ข่าว บริษัท เกี่ยวกับ เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ: สิ่งที่คุณต้องรู้

เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิคืออุปกรณ์ที่แปลงสัญญาณอุณหภูมิเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่วัดได้ (เช่น แรงดันไฟฟ้า, กระแสไฟฟ้า, ความต้านทาน หรือสัญญาณดิจิทัล) และมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค, อุปกรณ์ทางการแพทย์, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์, การตรวจสอบสภาพแวดล้อม และสาขาอื่นๆ

1. การจำแนกประเภท

เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิสามารถจำแนกตามวิธีการวัดและหลักการทำงานได้ดังนี้:

1.1 การจำแนกประเภทตามวิธีการวัด

เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบสัมผัส

เซ็นเซอร์สัมผัสกับวัตถุที่วัดโดยตรงและวัดอุณหภูมิผ่านการนำความร้อน ข้อดีคือมีความแม่นยำในการวัดสูง เหมาะสำหรับการวัดอุณหภูมิของของเหลวและของแข็ง แต่ความเร็วในการตอบสนองค่อนข้างช้าและอาจได้รับผลกระทบจากสภาพแวดล้อม การใช้งานทั่วไป ได้แก่ เทอร์โมคัปเปิล, RTD (ตัวต้านทานความร้อน) และเทอร์มิสเตอร์

เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัส

วัดอุณหภูมิโดยการตรวจจับการแผ่รังสีอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากวัตถุ โดยไม่ต้องสัมผัสทางกายภาพ ข้อดีคือมีเวลาตอบสนองที่รวดเร็วและไม่รบกวนวัตถุที่วัด อย่างไรก็ตาม ความแม่นยำในการวัดได้รับผลกระทบจากค่าการแผ่รังสีของพื้นผิววัตถุ การใช้งานทั่วไป ได้แก่ เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดและเครื่องถ่ายภาพความร้อน

1.2 การจำแนกประเภทตามหลักการทำงาน

(1) เทอร์โมคัปเปิล

เทอร์โมคัปเปิลมีพื้นฐานมาจากปรากฏการณ์ซีเบค ซึ่งเกิดศักย์ไฟฟ้าที่รอยต่อของโลหะสองชนิดที่แตกต่างกันเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิ

- ช่วงการวัดกว้าง (-200°C ~ 2300°C) เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง

- เวลาตอบสนองที่รวดเร็ว (ระดับมิลลิวินาที) ทนต่ออุณหภูมิสูงและป้องกันการสั่นสะเทือน

- อย่างไรก็ตาม ความแม่นยำค่อนข้างต่ำ (±1°C ~ ±5°C) และต้องมีการชดเชยรอยต่อเย็น

ประเภททั่วไป

- เทอร์โมคัปเปิลชนิด K (นิกเกิล-โครเมียม - นิกเกิล-ซิลิคอน): ใช้กันทั่วไป เหมาะสำหรับ -200°C ถึง 1260°C

- เทอร์โมคัปเปิลชนิด J (เหล็ก - ทองแดง-นิกเกิล): เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่ลดลง 0°C ถึง 760°C

- เทอร์โมคัปเปิลชนิด T (ทองแดง - ทองแดง-นิกเกิล): เหมาะสำหรับการวัดอุณหภูมิต่ำ -200°C ถึง 350°C

- เทอร์โมคัปเปิลชนิด S/R (แพลทินัม-โรเดียม - แพลทินัม): ใช้สำหรับการวัดอุณหภูมิสูง (0°C ถึง 1600°C) ความแม่นยำสูงแต่มีค่าใช้จ่ายสูง

(2) ตัวต้านทานความร้อน (RTD, Resistance Temperature Detector)

RTD วัดโดยใช้ลักษณะเฉพาะที่ความต้านทานของโลหะ (เช่น แพลทินัม, ทองแดง และนิกเกิล) เปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ

คุณสมบัติ

- ความแม่นยำสูง (±0.1°C ~ ±0.5°C) เสถียรภาพดี เหมาะสำหรับการตรวจสอบระยะยาว

- ช่วงการวัดกว้าง (-200°C ~ 850°C)

- อย่างไรก็ตาม การตอบสนองค่อนข้างช้า (ระดับวินาที) มีราคาแพง และต้องใช้แหล่งกระแสคงที่ในการขับเคลื่อน

ประเภททั่วไป

- PT100 (ตัวต้านทานแพลทินัม, 100Ω ที่ 0°C): มาตรฐานอุตสาหกรรม, ความเป็นเชิงเส้นดี

- PT1000 (ตัวต้านทานแพลทินัม, 1000Ω ที่ 0°C): ความไวสูงขึ้น เหมาะสำหรับการส่งข้อมูลระยะไกล

- Cu50 (ตัวต้านทานทองแดง, 50Ω ที่ 0°C): ต้นทุนต่ำกว่า แต่ช่วงอุณหภูมิจำกัดกว่า

(3) เทอร์มิสเตอร์

เทอร์มิสเตอร์เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่ความต้านทานเปลี่ยนแปลงไปอย่างมากตามอุณหภูมิ และจำแนกเป็น NTC (สัมประสิทธิ์อุณหภูมิติดลบ) และ PTC (สัมประสิทธิ์อุณหภูมิเป็นบวก)

