong các tình huống khác nhau. Trong bài viết này, TKTECH sẽ cùng bạn khám phá cách chúng hoạt động, tìm hiểu về sự khác biệt và ứng dụng phù hợp nhất của từng loại cảm biến.

Giới thiệu về PT100 và cặp nhiệt điện

PT100 và cặp nhiệt điện là hai loại cảm biến nhiệt độ được sử dụng phổ biến nhất trong các ứng dụng công nghiệp, đóng vai trò quan trọng trong việc đo lường và kiểm soát nhiệt độ. Chúng là những thiết bị đầu tiên của ngành công nghệ điện tử và đo lường, trở thành công cụ không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực hiện đại.

cam bien nhiet do pt100 2 day va 3 day
Cảm biến nhiệt độ PT100 2 dây và 3 dây

PT100 là nhiệt kế điện trở bạch kim được đặt tên theo vật liệu và giá trị điện trở ở 0°C (100 ohm). Điện trở tăng tuyến tính theo nhiệt độ, giúp cảm biến PT100 trở nên rất chính xác và ổn định.

cap nhiet dien thermoelemente
Cặp nhiệt điện – Thermoelemente

Mặt khác, cặp nhiệt điện bao gồm hai hợp kim kim loại khác nhau được kết nối ở một đầu và tạo ra điện áp khi nhiệt độ thay đổi. Điện áp này có thể được đo và chuyển đổi thành giá trị nhiệt độ tương ứng.

Xem thêm: Cảm biến nhiệt độ độ ẩm là gì? Tìm hiểu chi tiết

PT100 và cặp nhiệt điện hoạt động như thế nào?

Nguyên lý hoạt động của cảm biến PT100

Do dien tro rtd de xac dinh duoc nhiet do
PT100 đo điện trở RTD để xác định nhiệt độ

Cảm biến nhiệt độ PT100 hoạt động dựa trên nguyên tắc điện trở của bạch kim tăng theo nhiệt độ. Khi nhiệt độ môi trường thay đổi, điện trở của bạch kim trong cảm biến cũng thay đổi theo một tỷ lệ nhất định. Điện trở này được đo và chuyển đổi thành giá trị nhiệt độ thông qua các thiết bị đo lường.

Cụ thể, ở 0°C, cảm biến PT100 có điện trở chính xác là 100 ohm. Khi nhiệt độ tăng, điện trở cũng tăng theo một cách tuyến tính, với hệ số nhiệt độ được tiêu chuẩn hóa (thường là 0.00385 ohm/°C). Chính đặc tính này giúp PT100 trở nên cực kỳ chính xác và ổn định trong đo lường nhiệt độ, đặc biệt trong dải từ -200°C đến 850°C.

Nhờ khả năng đo lường chính xác và ổn định, PT100 được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp đòi hỏi độ tin cậy cao, chẳng hạn như công nghiệp hóa chất, sản xuất thực phẩm, y tế, và năng lượng. Các ứng dụng này thường yêu cầu giám sát nhiệt độ chặt chẽ để đảm bảo an toàn và chất lượng sản phẩm.

Nguyên lý hoạt động của cặp nhiệt điện

cap nhiet dien hoat dong theo hieu ung seebeck
Cặp nhiệt điện hoạt động theo hiệu ứng Seebeck

Cặp nhiệt điện hoạt động dựa trên hiệu ứng Seebeck, một hiện tượng trong đó một điện áp được tạo ra khi hai dây kim loại khác loại được nối với nhau tại một đầu và tiếp xúc với nhiệt độ khác nhau. Chênh lệch nhiệt độ giữa hai đầu (nơi nối và nơi đo) tạo ra một điện áp tỷ lệ thuận với mức độ chênh lệch này.

Điện áp sinh ra được đo lường và chuyển đổi thành giá trị nhiệt độ bằng cách sử dụng bảng tra cứu hoặc thiết bị chuyển đổi, dựa trên các tiêu chuẩn được thiết lập cho từng loại cặp nhiệt điện.

Có nhiều loại cặp nhiệt điện khác nhau, ví dụ như:

  • Loại K: Được làm từ hợp kim Chromel và Alumel, phổ biến nhờ độ bền và phạm vi nhiệt độ rộng (lên đến 1370°C). Ví dụ: Cảm biến nhiệt độ loại K GEO-FENNEL TP-500.
  • Loại J: Sử dụng sắt và Constantan, phù hợp với môi trường nhiệt độ trung bình.
  • Loại T: Sử dụng đồng và Constantan, lý tưởng cho nhiệt độ thấp.

