เทอร์โมคัปเปิล (Thermocouple) คือเซ็นเซอร์สำหรับวัดอุณหภูมิ เซ็นเซอร์นี้ประกอบด้วยลวดโลหะที่แตกต่างกันสองเส้น ต่อเข้าที่ปลายด้านหนึ่ง และเชื่อมต่อกับเครื่องมือวัดอุณหภูมิ หรืออุปกรณ์ที่สามารถรองรับการใช้งาน Thermocouple ชนิดต่างๆ เมื่อกำหนดค่าอย่างถูกต้อง ด้วยคุณสมบัติเฉพาะ ทำให้สามารถวัดระดับความร้อนได้ในช่วงระดับความร้อนที่สูงได้
เซ็นเซอร์อุณหภูมิชนิดนี้ เป็นที่ทราบกันดีว่า มีคุณสมบัติรอบด้านในฐานะเซ็นเซอร์อุณหภูมิ ดังนั้นจึงนิยมใช้กับการใช้งานที่หลากหลาย ตั้งแต่ใช้งานในอุตสาหกรรมไปจนถึงงานทั่วไปที่พบในสาธารณูปโภค และเครื่องใช้ทั่วไป เนื่องจากมีรูปแบบ และข้อกำหนดทางเทคนิคที่หลากหลาย จึงจำเป็นอย่างยิ่ง ที่จะต้องทำความเข้าใจโครงสร้างพื้นฐานวิธีการทำงานช่วงของมัน เพื่อกำหนดประเภท และวัสดุที่เหมาะสมสำหรับการใช้งาน
เทอร์โมคัปเปิ้ลในเชิงพาณิชย์มีราคาไม่แพง ใช้แทนกันได้ มาพร้อมกับขั้วต่อมาตรฐาน และสามารถวัดอุณหภูมิได้หลากหลาย ในทางตรงกันข้าม กับการวัดระดับความร้อนวิธีอื่นๆ ส่วนใหญ่เซ็นเซอร์อุณหภูมิชนิดนี้ ไม่ต้องการพลังงานจากภายนอก ข้อจำกัดหลักคือความแม่นยำ ข้อผิดพลาดของระบบที่น้อยกว่าหนึ่งองศาเซลเซียส (° C)
ใช้กันอย่างแพร่หลายในวงการวิทยาศาสตร์ และอุตสาหกรรม การใช้งานรวมถึงการวัดระดับความร้อน สำหรับเตาเผา ไอเสีย กังหันก๊าซ เครื่องยนต์ดีเซล และกระบวนการทางอุตสาหกรรมอื่นๆ และยังใช้ในบ้านสำนักงาน และธุรกิจ เป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิในเทอร์โมสตัท และยังใช้เป็นเซ็นเซอร์ตรวจจับเปลวไฟ ในอุปกรณ์ความปลอดภัยสำหรับเครื่องใช้ที่ใช้ก๊าซ
หลักการทำงาน
เทอร์โมคัปเปิลประกอบด้วย โลหะที่แตกต่างกันที่ปลายทั้งสองข้าง และปลายด้านหนึ่งถูกให้ความร้อน จะมีกระแสต่อเนื่อง ซึ่งไหลในวงจรเทอร์โมอิเล็กทริก ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าซีเบค (Seebeck effect) ซึ่งหมายความว่า เมื่อจุดเชื่อมต่อของโลหะทั้งสองถูกทำให้ร้อน หรือเย็นลง จะเกิดแรงดันไฟฟ้าที่สามารถเชื่อมโยง และรู้ค่าระดับความร้อนได้ดังรูป
ปรากฏการณ์ซีเบค (Seebeck effect) เป็นเป็นปรากฏการณ์ที่ความแตกต่างของระดับความร้อน ระหว่างตัวนำไฟฟ้า หรือเซมิคอนดักเตอร์ที่แตกต่างกันสองตัว ทำให้เกิดความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างสารทั้งสอง เมื่อความร้อนถูกนำไปใช้กับหนึ่งในสองตัวนำ หรือเซมิคอนดักเตอร์อิเล็กตรอนที่ให้ความร้อน จะไหลเข้าหาตัวทำความเย็น หากทั้งคู่เชื่อมต่อผ่านวงจรไฟฟ้ากระแสตรง (DC) จะไหลผ่านวงจรนั้น แรงดันไฟฟ้าที่เกิดจาก”ซีเบค” มีขนาดเล็ก โดยปกติจะมีเพียงไม่กี่ไมโครโวลต์ (µV) ต่อเคลวินของความแตกต่าง ของระดับความร้อนที่จุดเชื่อมต่อ
