Cảm biến nhiệt độ loại K: Nguyên lý, cấu tạo và ứng dụng 

Trong các ngành công nghiệp hiện đại, việc giám sát và kiểm soát nhiệt độ đóng vai trò vô cùng quan trọng. Trong đó, cảm biến nhiệt độ loại K  hay còn gọi là can nhiệt loại K được sử dụng phổ biến nhờ dải đo rộng, độ bền cao và chi phí hợp lý. 

Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, các loại dây dò nhiệt độ loại K, dây cảm biến nhiệt độ loại K, cùng ứng dụng thực tế của chúng trong sản xuất và đời sống.

1. Cảm biến nhiệt loại K là gì?

Cảm biến nhiệt độ loại K (hay còn gọi là thermocouple loại K) là một trong những dòng cảm biến đo nhiệt được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Đây là loại cảm biến hoạt động dựa trên nguyên lý cặp nhiệt điện, có khả năng đo dải nhiệt rộng và thích hợp cho nhiều môi trường công nghiệp khắc nghiệt.

Cảm biến loại K rất phổ biến vì đầu dò nhiệt độ loại K có độ bền cao, giá thành hợp lý, dễ thay thế và có nhiều phiên bản phù hợp với từng ứng dụng. So với các dòng cảm biến khác như loại R, S hay B, cảm biến nhiệt loại K có chi phí thấp hơn nhưng vẫn đáp ứng tốt hầu hết nhu cầu đo lường.

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ loại K

Một bộ cảm biến nhiệt độ loại K thường bao gồm các thành phần:

• Dây dò nhiệt độ loại K: tiếp xúc trực tiếp với nguồn nhiệt để đo.

• Đầu dò nhiệt độ loại K: bộ phận cảm ứng chính, thường được bọc inox hoặc gốm để bảo vệ.

• Vỏ bảo vệ: giúp cảm biến chống ăn mòn, chống va đập trong môi trường làm việc.

Nguyên lý hoạt động dựa trên hiệu ứng nhiệt điện Seebeck: khi hai kim loại khác nhau (thường là Chromel và Alumel) tiếp xúc và có sự chênh lệch nhiệt độ, chúng sẽ sinh ra một điện áp tỉ lệ với nhiệt độ. Từ đó, cảm biến nhiệt độ loại K chuyển đổi tín hiệu này thành giá trị đo lường.

Khoảng đo thông thường của loại K từ -200°C đến +1260°C, với độ chính xác tốt trong môi trường công nghiệp.

Xem thêm: Cảm biến nhiệt độ độ ẩm: Nguyên lý hoạt động, phân loại và ứng dụng

3. Phân loại cảm biến nhiệt độ loại K

Hiện nay, đầu dò nhiệt độ loại K được thiết kế với nhiều kiểu dáng và cấu tạo khác nhau để phù hợp với từng môi trường ứng dụng. Có hai nhóm phân loại chính mà người dùng thường quan tâm: theo kiểu kết nối và theo cấu trúc đầu dò.

3.1. Phân loại theo kiểu kết nối

Một trong những yếu tố quan trọng khi chọn can nhiệt loại K chính là cách kết nối với thiết bị hoặc hệ thống:

• Can nhiệt K kết nối ren: loại phổ biến nhất, dễ lắp đặt và tháo rời, phù hợp với nhiều đường ống và bồn chứa nhỏ.
• Can nhiệt K kết nối mặt bích: được dùng trong các hệ thống công nghiệp có kích thước lớn, đảm bảo độ chắc chắn và độ kín cao.
• Can nhiệt loại K kết nối hàn: cho độ bền cơ học tốt, hạn chế rung lắc, thích hợp trong môi trường áp suất và nhiệt độ cao.
• Can nhiệt type K kết nối dạng phích cắm: tiện lợi khi cần tháo lắp hoặc thay thế nhanh, thường dùng trong các dây chuyền sản xuất có yêu cầu bảo trì thường xuyên.
• Can nhiệt K kết nối dạng Clamp: hay dùng trong ngành thực phẩm, đồ uống, dược phẩm, bởi đặc điểm dễ vệ sinh, đáp ứng tiêu chuẩn an toàn vệ sinh.

