Điều khiển nhiệt độ Tùy chỉnh đầu dò

1. Bộ điều khiển nhiệt độ là gì?

Bộ điều khiển nhiệt độ là thiết bị dùng để đo, điều khiển và kiểm soát nhiệt độ ở trong một khoảng không gian và thời gian nhất định.

Ngoài nhiệt độ, loại thiết bị điều khiển này còn có khả năng đo và kiểm soát đồng thời cả độ ẩm trong không gian kín. Với tính năng này, bộ điều chỉnh nhiệt độ trở thành thành phần không thể thiếu trong các hệ thống gia nhiệt, máy ép nhựa, lò sấy, hệ thống khí nén, …

Ngoài tên gọi phổ biến nhất là bộ điều khiển nhiệt độ, các kỹ sư cơ khí 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 PID, bộ điều khiển nhiệt kỹ thuật số, …

Bộ điều khiển nhiệt độ

Thông thường, sau khi đo nhiệt độ bằng cảm biến nhiệt độ hoặc can nhiệt chúng ta có 2 cách để giám sát và điều khiển:

• Truyền về trung tâm như PLC/DCS để giám sát và điều khiển
• Đưa vào bộ điều khiển nhiệt độ để điều khiển

Trong hệ thống nhỏ đơn lẻ không sử dụng PLC thì bộ cảm biến nhiệt độ sẽ được ưu tiên hàng đầu bởi tính đa dụng và hiệu quả vượt trội mà chúng mang lại. Đa dạng về kích thước, cách thức cài đặt, sử dụng dễ dàng, điều khiển với độ chính xác cao và giá thành phải chằng chính những lý do mà đồng hồ hiệu chỉnh nhiệt độ được sử dụng phổ biến.

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển nhiệt độ

2.1) Cấu tạo bộ điều khiển nhiệt độ

3 thành phần chính cấu tạo nên một bộ điều khiển nhiệt độ là:

• Cảm biến: Với khả năng cảm nhận các biến đổi vật lý, hóa học, sinh học của môi trường, cảm biến trên đồng hồ điều khiển nhiệt có chức năng chính là đo lường giá trị thực nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng,… và kiểm soát chúng. Những dữ liệu này được cảm biến biến đổi thành các tín hiệu để gửi về bộ điều khiển.
• Bộ điều khiển: Là nơi mà sẽ tiếp nhận và xử lý tín hiệu được truyền đi từ cảm biến. Sau khi tiếp nhận tín hiệu, bộ điều khiển tiếp tục xuất tín hiệu đã qua xử lý đến thiết bị điều khiển.
• Thiết bị điều khiển: Tiếp nhận tín hiệu chỉ đạo từ bộ điều khiển và thực hiện chính xác như những gì đã được lập trình trước đó.

Bộ điều khiển nhiệt tuy có kích thước nhỏ gọn nhưng lại đóng vai trò là đầu não của quá trình điều khiển. Cảm biến được xem là mắt và thiết bị điều khiển coi như là chân tay của con người khi vận hành. 3 thành phần này phối hợp nhịp nhàng với nhau để giúp bộ điều khiển nhiệt hoạt động một cách chính xác nhất.

Cấu tạo của bộ điều khiển nhiệt độ

2.2) Nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển nhiệt độ

Về nguyên lý, bộ điều khiển nhiệt độ trước tiên sẽ đo nhiệt độ môi trường (biến quá trình), sau đó so sánh nó với giá trị nhiệt độ mong muốn (giá trị cài đặt). Sự khác biệt giữa các giá trị này gọi là lỗi (độ lệch). Dựa vào lỗi này, bộ điều khiển sẽ quyết định mức độ sưởi ẩm hay làm mát cần thiết để đưa nhiệt độ về giá trị mong muốn. Hoàn tất quá trình này, bộ điều khiển sẽ gửi đi tín hiệu đầu ra (giá trị thao tác) tác động đến sự thay đổi cần thiết. Tín hiệu đầu ra thường được kết nối với lò sưởi, van điều khiển, quạt hoặc một số "phần tử điều khiển cuối cùng" thực sự bơm hoặc loại bỏ nhiệt khỏi quá trình.

2.3) Sơ đồ đấu dây cho bộ điều khiển nhiệt độ

Dưới đây là cách đấu nối một bộ điều chỉnh nhiệt độ sử dụng đầu dò nhiệt 3 dây PT100, cụ thể là VX4-UCMA-A1CT của hãng Hanyoung Nux.

