ข้อดีและข้อเสียของเซ็นเซอร์อุณหภูมิแบบต่างๆ

ในกระบวนการทางเทคโนโลยีหลายอย่าง ปริมาณทางกายภาพที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งคืออุณหภูมิ ในอุตสาหกรรม เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิใช้สำหรับการวัด เซ็นเซอร์เหล่านี้จะแปลงข้อมูลอุณหภูมิเป็นสัญญาณไฟฟ้า ซึ่งจากนั้นจะประมวลผลและตีความโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และระบบอัตโนมัติ ด้วยเหตุนี้ ค่าอุณหภูมิจึงแสดงบนจอแสดงผลอย่างง่ายๆ หรือทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการเปลี่ยนโหมดการทำงานของอุปกรณ์ชิ้นใดชิ้นหนึ่งโดยอัตโนมัติ

ไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในทุกวันนี้ โดยเฉพาะในอุตสาหกรรม และสิ่งสำคัญคือต้องเลือกเซ็นเซอร์ที่ถูกต้องตามวัตถุประสงค์ของคุณ โดยทำความเข้าใจคุณสมบัติเด่นของเซ็นเซอร์อุณหภูมิประเภทต่างๆ อย่างชัดเจน เราจะพูดถึงเรื่องนี้ในภายหลัง

เซ็นเซอร์ที่แตกต่างกันสำหรับวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน

ในทางเทคโนโลยี เซ็นเซอร์อุณหภูมิแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่: แบบสัมผัสและแบบไม่สัมผัส เซ็นเซอร์แบบไม่สัมผัสใช้หลักการวัดในการทำงาน พารามิเตอร์อินฟราเรดมาจากพื้นผิวที่ห่างไกล

ในทางกลับกันเซ็นเซอร์สัมผัสในตลาดที่แพร่หลายมากขึ้นนั้นแตกต่างกันตรงที่องค์ประกอบเซ็นเซอร์ในกระบวนการวัดอุณหภูมินั้นสัมผัสโดยตรงกับพื้นผิวหรือตัวกลางที่ต้องการวัดอุณหภูมิ ดังนั้นจึงเป็นการสมควรที่สุดที่จะตรวจสอบเซ็นเซอร์สัมผัสโดยละเอียด เพื่อเปรียบเทียบประเภท ลักษณะเฉพาะ เพื่อประเมินข้อดีและข้อเสียของเซ็นเซอร์อุณหภูมิประเภทต่างๆ

เมื่อเลือกเซ็นเซอร์อุณหภูมิ สิ่งแรกที่ต้องทำคือพิจารณาว่าจำเป็นต้องวัดอุณหภูมิอย่างไร เซ็นเซอร์อินฟราเรดจะสามารถวัดอุณหภูมิที่ระยะห่างจากพื้นผิวได้ ดังนั้นจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งที่ระหว่างเซ็นเซอร์และพื้นผิวที่จะกำกับ บรรยากาศต้องโปร่งใสและสะอาดที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ มิฉะนั้นอุณหภูมิ ข้อมูลจะถูกบิดเบือน ( ดู - การวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัสระหว่างการทำงานของอุปกรณ์).

เซ็นเซอร์สัมผัสจะช่วยให้คุณสามารถวัดอุณหภูมิของพื้นผิวโดยตรงหรือของสภาพแวดล้อมที่สัมผัส ดังนั้นความสะอาดของบรรยากาศโดยรอบโดยทั่วไปจึงไม่สำคัญ ที่นี่ การสัมผัสโดยตรงและมีคุณภาพสูงระหว่างเซ็นเซอร์และวัสดุทดสอบเป็นสิ่งสำคัญ

หัววัดแบบสัมผัสสามารถผลิตขึ้นโดยใช้หนึ่งในเทคโนโลยีหลายอย่าง: เทอร์มิสเตอร์ เทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทาน หรือเทอร์โมคัปเปิล แต่ละเทคโนโลยีมีข้อดีและข้อเสีย

เทอร์มิสเตอร์มีความไวสูง ราคาอยู่ตรงกลางระหว่างเทอร์โมคัปเปิลและเทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทาน แต่ความแม่นยำและความเป็นเส้นตรงไม่แตกต่างกัน

