RTD là gì? Cơ chế hoạt động của RTD

RTD là một loại cảm biến nhiệt độ được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp và điện tử. Nó dựa trên nguyên lý biến đổi điện trở theo nhiệt độ để đo và ghi nhận các giá trị nhiệt độ. RTD đem lại độ chính xác và ổn định cao, và thường được sử dụng trong các hệ thống kiểm soát nhiệt độ, quá trình sản xuất và nhiều ứng dụng khác. Cùng Việt Tuấn tìm hiểu RTD là gì? Cơ chế hoạt động của RTD 

1. RTD là gì?

RTD (Resistance Temperature Detector) là một thiết bị đo nhiệt độ được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hiện nay. Nó hoạt động dựa trên nguyên lý biến đổi điện trở của vật liệu khi nhiệt độ thay đổi. 

RTD thường được làm từ các vật liệu như platimum (Pt) hoặc nickel (Ni), và các loại phổ biến nhất là Pt100, Pt500, Pt1000, Ni100, Ni500. Trong số đó, Pt100 là loại RTD được sử dụng rộng nhất, đáp ứng được hầu hết nhu cầu đo nhiệt độ của người dùng. 

RTD đảm bảo tính chính xác và ổn định trong việc đo đạc nhiệt độ và thường được sử dụng trong các quy trình sản xuất, kiểm soát nhiệt độ và ứng dụng công nghiệp khác.

2. RTD có cấu tạo như thế nào?

RTD (Resistance Temperature Detector) có cấu tạo đơn giản gồm 2, 3 hoặc 4 dây kim loại được làm từ Platinum, Niken hoặc đồng. Trong đó, loại 3 dây sử dụng Platinum là phổ biến nhất vì độ tinh khiết cao lên đến 99,9%. Vỏ bảo vệ của RTD thường được làm từ vật liệu inox 304 hoặc 316L để đảm bảo độ bền và chống ăn mòn. 

Các dây kim loại này được kết nối với nhau ở một đầu để tạo thành đầu nóng, đầu đo, và đầu còn lại để lấy tín hiệu điện trở, gọi là đầu lạnh hoặc đầu tham chiếu. Qua sự thay đổi điện trở của dây kim loại khi nhiệt độ thay đổi, RTD cho phép đo đạc chính xác nhiệt độ trong các ứng dụng công nghiệp và các quy trình kiểm soát nhiệt độ.

>>> Tìm hiểu thêm bài viết: BMS là gì? Những điều bạn cần biết về hệ thống Building Management System.

3. Cơ chế hoạt động của RTD

RTD (Resistance Temperature Detector) hoạt động dựa trên cơ chế chuyển đổi nhiệt độ thành tín hiệu điện trở.

Khi nhiệt độ tại đầu đo của RTD thay đổi, điện trở tại đầu kia của cảm biến cũng thay đổi tương ứng. Điều này cho phép đo nhiệt độ thông qua đo giá trị điện trở.

Khi nhiệt độ tăng hoặc giảm, điện trở RAB = RRTD cũng tăng hoặc giảm theo nhiệt độ cần đo. Bằng cách đo giá trị điện trở, ta có thể suy ra giá trị nhiệt độ tương ứng.

Nhờ cơ chế này, RTD trở thành một phương pháp chính xác để đo và theo dõi nhiệt độ trong các ứng dụng công nghiệp và quy trình kiểm soát nhiệt độ.

4. Ưu điểm nổi bật của RTD

Cung cấp độ chính xác cao và đo được nhiệt độ trên phạm vi rộng

RTD đạt được độ chính xác tốt và đáng tin cậy trong việc đo nhiệt độ, cho phép kiểm soát quy trình và ứng dụng công nghiệp một cách chính xác.

Có độ bền cao và thiết kế đa dạng

RTD được sản xuất từ các vật liệu chất lượng cao như Platinum, đảm bảo độ bền và tuổi thọ lâu dài. Ngoài ra, RTD có sẵn trong nhiều kích thước và chiều dài khác nhau, phù hợp với các yêu cầu ứng dụng khác nhau.

Có khả năng dẫn điện tốt

Đặc biệt, loại RTD sử dụng Platinum có khả năng dẫn điện tốt, giúp tăng cường độ ổn định và độ chính xác của đo lường nhiệt độ.

Đa dạng loại cảm biến

RTD có hai loại chính là RTD cây và RTD dây, cho phép người dùng có sự lựa chọn phù hợp với yêu cầu và ứng dụng cụ thể.

Độ ổn định cao và độ trôi sai số thấp

RTD có độ ổn định và độ trôi sai số thấp theo thời gian, chỉ khoảng 0.1% / năm. Điều này giúp bảo đảm sự ổn định và độ tin cậy trong quá trình đo nhiệt độ.