ซีเบคเป็นพฤติกรรมของเทอร์โมคัปเปิ้ล เซ็นเซอร์ชนิดนี้ในการวัดความแตกต่างของระดับความร้อนโดยประมาณ หรือเพื่อกระตุ้นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถเปิด และปิดระบบขนาดใหญ่ได้ ความสามารถนี้ ใช้ในเทคโนโลยีการทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริก
Thomas Johann ค้นพบปรากฏการณ์ซีเบคนี้ในปี 1800 และเมื่อไม่นานมานี้ในปีคศ. 2008 นักฟิสิกส์ ได้ค้นพบสิ่งที่พวกเขาเรียกว่าเอฟเฟกต์ Spin Seebeck จะเกิดขึ้นได้เมื่อใช้ความร้อนกับโลหะแม่เหล็ก เป็นผลให้อิเล็กตรอนจัดเรียงตัวเองใหม่ตามการหมุน ซึ่งแตกต่างจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนธรรมดา การจัดเรียงใหม่นี้ไม่ได้สร้างความร้อน และเทคโนโลยีนี้ อาจนำไปสู่การพัฒนาไมโครชิปที่เล็กลง เร็วขึ้น และประหยัดพลังงานมากขึ้นรวมถึงอุปกรณ์ spintronics
ประเภทเทอร์โมคัปเปิล
เป็นที่ทราบกับอยู่ว่า เซ็นเซอร์อุณหภูมิชนิดเทอร์โมคัปเปิ้ลนี้ มีอยู่ในโลหะผสมที่แตกต่างกัน 2 ชนิดที่พบมากที่สุดคือ “ Base Metal” ที่เรียกว่าประเภท N, T, E, J และ K นอกจากนี้ยังมีชนิดพิเศษ ที่สามารถใช้งานในช่วงอุณหภูมิสูง ที่เรียกว่า Noble Metal ซึ่งมีชื่อเรียกดังนี้ประเภท R, S, C และ GB
1) ชนิด E (Type E)
- ชนิด E มีเอาต์พุตสูง (68 µV / ° C) ซึ่งเหมาะอย่างยิ่ง กับการใช้งานที่มีอุณหภูมิต่ำ นอกจากนี้ยังไม่ใช่แม่เหล็ก ช่วงกว้างคือ −50 °C ถึง +740 °C และช่วงแคบคือ −110 ° C ถึง +140 ° C
2) ชนิด J (Type J)
- ชนิด J มีช่วงที่จำกัดระหว่าง (−40 ° C ถึง +750 ° C) แต่มีความไวสูงประมาณ 50 µV / °C ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในลักษณะที่ราบรื่น ซึ่งจะกำหนดขีดจำกัด
3) ชนิด K (Type K)
- ชนิด K เป็นเทอร์โมคัปเปิล ที่ใช้งานทั่วไปมากที่สุด โดยมีความไวประมาณ 41 µV / °C มีราคาไม่แพง และมีหัววัดที่หลากหลายในช่วง −200 °C ถึง +1350 °C
4) ชนิด M (Type M)
- ชนิด M เป็นโลหะผสมโดยมีสัดส่วน (82% Ni / 18% Mo – 99.2% Ni / 0.8% Co โดยน้ำหนัก) ใช้ในเตาสุญญากาศ เหมาะอย่างยิ่ง สำหรับการวัดอุณหภูมิที่สูงมาก สามารถวัดอุณหภูมิได้ที่ 1,400 ° C ได้รับความนิยมใช้น้อยกว่าชนิดอื่น ๆ
5) ชนิด N (Type N)