เทอร์โมคัปเปิลมีราคาแพงกว่า ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้เร็วกว่า การวัดจะเป็นเส้นตรงมากกว่าเทอร์มิสเตอร์ แต่ความแม่นยำและความไวไม่สูง

เทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทานมีความแม่นยำมากที่สุดในสามแบบ เป็นแบบเชิงเส้นแต่มีความไวน้อยกว่า แม้ว่าจะมีราคาถูกกว่าเทอร์โมคัปเปิลในราคาก็ตาม

นอกจากนี้ เมื่อเลือกเซนเซอร์ คุณควรใส่ใจกับช่วงของอุณหภูมิที่วัดได้ สำหรับเทอร์โมคัปเปิลและเทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทาน จะขึ้นอยู่กับวัสดุของชิ้นส่วนที่ละเอียดอ่อนที่ใช้ ดังนั้นคุณต้องหาทางประนีประนอม

เทอร์โมคัปเปิล

เซ็นเซอร์อุณหภูมิ เทอร์โมคัปเปิล ขอบคุณงาน Seebekov ผล… ลวดสองเส้นที่ทำจากโลหะต่างกันถูกบัดกรีที่ปลายด้านหนึ่ง — นี่คือจุดเชื่อมต่อที่เรียกว่าร้อนของเทอร์โมคัปเปิล ซึ่งสัมผัสกับอุณหภูมิที่วัดได้ ที่ด้านตรงข้ามของสายไฟอุณหภูมิของปลายจะไม่เปลี่ยนแปลงโดยจะเชื่อมต่อโวลต์มิเตอร์ที่ละเอียดอ่อนไว้ในตำแหน่งนี้

แรงดันไฟฟ้าที่วัดโดยโวลต์มิเตอร์ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างจุดต่อร้อนและสายไฟที่เชื่อมต่อกับโวลต์มิเตอร์ เทอร์โมคัปเปิลต่างกันที่โลหะที่สร้างจุดเชื่อมต่อร้อน ซึ่งจะกำหนดช่วงของอุณหภูมิที่วัดได้สำหรับเซ็นเซอร์เทอร์โมคัปเปิลโดยเฉพาะ

ด้านล่างนี้เป็นตารางของเซ็นเซอร์ประเภทต่างๆ ของพันธุ์นี้ ประเภทของเซ็นเซอร์จะถูกเลือกขึ้นอยู่กับช่วงอุณหภูมิที่ต้องการและลักษณะของสภาพแวดล้อม

เซ็นเซอร์ประเภท E เหมาะสำหรับใช้ในสภาพแวดล้อมออกซิไดซ์หรือเฉื่อย Type J — สำหรับการทำงานในสภาวะสุญญากาศ เฉื่อย หรือสภาพแวดล้อมที่ลดขนาดลง Type K — เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่ออกซิไดซ์หรือเป็นกลาง Type N — มีอายุการใช้งานยาวนานกว่า Type K

เซนเซอร์ชนิด T ทนทานต่อการกัดกร่อน ดังนั้นจึงสามารถใช้ในสภาพแวดล้อมที่ชื้น ออกซิไดซ์ รีดิวซ์ เฉื่อย และในสุญญากาศ R (อุตสาหกรรม) และ S (ห้องปฏิบัติการ) — ประเภท — เป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิสูงที่ต้องได้รับการปกป้องด้วยฉนวนเซรามิกพิเศษหรือท่อที่ไม่ใช่โลหะ Type B มีอุณหภูมิสูงกว่า Type R และ S ด้วยซ้ำ

ข้อดีของเซ็นเซอร์เทอร์โมคัปเปิลคือความเสถียรของพารามิเตอร์การทำงานที่อุณหภูมิสูงและความเร็วสัมพัทธ์ของการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อที่ร้อน เซนเซอร์ประเภทนี้มีเส้นผ่านศูนย์กลางให้เลือกมากมาย พวกเขามีราคาต่ำ

สำหรับข้อเสีย เทอร์โมคัปเปิลมีความแม่นยำต่ำ มีแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ต่ำมาก นอกจากนี้ เซ็นเซอร์เหล่านี้ยังต้องการวงจรชดเชยเสมอ

