ตัวแปลงสัญญาณอุณหภูมิ

คำนิยาม: ทรานสดูเซอร์วัดอุณหภูมิเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่แปลงพลังงานความร้อนเป็นปริมาณทางกายภาพ เช่น การเคลื่อนที่, แรงดัน, หรือสัญญาณไฟฟ้า หน้าที่หลักของมันคือการวัดอุณหภูมิโดยอัตโนมัติ หลักการพื้นฐานของทรานสดูเซอร์วัดอุณหภูมิคือการตรวจจับความร้อนแล้วแปลงข้อมูลนี้ให้อยู่ในรูปแบบที่สามารถอ่านได้เพื่อการส่งผ่าน

ลักษณะของทรานสดูเซอร์วัดอุณหภูมิ

• อินพุตเป็นปริมาณความร้อนเสมอ

• ทรานสดูเซอร์โดยทั่วไปจะแปลงปริมาณความร้อนเป็นปริมาณสลับ

• ใช้สำหรับวัดอุณหภูมิและกระแสความร้อนภายในอุปกรณ์

องค์ประกอบตรวจจับ

องค์ประกอบตรวจจับที่ใช้ในทรานสดูเซอร์วัดอุณหภูมิต้องมีคุณสมบัติที่เปลี่ยนแปลงตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ตัวอย่างเช่น ในเทอร์โมมิเตอร์ความต้านทาน โลหะแพลทินัมถูกใช้เป็นองค์ประกอบตรวจจับ ข้อกำหนดสำคัญสำหรับองค์ประกอบตรวจจับมีดังนี้:

• องค์ประกอบตรวจจับอุณหภูมิแปลงอุณหภูมิเป็นความร้อน

• ควรมีการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานที่สำคัญตามอุณหภูมิ

• องค์ประกอบตรวจจับต้องมีความต้านทานสูง

ประเภทของทรานสดูเซอร์วัดอุณหภูมิ

ทรานสดูเซอร์วัดอุณหภูมิแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก:

อุปกรณ์ตรวจจับอุณหภูมิด้วยการสัมผัส

ในทรานสดูเซอร์ประเภทนี้ องค์ประกอบตรวจจับเชื่อมต่อโดยตรงกับแหล่งความร้อน การถ่ายเทความร้อนเกิดขึ้นผ่านปรากฏการณ์การนำความร้อน ซึ่งเป็นกระบวนการที่ความร้อนถูกส่งผ่านจากสารหนึ่งไปยังสารอื่นโดยไม่มีการเคลื่อนที่ของสารเอง

อุปกรณ์ตรวจจับอุณหภูมิแบบไม่สัมผัส

ในประเภทนี้ องค์ประกอบตรวจจับไม่ได้สัมผัสโดยตรงกับแหล่งความร้อน แต่แทนที่จะพึ่งพาปรากฏการณ์การพาความร้อน การพาความร้อนคือกระบวนการที่ความร้อนถูกส่งผ่านโดยการเคลื่อนที่ของสาร

เทอร์โมมิเตอร์ความต้านทานแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก:

• เทอร์โมมิเตอร์ความต้านทาน NTC (Negative Temperature Coefficient): ใช้สำหรับการตรวจจับอุณหภูมิ โดยที่ความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ NTC จะลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น คุณสมบัตินี้ทำให้สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ

• เทอร์โมมิเตอร์ความต้านทาน PTC (Positive Temperature Coefficient): เทอร์โมมิเตอร์ PTC ใช้สำหรับควบคุมกระแสไฟฟ้า เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ PTC ก็จะเพิ่มขึ้น คุณสมบัตินี้ทำให้สามารถควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าในหลากหลายแอปพลิเคชัน

