Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại cho phép đo nhiệt độ không tiếp xúc, rất phù hợp với vật thể chuyển động, bề mặt quá nóng hoặc những vị trí mà cặp nhiệt điện không thể gắn vào. Tuy nhiên, để đo chính xác trong môi trường công nghiệp, việc lựa chọn thiết bị không chỉ dựa vào dải nhiệt độ mà còn phụ thuộc vào vật liệu cần đo, bước sóng, kích thước vùng đo, khoảng cách lắp đặt và điều kiện vận hành.

Vậy làm thế nào để chọn đúng cảm biến nhiệt độ hồng ngoại cho dây chuyền sản xuất? Bài viết dưới đây hướng dẫn các tiêu chí quan trọng, kèm ví dụ thực tế giúp bạn xác định thông số phù hợp trước khi lựa chọn thiết bị.

LỢI ÍCH CỦA VIỆC LỰA CHỌN ĐÚNG CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ HỒNG NGOẠI

Lựa chọn đúng cảm biến nhiệt độ hồng ngoại giúp doanh nghiệp kiểm soát nhiệt độ hiệu quả hơn, đặc biệt trong các quy trình yêu cầu đo nhanh, liên tục hoặc không thể tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm. Nhờ khả năng đo không tiếp xúc, thiết bị hạn chế nguy cơ làm trầy xước, nhiễm bẩn bề mặt và phù hợp với các vật thể chuyển động trên dây chuyền sản xuất. 

Khi được lựa chọn và lắp đặt phù hợp, cảm biến cung cấp dữ liệu nhiệt độ liên tục cho hệ thống giám sát và điều khiển, hỗ trợ phát hiện bất thường, duy trì điều kiện gia nhiệt và hạn chế sản phẩm không đạt yêu cầu do sai lệch nhiệt độ. Đồng thời, việc không cần tiếp xúc trực tiếp với vật thể giúp giảm hao mòn cơ học và nhu cầu bảo trì liên quan đến bộ phận tiếp xúc.

Ngược lại, nếu chọn sai dải đo, bước sóng hoặc tỷ lệ D, cảm biến có thể cho kết quả sai lệch mà hệ thống không dễ dàng nhận biết. Vì vậy, lựa chọn đúng thiết bị ngay từ đầu không chỉ giúp nâng cao độ tin cậy của phép đo mà còn hạn chế rủi ro trong vận hành và chi phí phát sinh do kiểm soát nhiệt độ không hiệu quả.

CÁCH LỰA CHỌN CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ HỒNG NGOẠI ĐÚNG CÁCH

BƯỚC 1: XÁC ĐỊNH DẢI ĐO 

Dải đo của cảm biến nhiệt độ hồng ngoại phải bao phủ nhiệt độ thấp nhất và cao nhất mà quy trình có thể đạt tới, bao gồm cả những biến động nhiệt độ dự kiến trong quá trình sản xuất.

Ví dụ, nếu một công đoạn gia nhiệt thường vận hành ở 180°C và có thể tăng lên 220°C, bạn cần chọn thiết bị có dải đo bao phủ khoảng nhiệt độ này và có dự phòng phù hợp với điều kiện vận hành. 

Bên cạnh dải đo, hãy kiểm tra nhiệt độ môi trường cho phép tại thân đầu đo. Nếu thiết bị được lắp gần lò nung, máy đùn hoặc khu vực có bức xạ nhiệt lớn, có thể cần thêm vỏ bảo vệ hoặc hệ thống làm mát theo hướng dẫn của nhà sản xuất.

BƯỚC 2: XÁC ĐỊNH ĐỘ CHÍNH XÁC 

Độ chính xác cần đáp ứng dung sai nhiệt độ của quy trình. Nếu dây chuyền yêu cầu kiểm soát nhiệt độ trong phạm vi ±5°C, một cảm biến có sai số công bố ±1°C sẽ có nhiều dư địa hơn so với thiết bị có sai số ±5°C. 

