เซนเซอร์เทอร์โมคัปเปิล (Thermocouple Sensors) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดอุณหภูมิ ซึ่งทำงานโดยการวัดแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากการสัมผัสระหว่างสองวัสดุโลหะที่แตกต่างกัน ซึ่งเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ จะทำให้แรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย
หลักการทำงานของเซนเซอร์เทอร์โมคัปเปิล
เทอร์โมคัปเปิลประกอบด้วยโลหะสองชนิดที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าแตกต่างกัน เมื่อโลหะทั้งสองถูกเชื่อมต่อกันที่ปลายหนึ่งและสัมผัสกับอุณหภูมิที่ต้องการวัด จะเกิดแรงดันไฟฟ้าที่เรียกว่า **Thermoelectric Voltage** หรือ **Seebeck Effect** ขึ้นที่ปลายอีกด้านหนึ่ง แรงดันไฟฟ้านี้จะแปรผันตามอุณหภูมิที่สัมผัส ซึ่งสามารถแปลงเป็นค่าของอุณหภูมิได้
ประเภทของเทอร์โมคัปเปิล
1. เทอร์โมคัปเปิลชนิด K (Type K)
- วัสดุ Chromel (นิกเกิล-โครเมียม) และ Alumel (นิกเกิล-อะลูมิเนียม)
- ช่วงอุณหภูมิ -200°C ถึง 1,260°C
- การใช้งาน ใช้ทั่วไปในอุตสาหกรรม เนื่องจากมีความเสถียรและช่วงการวัดที่กว้าง
2. เทอร์โมคัปเปิลชนิด J (Type J)
- วัสดุ Iron (เหล็ก) และ Constantan (นิกเกิล-ทองแดง)
- ช่วงอุณหภูมิ -40°C ถึง 750°C
- การใช้งาน เหมาะสำหรับการใช้งานในอุณหภูมิที่ต่ำกว่าและสภาพแวดล้อมที่แห้ง
3. เทอร์โมคัปเปิลชนิด T (Type T)
- วัสดุ Copper (ทองแดง) และ Constantan
- ช่วงอุณหภูมิ -200°C ถึง 350°C
- การใช้งาน เหมาะสำหรับการวัดอุณหภูมิต่ำ เช่น ในห้องทดลองหรือการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำในอุณหภูมิที่ต่ำมาก
4. เทอร์โมคัปเปิลชนิด E (Type E)
- วัสดุ Chromel และ Constantan
- ช่วงอุณหภูมิ -200°C ถึง 900°C
- การใช้งาน เหมาะสำหรับการวัดอุณหภูมิที่ต่ำและมีความแม่นยำสูง
5. เทอร์โมคัปเปิลชนิด S, R, และ B (Type S, R, B)
- วัสดุ Platinum (แพลทินัม) และ Rhodium (โรเดียม) ในอัตราส่วนที่ต่างกัน
- ช่วงอุณหภูมิ สูงถึง 1,760°C (ชนิด B สูงถึง 1,820°C)
- การใช้งาน ใช้ในอุตสาหกรรมที่ต้องการวัดอุณหภูมิสูงมาก เช่น การผลิตแก้วและเซรามิก
ข้อดีของเซนเซอร์เทอร์โมคัปเปิล
- ช่วงการวัดที่กว้าง เทอร์โมคัปเปิลสามารถวัดอุณหภูมิได้ตั้งแต่อุณหภูมิต่ำมากจนถึงอุณหภูมิสูงมาก
- ความทนทาน เทอร์โมคัปเปิลสามารถทนต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น อุณหภูมิสูง ความดันสูง หรือการกัดกร่อน
- ความรวดเร็วในการตอบสนอง เทอร์โมคัปเปิลสามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้อย่างรวดเร็ว
ข้อจำกัดของเซนเซอร์เทอร์โมคัปเปิล
- ความแม่นยำต่ำกว่าบางเทคโนโลยีอื่น เมื่อเปรียบเทียบกับเซนเซอร์วัดอุณหภูมิแบบอื่น เช่น RTD (Resistance Temperature Detector) เทอร์โมคัปเปิลอาจมีความแม่นยำที่ต่ำกว่า
- ผลกระทบจากสัญญาณรบกวน แรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากเทอร์โมคัปเปิลมีขนาดเล็กมาก ทำให้สัญญาณรบกวนจากสิ่งแวดล้อมสามารถส่งผลต่อค่าที่วัดได้
การใช้งานทั่วไปของเซนเซอร์เทอร์โมคัปเปิล
- การควบคุมอุณหภูมิในอุตสาหกรรม เช่น เตาเผา, ระบบทำความร้อน หรือการผลิตโลหะ
- การวัดอุณหภูมิในเครื่องยนต์ ใช้ในการวัดอุณหภูมิของก๊าซไอเสียหรือชิ้นส่วนภายในเครื่องยนต์
- การวิจัยและพัฒนา ใช้ในการทดลองและพัฒนาอุปกรณ์ที่ต้องการความแม่นยำในการวัดอุณหภูมิในช่วงต่างๆ