3.2. Phân loại theo cấu trúc can K

Ngoài kiểu kết nối, cấu trúc của đầu dò nhiệt độ loại K cũng ảnh hưởng đến hiệu quả đo:

• Can đo nhiệt độ K đầu củ hành: có thiết kế chắc chắn, thường bọc inox, dùng cho các lò nung, lò hơi hoặc môi trường nhiệt cao. Ưu điểm là độ bền và khả năng đo chính xác ổn định.
• Can đo nhiệt độ K dạng sợi: mang lại sự linh hoạt, dây dò chịu nhiệt tốt, dễ lắp đặt ở những vị trí hẹp hoặc khi cần kéo dài dây cảm biến nhiệt độ loại K đến bộ điều khiển.

Xem thêm: Các loại đầu dò nhiệt độ phổ biến hiện nay

3.3. Các cách phân loại khác

Bên cạnh hai cách phổ biến trên, cảm biến nhiệt độ loại K còn có thể phân loại dựa trên các tiêu chí khác:

• Theo dải nhiệt độ làm việc: loại tiêu chuẩn (0 - 800°C) và loại chịu nhiệt cao (lên đến 1200°C hoặc hơn).
• Theo môi trường sử dụng: can nhiệt loại K chuyên dụng cho luyện kim, cho ngành hóa chất (chống ăn mòn), hay cho ngành thực phẩm - dược phẩm (đạt chuẩn vệ sinh).
• Theo vật liệu vỏ bảo vệ: inox chống gỉ, gốm chịu nhiệt cực cao, hay hợp kim đặc biệt kháng axit/kiềm.

Nhờ sự đa dạng này, người dùng có thể dễ dàng lựa chọn loại đầu dò nhiệt độ loại K phù hợp nhất với nhu cầu, vừa đảm bảo độ bền, vừa nâng cao độ chính xác trong đo lường.

4. Ứng dụng thực tế của cảm biến nhiệt loại K

Trong thực tế sản xuất, cảm biến nhiệt độ loại K được ứng dụng rộng rãi nhờ khả năng chịu nhiệt cao và tính ổn định. Trong ngành luyện kim, lò nung hay lò hơi, đầu dò nhiệt độ loại K giúp giám sát mức nhiệt khắc nghiệt, đảm bảo an toàn và chất lượng sản phẩm. 

Với ngành nhựa và cao su, can nhiệt loại K đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát nhiệt độ trong quá trình ép và đúc, giúp sản phẩm đạt độ chính xác và đồng đều. Ngoài ra, trong ngành hóa chất và thực phẩm, dây cảm biến nhiệt độ loại K hỗ trợ theo dõi nhiệt độ trong quá trình chế biến, bảo quản, từ đó giữ được chất lượng và độ an toàn. 

Không chỉ vậy, dây dò nhiệt độ loại K còn được tích hợp trong nhiều hệ thống tự động hóa, phục vụ cho việc đo lường và kiểm soát nhiệt độ trong các dây chuyền công nghiệp hiện đại.

Xem thêm: Công tắc nhiệt độ là gì? Phân loại và nguyên lý hoạt động

5. Ưu điểm và hạn chế của đầu dò nhiệt độ loại K

Đầu dò nhiệt độ loại K (can nhiệt K) được xem là dòng cảm biến nhiệt phổ biến nhất trong công nghiệp nhờ tính linh hoạt, giá thành hợp lý và khả năng hoạt động trong nhiều môi trường khác nhau. 

Tuy nhiên, cũng như bất kỳ thiết bị đo lường nào, nó có những điểm mạnh nổi bật và cả một số hạn chế cần lưu ý khi sử dụng. Dưới đây là phân tích chi tiết về ưu điểm và nhược điểm của can nhiệt loại K để bạn dễ dàng lựa chọn và ứng dụng đúng mục đích.