Cần phân biệt rõ ba khái niệm:

• Độ chính xác cho biết kết quả đo gần với giá trị tham chiếu đến mức nào.
• Độ lặp lại cho biết kết quả có ổn định khi đo lặp lại trong cùng điều kiện hay không.
• Độ phân giải cho biết mức thay đổi nhỏ nhất mà thiết bị có thể hiển thị hoặc nhận biết.

Đối với hệ thống điều khiển tự động, cả ba yếu tố đều quan trọng. Một cảm biến có độ lặp lại tốt nhưng độ chính xác không phù hợp vẫn có thể cho ra một giá trị nhiệt độ sai.

Xem thêm: Ứng dụng cảm biến nhiệt độ hồng ngoại ngành thép và luyện kim

BƯỚC 3: CHỌN CẢM BIẾN THEO VẬT LIỆU VÀ ĐỘ PHÁT XẠ

Độ phát xạ ảnh hưởng thế nào đến kết quả đo?

Độ phát xạ (emissivity, ký hiệu ε) thể hiện khả năng phát ra bức xạ nhiệt của một bề mặt so với vật đen lý tưởng ở cùng nhiệt độ. Cảm biến hồng ngoại sử dụng bức xạ thu được để tính toán nhiệt độ, vì vậy nếu thiết lập độ phát xạ không phù hợp, kết quả đo bị sai lệch đáng kể.

Một số khoảng giá trị tham khảo thường gặp:

• Bề mặt sơn mờ, cao su, gỗ, giấy và nhiều vật liệu phi kim: khoảng 0,90-0,95.
• Thép bị oxy hóa: có thể khoảng 0,70-0,90, tùy tình trạng bề mặt.
• Nhôm, đồng hoặc inox đánh bóng: độ phát xạ có thể thấp và thay đổi đáng kể theo bề mặt, nhiệt độ và bước sóng.

Cách kiểm tra và hiệu chỉnh độ phát xạ

Nếu cảm biến cho phép điều chỉnh ε, bạn có thể đối chiếu kết quả với nhiệt kế tiếp xúc đã hiệu chuẩn tại cùng vị trí và trong điều kiện ổn định. Một phương pháp khác là sử dụng điểm tham chiếu có độ phát xạ đã biết, chẳng hạn lớp sơn mờ hoặc băng keo chuyên dụng chịu được nhiệt độ của quy trình.

Nếu ứng dụng yêu cầu đo ổn định trên kim loại có độ phản xạ cao, hãy cân nhắc đầu đo chuyên dụng cho kim loại, bước sóng ngắn phù hợp hoặc phương pháp đo thay thế. Chỉ chọn cảm biến có ε cố định khi đặc tính bề mặt và yêu cầu đo thực tế đáp ứng điều kiện của thiết bị.

BƯỚC 4: LỰA CHỌN BƯỚC SÓNG THEO VẬT LIỆU CẦN ĐO

Bước sóng là một trong những tiêu chí quan trọng nhất khi lựa chọn cảm biến nhiệt độ hồng ngoại. Một số vật liệu có thể truyền, hấp thụ hoặc phát xạ bức xạ khác nhau tùy bước sóng. Vì vậy, cảm biến phù hợp để đo nhựa dày chưa chắc đã phù hợp để đo màng nhựa mỏng hoặc bề mặt kim loại bóng.

