Việc lựa chọn cảm biến nhiệt độ hồng ngoại cho nhà máy không chỉ đơn thuần là cân nhắc dải đo hay giá thành, mà cần bắt đầu từ việc xem xét kỹ lưỡng đặc tính bề mặt của mục tiêu đo, khoảng cách đo, điều kiện môi trường và yêu cầu điều khiển cụ thể của từng ứng dụng/dây chuyền.
LỰA CHỌN CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ HỒNG NGOẠI PHÙ HỢP MANG ĐẾN NHIỀU LỢI ÍCH THIẾT THỰC
Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại sử dụng nguyên lý đo không tiếp xúc, hoạt động bằng cách thu nhận bức xạ hồng ngoại phát ra từ vật thể. Ưu điểm lớn nhất của thiết bị này là không làm ảnh hưởng đến quá trình sản xuất, phù hợp với vật thể chuyển động, khu vực nguy hiểm, nhiệt độ cao hoặc khó tiếp cận.
Trong các dây chuyền công nghiệp, nhiệt độ là một trong những thông số quyết định trực tiếp đến chất lượng sản phẩm và an toàn trong quá trình vận hành. Vì vậy mà cần được giám sát chặt chẽ để đảm bảo chỉ số nhiệt luôn ở ngưỡng an toàn.
So với các dòng cảm biến tiếp xúc như thermocouple hay RTD, cảm biến đo nhiệt độ hồng ngoại có lợi thế rõ rệt hơn khi vật thể mục tiêu di chuyển liên tục trên băng tải, bề mặt quá nóng, hoặc khi cần đo nhanh nhiều điểm mà không làm gián đoạn dây chuyền sản xuất. Đây là lý do mà cảm biến đo nhiệt độ hồng ngoại thường được ưu tiên sử dụng trong các ứng dụng giám sát lò, dây chuyền thép, máy ép nhựa, xi măng, thực phẩm, điện tử, bảo trì điện công nghiệp…
Tuy nhiên, cảm biến hồng ngoại sử dụng nguyên lý đo bức xạ từ bề mặt, nên kết quả sẽ phụ thuộc rất lớn vào độ phát xạ của vật liệu, kích thước vật thể mục tiêu, khoảng cách đo, khói bụi, hơi nước và các điều kiện quang học. Vì vậy, để lựa chọn cảm biến nhiệt độ hồng ngoại phù hợp với nhà máy, giảm chi phí sửa chữa và thay thế về sau thì người dùng cần hiểu rõ những thông số kỹ thuật cốt lõi của thiết bị.
HƯỚNG DẪN LỰA CHỌN CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ HỒNG NGOẠI PHÙ HỢP CHO NHÀ MÁY
Dưới đây là hướng dẫn lựa chọn cảm biến nhiệt độ hồng ngoại cho nhà máy dựa trên các thông số kỹ thuật cốt lõi của thiết bị:
Xác định dải đo và mức độ chính xác dựa trên khoảng nhiệt thực tế
Bước đầu tiên trong tiêu chí chọn cảm biến nhiệt độ hồng ngoại là phải xác định được khoảng nhiệt độ thực tế cần giám sát.
Có nhiều doanh nghiệp ưu tiên chọn cảm biến với dải đo rộng “cho chắc ăn” - điều đó không được khuyến khích. Vì dải đo quá rộng có thể gây sai số đáng kể và lãng phí chi phí đầu tư. Ngược lại, dải đo quá hẹp có thể khiến cảm biến bị quá tải khi có sự cố quá nhiệt.
Tốt nhất, dải nhiệt độ hoạt động của cảm biến nên lớn hơn từ 20-30% so với khoảng nhiệt độ thực tế cần giám sát. Điều này giúp thiết bị có biên độ dự phòng khi quá trình sản xuất thay đổi, đồng thời hạn chế tình trạng tín hiệu bão hòa hoặc nhiễu khi nhiệt độ tăng đột ngột.
Khi lựa chọn cảm biến nhiệt độ hồng ngoại, độ chính xác không nên được đánh giá chỉ qua một con số trên catalogue. Sai số đo còn phụ thuộc vào cách nhà sản xuất công bố thông số, nhiệt độ làm việc, độ phát xạ của vật thể mục tiêu, điều kiện quang học và yêu cầu điều khiển của từng hệ thống. Vì vậy, doanh nghiệp cần cân nhắc chọn độ chính xác theo bài toán sản xuất cụ thể chứ không nhất thiết phải chọn thiết bị có độ chính xác cao nhất.
Chọn độ phát xạ theo đặc tính của mục tiêu cần đo
Độ phát xạ (emissivity) là tỷ lệ giữa bức xạ phát của vật thể cần đo và bức xạ của vật đen hoàn hảo ở cùng một ngưỡng nhiệt độ (dao động từ 0 - 1). Nếu cài đặt sai độ phát xạ, cảm biến có thể báo giá trị nhiệt độ lệch đáng kể so với nhiệt độ thực tế.
