Đồng hồ cảm biến nhiệt độ là gì? Top 3 thương hiệu chất lượng nhất 2022

Hầu hết trong các bài viết kỹ thuật trên các trang mạng, website, blog về cơ điện chỉ viết về dạng lưỡng kim và mặc định cho toàn bộ tất cả các loại đồng hồ cảm biến nhiệt độ đều ở dạng này. Nhận định này thật sai lầm và thiếu sót vì trên thực tế có rất nhiều loại như: dạng chất lỏng, dạng khí, dạng điện tử và dạng lưỡng kim, … Trong bài viết dưới đây, hãy cùng Amazen tìm hiểu đầy đủ về các dạng đồng hồ cảm biến nhiệt độ đang có mặt trên thị trường công nghiệp, dân dụng hiện nay.

1) Đồng hồ cảm biến nhiệt độ là gì?

Đồng hồ cảm biến nhiệt độ là thiết bị chuyên dụng để đo, giám sát và hiển thị giá trị nhiệt độ môi trường hoặc một khoảng không gian cụ thể lên bề mặt đồng hồ để chúng ta có thể dễ dàng quan sát, bằng cách sử dụng nhiều nguyên tắc khác nhau. 
Thiết bị này có khả năng đo lường nhiệt độ cho chất rắn, chất lỏng hoặc khí. Đồng hồ cảm biến nhiệt được tạo thành từ hai bộ phận chính: bộ phận cảm biến nhiệt độ và bộ phận chuyển đổi vật lý thành số đọc cho người dùng quan sát.
 

Ngoài tên gọi phổ biến nhất là đồng hồ cảm biến nhiệt độ, các kỹ sư cơ điện còn gọi chúng bằng nhiều cái tên khác như: bộ cảm biến nhiệt độ, đồng hồ đo nhiệt độ, đồng hồ điều khiển nhiệt độ, đồng hồ hiệu chỉnh nhiệt độ, bộ điều khiển nhiệt độ, bộ điều khiển nhiệt kỹ thuật số, …
 

2) Cấu tạo đồng hồ cảm biến nhiệt độ

Một đồng hồ cảm biến nhiệt độ được cấu tạo nên từ 3 bộ phận chính:
 

• Bộ phận cảm biến nhiệt (Bộ phận nhạy cảm): Thành phần này còn gọi là đầu dò tiếp xúc trực tiếp hay gián tiếp với đối tượng cần đo. Trong trường hợp bộ phận nhạy cảm (cảm biến) đứng riêng biệt và tiếp xúc trực tiếp với đối tượng cần đo thì được gọi là đồng hồ sơ cấp. Bộ phận nhạy cảm trên đồng hồ nhiệt độ có chức năng chính là đo lường giá trị thực nhiệt độ khoảng không gian lân cận, … Những dữ liệu nhiệt này được biến đổi thành các tín hiệu phù hợp để gửi về bộ phận chuyển đổi.

• Bộ phận chuyển đổi: Là bộ phận đóng vai trò chuyển tín hiệu do bộ phận nhạy cảm phát ra đưa về đồng hồ thứ cấp, bộ phận này có thể chuyển đổi toàn bộ hay một phần, giữ nguyên hay thay đổi hoặc khuyếch đại tín hiệu.
• Bộ phận chỉ thị đồng hồ: Căn cứ vào tín hiệu của bộ phận chuyển đổi, bộ phận hiển thị sẽ thực hiện nhiệm vụ hiển thị kết quả đo lên mặt đồng hồ cho người đo biết kết quả.

3) Nguyên lí hoạt động đồng hồ cảm biến nhiệt độ

Tôi sẽ trình bày sơ lược nguyên lý của 2 loại đồng hồ cảm biến nhiệt độ phổ biến nhất là loại hiển thị kim và điện tử:

• Với đồng hồ cảm biến nhiệt độ loại hiển thị kim thông thường thì bộ phận cảm biến nhiệt sẽ là 1 miếng lưỡng kim tức là 2 miếng kim loại nhạy cảm với nhiệt độ được ghép với nhau. Khi miếng lưỡng kim tiếp xúc với nhiệt độ thì sẽ gây ra hiện tượng giãn nở không đồng nhất ở 2 miếng kim loại dẫn tới làm cho miếng lưỡng kim bị cong. Tùy theo nhiệt độ cao hay thấp mà miếng lưỡng kim sẽ cong nhiều hay ít. Khi độ thông qua cơ cấu truyền động làm cho quay kim đồng hồ, qua đó sẽ cho biết nhiệt độ tương đối chính xác của vùng cần đo.
• Với đồng hồ cảm biến nhiệt độ loại điện tử hiển thị số thì tín hiệu nhiệt được đưa về lại là dạng điện áp tức là cặp nhiệt, hay còn gọi là thermocouple. Điện áp đưa về sẽ thay đổi dựa theo sự thay đổi của nhiệt độ hoặc thay đổi theo sự thay đổi của điện trở. Tín hiệu được đưa về thông qua bộ xử lý tín hiệu sau đó sẽ hiển thị chính xác nhiệt độ của vùng cần đo.

4) Đồng hồ cảm biến nhiệt độ gồm những loại nào?

4.1) Đồng hồ cảm biến nhiệt độ dạng lưỡng kim

Là một loại đồng hồ cảm biến nhiệt hoạt động dựa trên nguyên tắc giãn nở nhiệt khác nhau của chất rắn. Sử dụng hai thanh kim loại (ví dụ thép và đồng thau) có độ giãn nở khác nhau (trong cùng một nhiệt độ) ép vào nhau và cuộn thành một thanh dạng lò xo.

Khi nhiệt độ thay đổi, dải kim loại biến dạng do mức độ giãn nở khác nhau. Sự biến dạng này của dải kim loại có thể được hiển thị ra một thang đo hiệu chuẩn.
 

Đồng hồ cảm biến nhiệt độ lưỡng kim

Cấu tạo của đồng hồ đo nhiệt độ lưỡng kim rất đơn giản nên công tác bảo trì loại đồng hồ cảm biến nhiệt độ này rất dễ dàng. Ngoài ra, so với nhiệt kế thủy tinh, đồng hồ lưỡng kim rất mạnh và có thể đọc trực tiếp giá trị được chỉ định.
Với một số ưu điểm vượt trội, đồng hồ cảm biến nhiệt độ lưỡng kim thích hợp cho sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và dần dần thay thế đồng hồ nhiệt dạng thủy tinh trong nhiều lĩnh vực ngày nay.
 

4.2) Đồng hồ cảm biến nhiệt độ dạng điện tử

Đồng hồ cảm biến nhiệt độ dạng điện tử hoạt động dựa trên sự thay đổi điện trở của một miếng kim loại khi nhiệt độ thay đổi. Khi kim loại nóng hơn, các nguyên tử dao động bên trong chúng nhiều hơn, điện sẽ khó truyền hơn và nhờ đó điện trở tăng. Tương tự, khi kim loại nguội đi, các electron di chuyển tự do hơn và điện trở giảm. (Ở nhiệt độ gần bằng 0 tuyệt đối, nhiệt độ thấp nhất về mặt lý thuyết là 273.15 °C hoặc 459.67°F, điện trở biến mất hoàn toàn thông qua hiện tượng siêu dẫn.)
Với cách hoạt động này, nguyên lý của đồng hồ nhiệt dạng điện tử cách hoàn toàn khác với các loại đồng hồ đo nhiệt độ cơ học sử dụng các dòng thủy ngân hoặc con trỏ quay mà tôi sẽ đề cập phía dưới.

Đồng hồ cảm biến nhiệt dạng điện tử

Để đồng hồ cảm biến dạng điện tử hoạt động, ta chỉ cần cấp một điện áp trên đầu dò kim loại và đo dòng điện chạy qua nó. Nếu đặt đầu dò vào nước sôi, nhiệt của nước làm cho dòng điện chạy qua đầu dò giảm nên điện trở tăng lên một lượng chính xác. Một vi mạch bên trong nhiệt kế đo điện trở và chuyển đổi nó thành phép đo nhiệt độ.

Ưu điểm chính của loại dòng điện tử là chúng có thể đo tức thời giá trị của nhiệt độ.
 

4.3) Đồng hồ cảm biến nhiệt dạng thủy ngân (nhiệt kế)

Đồng hồ cảm biến nhiệt độ dạng này chỉ đơn giản là những ống thủy tinh rất mỏng chứa đầy một lượng nhỏ chất lỏng màu bạc (điển hình là thủy ngân, một kim loại khá đặc biệt khi ở chất lỏng với nhiệt độ thường).

