RTD กับ Thermocouples | ความแตกต่างหลักและการใช้งาน

RTDs และ Thermocouples: ตัววัดอุณหภูมิหลัก

Resistance Temperature Detectors (RTDs) และ thermocouples เป็นสองประเภทพื้นฐานของตัววัดอุณหภูมิ ทั้งสองชนิดมีหน้าที่หลักในการวัดอุณหภูมิ แต่วิธีการทำงานของพวกเขามีความแตกต่างกันอย่างมาก

RTD อาศัยการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานไฟฟ้าของธาตุโลหะเดียวตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ในทางตรงกันข้าม thermocouple ทำงานโดยอาศัยผล Seebeck ซึ่งแรงดันไฟฟ้า (electromotive force, EMF) จะถูกสร้างขึ้นที่จุดเชื่อมระหว่างโลหะสองชนิดที่แตกต่างกัน และแรงดันนี้สอดคล้องกับความแตกต่างของอุณหภูมิ

นอกจาก RTD และ thermocouple แล้ว อุปกรณ์วัดอุณหภูมิที่พบบ่อยอื่น ๆ ได้แก่ เทอร์โมสตัทและเทอร์มิสเตอร์ โดยทั่วไปแล้วตัววัดอุณหภูมิทำงานโดยตรวจจับการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ เช่น ความต้านทานหรือแรงดันไฟฟ้า ที่เกี่ยวข้องกับพลังงานความร้อนภายในระบบ ตัวอย่างเช่น ใน RTD การเปลี่ยนแปลงของความต้านทานสะท้อนถึงการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ในขณะที่ใน thermocouple การเปลี่ยนแปลงของ EMF แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

ด้านล่างนี้ เราจะสำรวจความแตกต่างสำคัญระหว่าง RTD และ thermocouple ที่ขยายออกไปจากหลักการทำงานพื้นฐาน

คำจำกัดความของ RTD

RTD ย่อมาจาก Resistance Temperature Detector มันวัดอุณหภูมิโดยวัดความต้านทานไฟฟ้าขององค์ประกอบการตรวจจับที่ทำจากโลหะ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความต้านทานของสายโลหะจะเพิ่มขึ้น และเมื่ออุณหภูมิลดลง ความต้านทานจะลดลง การเปลี่ยนแปลงของความต้านทาน-อุณหภูมิที่สามารถคาดการณ์ได้นี้ช่วยให้วัดอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ

โลหะที่มีความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานและอุณหภูมิที่ได้รับการกำหนดอย่างชัดเจน มักถูกใช้ในการสร้าง RTD วัสดุที่พบบ่อยได้แก่ ทองแดง นิกเกิล และแพลทินัม แพลทินัมถูกใช้แพร่หลายที่สุดเนื่องจากมีความเสถียรและเป็นเส้นตรงอย่างดีในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง (-200°C ถึง 600°C) นิกเกิล แม้จะมีราคาถูกกว่า แต่มีพฤติกรรมไม่เป็นเส้นตรงเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 300°C ทำให้มีการใช้งานจำกัด

คำจำกัดความของ Thermocouple

Thermocouple คือเซ็นเซอร์เทอร์โมอิเล็กทริกที่สร้างแรงดันไฟฟ้าตอบสนองต่อความแตกต่างของอุณหภูมิผ่านผล Seebeck มันประกอบด้วยสายโลหะสองชนิดที่แตกต่างกันเชื่อมต่อกันที่ปลายด้านหนึ่ง (จุดวัด) เมื่อจุดวัดนี้ถูกสัมผัสกับความร้อน แรงดันไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นตามความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างจุดวัดและจุดอ้างอิง (จุดเย็น)

การรวมโลหะที่แตกต่างกันจะให้ช่วงอุณหภูมิและคุณสมบัติของเอาต์พุตที่แตกต่างกัน ประเภทที่พบบ่อยได้แก่:

• Type J (Iron-Constantan)

• Type K (Chromel-Alumel)

• Type E (Chromel-Constantan)

• Type B (Platinum-Rhodium)

ประเภทมาตรฐานเหล่านี้ช่วยให้ thermocouples สามารถทำงานได้ในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง จาก -200°C ถึงมากกว่า 2000°C ทำให้เหมาะสมสำหรับการใช้งานที่มีอุณหภูมิสูง Thermocouples ยังเรียกว่าเทอร์โมมิเตอร์เทอร์โมอิเล็กทริก

ความแตกต่างสำคัญระหว่าง RTD และ Thermocouple

สรุป

ทั้ง RTD และ thermocouples มีข้อดีและข้อจำกัดที่แตกต่างกัน ทำให้เหมาะสมสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน RTD ได้รับความนิยมในกรณีที่ต้องการความแม่นยำ สเถียรภาพ และความคงที่ เช่น ในห้องปฏิบัติการและการควบคุมกระบวนการอุตสาหกรรม Thermocouples เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการช่วงอุณหภูมิที่กว้าง ตอบสนองเร็ว และประหยัดต้นทุน โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง การเลือกระหว่างสองชนิดนี้ขึ้นอยู่กับความต้องการเฉพาะของแอปพลิเคชัน รวมถึงช่วงอุณหภูมิ ความแม่นยำ เวลาตอบสนอง และงบประมาณ