- ชนิด N (Nicrosil – Nisil) เหมาะสำหรับการใช้งานระหว่าง −270 °C ถึง +1300 °C เนื่องจากความเสถียร และความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชั่น มีความไวต่ออุณหภูมิประมาณ 39 µV / °C ที่ 900 ° C ต่ำกว่าเล็กน้อย เมื่อเทียบกับประเภท K
6) ชนิด T (Type T)
- ชนิด T (copper – constantan) เหมาะสำหรับการวัดในช่วง −200 ถึง 350 ° C มักใช้เป็นการวัดความแตกต่าง เนื่องจากมีเพียงลวดทองแดงเท่านั้น ที่สัมผัสกับโพรบ มีความไวประมาณ 43 µV / ° C
อะไรคือความแตกต่าง ระหว่างเซ็นเซอร์อุณหภูมิชนิดต่างๆ (เทอร์โมคัปเปิล RTD เทอร์มิสเตอร์ และอุปกรณ์อินฟราเรด)
ในการเลือกระหว่างเซ็นเซอร์อุณหภูมิ คุณควรพิจารณาคุณสมบัติ และต้นทุนของเซ็นเซอร์ต่างๆ รวมถึงเครื่องมือวัดที่มี ข้อดีของ Thermocouple คือสามารถวัดระดับความร้อนในช่วงระดับความร้อนกว้าง ราคาไม่แพง และทนทานมาก แต่ไม่แม่นยำ หรือเสถียรเท่ากับ RTD และเทอร์มิสเตอร์ RTD ซึ่งมีความเสถียร และมีช่วงระดับความร้อนที่ค่อนข้างกว้าง แต่ไม่ทนทาน
เนื่องจากต้องใช้กระแสไฟฟ้าในการวัดค่า RTD จึงมีความไม่ถูกต้องจากการทำความร้อนด้วยตัวเอง เทอร์มิสเตอร์มัก จะแม่นยำกว่าเซ็นเซอร์ทั้งสอง แต่มีช่วงระดับความร้อนที่จำกัดกว่ามาก นอกจากนี้ยังอาจเกิดความร้อนในตัวเองอีกด้วย เซ็นเซอร์อินฟราเรดสามารถใช้ เพื่อวัดระดับความร้อนที่สูงกว่าอุปกรณ์อื่นๆ และทำได้โดยไม่ต้องสัมผัสโดยตรง กับพื้นผิวที่กำลังวัด
การเลือกใช้งานเทอร์โมคัปเปิล
เนื่องจากเซ็นเซอร์ชนิดนี้ วัดได้ในช่วงระดับความร้อนที่กว้าง และสามารถใช้งานได้ค่อนข้างทนทาน จึงมักใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เกณฑ์ต่อไปนี้ใช้ในการเลือกซื้อมาใช้งาน
- ช่วงการวัดอุณหภูมิ
- ทนต่อสารเคมี
- ทนต่อการขัดถู และการสั่นสะเทือน
- ข้อกำหนดในการติดตั้ง (อาจต้องเข้ากันได้กับอุปกรณ์ที่มีอยู่เช่น รูที่มีอยู่ อาจกำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางของโพรบเป็นต้น)
เทอร์โมคัปเปิ้ลรุ่นแนะนำ
โพรบแบบเทอร์โมคัปเปิ้ล (Thermocouple Probe) รุ่น HI766PC (Penetration Probe) ออกแบบมาเพื่อวัดของแข็งกึ่งแข็ง และตัวอย่างที่มีอุณหภูมิสูง เวลาตอบสนองของการวัด จะขึ้นอยู่กับตำแหน่งของเซ็นเซอร์เทียบกับพื้นผิวที่กำลังวัด โครงสร้างปลายแหลม HI766PC มีการตอบสนองอุณหภูมิ 15 วินาที ด้วยโครงสร้างสเตนเลสที่แข็งแกร่ง ป้องกันสนิมทนต่อการกัดกร่อน สินค้าคุณภาพสูง จาก USA ขายราคาถูก จัดส่งทั่วไทย
- อุณหภูมิสูงสุด 900 ° C
- เวลาตอบสนอง 15 วินาที