Thủy ngân ở nhiệt độ cao, nó sẽ nở ra tương đương một lượng liên quan trực tiếp đến nhiệt độ. Chẳng hạn, nếu nhiệt độ tăng thêm 20°C, thủy ngân sẽ giãn nở và tăng quy mô lên gấp đôi so với khi nhiệt độ tăng chỉ 10°C. Tất cả những gì chúng ta phải làm là quan sát thang đo và đọc kết quả.

Đồng hồ đo nhiệt dạng nhiệt kế

Không phải tất cả các đồng hồ cảm biến nhiệt dạng nhiệt kế đều sử dụng chất lỏng là thủy ngân. Trong trường hợp, chất lỏng trong nhiệt kế của bạn có màu đỏ thay vì bạc, giống như trong hình phía dưới, chất lỏng được sử dụng sẽ có chứa cồn (như ethanol).

Vậy điểm khác biệt là gì? Thủy ngân đồng nghĩa với sự độc hại, mặc dù việc chất lỏng này được niêm phong bên trong nhiệt kế để đảm bảo an toàn tuyệt đối. Tuy nhiên, chẳng may thay nếu ống thủy tinh của nhiệt kế thủy ngân bị vỡ, sức khỏe của người sử dụng thiết bị sẽ gặp một số ảnh hưởng xấu.

Vì lý do đó, nhiệt kế rượu thường an toàn hơn nhiệt kế thủy ngân và chúng cũng có thể được sử dụng để đo nhiệt độ thấp hơn (vì rượu có điểm đóng băng thấp hơn thủy ngân; khoảng −114°C hoặc −170°F đối với ethanol nguyên chất so với khoảng −40°C hoặc −40°F đối với thủy ngân).
 

4.4) Đồng hồ cảm biến nhiệt độ dạng chất lỏng

Trong đồng hồ cảm biến nhiệt độ dạng chất lỏng, các chất lỏng như pentane, rượu ethyl, dầu và thủy ngân được sử dụng làm chất đo nhiệt độ giống như trong nhiệt kế chất lỏng trong nhiệt kế thủy tinh. Tuy nhiên, điểm khác biệt nằm ở chỗ dạng đồng hồ này không dựa trên sự giãn nở nhiệt của chất lỏng để đo lường giá trị nhiệt, mà là dựa vào sự gia tăng áp suất đi đôi với sự gia tăng nhiệt độ khi chất lỏng hoàn toàn chiếm một thể tích kín. Ngược lại với nhiệt kế thủy tinh, thể tích của chất lỏng đo nhiệt độ không đổi.
 

Đồng hồ cảm biến nhiệt độ dạng chất lỏng

Nhiệt độ của chất lỏng càng cao, sự giãn nở và áp suất sẽ càng tăng mạnh ở một thể tích không đổi. Do đó, nguyên tắc này có thể được sử dụng để xác định nhiệt độ từ sự gia tăng áp suất trên thang đo đã được hiệu chuẩn.
 

4.5) Đồng hồ cảm biến nhiệt độ dạng khí

Đồng hồ cảm biến nhiệt độ dạng khí được sử dụng làm chất đo nhiệt độ thay vì chất lỏng như trong “đồng hồ cảm biến nhiệt độ dạng chất lỏng”. Tuy nhiên điểm khác biệt của loại này là không phải sự giãn nở của chất lỏng được đo, mà là sự tăng áp suất ở một thể tích không đổi có liên quan đến sự gia tăng nhiệt độ. Đối với một loại khí lý tưởng, áp suất khí ở một thể tích không đổi chỉ được xác định bởi nhiệt độ.
 

Nguyên lý hoạt động của đồng hồ dạng khí là đo áp suất dựa trên việc sử dụng một ống uốn cong hình chữ C trong lòng ống có chứa khí trơ như nitơ, heli hoặc argon chịu áp suất cao. Ống được nối với đầu dò và toàn bộ hệ thống được bịt kín. Khi đầu dò và khí bên trong nó được làm nóng, áp suất tăng. Ống chữ C bị uốn cong như một lò xo do áp lực ngày càng tăng. Biến dạng đàn hồi này do sự gia tăng áp suất đóng vai trò là thước đo nhiệt độ và có thể được hiển thị ra thang đo hiệu chuẩn.
 