5.1. Ưu điểm:

• Phổ biến và dễ thay thế: Can nhiệt K được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp, nên việc tìm kiếm, sửa chữa hay thay thế rất thuận tiện.
• Giá thành hợp lý: So với cảm biến nhiệt độ Pt100 hoặc các loại thermocouple cao cấp (R, S, B), thermocouple loại K có chi phí thấp hơn nhiều.
• Thiết kế nhỏ gọn, bền chắc: Can nhiệt K có cấu tạo đơn giản, kích thước linh hoạt, chịu va đập tốt và tuổi thọ thường cao hơn RTD trong môi trường khắc nghiệt.
• Dải đo rộng: Hoạt động ổn định trong khoảng -200°C đến +1260°C, đáp ứng hầu hết các nhu cầu đo nhiệt công nghiệp thông thường.
• Tín hiệu độc lập với chiều dài dây: Điện áp do cặp nhiệt điện loại K sinh ra không bị ảnh hưởng bởi chiều dài dây dẫn, thuận lợi khi lắp đặt xa.
• Độ ổn định chấp nhận được: Dù không chính xác bằng RTD, nhưng can nhiệt K vẫn đảm bảo tốc độ phản hồi nhanh, tái lặp tốt, phù hợp nhiều ứng dụng sản xuất.

5.2. Hạn chế:

• Tín hiệu nhỏ, dễ nhiễu: Điện áp đầu ra thấp (µV/°C), dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ và môi trường ăn mòn.
• Sai số cao hơn RTD: Độ chính xác kém và độ tuyến tính không tốt bằng cảm biến Pt100, cần dùng bộ chuyển đổi/khuếch đại để hiệu chuẩn.
• Không thích hợp trong chất lỏng dẫn điện: Nếu sử dụng dây trần, can nhiệt K có thể tạo ra điện áp giả gây sai số lớn.
• Ảnh hưởng từ tính tại điểm Curie: Do thành phần niken, khi đạt đến khoảng 350°C, thermocouple loại K có thể xảy ra sai lệch đầu ra.
• Hiện tượng “Green Rot”: Trong môi trường oxy thấp và nhiệt độ từ 816 - 1038°C, dây crom của cực dương dễ bị oxy hóa không đồng đều, dẫn đến sai số lớn. Có thể khắc phục bằng cách dùng ống bảo vệ hoặc thông gió tốt.

6. Nơi mua cảm biến nhiệt độ loại K uy tín

Để đảm bảo hiệu quả sử dụng, việc lựa chọn đúng nhà cung cấp cảm biến nhiệt độ loại K là rất quan trọng. Trước khi mua, bạn cần xác định nhiệt độ làm việc tối đa của hệ thống, độ dài và chất liệu của dây dò nhiệt độ loại K, cũng như kiểu đầu dò phù hợp với môi trường. 

Ngoài ra, hãy chọn những đơn vị uy tín chuyên phân phối can nhiệt loại K, đầu dò nhiệt độ loại K và dây cảm biến nhiệt độ loại K để được đảm bảo về chất lượng cũng như hỗ trợ kỹ thuật. Một địa chỉ cung cấp cảm biến nhiệt độ được nhiều nhà máy tin tưởng sử dụng đó là NTD Automation. Công ty chuyên cung cấp đa dạng giải pháp đo lường, sản phẩm chính hãng và dịch vụ hậu mãi chuyên nghiệp, giúp doanh nghiệp yên tâm trong mọi ứng dụng công nghiệp.

NTD TECHNICAL AND INDUSTRIAL EQUIPMENT TRADING JSC

Địa chỉ: No. 28, Alley 36 Co Linh Street, Group 7, Long Bien Ward, Hanoi City

Website: https://ntd-automation.com.vn/

Email: sales@ntd-automation.com

Fanpage: https://www.facebook.com/ntdautomationvn

Hotline: 097 196 12 12

Vậy là bài viết này đã giải đáp cho bạn chi tiết từ A-Z về cảm biến nhiệt độ loại K. Hy vọng những thông tin sẽ hữu ích trên sẽ giúp bạn chọn được sản phẩm cảm biến nhiệt độ phù hợp. Đừng quên theo dõi các bài viết trên website của NTD để cập nhật nhanh chóng các thông tin hữu ích nhé!