Cặp nhiệt điện có thiết kế đơn giản, chịu được điều kiện khắc nghiệt, và có khả năng đo nhiệt độ cực cao (thường trên 1800°C đối với một số loại). Điều này khiến chúng trở thành lựa chọn phổ biến trong các ngành công nghiệp như luyện kim, sản xuất xi măng, và kiểm soát nhiệt độ trong lò đốt.

So sánh sự khác biệt giữa PT100 và cặp nhiệt điện

Bảng sau đây sẽ tóm tắt những điểm chính giúp bạn nhận ra được sự khác biệt rõ rệt nhất của hai thiết bị này:

Tính năngPT100Cặp nhiệt 
Nguyên lý đoThay đổi điện trở (RTD)Hiệu ứng nhiệt điện (Seebeck)
Vật liệuBạch kimKết hợp nhiều kim loại khác nhau
Phạm vi nhiệt độ điển hình-200°C đến 850°C-200°C đến 1800°C
Độ chính xácRất cao (±0,1°C đến ±0,5°C)Tuỳ vào từng loại nhưng thấp hơn PT100
Thời gian đáp ứngChậm – Trung bìnhNhanh
Giá thànhCao hơnRẻ 
Hiệu chuẩnCần thường xuyên hơnHầu hết ổn định
Tốt nhất choĐo lường chính xác, phòng thí nghiệmNhiệt độ cao, môi trường khắc nghiệt
Ứng dụng điển hìnhCông nghiệp hóa chất, dược phẩm, thực phẩmLuyện kim, sản xuất thuỷ tinh

Sự khác biệt về độ chính xác 

Một trong những khác biệt lớn nhất giữa PT100 và cặp nhiệt điện là độ chính xác. Cảm biến PT100 mang lại độ chính xác và ổn định cao, khiến chúng trở thành lựa chọn hàng đầu cho các ứng dụng chính xác. Mặt khác, cặp nhiệt điện kém chính xác hơn nhưng cung cấp thời gian phản hồi nhanh và phù hợp với nhiệt độ mà cảm biến PT100 không thể bao phủ được.

Pt100 2 day va cap nhiet dien loai k
Sự khác nhau giữa PT100 và cặp nhiệt điện

Độ ổn định của PT100 và cặp nhiệt điện

Cảm biến PT100 chính xác và ổn định nhưng đắt hơn. Chúng có độ lệch đo rất thấp và có thể duy trì hiệu chuẩn trong thời gian dài. Điều này rất quan trọng trong các quá trình mà nhiệt độ đóng vai trò quan trọng.

Cặp nhiệt điện kém ổn định hơn và có thể trôi trong thời gian dài, cần phải hiệu chuẩn thường xuyên. Tuy nhiên, chúng thường là lựa chọn ưu tiên cho nhiệt độ cực cao và đo nhiệt độ nhanh.

Cách cài đặt PT100 và cặp nhiệt điện

mot so loa cap nhiet dien pho bien
Một số loại cặp nhiệt điện phổ biến

Cảm biến PT100 yêu cầu lắp đặt cẩn thận do cấu trúc mỏng manh của chúng. Các dây mỏng và cấu trúc bạch kim nhạy cảm phải được bảo vệ khỏi ứng suất cơ học.

Cặp nhiệt điện thường chắc chắn hơn và có thể được lắp đặt trực tiếp vào môi trường nóng. Chúng có khả năng chống sốc và rung tốt hơn, khiến chúng phù hợp hơn với môi trường xảy ra ứng suất cơ học.

So sánh chi phí PT100 và cặp nhiệt điện

Chi phí là một yếu tố khác cần xem xét khi lựa chọn giữa PT100 và cặp nhiệt điện. Mua cảm biến PT100 đắt hơn vì bạch kim là vật liệu đắt tiền và việc sản xuất điện trở chính xác cũng đắt tiền. Mặt khác, cặp nhiệt điện rẻ hơn và phù hợp cho các ứng dụng đại chúng.