Người dùng nên hiệu chỉnh độ phát xạ bằng cách so sánh giá trị của cảm biến nhiệt độ hồng ngoại với cảm biến nhiệt độ thermocouple/RTD đặt tại cùng vị trí, sau đó điều chỉnh thông số đến khi hai giá trị gần nhau.
Với vật liệu có độ phát xạ thấp, thay đổi liên tục hoặc khó xác định, nên cân nhắc lựa chọn cảm biến nhiệt độ hồng ngoại cảm biến hồng ngoại hai màu. Đây là lựa chọn đáng đầu tư cho ứng dụng lò nung, dây chuyền thép, xử lý kim loại nóng và các ứng dụng trong môi trường quang học không ổn định.
Lựa chọn cảm biến nhiệt độ hồng ngoại nhà máy có bước sóng phù hợp
Cách lựa chọn cảm biến nhiệt độ hồng ngoại còn phải dựa trên bước sóng, vì mỗi vật liệu và môi trường sẽ sở hữu một đặc tính hấp thụ, phản xạ và phát xạ hoàn toàn khác nhau.
Với kim loại và vật liệu có nhiệt độ cao, lựa chọn cảm biến nhiệt độ hồng ngoại có bước sóng ngắn sẽ cho kết quả ổn định hơn. Với vật liệu nhựa mỏng, kính, sơn, cao su hoặc bề mặt hữu cơ, cần chọn dải bước sóng phù hợp để tránh tình trạng đo xuyên qua vật liệu hoặc bị tác động bởi lớp phủ bên ngoài.
Trong môi trường có hơi nước, khói hoặc bụi dày, bước sóng dài có thể bị hấp thụ mạnh hơn, dễ làm lệch kết quả. Khi đó, người dùng cần xem xét trang bị thêm ống bảo vệ quang học, dùng khí thổi sạch ống kính, đặt cảm biến ở vị trí có tầm nhìn thoáng hoặc chuyển sang dùng pyrometer hai màu.
Với lò nung có cửa sổ quan sát, người dùng cần kiểm tra xem vật liệu cửa sổ có cho phép bước sóng của cảm biến truyền qua hay không; nếu không, tín hiệu sẽ bị suy giảm đáng kể.
Cân nhắc khoảng cách, trường nhìn và tỷ lệ D:S
Tỷ lệ D:S là tỷ số giữa khoảng cách đo và đường kính điểm đo. Đây là thông số quan trọng khi vật thể mục tiêu có kích thước nhỏ, di chuyển nhanh hoặc cần đo một điểm nóng cụ thể trên bề mặt lớn.
Nếu điểm đo có kích thước nhỏ hơn đáng kể so với trường nhìn của cảm biến, thiết bị sẽ thu thêm bức xạ từ nền xung quanh và khiến nhiệt độ hiển thị thấp hơn nhiệt độ thực tế của vật cần đo. Đây là lỗi kỹ thuật thường gặp khi đo nhiệt độ dây, thanh kim loại, trục quay, đầu mối nối điện hoặc sản phẩm nhỏ di chuyển trên băng tải.
Vì vậy, khi lựa chọn cảm biến nhiệt độ hồng ngoại, cần bảo đảm đường kính vật cần đo lớn hơn điểm đo của cảm biến, tối thiểu phải gấp 1,5-2 lần. Nếu vật thể cần đo ở xa hoặc có kích thước nhỏ, nên chọn cảm biến có D:S cao. Với bề mặt rộng thì D:S thấp hơn sẽ cho tín hiệu ổn định hơn.
Thời gian phản hồi và yêu cầu tích hợp hệ thống điều khiển tự động
Thời gian phản hồi là khoảng thời gian cần thiết để cảm biến đạt một tỷ lệ nhất định của giá trị đo cuối, thường quy ước 90% hoặc 95%.
Trong các ứng dụng giám sát chậm (tủ điện, dàn nóng HVAC, kho vật liệu) thì lựa chọn cảm biến nhiệt độ hồng ngoại có thời gian phản hồi 200 - 500 ms là đủ. Còn với các vật thể mục tiêu di chuyển nhanh trên băng tải, máy dập, dây chuyền đóng gói hay quá trình hàn, thì lựa chọn cảm biến nhiệt độ hồng ngoại cho nhà máy cần thời gian phản hồi ngắn hơn (từ vài ms đến vài chục ms).
Nếu thời gian phản hồi quá chậm, hệ thống giám sát - điều khiển có thể nhận tín hiệu trễ, dẫn đến cảnh báo muộn hoặc điều khiển các thiết bị có liên quan (van, heater, quạt làm mát) không kịp thời. Ngược lại, nếu lựa chọn cảm biến đo nhiệt độ hồng ngoại có thời gian phản hồi quá nhanh cho môi trường nhiều nhiễu, tín hiệu có thể dao động liên tục.
