Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại và cảm biến nhiệt độ tiếp xúc đều được sử dụng để giám sát nhiệt độ trong các hệ thống công nghiệp, nhưng khác nhau về nguyên lý đo, điều kiện lắp đặt và khả năng ứng dụng. Hiểu rõ ưu điểm, giới hạn và yêu cầu kỹ thuật của từng loại sẽ giúp doanh nghiệp lựa chọn cảm biến phù hợp, nâng cao độ tin cậy của phép đo và tối ưu hiệu quả vận hành.

CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ HỒNG NGOẠI LÀ GÌ?

Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại là thiết bị đo nhiệt độ không tiếp xúc, hoạt động bằng cách thu nhận bức xạ hồng ngoại phát ra từ bề mặt vật thể và chuyển đổi tín hiệu thu được thành giá trị nhiệt độ. Phương pháp này cho phép đo từ xa mà không cần đặt đầu dò trực tiếp lên đối tượng.

Nguyên lý đo của cảm biến nhiệt độ không tiếp xúc dựa trên mối quan hệ giữa bức xạ nhiệt và nhiệt độ bề mặt. Tuy nhiên, thiết bị không chỉ phụ thuộc vào lượng bức xạ thu nhận mà còn cần xét đến độ phát xạ của vật liệu, đặc tính quang học và điều kiện môi trường. Độ phát xạ là khả năng của một bề mặt phát ra bức xạ nhiệt so với vật đen lý tưởng ở cùng nhiệt độ.

Trên thị trường, cảm biến nhiệt độ hồng ngoại có ba dạng phổ biến: 

• Nhiệt kế hồng ngoại cầm tay phù hợp với kiểm tra nhanh tại hiện trường. 
• Cảm biến hồng ngoại cố định được lắp trên dây chuyền hoặc máy móc để giám sát liên tục nhiệt độ. 
• Camera nhiệt ghi nhận phân bố nhiệt trên một vùng bề mặt, hỗ trợ phát hiện các điểm nóng và đánh giá sự chênh lệch nhiệt độ.

Trong tự động hóa công nghiệp, cảm biến hồng ngoại cố định đặc biệt hữu ích khi đối tượng chuyển động, có nhiệt độ cao hoặc nằm ở vị trí khó tiếp cận. 

CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ TIẾP XÚC LÀ GÌ?

Cảm biến nhiệt độ tiếp xúc đo nhiệt độ thông qua sự truyền nhiệt giữa đối tượng cần đo và đầu dò. Khi đầu dò đạt trạng thái cân bằng nhiệt với môi trường hoặc vật thể, thiết bị xác định nhiệt độ dựa trên sự thay đổi của một đại lượng vật lý như điện trở hoặc sức điện động.

Ba nhóm cảm biến tiếp xúc thường gặp trong công nghiệp gồm:

Cặp nhiệt điện

Cặp nhiệt điện tạo ra điện áp phụ thuộc vào chênh lệch nhiệt độ giữa hai mối nối của các vật liệu dẫn điện khác nhau. Loại cảm biến này có nhiều cấu hình với dải đo rộng, phù hợp với các quy trình cần đo nhiệt độ cao hoặc có biến động nhanh.

Cảm biến RTD

Cảm biến nhiệt độ RTD, điển hình là Pt100 và Pt1000, sử dụng sự thay đổi điện trở của phần tử platinum theo nhiệt độ. Pt100 có điện trở danh định 100 Ω tại 0°C, còn Pt1000 có điện trở danh định 1.000 Ω tại 0°C. RTD thường được lựa chọn khi cần phép đo ổn định và độ chính xác tốt trong dải nhiệt độ phù hợp với thiết bị.

Cảm biến nhiệt độ NTC và PTC

Nhiệt điện trở NTC và PTC cũng xác định nhiệt độ thông qua sự thay đổi điện trở:

• Với NTC, điện trở giảm khi nhiệt độ tăng trong vùng hoạt động thông thường. 
• Với PTC, điện trở tăng khi nhiệt độ tăng trong vùng đặc tính tương ứng. 

Cảm biến này thường được sử dụng trong thiết bị điện, điện tử, hệ thống HVAC và các ứng dụng giám sát nhiệt độ chuyên dụng. Khác với cảm biến hồng ngoại, cảm biến tiếp xúc có thể đo nhiệt độ bên trong môi trường khi được lắp đặt phù hợp.

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

SO SÁNH CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ HỒNG NGOẠI VÀ CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ TIẾP XÚC

So sánh về nguyên lý hoạt động

Sự khác biệt cơ bản giữa hai loại cảm biến nằm ở đại lượng mà chúng sử dụng để xác định nhiệt độ.

Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại thu nhận bức xạ phát ra từ bề mặt vật thể. Bộ xử lý sử dụng tín hiệu này cùng các thông số cài đặt, chẳng hạn độ phát xạ, để tính toán nhiệt độ. Vì không cần tiếp xúc trực tiếp, thiết bị có thể đo những đối tượng đang chuyển động hoặc có nhiệt độ cao mà không làm gián đoạn quy trình.