Cách lựa chọn PT100 và cặp nhiệt điện phù hợp

Quyết định sử dụng PT100 hay cặp nhiệt điện phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng, bao gồm độ chính xác, dải nhiệt độ và điều kiện môi trường. Dưới đây là hướng dẫn để giúp bạn chọn được loại cảm biến phù hợp nhất:

Khi nào bạn nên sử dụng PT100?

cac loai cam bien nhiet do pt100
Cách đấu dây các loại cảm biến nhiệt độ PT100

Cảm biến PT100 là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao, tính ổn định lâu dài và khả năng đo nhiệt độ trong phạm vi hẹp. Điển hình như:

  • Phòng thí nghiệm: Độ chính xác và ổn định của PT100 rất quan trọng trong các nghiên cứu khoa học và thử nghiệm.
  • Công nghiệp thực phẩm: Việc kiểm soát nhiệt độ chính xác đảm bảo chất lượng và an toàn cho sản phẩm.
  • Ngành dược phẩm: Nhiều quy trình sản xuất dược phẩm cần được duy trì trong dải nhiệt độ hẹp để đáp ứng tiêu chuẩn nghiêm ngặt.

Ưu điểm nổi bật nhất của cảm biến PT100 là tính tuyến tính, giúp dễ dàng hiệu chuẩn và cho kết quả đo chính xác mà không cần các phép tính phức tạp.

Xem thêm: Ứng dụng cảm biến không dây giám sát nhiệt độ trong chăn nuôi

Khi nào cặp nhiệt điện là sự lựa chọn tốt hơn?

ung dung cua pt 100 va cap nhiet dien
So sánh ứng dụng của PT100 và cặp nhiệt điện

Cặp nhiệt điện thích hợp với các môi trường yêu cầu đo nhiệt độ cực cao, thay đổi nhanh chóng và điều kiện khắc nghiệt như rung động hoặc sốc nhiệt. Ví dụ như:

  • Luyện kim: Cặp nhiệt điện chịu được nhiệt độ rất cao, cần thiết trong sản xuất và gia công kim loại.
  • Sản xuất thủy tinh và gốm sứ: Các quy trình này yêu cầu giám sát nhiệt độ cao, và tốc độ phản hồi của cặp nhiệt điện là một lợi thế.
  • Động cơ và tuabin: Cặp nhiệt điện có khả năng chống rung và đáp ứng nhanh với sự thay đổi nhiệt độ, phù hợp với các vị trí đòi hỏi cao về độ bền.

Cả hai cảm biến đều có vị trí của chúng trong ngành công nghiệp hiện đại và việc sử dụng cả hai trong các lĩnh vực khác nhau để đạt được kết quả tốt nhất thường rất hợp lý. Nếu cần độ chính xác và ổn định trong thời gian dài thì cảm biến PT100 là lựa chọn tốt hơn. Tuy nhiên, nếu tập trung vào sự thay đổi nhiệt độ nhanh và nhiệt độ cao thì cặp nhiệt điện mang lại những lợi thế rõ ràng. 

Bạn có thể liên hệ CÔNG TY TNHH TM DV CÔNG NGHỆ TK qua hotline (028) 66 8357 66 để được tư vấn lựa chọn giữa PT100 và cặp nhiệt điện sao cho phù hợp nhất.

Nguồn tham khảo: ics-schneider.de

Bài viết liên quan
Testo Smart_ Ứng dụng đo lường cho ngành HVACR
Ứng dụng Testo Smart là một ứng dụng dành cho các chuyên gia trong ngành đo lường và điều khiển hệ thống làm lạnh, điều hòa không khí, và sưởi ấm. Testo Smart giúp người dùng dễ dàng kiểm tra, giám sát các hệ thống làm lạnh, điều hòa không…
do luong va duy tri do am cua dat
Độ ẩm của đất là yếu tố quan trọng quyết định sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Vì vậy, việc đo lường và duy trì độ ẩm của đất đúng cách giúp cây hấp thụ nước hiệu quả, tránh tình trạng khô hạn hoặc úng nước. Có…
cam bien do chat luong nuoc
Nước là nguồn sống không thể thiếu trong cuộc sống sinh hoạt của con người và sản xuất hàng ngày. Do đó, chúng ta cần theo dõi chất lượng nước bằng 11 cảm biến đo chất lượng nước chuyên dụng. Hãy cùng TKTECH tìm hiểu về các công cụ này…
so sanh pt 100 va cap nhie dien
Hai loại cảm biến phổ biến nhất để đo nhiệt độ trong nhiều quy trình công nghiệp, ứng dụng khoa học đó là PT100 và cặp nhiệt điện. Cả hai cảm biến đều có điểm mạnh, điểm yếu riêng và được sử dụng trong các tình huống khác nhau. Trong…
Trang web này sử dụng cookie để mang đến cho bạn trải nghiệm duyệt web tốt hơn. Bằng cách duyệt trang web này, bạn đồng ý với việc chúng tôi sử dụng cookie.