Cấu tạo các cảm biến nhiệt thường dùng trong HVAC
Mình xin mở chuyên mục này để các anh em cùng nhau đóng góp để hiểu nhiều hơn về
CẢM BIẾN được dùng nhiều trong lĩnh vực HVAC. Những kiến thức này nếu đối với
các anh em chuyên về điện-điện tử sẽ không lạ lẫm gì. Nhưng mục đích của mình là đúc
kết lại những kiến thức CẦN NGHIÊN cứu thôi, không đi quá sâu về chuyên điện ( công
thức, mạch, ….) nhằm mục đích cho các anh em chuyên ngành khác vẫn có thể tham gia.
Và sẳn đây xin mời các anh em bên HVAC cùng tham gia- cùng kết hợp thế mạnh của 2
chuyên ngành.
Trước tiên, cảm biến là gì: Cảm biến là thiết bị dùng để đo, đếm, cảm nhận,…các đại
lượng vật lý không điện thành các tín hiệu điện. Ví dụ: Nhiệt độ là 1 đại lượng không liên
quan đến điện chúng ta phải chuyển nó về 1 đại lượng khác ( điện trở, điện áp ) để phù
hợp với các cơ cấu điện tử.
Các cảm biến thường dùng trong HVAC: Cảm biến nhiệt, áp suất, độ ẩm, mức nước, lưu
lượng gió, lưu lượng khí, đo nồng độ hóa chất trong nước, CO2, khói, ….
Phần I: CẢM BIẾN ĐO NHIỆT ĐỘ.
Nhiệt độ từ môi trường sẽ được cảm biến hấp thu, tại đây tùy theo cơ cấu của cảm biến sẽ
biến đại lượng nhiệt này thành một đại lượng điện nào đó. Như thế một yếu tố hết sức
quan trọng đó là “ nhiệt độ môi trường cần đo” và “nhiệt độ cảm nhận của cảm biến”. Cụ
thể điều này là: Các loại cảm biến mà các bạn trông thấy nó đều là cái vỏ bảo vệ, phần tử
cảm biến nằm bên trong cái vỏ này ( bán dẫn, lưỡng kim….) do đó việc đo có chính xác
hay không tùy thuộc vào việc truyền nhiệt từ môi trường vào đến phần tử cảm biến tổn
thất bao nhiêu ( 1 trong những yếu tố quyết định giá cảm biến nhiệt ).
- Một nguyên tắc đặt ra là: Tăng cường trao đổi nhiệt giữa cảm biến và môi trường
cần đo.
A. PHÂN LOẠI CẢM BIẾN NHIỆT.
- Cặp nhiệt điện ( Thermocouple ).
- Nhiệt điện trở ( RTD-resitance temperature detector ).
- Thermistor.
- Bán dẫn ( Diode, IC ,….).
- Ngoài ra còn có loại đo nhiệt không tiếp xúc ( hỏa kế- Pyrometer ). Dùng hồng
ngoại hay lazer.

- Tầm đo: -100 D.C <1400 D.C
Cấu tạo của nhiệt điện trở RTD
- Cấu tạo của RTD gồm có dây kim loại làm từ: Đồng, Nikel, Platinum,…được quấn
tùy theo hình dáng của đầu đo. Khi nhiệt độ thay đổi điện trở giữa hai đầu dây kim loại
này sẽ thay đổi, và tùy chất liệu kim loại sẽ có độ tuyến tính trong một khoảng nhiệt độ
nhất định.Phổ biến nhất của RTD là loại cảm biến Pt, được làm từ Platinum. Platinum có
điện trở suất cao, chống oxy hóa, độ nhạy cao, dải nhiệt đo được dài. Thường có các loại:
100, 200, 500, 1000 ohm tại 0 D.C. Điện trở càng cao thì độ nhạy nhiệt càng cao.
- RTD thường có loại 2 dây, 3 dây và 4 dây.
Lưu ý khi sử dụng:
- Loại RTD 4 dây giảm điện trở dây dẫn đi 1/2, giúp hạn chế sai số.
- Cách sử dụng của RTD khá dễ chịu hơn so với Thermocouple. Chúng ta có thể nối
thêm dây cho loại cảm biến này ( hàn kĩ, chất lượng dây tốt, có chống nhiễu ) và có thể
đo test bằng VOM được.