NTC Thermistors

ความต้านทานลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ด้วยความไวสูง (±0.05°C)

- อย่างไรก็ตาม มีความเป็นเชิงเส้นที่แข็งแกร่งและต้องใช้ตารางค้นหาหรือสมการ Steinhart-Hart สำหรับการแปลง

การใช้งานทั่วไป: เทอร์โมมิเตอร์อิเล็กทรอนิกส์, การตรวจสอบอุณหภูมิแบตเตอรี่ลิเธียม

PTC Thermistors

ความต้านทานเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิเฉพาะ และมักใช้สำหรับการป้องกันอุณหภูมิเกิน

การใช้งานทั่วไป: การป้องกันความร้อนสูงเกินไปของมอเตอร์, ฟิวส์กู้คืนตัวเอง

(4) เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิดิจิทัล

เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิดิจิทัลรวม ADC และอินเทอร์เฟซดิจิทัล (เช่น I2C, SPI, 1-Wire) โดยตรงส่งสัญญาณดิจิทัลโดยไม่จำเป็นต้องมีวงจรปรับสภาพสัญญาณเพิ่มเติม

คุณสมบัติ

- ความสามารถในการป้องกันการรบกวนที่แข็งแกร่ง เหมาะสำหรับระบบฝังตัว

- ไม่ต้องสอบเทียบ ใช้งานง่าย

(5) เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิอินฟราเรด (IR Thermometer)

เซ็นเซอร์อินฟราเรดวัดอุณหภูมิโดยการตรวจจับการแผ่รังสีอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากวัตถุ (มีความยาวคลื่น 3 ถึง 14 µm)

คุณสมบัติ

- การวัดแบบไม่สัมผัส พร้อมการตอบสนองที่รวดเร็วมาก (ในระดับมิลลิวินาที)

- อย่างไรก็ตาม ความแม่นยำในการวัดได้รับผลกระทบจากค่าการแผ่รังสีของพื้นผิววัตถุ (เช่น โลหะต้องมีการชดเชย)

การใช้งานทั่วไป

- ปืนวัดอุณหภูมิร่างกาย (เช่น MLX90614)

- การถ่ายภาพความร้อนของอุปกรณ์อุตสาหกรรม (เช่น เครื่องถ่ายภาพความร้อน FLIR)

พารามิเตอร์ประสิทธิภาพหลักของเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ

- ช่วงการวัด: ช่วงอุณหภูมิที่เซ็นเซอร์สามารถทำงานได้ตามปกติ เช่น เทอร์โมคัปเปิลสามารถเข้าถึงได้ถึง 2300°C ในขณะที่ NTC มักจะจำกัดอยู่ที่ -50°C ถึง 150°C

- ความแม่นยำ: ช่วงของข้อผิดพลาดในการวัด เช่น RTD สามารถเข้าถึง ±0.1°C ในขณะที่เทอร์โมคัปเปิลโดยทั่วไปคือ ±1°C ถึง ±5°C

- ความละเอียด: การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิต่ำสุดที่ตรวจจับได้ เซ็นเซอร์ความแม่นยำสูงสามารถเข้าถึง 0.01°C

- เวลาตอบสนอง: เวลาที่ใช้ในการทำให้อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงคงที่ในเอาต์พุต เทอร์โมคัปเปิลสามารถเข้าถึงระดับมิลลิวินาที ในขณะที่ RTD มักจะอยู่ในระดับวินาที

- ความเป็นเชิงเส้น: ไม่ว่าเอาต์พุตจะเป็นเชิงเส้นกับอุณหภูมิหรือไม่ RTD มีความเป็นเชิงเส้นที่ดีกว่า ในขณะที่ NTC มีความเป็นเชิงเส้นที่แข็งแกร่งกว่า

- ความเสถียรในระยะยาว: ระดับของการลอยของเซ็นเซอร์เมื่อเวลาผ่านไป ความต้านทานแพลทินัม <0.1°C/ปี

คู่มือการเลือกเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ

1. ช่วงอุณหภูมิ: เลือกเทอร์โมคัปเปิลสำหรับอุณหภูมิสูง, RTD หรือ NTC สำหรับอุณหภูมิต่ำ

2. ข้อกำหนดด้านความแม่นยำ: เลือก RTD สำหรับความแม่นยำสูง, NTC สำหรับต้นทุนต่ำ

3. ความเร็วในการตอบสนอง: เลือกเทอร์โมคัปเปิลหรือเซ็นเซอร์อินฟราเรดสำหรับการวัดอย่างรวดเร็ว

4. ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม: เลือกเทอร์โมคัปเปิลแบบหุ้มเกราะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน บรรจุภัณฑ์กันน้ำสำหรับสภาพแวดล้อมที่ชื้น

5. สัญญาณเอาต์พุต: ระบบฝังตัวชอบเซ็นเซอร์ดิจิทัล (I2C/SPI)