Các lựa chọn phổ biến gồm:

• Vật liệu phi kim như gỗ, giấy, sơn, cao su và thực phẩm: 8-14 µm
• Màng nhựa mỏng như màng polyethylene (PE), polypropylene (PP), nylon và polystyrene (PS): 3,43 µm. 
• Màng polyester (PET), polyurethane (PUR) hoặc polyamide (PA): khoảng 7,9 µm.
• Bề mặt kính: khoảng 4,8-5,0 µm
• Kim loại nóng: 1,0 µm, 1,6 µm hoặc 2,3 µm
• Quá trình có lửa hoặc khí cháy: khoảng 3,9 µm

BƯỚC 5: KIỂM TRA KHOẢNG CÁCH LẮP ĐẶT VÀ TỶ LỆ D

Tỷ lệ D (Distance to Spot Ratio) thể hiện mối quan hệ giữa khoảng cách đo và đường kính vùng đo. Với mô hình quang học có tỷ lệ không đổi trong phạm vi xét, có thể ước tính:

Đường kính vùng đo = Khoảng cách đo / Tỷ lệ D

Ví dụ, tại khoảng cách 1.000 mm:

• Cảm biến có tỷ lệ D 20:1 cho đường kính vùng đo lý thuyết khoảng 50 mm.
• Cảm biến có tỷ lệ D 50:1 cho đường kính vùng đo lý thuyết khoảng 20 mm.

Nếu mục tiêu là một thanh kim loại nóng rộng 25 mm, đầu đo 20:1 có nguy cơ thu nhận thêm bức xạ từ nền xung quanh. Đầu đo 50:1 có lợi thế hơn về kích thước vùng đo theo phép tính trên.

Vì vậy, khi lựa chọn cảm biến nhiệt độ hồng ngoại, nên đảm bảo kích thước vật thể lớn gấp 1,5–2 lần đường kính vùng đo. Với vật thể nhỏ hoặc ở xa, ưu tiên cảm biến có tỷ lệ D:S cao; với bề mặt rộng, có thể chọn D:S thấp hơn tùy khoảng cách lắp đặt. 

BƯỚC 6: CHỌN THỜI GIAN PHẢN HỒI THEO TỐC ĐỘ DÂY CHUYỀN

Thời gian phản hồi là khoảng thời gian cảm biến cần để cập nhật kết quả khi nhiệt độ mục tiêu thay đổi. Với dây chuyền chạy nhanh, nên chọn cảm biến có thời gian phản hồi ngắn để phát hiện kịp thời các điểm nóng; với ứng dụng giám sát nhiệt độ ổn định, không nhất thiết phải sử dụng loại phản hồi quá nhanh. 

Ngoài thời gian phản hồi của cảm biến, cần kiểm tra chu kỳ lấy mẫu của PLC, bộ lọc tín hiệu và thuật toán điều khiển. Một đầu đo rất nhanh cũng không mang lại lợi ích nếu hệ thống chỉ đọc dữ liệu với chu kỳ quá dài.

BƯỚC 7: CHỌN TÍN HIỆU NGÕ RA PHÙ HỢP VỚI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

Sau khi xác định các yêu cầu đo lường, hãy kiểm tra khả năng kết nối của cảm biến nhiệt độ hồng ngoại với PLC, bộ điều khiển nhiệt độ, bộ hiển thị hoặc hệ thống giám sát.

Tín hiệu 4-20 mA: Có khả năng chống nhiễu và phát hiện lỗi dòng thấp, phù hợp với nhiều hệ thống công nghiệp, đặc biệt khi cần truyền tín hiệu trên đường dây dài. 

Tín hiệu 0-10 V: Phù hợp với các hệ thống có ngõ vào điện áp tương ứng. Khi đi dây trong môi trường nhiễu điện hoặc trên khoảng cách dài, cần chú ý sụt áp, nối đất và cách đi cáp.

RS485 với Modbus RTU: Phù hợp khi cần đọc dữ liệu, cấu hình thiết bị hoặc tích hợp nhiều cảm biến vào hệ thống giám sát. Khoảng cách truyền và số lượng thiết bị phụ thuộc vào tốc độ truyền, chất lượng cáp, cấu trúc mạng và điều kiện lắp đặt.

BƯỚC 8: ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG LẮP ĐẶT

Ngay cả khi chọn đúng dải đo và bước sóng, cảm biến vẫn có thể cho kết quả sai lệch nếu môi trường lắp đặt không phù hợp.