Để tăng độ nhạy đo, biến dạng nhỏ tương đối của ống trong quá trình tăng áp không phải là đầu ra trực tiếp trên thang đo mà trước tiên được khuếch đại bởi một cơ cấu đòn bẩy với giá đỡ và bánh răng. Để ổn định kim đồng hồ do phản ứng ngược giữa giá đỡ và bánh răng, một lò xo tóc được nối với trục của bánh răng. Nếu không, bạn sẽ đọc nhiệt độ hơi khác nhau tùy thuộc vào việc nhiệt độ tăng hay giảm, bởi vì các bánh răng tiếp xúc với các sườn răng khác nhau của giá đỡ.

5) Ứng dụng đồng hồ cảm biến nhiệt độ

Thông thường, đồng hồ cảm biến nhiệt độ công nghiệp được dùng rất phổ biến trong các ngành như: năng lượng, hóa chất, các nhà máy đóng tàu, điện lạnh, sản xuất chế biến,… Ngoài ra, đồng hồ đo nhiệt độ còn được dùng trong các hệ thống để điều chỉnh nhiệt độ lò nướng, dầu, máy nén…

Với ưu điểm giá thành rẻ so với loại đồng hồ điện tử thì đồng hồ đo nhiệt độ công nghiệp dạng cơ (lưỡng kim) được sử dụng nhiều hơn, do đó cũng tìm tìm mua và dễ lựa chọn hơn. Nhất là trong những ứng dụng cần đo nhiệt độ mà độ chính xác không cần cao; ở mức tương đối ± 1% thì sử dụng đồng hồ dạng cơ là hợp lý nhất.

Tuy nhiên đối với các ứng dụng cần theo dõi nhiệt độ với độ chính xác ở mức cao và muốn điều khiển nhiệt độ tự động. Thì ta nên dùng loại cảm biến đo nhiệt độ với bộ truyền tín hiệu là phù hợp nhất.

6) Tiêu chí cần lưu ý khi chọn mua đồng hồ cảm biến nhiệt độ

Đồng hồ cảm biến nhiệt độ rất đa dạng trên thị trường với nhiều kiểu dáng, mỗi loại phục vụ cho các ứng dụng và ngành công nghiệp khác nhau. Bạn cần nắm đặc trưng của từng loại và mục đích sử dụng của mình để lựa chọn loại đồng hồ phù hợp nhất. Sau đây là những tiêu chí để bạn lựa chọn đồng hồ sao cho phù hợp nhất

Đơn vị đo nhiệt độ

Tùy thuộc vào spec của hệ thống mà ta lựa chọn đơn vị đo nhiệt độ cho phù hợp với nhu cầu và thông số kỹ thuật bạn muốn đo. Các đơn vị thông dụng thường là độ C, độ F, độ K,..

Kích thước của mặt đồng hồ

Các kích thước phổ biến của mặt đồng hồ phổ biến là 50, 63, 80, 100, 160 và 250 mm. Với cùng một dải nhiệt độ đo như nhau, đồng hồ nào được thiết kế có mặt đồng hồ càng lớn thì càng chính xác. Tùy theo nhu cầu sử dụng và mức chi của đơn vị sử dụng mà ta lựa chọn size đồng hồ phù hợp.

Dải nhiệt độ cần đo

Lựa chọn dải đo phù hợp rất quan trọng vì nó sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của đồng hồ nhiệt khi đo. Dải đo càng gần với áp lực cần đo thì độ chính xác càng cao. Thông thường người ta lựa chọn nhiệt độ tối đa của đồng hồ lớn hơn khoảng 20% so với áp lực thực tế.

Kiểu dáng thiết kế và cấu tạo của đồng hồ

Tùy tình huống khác nhau, theo nhu cầu và vị trí lắp đặt mà ta lựa chọn kiểu dạng thiết kế cho phù hợp nhất . Chẳng hạn như ta cần đo ở khoảng cách xa thì sử dụng đồng hồ đo dạng dây là hợp lý và hiệu quả. Hoặc cần theo dõi liên tục với độ chính xác cao thì ưu tiên của bạn nên là sử dụng dạng đồng hồ điện tử để kết quả được tối ưu nhất.

7) Top 3 thương hiệu đồng hồ cảm biến nhiệt độ tốt nhất hiện nay (Update 2022)

7.1) Đồng hồ cảm biến nhiệt độ Autonics

Thiết bị cảm biến và điều khiển nhiệt độ của Autonics được đánh giá là có khả năng đáp ứng với tốc độ cao và nhanh chóng đạt đến giá trị mà người sử dụng mong muốn. Độ sai số hiển thị của đồng hồ đo nhiệt hãng này vô cùng nhỏ chỉ từ ±0.1% đến ±0.3%.
Bộ cảm biến nhiệt Autonics được thiết kế với nhiều ngõ ra, chế độ điều khiển đa dạng, dễ dàng và thân thiện với người dùng. Rất nhiều ngành nghề cần đến loại sản phẩm này có thể kể đến như dây chuyền chế biến thực phẩm, đùn nhựa, hệ thống nhà kính, xử lý rác thải, đóng gói sản phẩm,...
 

