Điện trở nhiệt PT100

1, Tổng quan về sản phẩm

Nhiệt điện trở PT100 hay còn gọi là nhiệt điện trở bạch kim là cảm biến nhiệt độ có độ chính xác cao dựa trên đặc tính phụ thuộc nhiệt độ của điện trở kim loại bạch kim. Giá trị điện trở danh nghĩa của nó ở 0oC là 100 Ω, tuân thủ tiêu chuẩn quốc tế IEC 60751. Nó đã trở thành một trong những máy dò nhiệt độ được sử dụng phổ biến nhất ở khu vực nhiệt độ trung bình và thấp do độ chính xác đo cao, hiệu suất ổn định, độ tuyến tính tốt và phạm vi đo nhiệt độ rộng. Nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như tự động hóa công nghiệp, thiết bị y tế, quan sát khí tượng, hàng không vũ trụ và hiệu chuẩn phòng thí nghiệm.

2, Nguyên lý làm việc

Nguyên lý làm việc cốt lõi của nhiệt điện trở PT100 là tận dụng đặc tính giá trị điện trở của kim loại bạch kim thay đổi theo nhiệt độ. Giá trị điện trở của dây bạch kim nguyên chất tăng gần như tuyến tính khi nhiệt độ tăng, cho thấy hệ số nhiệt độ dương. Khi nhiệt độ là 0oC, giá trị điện trở của nó chính xác là 100,00 Ω; Cứ nhiệt độ tăng thêm 1oC, điện trở sẽ tăng khoảng 0,385 Ω và ở 100oC, giá trị điện trở là khoảng 138,5 Ω.

3, Loại và cấu trúc sản phẩm

（1） Loại

Theo giá trị điện trở danh nghĩa ở 0oC, nhiệt điện trở bạch kim chủ yếu được chia thành ba loại: Pt10, Pt100 và Pt1000, trong đó PT100 được sử dụng rộng rãi nhất. Ngoài ra, xét về hình thức cấu tạo, điện trở nhiệt PT100 có thể được chia thành loại lắp ráp và bọc thép:

Được chế tạo sẵn: Phần tử cảm biến nhiệt độ thường được chế tạo bằng cách quấn dây bạch kim quanh khung gốm, thủy tinh hoặc mica, sau đó lắp ráp vào ống bảo vệ bằng kim loại. Nó có đặc điểm cấu trúc đơn giản và lắp đặt dễ dàng, phù hợp với các tình huống đo nhiệt độ công nghiệp nói chung.

Loại bọc thép: Sự kết hợp của các bộ phận cảm biến nhiệt độ, vật liệu cách nhiệt và ống bọc kim loại được tạo thành một tổng thể chắc chắn, có ưu điểm là tính linh hoạt tốt, khả năng chống địa chấn mạnh và khả năng uốn cong. Nó phù hợp để lắp đặt và sử dụng trong không gian phức tạp và hẹp.

（2） Thành phần cấu trúc

Điện trở nhiệt PT100 chủ yếu bao gồm các bộ phận cảm biến nhiệt độ, ống bảo vệ, hộp nối và dây dẫn

Phần tử cảm biến nhiệt độ: Là thành phần cốt lõi, thường bao gồm các phần tử gốm, phần tử thủy tinh và phần tử mica, lần lượt được quấn bằng dây bạch kim quanh khung gốm, khung kính và khung mica và được xử lý thông qua các quy trình phức tạp. Ngoài ra, còn có điện trở bạch kim màng mỏng, sử dụng công nghệ màng mỏng lắng đọng chân không để phun bạch kim lên đế gốm có độ dày màng dưới 2 micron. Dây dẫn Ni (hoặc Pd) được cố định bằng vật liệu thiêu kết thủy tinh và được chế tạo bằng cách điều chỉnh điện trở bằng laser, có thể đạt được sản xuất hàng loạt trong công nghiệp.

Ống bảo vệ: được sử dụng để bảo vệ các bộ phận cảm biến nhiệt độ khỏi bị ăn mòn và hư hỏng cơ học bởi môi trường đo. Các vật liệu thường bao gồm thép không gỉ 201, 304, 316, 316L, v.v., có thể được lựa chọn theo các môi trường sử dụng khác nhau.