Nhiệt độ môi trường: Nếu thân đầu đo đặt gần lò nung hoặc nguồn nhiệt lớn, hãy kiểm tra giới hạn nhiệt độ vận hành. Cần phụ kiện bảo vệ hoặc hệ thống làm mát theo hướng dẫn của nhà sản xuất.

Bụi, dầu và hơi ẩm: Chất bẩn bám trên thấu kính hoặc cửa sổ quang học làm suy giảm bức xạ đến đầu dò, có thể khiến kết quả đo thấp hơn thực tế. Ống thổi khí bảo vệ thấu kính và vệ sinh định kỳ là những giải pháp cần cân nhắc.

Cấp bảo vệ: Với môi trường nhiều bụi hoặc có nguy cơ bị nước bắn, cần chọn cấp IP phù hợp. 

Đường ngắm: Khói, bụi dày, hơi nước hoặc các môi trường hấp thụ hồng ngoại có thể ảnh hưởng đến phép đo. Nếu không thể loại bỏ các yếu tố này, hãy kiểm tra giải pháp quang học và loại đầu đo chuyên dụng. Đầu đo hai màu có thể hữu ích khi tín hiệu ở hai bước sóng suy giảm tương tự nhau.

Xem thêm: Dòng sản phẩm cảm biến nhiệt độ hồng ngoại chính hãng tại Sensors Việt Nam

CHECKLIST TRƯỚC KHI LỰA CHỌN CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ HỒNG NGOẠI

Để rút ngắn quá trình lựa chọn, hãy chuẩn bị các thông tin sau trước khi yêu cầu tư vấn hoặc báo giá:

• Vật liệu cần đo và tình trạng bề mặt.
• Nhiệt độ vận hành bình thường, thấp nhất và cao nhất.
• Dung sai nhiệt độ cho phép của quy trình.
• Kích thước mục tiêu và khoảng cách lắp đặt dự kiến.
• Tốc độ chuyển động của vật thể hoặc tốc độ thay đổi nhiệt độ.
• Điều kiện môi trường như bụi, hơi nước, rung động và nhiệt độ quanh đầu đo.
• Loại tín hiệu, giao thức truyền thông và thiết bị điều khiển hiện có.
• Các yêu cầu đặc biệt về cảnh báo, hiển thị hoặc lưu trữ dữ liệu.

Cung cấp đầy đủ các thông tin này sẽ giúp bạn lựa chọn model đúng và hạn chế tình trạng phải thay đổi thiết bị sau khi lắp đặt.

MUA CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ HỒNG NGOẠI CÔNG NGHIỆP CHÍNH HÃNG TẠI SENSORS VIỆT NAM

Bạn đang tìm mua cảm biến nhiệt độ hồng ngoại để đo nhiệt độ sản phẩm mà không cần tiếp xúc trực tiếp? Bạn chưa biết nên chọn model nào cho phù hợp với dây chuyền sản xuất của mình? Đừng lo, Sensors Việt Nam sẵn sàng hỗ trợ bạn tìm ra giải pháp phù hợp!

Sensors Việt Nam là đơn vị phân phối cảm biến công nghiệp, thiết bị đo lường và giải pháp tự động hóa, bao gồm các dòng cảm biến nhiệt độ hồng ngoại cho nhà máy, xưởng sản xuất và hệ thống giám sát công nghiệp. Tại Sensors Việt Nam, bạn sẽ được tư vấn lựa chọn thiết bị dựa trên nhu cầu thực tế, từ dải nhiệt độ cần đo, khoảng cách lắp đặt đến khả năng kết nối với PLC và bộ điều khiển hiện có.

Mọi thông tin về dòng sản phẩm cảm biến nhiệt độ hồng ngoại, vui lòng truy cập website Sensors Việt Nam hoặc Cảm biến Việt Nam để được tư vấn và hỗ trợ nhanh chóng.