เครื่องวัดอุณหภูมิความต้านทาน

เครื่องวัดอุณหภูมิความต้านทาน หรือเซ็นเซอร์อุณหภูมิรีโอสแตทเรียกโดยย่อว่า RTD ทำงานบนหลักการของการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของโลหะขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ โลหะที่ใช้: แพลทินัม (ตั้งแต่ -200 °C ถึง +600 °C), นิกเกิล (ตั้งแต่ -60 °C ถึง +180 °C), ทองแดง (ตั้งแต่ -190 °C ถึง +150 °C), ทังสเตน (ตั้งแต่ -100 ° C ถึง +1400 ° C) — ขึ้นอยู่กับช่วงอุณหภูมิที่ต้องการวัด

บ่อยกว่าโลหะอื่น ๆ แพลทินัมใช้ในเทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทานซึ่งให้ช่วงอุณหภูมิที่ค่อนข้างกว้างและให้คุณเลือกเซ็นเซอร์ที่มีความไวต่างกัน ดังนั้น เซ็นเซอร์ Pt100 จึงมีความต้านทาน 100 โอห์มที่ 0 °C และเซ็นเซอร์ Pt1000 มี 1kOhm ที่อุณหภูมิเดียวกัน นั่นคือมีความไวมากกว่าและช่วยให้คุณวัดอุณหภูมิได้แม่นยำยิ่งขึ้น

เมื่อเทียบกับเทอร์โมคัปเปิล เทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทานมีความแม่นยำสูงกว่า พารามิเตอร์มีความเสถียรมากกว่า และช่วงของอุณหภูมิที่วัดได้กว้างกว่า อย่างไรก็ตาม ความไวจะต่ำกว่าและเวลาตอบสนองจะนานกว่าของเทอร์โมคัปเปิล

เทอร์มิสเตอร์

เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบสัมผัสอีกประเภทหนึ่ง — เทอร์มิสเตอร์… พวกเขาใช้ออกไซด์ของโลหะที่สามารถเปลี่ยนความต้านทานได้อย่างมีนัยสำคัญขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ เทอร์มิสเตอร์มีสองประเภท: PTC — PTC และ NTC — NTC

ในข้อแรก ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นในช่วงการทำงานหนึ่งๆ ในวินาที เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความต้านทานจะลดลง เทอร์มิสเตอร์มีลักษณะพิเศษคือตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้เร็วกว่าและมีต้นทุนต่ำ แต่ค่อนข้างบอบบางและมีช่วงอุณหภูมิการทำงานที่แคบกว่าเทอร์โมมิเตอร์และเทอร์โมคัปเปิลที่มีความต้านทานเดียวกัน

เซ็นเซอร์อินฟราเรด

ตามที่กล่าวไว้ในตอนต้นของบทความ เซ็นเซอร์อินฟราเรดจะตีความรังสีอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากพื้นผิวที่อยู่ไกลออกไป ซึ่งก็คือเป้าหมาย ข้อดีของมันคือการวัดอุณหภูมิโดยไม่สัมผัส นั่นคือไม่จำเป็นต้องกดเซ็นเซอร์ให้แน่นกับวัตถุหรือจุ่มลงในสิ่งแวดล้อม

พวกมันตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงนำไปใช้ในการตรวจสอบพื้นผิวของวัตถุที่เคลื่อนที่ได้ เช่น บนสายพาน ด้วยความช่วยเหลือของเซ็นเซอร์อินฟราเรดเท่านั้นจึงจะสามารถวัดอุณหภูมิของตัวอย่างที่อยู่ได้ ตัวอย่างเช่น โดยตรงในเตาอบหรือในบริเวณที่มีการลุกลาม

ข้อเสียของเซนเซอร์อินฟราเรด ได้แก่ ความไวต่อสภาพของพื้นผิวที่เปล่งความร้อน ตลอดจนความสะอาดของออปติกของเซนเซอร์เองและบรรยากาศในเส้นทางระหว่างเซนเซอร์กับเป้าหมาย ฝุ่นและควันรบกวนการวัดที่แม่นยำอย่างมาก