Hộp nối: dùng để kết nối các dây dẫn của điện trở nhiệt và mạch đo bên ngoài, có khả năng bịt kín tốt ngăn bụi, hơi ẩm,… xâm nhập, đảm bảo độ chính xác và ổn định của phép đo.

Dây dẫn: có nhiệm vụ truyền tín hiệu điện trở của phần tử cảm biến nhiệt độ đến thiết bị đo bên ngoài, với ba phương pháp đấu dây: hai dây, ba dây và bốn dây

4, Phương pháp nối dây

（1） Hệ thống hai dòng

Nối dây ở mỗi đầu của nhiệt điện trở để trích tín hiệu điện trở là phương pháp dẫn đơn giản và khả thi. Tuy nhiên, điện trở dây dẫn của dây kết nối có thể tác động đáng kể đến kết quả đo, khiến nó chỉ phù hợp với những tình huống có yêu cầu độ chính xác đo thấp.

（2） Hệ thống ba dây

Nối một dây dẫn ở gốc của nhiệt điện trở và hai dây dẫn ở đầu kia, thường được sử dụng kết hợp với cầu điện. Bằng cách sử dụng nguyên lý cầu Wheatstone, ảnh hưởng của điện trở chì có thể được loại bỏ một cách hiệu quả, khiến nó trở thành phương pháp chì được sử dụng phổ biến nhất trong kiểm soát quy trình công nghiệp. Nó có những lợi thế đáng kể về mặt hiệu quả chi phí và sai số có thể được kiểm soát trong phạm vi ± 0,5oC (ở 100oC).

（3） Hệ thống 4 dây

Nối hai dây ở mỗi đầu của gốc nhiệt điện trở, với hai dây dẫn cung cấp dòng điện không đổi cho nhiệt điện trở, chuyển đổi giá trị điện trở thành tín hiệu điện áp, sau đó hướng tín hiệu điện áp đến thiết bị thứ cấp thông qua hai dây dẫn còn lại. Phương pháp nối dây này có thể loại bỏ hoàn toàn ảnh hưởng của điện trở chì và có độ chính xác đo cực cao. Tuy nhiên, hệ thống dây điện phức tạp và tốn kém nên nó chủ yếu phù hợp với các tình huống như phòng thí nghiệm đòi hỏi độ chính xác đo cực cao.

5, Tính năng sản phẩm

（1） Độ chính xác cao

Độ chính xác đo của điện trở nhiệt PT100 rất cao, với các mẫu tiêu chuẩn được chia thành Loại A và Loại B. Loại A cho phép độ lệch ± (0,15+0,002 │ t │) oC, trong khi Loại B cho phép độ lệch ± (0,30+0,005 │ t │) oC. Một số sản phẩm có độ chính xác cao có thể đạt được độ chính xác ± 0,1oC hoặc thậm chí cao hơn.

（2) Độ ổn định tốt

Kim loại bạch kim có độ ổn định vật lý và độ trơ hóa học tốt, khả năng chống oxy hóa và ăn mòn, hiệu suất ổn định lâu dài, độ lệch hàng năm tối thiểu và có thể đảm bảo độ lặp lại và độ tin cậy của kết quả đo.

（3） Phạm vi đo nhiệt độ rộng

Phạm vi đo của nó bao gồm -200oC đến 850oC và có thể mở rộng đến -270oC đến 1064oC trong môi trường khắc nghiệt, phù hợp với nhiều tình huống đo nhiệt độ trung bình và thấp và một số tình huống đo nhiệt độ cao.

（4) Thời gian phản hồi ngắn

Nói chung, thời gian phản hồi dưới 30 giây và có thể nhanh chóng cảm nhận được sự thay đổi nhiệt độ và cung cấp phản hồi kịp thời về dữ liệu đo.

（5) Khả năng chống nhiễu mạnh

So với các cảm biến nhiệt độ khác như cặp nhiệt điện, điện trở nhiệt PT100 ít bị nhiễu điện từ hơn và đặc biệt thích hợp sử dụng trong môi trường điện từ công nghiệp phức tạp.