• หลักการทำงานของเทอร์โมมิเตอร์ความต้านทาน: โลหะมีคุณสมบัติที่ความต้านทานเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ เทอร์โมมิเตอร์ความต้านทานใช้หลักการนี้ในการวัดอุณหภูมิ แพลทินัมถูกใช้เป็นองค์ประกอบตรวจจับในเทอร์โมมิเตอร์ความต้านทานที่มีความแม่นยำสูง เนื่องจากความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานและอุณหภูมิของแพลทินัมที่มั่นคงและคาดการณ์ได้ เทอร์โมมิเตอร์เหล่านี้สามารถวัดอุณหภูมิโดยรอบได้อย่างแม่นยำ โดยการวัดความต้านทานขององค์ประกอบแพลทินัม สามารถกำหนดอุณหภูมิที่สอดคล้องได้อย่างแม่นยำ ทำให้เทอร์โมมิเตอร์ความต้านทานเป็นตัวเลือกที่น่าเชื่อถือสำหรับการตรวจสอบอุณหภูมิในหลากหลายแอปพลิเคชัน

เทอร์โมคัปเปิล: เทอร์โมคัปเปิลคืออุปกรณ์ที่แปลงอุณหภูมิเป็นพลังงานไฟฟ้าที่จุดต่อ มันทำงานตามหลักการที่โลหะที่แตกต่างกันมีสัมประสิทธิ์อุณหภูมิที่แตกต่างกัน เมื่อโลหะสองชนิดที่แตกต่างกันถูกเชื่อมต่อเข้าด้วยกันเพื่อสร้างจุดต่อ ปรากฏการณ์ที่เรียกว่าเอฟเฟกต์ Seebeck จะเกิดขึ้น เมื่ออุณหภูมิที่จุดต่อเปลี่ยนแปลง แรงดันไฟฟ้าจะถูกเหนี่ยวนำขึ้นที่จุดต่อ แรงดันไฟฟ้าที่ถูกเหนี่ยวนำนี้มีความสัมพันธ์โดยตรงกับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างจุดต่อและจุดอ้างอิง ความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างแรงดันไฟฟ้าที่สร้างขึ้นและอุณหภูมิทำให้เทอร์โมคัปเปิลสามารถวัดอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ มันถูกใช้ในหลากหลายแอปพลิเคชันอุตสาหกรรม วิทยาศาสตร์ และการใช้งานในครัวเรือน ที่ต้องการการตรวจสอบและควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำ เช่น ในเตาเผา เตาอบ และระบบควบคุมกระบวนการอุตสาหกรรม

ทรานสดูเซอร์วัดอุณหภูมิวงจรรวม: ทรานสดูเซอร์วัดอุณหภูมิวงจรรวม (IC) ใช้การผสมผสานระหว่างองค์ประกอบตรวจจับอุณหภูมิและวงจรไฟฟ้าเพื่อวัดอุณหภูมิ ทรานสดูเซอร์ประเภทนี้มีลักษณะตอบสนองเชิงเส้น ซึ่งทำให้การแปลงอุณหภูมิที่ตรวจจับเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่สามารถตีความได้ง่าย อย่างไรก็ตาม ข้อเสียอย่างหนึ่งของทรานสดูเซอร์วัดอุณหภูมิวงจรรวมคือช่วงการใช้งานที่ค่อนข้างแคบ มันมักทำงานในช่วงอุณหภูมิ 0°C ถึง 200°C ช่วงอุณหภูมิที่จำกัดนี้ทำให้มันไม่เหมาะสมสำหรับสภาพแวดล้อมที่ต้องการการครอบคลุมอุณหภูมิที่กว้างขึ้น อย่างไรก็ตาม ทรานสดูเซอร์วัดอุณหภูมิวงจรรวมถูกใช้ในหลายแอปพลิเคชัน เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค ที่ขนาดเล็ก ตอบสนองเชิงเส้น และการเชื่อมต่อที่ค่อนข้างง่าย ทำให้เป็นตัวเลือกที่นิยมสำหรับการตรวจสอบอุณหภูมิในช่วงอุณหภูมิที่กำหนด

นอกจากนี้ ทรานสดูเซอร์แบบไม่สัมผัสสามารถแบ่งย่อยได้อีก ตัวอย่างเช่น เทอร์มิสเตอร์ เทอร์มิสเตอร์คือประเภทของตัวต้านทานที่ความต้านทานเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ ความต้านทานถูกวัดโดยการผ่านกระแสไฟฟ้าตรงที่วัดได้ ซึ่งทำให้เกิดแรงดันตกคร่อมความต้านทาน