อะไรคือเทอร์โมคัปเปิล

อะไรคือเทอร์โมคัปเปิล?

คำนิยามของเทอร์โมคัปเปิล

เทอร์โมคัปเปิลคืออุปกรณ์ที่แปลงความแตกต่างของอุณหภูมิเป็นแรงดันไฟฟ้าตามหลักการของเอฟเฟกต์เทอร์โมอิเล็กทริก มันเป็นประเภทหนึ่งของเซ็นเซอร์ที่สามารถวัดอุณหภูมิที่จุดหรือสถานที่เฉพาะ เทอร์โมคัปเปิลถูกใช้ในวงกว้างในอุตสาหกรรม การใช้งานในบ้าน การค้า และการวิจัย เนื่องจากความง่ายในการใช้งาน ความทนทาน ราคาถูก และช่วงอุณหภูมิที่กว้าง

เอฟเฟกต์เทอร์โมอิเล็กทริก

เอฟเฟกต์เทอร์โมอิเล็กทริกคือปรากฏการณ์ของการสร้างแรงดันไฟฟ้าเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างโลหะสองชนิดหรือสังกะสีผสม ปรากฏการณ์นี้ถูกค้นพบโดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันชื่อโธมัส เซเบ็คในปี ค.ศ. 1821 ซึ่งเขาสังเกตเห็นว่าสนามแม่เหล็กถูกสร้างขึ้นรอบวงจรป้อนกลับของโลหะสองชนิดเมื่อจุดต่อหนึ่งถูกทำให้ร้อนและจุดต่ออื่นๆถูกทำให้เย็น

เอฟเฟกต์เทอร์โมอิเล็กทริกสามารถอธิบายได้ว่าเป็นการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระในโลหะ เมื่อจุดต่อหนึ่งถูกทำให้ร้อน อิเล็กตรอนจะได้รับพลังงานจลน์และเคลื่อนที่เร็วขึ้นไปยังจุดต่อที่เย็นกว่า ซึ่งสร้างความแตกต่างของศักยภาพระหว่างจุดต่อทั้งสอง ซึ่งสามารถวัดได้โดยวอลต์มิเตอร์หรือแอมมิเตอร์ ขนาดของแรงดันไฟฟ้าขึ้นอยู่กับชนิดของโลหะที่ใช้และความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างจุดต่อ

การทำงานของเทอร์โมคัปเปิล

เทอร์โมคัปเปิลประกอบด้วยสายไฟสองเส้นที่ทำจากโลหะหรือสังกะสีผสมที่ต่างกัน ที่เชื่อมต่อกันทั้งสองปลายเพื่อสร้างจุดต่อสองจุด จุดต่อหนึ่งเรียกว่าจุดต่อร้อนหรือจุดวัด ถูกวางไว้ที่ตำแหน่งที่ต้องการวัดอุณหภูมิ จุดต่ออื่นเรียกว่าจุดต่อเย็นหรือจุดอ้างอิง ถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิคงที่และทราบค่า ทั่วไปแล้วที่อุณหภูมิห้องหรือในอ่างน้ำแข็ง

เมื่อมีความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างจุดต่อทั้งสอง แรงดันไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นในวงจรเทอร์โมคัปเปิลตามเอฟเฟกต์เทอร์โมอิเล็กทริก แรงดันไฟฟ้านี้สามารถวัดได้โดยวอลต์มิเตอร์หรือแอมมิเตอร์ที่เชื่อมต่อกับวงจร โดยใช้ตารางการปรับเทียบหรือสูตรที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้ากับอุณหภูมิสำหรับประเภทของเทอร์โมคัปเปิลที่กำหนด อุณหภูมิของจุดต่อร้อนสามารถคำนวณได้

ประเภทของเทอร์โมคัปเปิล

มีหลายประเภท เช่น K, J, T, และ E ที่แตกต่างกันโดยการรวมโลหะ ช่วงอุณหภูมิ และการใช้งานเฉพาะ

ข้อดี

• สามารถวัดช่วงอุณหภูมิที่กว้าง ตั้งแต่อุณหภูมิต่ำมากจนถึงอุณหภูมิสูงมาก

• เป็นอุปกรณ์ที่ง่าย แข็งแรง และเชื่อถือได้ สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและการสั่นสะเทือน