• Cảm biến: Đấu 3 dây của đầu dò nhiệt độ PT100 vào 3 chân số 10, 11 và 12
• Bộ nguồn: Đấu bộ nguồn AC 220V vào 2 chân số 5 và số 6

3) Thông số kỹ thuật bộ điều khiển nhiệt độ

Có vô số loại bộ điều khiển nhiệt độ đang được sử dụng hiện này, nhưng nhìn chung chúng đều có thông số kỹ thuật như sau:

• Nguồn cấp: 85~265 VAC, 24VDC Option. Phổ biến nhất sẽ là bộ điều khiển nhiệt độ 220V
• Công suất tiêu thụ: 4AV
• Ngõ vào input: K, J, R, S, B, E, N, T, W, PL2, U, L, PT100, JPT100, JPT50.
• Ngõ vào điện áp: 0-1V, 0-5V, 0-10V, 1-5V, 2-10V, -10-10mV, 0-10mV, 0-20mV, 2-50mV, 10-50mV.
• Ngõ vào dòng: 0-20mA, 4-20mA.
• Ngõ ra điều khiển PID: SSR, 0-10VDC, 0-5VDC, 4-20mA, Relay, Servo valve, chế độ Heat Cool.
• Cấp chính xác: 0.2 phần trăm F.S.
• Nhiệt độ hoạt động: 0-50 °C.
• Transmitter: 4-20mA, 0-20mA, maximum load resistance: 560Ω, 0-5V, 0-1V, 1-5V, 2-10V,
• Maximum load current: 20mA.
• Truyền thông: MODBUS, RS232, RS485, TTL.
• Baudrate: 38400, 19200, 9600, 4800, 2400bps.

• 4) Bộ điều khiển nhiệt độ có những chế độ điều khiển nào?

  Nếu bộ điều khiển nhiệt độ có nhiệm vụ chính là đo lường và điều khiển nhiệt vậy thì 3 chế độ điều khiển chủ yếu của loại thiết bị này là:

  4.1) Điều khiển PID

  Một bộ điều khiển nhiệt độ có chức năng tự điều khiển PID giúp điều chỉnh nhiệt một cách tự động mà không cần can thiệp bởi con người khi cài đặt.
  Điều khiển PID là dạng điều khiển chuyên cung cấp theo tỉ lệ dẫn xuất kết hợp với tích phân. Nó kiểm soát tương ứng với 2 điều chỉnh bổ sung. Một phần giúp các đơn vị tự động bù đắp với hệ thống, mặt khác lại tạo nên sự kết hợp nhuần nhuyễn giữa các bộ phận trong bộ điều khiển.
  Dạng điều khiển PID được áp dụng chủ yếu trong các hệ thống có dung lượng truyền lớn và tần suất thay đổi thường xuyên. Vời thời điểm như thế, bộ điều khiển sẽ giúp bù đắp lại lượng năng lượng gây ra do những thay đổi.
• Điều khiển mức nước bằng PID

• Bộ điều khiển có thể chạy hoàn toàn tự động mà không cần sự can thiệp của con người, cần có những điều sau đây:

• Bộ điều khiển nhận tín hiệu 4-20mA ngõ ra PID 4-20mA.
• Cảm biến đo mức nước 4-20mA.
• Van điều khiển nước xả ra tín hiệu 4-20mA

• – Mức nước đo được từ cảm biến, được gọi là biến quá trình (PV)

  – SV là giá trị cài đặt cần mong muốn

  

  Điều khiển mức nước bằng PID

• 4.2) Kiểm soát điều khiển ON/OFF (bật/tắt)

  Có thể dễ dàng nhận thấy đây là chế độ điều khiển đơn giản nhất, được sử dụng từ khá lâu và hiện nay vẫn còn được ứng dụng khá nhiều trong các ngành khác nhau.
  Ưu điểm của chế độ này là điều khiển đơn giản, dễ hiểu. Tuy nhiên nó lại có nhược điểm là độ chính xác không cao, độ quá nhiệt lớn gây tổn thất năng lượng.

  Về nguyên lí hoạt động của chế độ ON/OFF thì khá đơn giản: bộ điều khiển sẽ tác động đầu ra nếu nhiệt độ môi trường đo vượt qua giá trị đặt (Có thể tác động khi nằm trong phạm vi dải trễ mà chưa cần tới giá trị đặt - nếu như người dùng có cài đặt dải trễ). Và thông thường thì chế độ ON/OFF sẽ tương ứng với loại đầu ra điều khiển là dạng Rơle.

• 4.3) Kiểm soát nhiệt độ theo tỷ lệ

  Bản thân tôi cảm thấy đây là chức năng hữu ích nhất của một bộ điều khiển nhiệt độ. Với chức năng này, bộ điều khiển sẽ kiểm soát theo tỷ lệ loại bỏ chu kỳ liên quan đến bật/tắt điều khiển. Nói một cách dễ hiểu hơn tức là khi nhiệt độ môi trường gần đến điểm đặt, điều khiển tỷ lệ sẽ làm giảm lượng năng lượng cung cấp cho A/C.

• 5) Bộ điều khiển nhiệt độ có những loại nào?