5. RTD có những hạn chế như thế nào?

RTD (Resistance Temperature Detector) cũng có một số hạn chế như sau:

Giới hạn nhiệt độ đo

RTD không thể đo được nhiệt độ vượt quá giới hạn của nó. Đối với loại phổ biến như Pt100, giới hạn nhiệt độ dao động từ -200°C đến tối đa 850°C. Vì vậy, đối với các ứng dụng yêu cầu đo nhiệt độ cao hơn, RTD không thích hợp.

Phản ứng nhiệt chậm

So với cặp nhiệt điện thermocouple, RTD có thời gian phản ứng nhiệt chậm hơn. Khi nhiệt độ thay đổi, RTD mất thời gian để đạt đến giá trị đo chính xác, điều này có thể gây trễ trong quá trình đo lường và kiểm soát nhiệt độ.

Tuy có những hạn chế như vậy, RTD vẫn là một cảm biến nhiệt độ đáng tin cậy và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng công nghiệp và khoa học.

>>> Có thể bạn quan tâm tới chủ đề: Infrastructure là gì? Cơ hội việc làm dành cho IT Infrastructure

6. Một số lưu ý để chọn thiết bị RTD phù hợp 

Xác định thang đo nhiệt độ cần đo

Thang đo nhiệt độ càng cao, loại RTD cần có lượng Platinum lớn hơn để chịu được nhiệt độ và đảm bảo độ chính xác cao.

Xem xét mức độ sai số mong muốn

Đánh giá loại Class trong RTD để chọn loại có sai số phù hợp với yêu cầu. Ví dụ: Class B có sai số 0.3 độ C, loại A có sai số 0.15% và Class A+ có sai số 0.15%.

Xem xét loại RTD dây hoặc củ hành

Loại dây có thang đo nhiệt độ nhỏ hơn loại củ hành.

Xác định ứng dụng của RTD

Định rõ mục đích sử dụng để chọn loại RTD phù hợp với yêu cầu cụ thể.

Đánh giá độ chính xác cần thiết

Xác định mức độ chính xác mong muốn cho hệ thống đo và chọn RTD phù hợp.

Xem xét điều kiện môi trường

Đánh giá tính ăn mòn và các yếu tố môi trường khác để chọn loại RTD có khả năng chống ăn mòn phù hợp.

Đánh giá vị trí lắp đặt

Xác định xem vị trí lắp đặt có thuận tiện cho loại RTD có ren hay không ren.

Xác định dải đo nhiệt độ cần đo

Xác định khoảng nhiệt độ của môi trường để chọn loại RTD có dải đo phù hợp.

Xem xét ngân sách đầu tư

Xác định mức chi phí có thể bỏ ra để chọn thiết bị RTD phù hợp với ngân sách.

7. Ứng dụng thực tiễn của RTD trong cuộc sống 

RTD (Resistance Temperature Detector) có nhiều ứng dụng thực tiễn trong cuộc sống như:

Đo và kiểm tra nhiệt độ trong các nhà máy và công trình công nghiệp

RTD được sử dụng để đo lường nhiệt độ trong các khu vực có nhiệt độ cao như lò nung, máy móc công nghiệp, hệ thống làm lạnh và các quy trình sản xuất khác. Việc đo lường chính xác nhiệt độ giúp đảm bảo an toàn và ổn định cho quy trình vận hành và bảo vệ máy móc, từ đó nâng cao hiệu suất sản xuất.

Ứng dụng trong công nghệ thực phẩm và y tế

RTD được sử dụng để kiểm soát và giám sát nhiệt độ trong quá trình sản xuất thực phẩm, lưu trữ và vận chuyển hàng hóa nhạy cảm với nhiệt độ. Ngoài ra, RTD cũng được sử dụng trong các thiết bị y tế để đo và giám sát nhiệt độ cơ thể, giúp chẩn đoán và điều trị bệnh.

Ứng dụng trong công nghiệp ô tô

RTD được sử dụng để đo nhiệt độ trong hệ thống làm mát động cơ và các thành phần quan trọng khác của xe ô tô. Việc đo và kiểm soát nhiệt độ đúng mức giúp bảo vệ động cơ và nâng cao hiệu suất hoạt động của xe.

Ứng dụng trong điều khiển tự động

RTD được sử dụng trong các hệ thống điều khiển tự động để đo và điều chỉnh nhiệt độ trong các quy trình công nghiệp và các thiết bị gia dụng. Điều này giúp duy trì ổn định và đáng tin cậy cho các quy trình và thiết bị.

Tạm kết

RTD là một loại cảm biến nhiệt độ được sử dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp. Nó có khả năng chuyển đổi nhiệt độ thành tín hiệu điện trở, giúp đo và kiểm tra nhiệt độ với độ chính xác cao. RTD có cấu tạo đa dạng và đáp ứng một loạt ứng dụng thực tế, từ quá trình sản xuất đến an toàn công nghiệp. Với ưu điểm như độ ổn định cao và khả năng đo trên phạm vi rộng, RTD là một công nghệ đáng tin cậy trong việc đo nhiệt độ và quản lý quy trình.