Xem xét môi trường lắp đặt khi lựa chọn cảm biến nhiệt độ hồng ngoại
Môi trường nhà máy Việt Nam thường có các đặc điểm như: nhiệt độ cao, độ ẩm lớn, bụi mịn dày và có nhiều thiết bị phát nhiễu điện từ. Vì vậy, hướng dẫn chọn cảm biến nhiệt độ hồng ngoại chuẩn là không thể thiếu bước đánh giá điều kiện lắp đặt.
- Tại khu vực lò nung, cảm biến nhiệt độ cần dải đo cao và tốt nhất nên trang bị thêm áo làm mát bằng nước/khí nén, ống bảo vệ chịu nhiệt và cáp chịu nhiệt.
- Với khu vực nhiều bụi, cần trang bị air purge để thổi sạch thấu kính.
- Với khu vực có hơi nước/dầu, cần chọn vật liệu ống kính và vỏ bảo vệ phù hợp, đồng thời có kế hoạch vệ sinh định kỳ.
Bên cạnh đó, để ngăn nguy cơ nhiễu điện thì cảm biến nên được cấp nguồn từ bộ nguồn ổn định, đi dây tín hiệu riêng với cáp động lực và sử dụng cáp chống nhiễu. Với tín hiệu ngõ ra dòng điện 4-20 mA, cần kiểm tra trở kháng đầu vào của PLC/bộ ghi dữ liệu/bộ chuyển đổi analog. Trong tủ điều khiển, nên tách kênh tín hiệu cảm biến khỏi contactor, biến tần và relay công suất.
Lựa chọn cảm biến nhiệt độ hồng ngoại với tín hiệu ngõ ra phù hợp
Khi lựa chọn cảm biến nhiệt độ hồng ngoại phải đảm bảo được khả năng kết nối với hệ thống hiện có. Để làm được điều này, người dùng cần xác định PLC, HMI, bộ ghi nhiệt, bộ điều khiển PID hoặc hệ thống SCADA đang sử dụng loại tín hiệu nào. Các dạng ngõ ra tín hiệu phổ biến hiện nay gồm có analog 4-20 mA/0-10 V, relay báo động, NPN/PNP, Modbus RTU RS485 và một số dòng thiết bị còn hỗ trợ Ethernet / IO-Link.
- Với ứng dụng giám sát liên tục và lưu dữ liệu, tín hiệu 4-20 mA là lựa chọn cần thiết khi đi khoảng cách dây dài hoặc hoạt động trong môi trường nhiễu.
- Với hệ thống cần truyền nhiều thông số cùng lúc (nhiệt độ, trạng thái cảnh báo, emissivity, mã lỗi) thì giao tiếp số Modbus RTU RS485 sẽ lý tưởng hơn.
- Với các ứng dụng đơn giản như ngắt heater khi quá nhiệt thì đầu ra relay/transistor là đủ nhu cầu và ổn định về mặt kinh tế.
Gợi ý: Nên ưu tiên lựa chọn cảm biến nhiệt độ hồng ngoại có tính năng hiệu chỉnh emissivity, cài đặt ngưỡng báo động, tuỳ chọn thời gian phản hồi và xem dữ liệu chẩn đoán.
Xem thêm: Ứng dụng cảm biến nhiệt độ hồng ngoại ngành thép và luyện kim
LỰA CHỌN CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ HỒNG NGOẠI CHO NHÀ MÁY CHẤT LƯỢNG TẠI SENSORS VIỆT NAM
Sensors Việt Nam sở hữu hệ sinh thái cảm biến nhiệt độ đa dạng, trong đó có các dòng cảm biến nhiệt độ hồng ngoại đến từ những thương hiệu uy tín toàn cầu như Calex. Các thiết bị hỗ trợ nhiều dạng đầu ra như 4-20mA, relay, NPN/PNP hoặc Modbus RTU RS485, giúp dễ dàng kết nối với PLC, HMI và hệ thống SCADA.
Không chỉ cung cấp sản phẩm với đầy đủ CO/CQ, chính sách giá tốt, bảo hành uy tín và giao hàng nhanh chóng toàn quốc, đội ngũ chuyên viên của chúng tôi còn sẵn sàng hỗ trợ khách hàng lựa chọn cảm biến nhiệt độ hồng ngoại phù hợp với từng ứng dụng thực tế, vật liệu cần đo, dải nhiệt độ, khoảng cách lắp đặt, điều kiện môi trường và yêu cầu kết nối với hệ thống điều khiển. Nhờ đó, doanh nghiệp có thể chọn cảm biến có độ chính xác và độ lặp lại phù hợp, tránh lãng phí đầu tư và đảm bảo hiệu suất hoạt động tối đa.
Với môi trường nhiều bụi, nhiệt độ cao hoặc nhiễu điện từ, Sensors Việt Nam còn cung cấp thêm các phụ kiện như hộp làm mát, ống bảo vệ, air purge và cáp chống nhiễu.
Liên hệ cho Sensors Việt Nam qua website https://cambien.com.vn/ | https://www.sensors.vn/ để được khảo sát ứng dụng và nhận tư vấn cách lựa chọn cảm biến nhiệt độ hồng ngoại phù hợp nhất cho nhà máy sản xuất của bạn nhé!