Cảm biến nhiệt độ tiếp xúc hoạt động dựa trên sự truyền nhiệt giữa đối tượng và đầu dò. Với RTD hoặc NTC, nhiệt độ được xác định thông qua sự thay đổi điện trở; với thermocouple, nhiệt độ được suy ra từ sức điện động nhiệt điện. Đầu dò cần trao đổi nhiệt đủ để phản ánh nhiệt độ tại vị trí đo.

→ Cảm biến hồng ngoại đo nhiệt độ bề mặt trong vùng quan sát, còn cảm biến tiếp xúc đo nhiệt độ tại vị trí đầu dò. 

So sánh về độ chính xác và thời gian phản hồi

Độ chính xác thực tế phụ thuộc vào thông số của thiết bị, dải đo, hiệu chuẩn, điều kiện lắp đặt và phương pháp sử dụng.

Đối với cảm biến hồng ngoại, độ phát xạ bề mặt là yếu tố quan trọng. Hai vật thể có cùng nhiệt độ nhưng khác vật liệu hoặc trạng thái bề mặt có thể tạo ra tín hiệu bức xạ khác nhau. Bề mặt kim loại sáng bóng thường khó đo hơn bề mặt có độ phát xạ cao nếu không có thông tin phù hợp để cài đặt thiết bị. Góc đo, kích thước vùng đo và vật cản quang học cũng có thể làm sai lệch kết quả.

Cảm biến nhiệt tiếp xúc tránh được một số sai số liên quan đến bức xạ bề mặt, nhưng phát sinh sai số do truyền nhiệt. Nếu đầu dò tiếp xúc không tốt với bề mặt, được lắp quá nông hoặc chịu ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường xung quanh, kết quả đo có thể không đại diện cho nhiệt độ thực tế tại vị trí cần giám sát. Với cảm biến đo trong đường ống, vị trí và độ sâu để đưa đầu dò vào môi chất cũng cần được xem xét.

Về thời gian phản hồi, cảm biến hồng ngoại thường có khả năng phát hiện thay đổi nhiệt độ nhanh do không cần chờ đầu dò đạt cân bằng nhiệt với đối tượng. 

Cảm biến tiếp xúc có thời gian đáp ứng phụ thuộc vào loại phần tử, kích thước đầu dò, vật liệu vỏ bảo vệ và điều kiện truyền nhiệt. Đầu dò nhỏ, tiếp xúc nhiệt tốt, thường phản hồi nhanh hơn đầu dò lớn hoặc được lắp trong giếng bảo vệ có khối lượng nhiệt đáng kể.

So sánh về khoảng cách và điều kiện đo

Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại có thể đo từ xa, nhưng khoảng cách lắp đặt không thể lựa chọn tùy ý. Hai thông số cần kiểm tra là tỷ lệ khoảng cách trên kích thước điểm đo, thường được ký hiệu D, và kích thước vùng đo tại khoảng cách làm việc.

Nếu vật thể nhỏ hơn vùng đo, cảm biến có thể thu nhận bức xạ từ cả nền xung quanh, khiến kết quả không phản ánh đúng nhiệt độ của đối tượng. Ngoài khoảng cách, bụi, hơi nước, khói hoặc cửa sổ quang học không phù hợp có thể làm suy giảm tín hiệu hồng ngoại. Khả năng đo qua kính cũng phụ thuộc vào dải phổ của thiết bị và đặc tính truyền qua của vật liệu.

Cảm biến tiếp xúc không yêu cầu hướng ngắm đến bề mặt nhưng cần có vị trí lắp đặt phù hợp. Đầu dò đo bề mặt cần tiếp xúc nhiệt tốt; đầu dò đo trong đường ống hoặc bồn chứa phải được đặt tại vị trí đại diện cho nhiệt độ của môi chất. Nếu lắp đặt ở vùng có dòng chảy kém hoặc gần nguồn nhiệt cục bộ, kết quả có thể không phản ánh điều kiện chung của hệ thống.

→ Đối với những vị trí khó tiếp cận, cảm biến hồng ngoại có lợi thế về khoảng cách. Ngược lại, khi cần theo dõi nhiệt độ bên trong chất lỏng, khí hoặc vật liệu, cảm biến tiếp xúc thường phù hợp hơn.

NÊN CHỌN CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ HỒNG NGOẠI HAY CẢM BIẾN TIẾP XÚC?

Không có một loại cảm biến phù hợp cho mọi ứng dụng. Quyết định lựa chọn cần dựa trên việc đối tượng là bề mặt hay môi trường bên trong, có thể tiếp cận trực tiếp hay không, nhiệt độ thay đổi nhanh đến mức nào và hệ thống cần tín hiệu đầu ra gì.

Khi nào nên sử dụng cảm biến nhiệt độ hồng ngoại?

Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại nên được ưu tiên khi cần đo bề mặt mà không muốn hoặc không thể tiếp xúc trực tiếp với đối tượng. Những ứng dụng điển hình gồm giám sát vật liệu đang chuyển động, kiểm tra bề mặt có nhiệt độ cao và theo dõi nhiệt độ tại vị trí khó tiếp cận. Ví dụ như, trong dây chuyền sản xuất nhựa, cảm biến hồng ngoại có thể được dùng để theo dõi nhiệt độ bề mặt màng nhựa, tấm nhựa hoặc sản phẩm sau công đoạn gia nhiệt. Trong ngành luyện kim hoặc gia công nhiệt, phương pháp đo không tiếp xúc có thể giúp theo dõi bề mặt vật liệu nóng mà không cần đưa đầu dò vào gần đối tượng. 

Khi triển khai, cần chọn dải đo phù hợp với nhiệt độ quy trình, xác định đúng vùng đo và kiểm tra đặc tính phát xạ của vật liệu.

Khi nào nên sử dụng cảm biến nhiệt độ tiếp xúc?

Cảm biến nhiệt độ tiếp xúc phù hợp khi cần đo và kiểm soát nhiệt độ tại một điểm xác định, đặc biệt với chất lỏng, khí hoặc môi trường nằm bên trong đường ống, bồn chứa và thiết bị công nghiệp.

Trong hệ thống HVAC, cảm biến nhiệt độ tiếp xúc thường được sử dụng để giám sát nhiệt độ nước cấp, nước hồi, đường ống nước lạnh, đường ống nước nóng và các vị trí đo nhiệt độ không khí trong ống gió. Tùy thiết kế hệ thống, đầu dò có thể được lắp trực tiếp trong dòng môi chất, đặt trong giếng bảo vệ hoặc sử dụng cấu hình đo bề mặt. Với đường ống nước lạnh, chẳng hạn, đầu dò ngâm trong môi chất thường phản ánh nhiệt độ nước trực tiếp hơn so với cảm biến gắn ngoài thành ống. 

Xem thêm: Hướng dẫn lựa chọn cảm biến nhiệt độ hồng ngoại phù hợp cho nhà máy

CÂU HỎI THƯỜNG GẶP VỀ CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ HỒNG NGOẠI VÀ CẢM BIẾN TIẾP XÚC

1. Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại có chính xác hơn cảm biến tiếp xúc không?

Độ chính xác phụ thuộc vào thiết bị, điều kiện đo, hiệu chuẩn và cách lắp đặt. Cảm biến hồng ngoại có thể cho kết quả tốt khi độ phát xạ được xác định phù hợp, vùng đo nằm trọn trên đối tượng và đường truyền bức xạ không bị cản trở. Cảm biến tiếp xúc có thể đạt độ chính xác cao khi đầu dò được lắp đúng vị trí và bảo đảm điều kiện truyền nhiệt phù hợp.

2. Cảm biến nhiệt độ tiếp xúc nào được sử dụng phổ biến trong công nghiệp?

Các loại phổ biến gồm thermocouple, RTD Pt100/Pt1000 và nhiệt điện trở NTC/PTC.

Thermocouple thường được cân nhắc cho ứng dụng cần dải đo rộng hoặc nhiệt độ cao, tùy loại cặp nhiệt điện. Pt100 và Pt1000 phù hợp với nhiều ứng dụng cần phép đo ổn định, có đặc tính đo lường tốt. NTC và PTC được sử dụng trong các ứng dụng giám sát hoặc bảo vệ nhiệt phù hợp với đặc tính của chúng.

3. Cảm biến hồng ngoại có phù hợp để giám sát nhiệt độ liên tục không?

Có. Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại cố định có thể được sử dụng để giám sát liên tục trên dây chuyền sản xuất hoặc tại những vị trí cần đo bề mặt từ xa.

4. Làm thế nào để lựa chọn cảm biến phù hợp với hệ thống hiện có?

Trước tiên, xác định cần đo nhiệt độ bề mặt hay nhiệt độ bên trong môi trường. 

Tiếp theo, đối chiếu dải đo, độ chính xác, thời gian phản hồi và điều kiện môi trường với yêu cầu thực tế. Với cảm biến hồng ngoại, cần kiểm tra thêm tỷ lệ D, kích thước vùng đo và độ phát xạ. Với cảm biến tiếp xúc, cần xem xét kiểu đầu dò, độ sâu lắp đặt, vật liệu bảo vệ và khả năng truyền nhiệt.

Cuối cùng, kiểm tra tín hiệu đầu ra và giao tiếp của thiết bị. Tùy hệ thống, cảm biến có thể sử dụng tín hiệu analog như 0-10 V hoặc 4-20 mA, tín hiệu điện trở cần bộ chuyển đổi phù hợp, hoặc giao tiếp số như Modbus RTU. 

MUA CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ 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.