เซ็นเซอร์อุณหภูมิคืออะไร ประเภทและคำอธิบายการใช้งาน

1.เทอร์โมคัปเปิล (Thermocouple)

เทอร์โมคัปเปิลคือเซ็นเซอร์สำหรับวัดอุณหภูมิ เซ็นเซอร์นี้ประกอบด้วยสายโลหะสองเส้นที่ไม่เหมือนกันซึ่งเชื่อมเข้าด้วยกันที่ปลายด้านหนึ่งและเชื่อมต่อกับเครื่องวัดที่ปลายอีกด้านหนึ่ง เป็นที่รู้จักในด้านความคล่องตัวในฐานะเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ จึงมักใช้ในแอปพลิเคชันที่หลากหลาย ตั้งแต่ใช้งานในอุตสาหกรรมไปจนถึงเครื่องใช้ไฟฟ้า

หลักการทำงานโดยผลเทอร์โมอิเล็กทริกเมื่อนำลวดสองเส้นที่ประกอบด้วยโลหะต่างชนิดมาต่อกันที่ปลายทั้งสองข้าง และปลายด้านหนึ่งถูกทำให้ร้อนขึ้น จะมีกระแสไฟฟ้าไหลต่อเนื่องในวงจรเทอร์โมอิเล็กทริกเป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิที่จุดต่อและองค์ประกอบของโลหะทั้งสอง

ซึ่งหมายความว่าเมื่อจุดต่อของโลหะทั้งสองถูกทำให้ร้อนหรือเย็นลง จะเกิดแรงดันไฟฟ้าที่สามารถสัมพันธ์กับอุณหภูมิได้

ข้อดี

• ใช้กันอย่างแพร่หลายในงานอุตสาหกรรมและวิทยาศาสตร์
• วัดอุณหภูมิโดยตรวจจับการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าระหว่างจุดเชื่อมต่อโลหะสองจุด
• เหมาะสำหรับอุณหภูมิที่รุนแรง (-200°C ถึง 2000°C)

2. ตัวตรวจจับอุณหภูมิความต้านทาน (RTD)

RTD (Resistance Temperature Detector) คือเซ็นเซอร์ที่มีความต้านทานที่เปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ โดยความต้านทานจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิของเซ็นเซอร์ที่เพิ่มขึ้น

เป็นอุปกรณ์แบบพาสซีฟ ซึ่งจะไม่สร้างเอาต์พุตด้วยตัวเอง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายนอกใช้สำหรับวัดความต้านทานของเซ็นเซอร์โดยส่งกระแสไฟฟ้าเล็กน้อยผ่านเซ็นเซอร์เพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้า

โดยทั่วไปแล้ว กระแสไฟฟ้าในการวัดจะอยู่ที่ 1 mA หรือต่ำกว่า และสูงสุดที่ 5 mA โดยไม่เสี่ยงต่อการเกิดความร้อนในตัว ข้อดีเป็นดังต่อไปนี้

• ให้การอ่านอุณหภูมิที่แม่นยำและเสถียรสูง
• ใช้โลหะ เช่น แพลตตินัม นิกเกิล หรือทองแดง เพื่อวัดการเปลี่ยนแปลงความต้านทาน
• มักพบในห้องปฏิบัติการและสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม

3. เทอร์มิสเตอร์ (Thermistor)

เทอร์มิสเตอร์ (Thermistor) เป็นสารกึ่งตัวนำชนิดหนึ่งที่มีปฏิกิริยาเหมือนตัวต้านทานที่ไวต่ออุณหภูมิ ซึ่งหมายความว่ามีค่าความต้านทานมากกว่าวัสดุตัวนำแต่มีค่าความต้านทานต่ำกว่าวัสดุฉนวน

ในการวัดอุณหภูมิ ค่าความต้านทานไฟฟ้าที่วัดได้ของเทอร์มิสเตอร์สามารถสัมพันธ์กับอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมที่เทอร์มิสเตอร์นั้นตั้งอยู่ได้

เหตุผลที่เทอร์มิสเตอร์ยังคงเป็นที่นิยมในการวัดอุณหภูมิคือ:

ข้อดี

• การเปลี่ยนแปลงความต้านทานที่สูงขึ้นต่อองศาอุณหภูมิทำให้มีความละเอียดมากขึ้น
• เซ็นเซอร์ที่ใช้เซมิคอนดักเตอร์ที่มีความไวสูง
• ใช้ในอุปกรณ์ทางการแพทย์ เครื่องใช้ในบ้าน และระบบยานยนต์
• ช่วงอุณหภูมิที่จำกัดแต่ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยได้ดีมาก

4. เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิอินฟราเรด (IR)

เซ็นเซอร์อุณหภูมิอินฟราเรดวัดอุณหภูมิโดยตรวจจับพลังงานอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากวัสดุทั้งหมดที่มีอุณหภูมิสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์ (0°เคลวิน)

การออกแบบพื้นฐานที่สุดประกอบด้วยเลนส์เพื่อโฟกัสพลังงานอินฟราเรด (IR) ไปที่ตัวตรวจจับ ซึ่งแปลงพลังงานเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่สามารถแสดงเป็นหน่วยอุณหภูมิได้หลังจากได้รับการชดเชยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิโดยรอบ

ดังนั้นเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิอินฟราเรดจึงมีประโยชน์ในการวัดอุณหภูมิภายใต้สถานการณ์ที่ไม่สามารถใช้เทอร์โมคัปเปิลหรือเซ็นเซอร์ประเภทหัววัดอื่นๆ

หรือไม่สามารถให้ข้อมูลที่แม่นยำได้ด้วยเหตุผลหลายประการ สถานการณ์ทั่วไปบางประการ เช่นวัตถุที่ต้องการวัดกำลังเคลื่อนที่ วัตถุถูกล้อมรอบด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น ในการเหนี่ยวนำความร้อน วัตถุถูกบรรจุอยู่ในสุญญากาศหรือบรรยากาศที่ควบคุมอื่นๆ

ข้อดี

• วัดอุณหภูมิโดยไม่ต้องสัมผัสโดยตรง
• มักใช้ในเทอร์โมมิเตอร์แบบไม่สัมผัส เครื่องจักรในอุตสาหกรรม และอุปกรณ์ทางการแพทย์
• เหมาะสำหรับการตรวจสอบวัตถุที่เคลื่อนไหวหรือไม่สามารถเข้าถึงได้