6, Kịch bản ứng dụng sản phẩm

（1） Lĩnh vực sản xuất công nghiệp

Công nghiệp luyện kim: dùng để giám sát nhiệt độ bên trong của các thiết bị như lò cao, lò chuyển đổi, lò điện cũng như kiểm soát nhiệt độ trong quá trình xử lý nhiệt thép, nhằm đảm bảo sự ổn định của quá trình sản xuất và chất lượng sản phẩm.

Công nghiệp hóa dầu: Giám sát thời gian thực nhiệt độ môi chất trong các thiết bị như bình phản ứng, tháp chưng cất và hệ thống đường ống trong nhà máy lọc dầu và nhà máy hóa chất để ngăn ngừa các rủi ro như mất kiểm soát phản ứng hóa học, hóa rắn môi trường hoặc rò rỉ do nhiệt độ bất thường.

Ngành điện: Dùng để giám sát nhiệt độ cuộn dây máy biến áp, lõi sắt, thanh cái cũng như các bộ phận quan trọng như cầu dao, contactor trong tủ phân phối cho trạm biến áp, nhằm cảnh báo kịp thời các nguy cơ quá nhiệt và tránh các tai nạn như đoản mạch, cháy nổ. Trong lĩnh vực sản xuất năng lượng mới, chẳng hạn như mảng mô-đun quang điện và hệ thống làm mát biến tần trong nhà máy quang điện, khoang máy phát điện, hộp số, vòng bi và các bộ phận khác của máy phát điện gió, giám sát nhiệt độ được sử dụng để tối ưu hóa các thông số vận hành thiết bị, nâng cao hiệu suất phát điện và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

Ngành sản xuất cơ khí: Giám sát nhiệt độ được thực hiện trên nhiều bộ phận như trục chính, khuôn và hệ thống thủy lực của máy công cụ CNC, máy đúc khuôn và máy ép phun để xác định trạng thái hoạt động của thiết bị và ngăn ngừa hỏng hóc cơ học và suy giảm độ chính xác do quá nhiệt.

（2） Ngành y tế

Trong các thiết bị y tế, chẳng hạn như thùng lạnh để vận chuyển vắc xin, đầu dò theo dõi nhiệt độ trong khu ICU, thiết bị khử trùng y tế, v.v., nhiệt điện trở PT100 có thể cung cấp phép đo nhiệt độ có độ chính xác cao, đảm bảo an toàn và hiệu quả của các quy trình y tế. Ví dụ, trong quá trình vận chuyển vắc xin, việc theo dõi nhiệt độ bên trong tủ lạnh theo thời gian thực đảm bảo vắc xin vẫn nằm trong phạm vi nhiệt độ quy định và duy trì hoạt động.

（3) Ngành hậu cần chuỗi cung ứng lạnh và nông nghiệp

Nông nghiệp thông minh: Trong các nhà kính và chuồng chăn nuôi lớn, việc kiểm soát nhiệt độ và thông gió tự động được thực hiện thông qua giám sát nhiệt độ đa điểm, kết hợp với nền tảng IoT, để đảm bảo môi trường chăn nuôi và chăn nuôi tăng trưởng ổn định.

Hậu cần chuỗi lạnh: được sử dụng để theo dõi nhiệt độ đa điểm ở các khu vực kệ khác nhau của kho lạnh lớn và khoang xe tải lạnh để đảm bảo nhiệt độ bảo quản và vận chuyển của nguyên liệu chuỗi lạnh thực phẩm tươi sống và dược phẩm đáp ứng tiêu chuẩn và tránh hư hỏng.

（4） Lĩnh vực nghiên cứu và phòng thí nghiệm

Trong các thí nghiệm nghiên cứu khoa học, khả năng chịu nhiệt PT100 thường được sử dụng trong các thí nghiệm nhiệt độ cực thấp, thử nghiệm hiệu suất vật liệu và các tình huống khác để cung cấp dữ liệu nhiệt độ chính xác cho các thí nghiệm. Các thiết bị hiệu chuẩn trong phòng thí nghiệm thường sử dụng nhiệt điện trở PT100 làm cảm biến nhiệt độ tiêu chuẩn để hiệu chuẩn các dụng cụ đo nhiệt độ khác.