7.2) Thiết bị đo lường và hiển thị nhiệt độ Conotec

Bộ hiển thị và điều khiển nhiệt độ Conotec cũng được xem là một sự lựa chọn không tồi. Thiết bị này hoạt động với độ chính xác hiển thị cao ±0.3%, có nhiều loại ngõ vào: chức năng lưạ chọn cảm biến nhiệt độ, điện áp và dòng điện, nhiều ngõ ra phụ: LBA, SBA, 7 ngõ ra Alarm, ngõ ra truyền thông RS485. 
Đồng hồ hiêu chỉnh nhiệt của Conotec giúp giảm thiểu lượng năng lượng tiêu thụ, duy trì các tiện ích về nhiệt và giám sát các hệ thống vô cùng tốt.
2 thiết bị chuyên dụng cho mục đích đo lường và hiển thị của hãng Conotec có thể kể đến như: Conotec FOX CNT-PM3000 và đồng hồ hiển thị nhiệt độ CONOTEC FOX-PM5000
 

7.3) Đồng hồ cảm biến nhiệt độ Hanyoung

Đồng hồ cảm biến nhiệt độ từ nhà sản xuất Hanyoung hầu hết đều sử dụng màn hình LCD, sai số nhiệt độ là cực kì nhỏ. Đặc biệt, sản phẩm của thương hiệu này ngoài việc đo lường và hiển thị giá trị nhiệt còn có khả năng điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm độc lập cung cấp hệ thống cảnh báo an toàn cao. Với đầu vào đa dạng, phù hợp nhiều loại thiết bị và chức năng giao tiếp hiện đại, bộ cảm biến nhiệt của Hanyoung từ lâu đã là sự lựa chọn tối ưu của một lượng lớn người tiêu dùng tại thị trường Việt Nam.
Sản phẩm điển hình của Hanyoung chuyên dụng cho việc cảm biến và hiển thị nhiệt độ là D55-2Y, AT3-K/P và AX4-1A

Tham khảo bộ hiển thị và điều khiển nhiệt độ Hanyoung AX4-1A

8) Từ tiếng Anh chuyên ngành của đồng hồ cảm biến nhiệt độ

• Movement: Bộ truyền động
• Dial: Mặt hiển thị
• Pointer: Kim đồng hồ
• Case: Vỏ đồng hồ
• Window: Kính quan sát
• Pointer: Kim đồng hồ
• Bimetallic strip thermometer: đồng hồ đo nhiệt độ dạng lưỡng kim
• Gas filled thermometer: đồng hồ đo nhiệt độ dạng khí
• Liquid filled thermometer: đồng hồ đo nhiệt độ dạng chất lỏng
• Socket: bộ phận kết nối đồng hồ với vị trí cần đo nhiệt độ

Với nội dung bài viết phía trên chúng tôi đã cung cấp đến các bạn những thông tin quan trọng nhất về loại thiết bị đồng hồ cảm biến nhiệt độ. Hy vọng rằng nội dung bài viết sẽ hỗ trợ các bạn trong quá trình tìm hiểu, chọn mua cũng như làm việc với loại thiết bị tự động hóa công nghiệp này.
Trong trường hợp các bạn có nhu cầu mua bộ cảm biến và điều khiển nhiệt độ cho các ứng dụng công nghiệp, gia dụng hoặc bạn có thắc mắc cần tư vấn thêm hãy liên lạc với Amazen thông qua:

• Hotline: 0934 399 068 - Sales: 0938 072 058
• Email: amazen@amazen.com.vn

Với đội ngũ hỗ trợ kỹ thuật và tư vấn bán hàng chuyên môn cao, công ty chúng tôi tự tin rằng sẽ mang lại cho quý khách hàng trải nghiệm mua hàng tuyệt vời nhất.
Amazen cam kết mọi sản phẩm bộ điều khiển nhiệt độ mà chúng tôi hiện cung cấp là hàng chính hãng, mới hoàn toàn 100%, đảm bảo chất lượng và đầy đủ giấy tờ chứng nhận đi kèm.