• มีราคาถูกและง่ายต่อการติดตั้งและเปลี่ยนใหม่

• มีเวลาตอบสนองเร็วและสามารถวัดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้อย่างรวดเร็ว

• ไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานจากภายนอกหรือการขยายสัญญาณในการทำงาน

ข้อเสีย

• มีความแม่นยำและความเสถียรต่ำกว่าเซ็นเซอร์ประเภทอื่นๆ

• ไวต่อความผิดพลาดจากการกัดกร่อน การออกซิเดชัน การปนเปื้อน หรือการเสื่อมสภาพของสายไฟ

• ต้องการจุดต่ออ้างอิงที่อุณหภูมิที่ทราบค่าเพื่อการวัดที่แม่นยำ

• มีเอาต์พุตที่ไม่เป็นเชิงเส้น ซึ่งต้องการการปรับเทียบที่ซับซ้อนหรือการชดเชย

• อาจสร้างแรงดันไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริกที่ไม่ต้องการเนื่องจากจุดต่อพาราไซต์ในวงจร

เกณฑ์การเลือก

เลือกตามช่วงอุณหภูมิ ความแม่นยำ ความเข้ากันได้กับสภาพแวดล้อม ขนาด คุณลักษณะทางไฟฟ้า และค่าใช้จ่าย

• การใช้งานทั่วไป

• อุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้า

• เครื่องใช้แก๊ส

• เซ็นเซอร์รังสีเทอร์โมไพล

• การผลิต

• การผลิตพลังงาน

• โรงงานกระบวนการ

• เทอร์โมคัปเปิลเป็นเกจวัดสุญญากาศ

สรุป

เทอร์โมคัปเปิลเป็นเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ประกอบด้วยโลหะสองชนิดที่ต่อเข้าด้วยกันที่ปลายหนึ่ง เมื่อจุดต่อของโลหะสองชนิดถูกทำให้ร้อนหรือเย็น แรงดันไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นซึ่งสามารถเชื่อมโยงกลับไปยังอุณหภูมิ

เทอร์โมคัปเปิลมีข้อดีและข้อเสียเมื่อเทียบกับเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิประเภทอื่นๆ สามารถวัดช่วงอุณหภูมิที่กว้าง ตั้งแต่อุณหภูมิต่ำมากจนถึงอุณหภูมิสูงมาก เป็นอุปกรณ์ที่ง่าย แข็งแรง และเชื่อถือได้ สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและการสั่นสะเทือน มีราคาถูกและง่ายต่อการติดตั้งและเปลี่ยนใหม่ มีเวลาตอบสนองเร็วและสามารถวัดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้อย่างรวดเร็ว แต่มีความแม่นยำและความเสถียรต่ำกว่าเซ็นเซอร์ประเภทอื่นๆ ไวต่อความผิดพลาดจากการกัดกร่อน การออกซิเดชัน การปนเปื้อน หรือการเสื่อมสภาพของสายไฟ ต้องการจุดต่ออ้างอิงที่อุณหภูมิที่ทราบค่าเพื่อการวัดที่แม่นยำ มีเอาต์พุตที่ไม่เป็นเชิงเส้น ซึ่งต้องการการปรับเทียบที่ซับซ้อนหรือการชดเชย

ในการเลือกเทอร์โมคัปเปิลที่เหมาะสม ควรพิจารณาช่วงอุณหภูมิและความแม่นยำที่ต้องการ ความเข้ากันได้ทางเคมีและความทนทานของสายไฟ ขนาดและรูปทรงของหัววัด คุณลักษณะทางไฟฟ้าและความต้านทานต่อเสียงรบกวน และความพร้อมใช้งานและค่าใช้จ่ายของประเภทและอุปกรณ์เสริม

เทอร์โมคัปเปิลใช้ในหลากหลายการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมและโดเมนต่างๆ บางการประยุกต์ใช้ทั่วไปของเทอร์โมคัปเปิลคืออุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้า เครื่องใช้แก๊ส เซ็นเซอร์รังสีเทอร์โมไพล การผลิต การผลิตพลังงาน โรงงานกระบวนการ และเทอร์โมคัปเปิลเป็นเกจวัดสุญญากาศ