  Bộ điều khiển nhiệt độ sẽ được phân loại thành:

  5.1) Bộ điều khiển nhiệt độ theo chương trình

  Loại điều khiển nhiệt độ này sẽ làm việc theo chương trình đã được cài đặt trước, duy trì mức nhiệt trong khoảng thời gian đặt hẹn và chuyển sang mức nhiệt khác. Người sử dụng có thể lập trình đến 16 phân đoạn nhiệt khác nhau với chương trình bắt đầu từ nhiệt độ môi trường hoặc từ 0°C tùy vào mục đích sử dụng.
• 

• 5.2) Bộ điều khiển nhiệt độ kết nối với máy tính thông qua truyền thông RS485

  Đối với bộ điều khiển nhiệt độ được tích hợp cổng truyền thông RS485 thì thông qua phần mềm kết nối với máy tính, các thông số giá trị, alarm, phần trăm ngõ ra của đồng hồ sẽ được hiển thị và đồng thời có thể cài đặt được. 
  Người dùng quản lý và giám sát các giá trị này dưới dạng file excel, biểu đồ dạng cột, dạng đồ thị. Và quan trọng nhất, hoàn toàn có thể thay đổi các thông số của bộ cảm biến nhiệt độ ngay trên phần mềm.

• 5.3) Bộ điều khiển nhiệt độ dạng DIN Rail

  Loại điều khiển nhiệt lắp trực tiếp trên thanh Rail chia thành 2 loại: loại tích hợp nút nhấn ngay trên bộ điều khiển và loại yêu cầu màn hình rời bên ngoài với dây dài 1m. 
  Bộ điều chỉnh nhiệt độ dạng DIN Rail khi tích hợp với Transmitter sẽ được dùng làm bộ chuyển đổi tín hiệu vô cùng hiệu quả. Ngõ vào đa dạng các loại nhiệt độ, tín hiệu, ... chuyển sang tín hiệu analog và lên đến 2 ngõ ra relay output. Tín hiệu ngõ vào và ngõ ra được hiệu chỉnh dễ dàng thông qua các phím bấm trên bộ cảm biến nhiệt độ.
• 

• 6) Ưu điểm của bộ điều khiển nhiệt độ

  Theo nhận định của mình, một số ưu điểm nổi bật nhất của bộ điều khiển nhiệt độ có thể kể đến như:
  Hỗ trợ vận hành thiết bị một cách an toàn hơn
  Giúp giảm tiêu thụ năng lượng
  Hỗ trợ duy trì các tiện nghi về nhiệt (lò sưởi, lò nướng,...) và cả độ ẩm
  Giám sát tốt cho hệ thống.
  Giảm chi phí nhân lực
  Giúp xác định rõ vấn đề bảo trì (nhiệt độ giảm bất thường...)

• 7) Ứng dụng của bộ điều khiển nhiệt độ

  Bộ hiển thị và điều khiển nhiệt độ được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực, ngành nghề, từ nhà máy công nghiệp cho đến hoạt động sản xuất  dân dụng.

• Ứng dụng thường thấy nhất là các lò ấp trừng gia cầm từ dạng mini đến công suất lớn giúp kiểm soát và điều chỉnh nhiệt độ lò áp không quá cao cũng không quá thấp
• Theo dõi và điều khiển nhiệt độ các lò nung, lò gốm sứ với nhiệt độ lên đến hàng nghìn °C. Lĩnh vực này đòi hỏi độ chính xác nhiệt độ vô cùng cao. Một khi xảy ra sai lệch về nhiệt độ thì cả mẻ hàng đem nung đều hỏng.
• Ngoài ra đồng hồ điều khiển nhiệt còn được sử dụng cho máy lạnh dân dụng, quạt tản nhiệt trong các nhà máy sản xuất, lò sấy, lò nướng, nồi hơi, ... Chúng tôi cũng đã có một bài viết riêng về ứng dụng của bộ điều khiển nhiệt độ lò sấy.
• 

• 8) Bộ điều khiển nhiệt độ thương nào hiệu uy tín?

  Hiện nay rất nhiều hãng điều khiển nhiệt độ được cung cấp trên thị trường thiết bị tự động hóa. Tuy nhiên thông qua quá trình tìm hiểu và sử dụng thực tế, sau đây tôi sẽ đề cập đến 3 thương mà theo quan điểm mình là chất lượng nhất.

  8.1) Bộ điều khiển nhiệt độ Autonics

  Thiết bị 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 chính xác 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,...

  

  Tham khảo bộ điều khiển nhiệt độ Autonics tại: https://amazen.com.vn/dong-ho-nhiet/autonics.html

  8.2) Bộ điều khiển nhiệt độ Hanyoung

  Đồng hồ hiệu chỉnh 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 còn có khả năng điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm độc lập cung 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.

  

  Mua bộ điều khiển nhiệt độ Hanyoung chính hãng tại: https://amazen.com.vn/dong-ho-nhiet/hanyoung.html

  8.3) Bộ điều khiển nhiệt độ Conotec

  Bộ điều khiển nhiệt kỹ thuật số 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.

  

  Bộ điều khiển nhiệt độ Conotec giá tốt tại: https://amazen.com.vn/dong-ho-nhiet/conotec.html

  Lời kết
  
  Trong trường hợp bạn có nhu cầu tìm hiểu, cần tư vấn kỹ thuật và đặt mua các sản phẩm bộ điều khiển nhiệt độ , hãy liên hệ ngay 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 mang lại cho quý khách hàng trải nghiệm mua hàng tuyệt vời nhất.
  Amazen cam kết mọi sản phẩm biến tần 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 CO/CQ và VAT đi kèm.