- Vì là biến thiên điện trở nên không quan tâm đến chiều đấu dây.
Cảm biến dạng NTD
A.3. THERMISTOR
- Cấu tạo: Làm từ hổn hợp các oxid kim loại: mangan, nickel, cobalt,…
- Nguyên lý: Thay đổi điện trở khi nhiệt độ thay đổi.
- Ưu điểm: Bền, rẽ tiền, dễ chế tạo.
- Khuyết điểm: Dãy tuyến tính hẹp.
- Thường dùng: Làm các chức năng bảo vệ, ép vào cuộn dây động cơ, mạch điện tử.
- Tầm đo: 50 <150 D.C.
Cấu tạo Thermistor.
- Thermistor được cấu tạo từ hổn hợp các bột ocid. Các bột này được hòa trộn theo tỉ
lệ và khối lượng nhất định sau đó được nén chặt và nung ở nhiệt độ cao. Và mức độ dẫn
điện của hổn hợp này sẽ thay đổi khi nhiệt độ thay đổi.
- Có hai loại thermistor: Hệ số nhiệt dương PTC- điện trở tăng theo nhiệt độ; Hệ số
nhiệt âm NTC – điện trở giảm theo nhiệt độ. Thường dùng nhất là loại NTC.
- Thermistor chỉ tuyển tính trong khoảng nhiệt độ nhất định 50-150D.C do vậy

Gần đây có cho ra đời IC cảm biến nhiệt cao cấp, chúng hổ trợ luôn cả chuẩn truyền
thông I2C ( DS18B20 ) mở ra một xu hướng mới trong “ thế giới cảm biến”.
IC cảm biến nhiệt DS18B20
Lưu ý khi sử dụng:
- Vì được chế tạo từ các thành phần bán dẫn nên cảm biến nhiệt Bán Dẫn kém bền,
không chịu nhiệt độ cao. Nếu vượt ngưỡng bảo vệ có thể làm hỏng cảm biến.
- Cảm biến bán dẫn mỗi loại chỉ tuyến tính trong một giới hạn nào đó, ngoài dải này
cảm biến sẽ mất tác dụng. Hết sức quan tâm đến tầm đo của loại cảm biến này để đạt
được sự chính xác.
- Loại cảm biến này kém chịu đựng trong môi trường khắc nghiệt: Ẩm cao, hóa chất
có tính ăn mòn, rung sốc va chạm mạnh.
A.5. NHIỆT KẾ BỨC XẠ ( còn gọi là hỏa kế- pyrometer ).
- Cấu tạo: Làm từ mạch điện tử, quang học.
- Nguyên lý: Đo tính chất bức xạ năng lượng của môi trường mang nhiệt.
- Ưu điểm: Dùng trong môi trường khắc nghiệt, không cần tiếp xúc với môi trường đo.
- Khuyết điểm: Độ chính xác không cao, đắt tiền.
- Thường dùng: Làm các thiết bị đo cho lò nung.
- Tầm đo: -54 <1000 D.F.
- Nhiệt kế bức xạ ( hỏa kế ) là loại thiết bị chuyên dụng dùng để đo nhiệt độ của
những môi trường mà các cảm biến thông thường không thể tiếp xúc được ( lò nung thép,
hóa chất ăn mòn mạnh, khó đặt cảm biến).
- Gồm có các loại: Hỏa kế bức xạ, hỏa kế cường độ sáng, hỏa kế màu sắc. Chúng
hoạt động dựa trên nguyên tắc các vật mang nhiệt sẽ có hiện tượng bức xạ năng lượng.
Và năng lượng bức xạ sẽ có một bước sóng nhất định. Hỏa kế sẽ thu nhận bước sóng này
và phân tích để cho ra nhiệt độ của vật cần đo.
Lưu ý khi sử dụng:
- Tùy theo thông số của nhà sản xuất mà hỏa kế có các tầm đo khác nhau, tuy nhiên
đa số hỏa kế đo ở khoảng nhiệt độ cao. Và vì đặc điểm không tiếp xúc trực tiếp với vật
cần đo nên mức độ chính xác của hỏa kế không cao, chịu nhiều ảnh hưởng của môi
trường xung quanh ( góc độ đo, rung tay, ánh sáng môi trường ).