- ความยาวโพรบ 155 มม. (6.1 นิ้ว)
- เส้นผ่าศูนย์กลาง 3 มม. (0.12นิ้ว)
- หัววัดทำจากสแตนเลสกันสนิม
โพรบวัดอุณหภูมิ (Thermocouple Probe) รุ่น HI766PC (Penetration Probe)
HI766PC (Penetration Probe) ออกแบบมา เพื่อวัดระดับความร้อนของของแข็ง กึ่งแข็ง และตัวอย่างที่มีอุณหภูมิสูง โครงสร้างปลายแหลม การตอบสนองอุณหภูมิ 15 วินาที ด้วยโครงสร้างสเตนเลส ที่แข็งแกร่งป้องกันสนิม ทนต่อการกัดกร่อน สินค้าคุณภาพสูงจาก USA
- อุณหภูมิสูงสุด 900 ° C
- เวลาตอบสนอง 15 วินาที
- ความยาวโพรบ 155 มม. (6.1 นิ้ว)
- เส้นผ่าศูนย์กลาง 3 มม. (0.12นิ้ว)
- หัววัดทำจากสแตนเลสกันสนิม
โพรบเทอร์โมคัปเปิ้ล (Thermocouple Probe) รุ่น HI766F ใช้กับเครื่องมือวัดอุณหภูมิชนิดเทอร์โมคัปเปิ้ล ได้รับการออกแบบมาเพื่อวัดในของแข็ง ที่มีอุณหภูมิสูง การตอบสนองที่รวดเร็ว 4 วินาทีสำหรับการอ่านอุณหภูมิ ด้วยโครงสร้างสเตนเลสสตีล AISI 316 ที่ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม หัววัดนี้สามารถวัดพื้นผิวที่ร้อนได้มากถึง 1,100 องศาเซลเซียส (2,000 องศาฟาเรนไฮต์) เหมาะสำหรับวัดในตู้อบ เตาอบ สินค้าคุณภาพสูง จาก USA ขายราคาถูก จัดส่งทั่วไทย
- รองรับอุณหภูมิสูงสุด 1,100 ° C
- เวลาตอบสนอง 4 วินาที
- ความยาวโพรบ 255 มม. (10 นิ้ว)
- หัววัดทำจาก AISI 316 สแตนเลส
- เส้นผ่าศูนย์กลาง 1.5 มม. (0.06 นิ้ว)
- สายเคเบิล 1 ม. (3.3 นิ้ว)
โพรบวัดอุณหภูมิแบบทนความร้อนสูงรุ่น HI766F (High Temperature Probe)
HI766F ออกแบบมา เพื่อวัดระดับความร้อนของของแข็ง ที่มีอุณหภูมิสูง การตอบสนองที่รวดเร็ว 4 วินาที โครงสร้างสเตนเลสสตีล AISI 316 ที่ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม หัววัดนี้สามารถวัดพื้นผิวที่ร้อนได้มากถึง 1100 องศาเซลเซียส เหมาะสำหรับวัดระดับความร้อนในตู้อบ สินค้าคุณภาพสูงจาก USA
- รองรับอุณหภูมิสูงสุด 1100 ° C
- เวลาตอบสนอง 4 วินาที
- ความยาวโพรบ 255 มม. (10 นิ้ว)
- หัววัดทำจาก AISI 316 สแตนเลส
- เส้นผ่าศูนย์กลาง 1.5 มม. (0.06 นิ้ว)
- สายเคเบิล 1 ม. (3.3 นิ้ว)
โพรบเทอร์โมคัปเปิ้ล (Thermocouple Probe) รุ่น HI766F1 ออกแบบมาเพื่อวัดพื้นผิวที่ยากต่อการเข้าถึง ซึ่งอาจทำได้ยากเมื่อวัดด้วยเครื่องวัดแบบดั้งเดิม เวลาตอบสนองของการวัด จะขึ้นอยู่กับตำแหน่งของเซ็นเซอร์เทียบกับพื้นผิวที่กำลังวัด การตอบสนองที่รวดเร็ว 1 วินาที สำหรับการอ่านอุณหภูมิ สำหรับพื้นผิวที่มีอุณหภูมิสูงถึง 480 ° C (900 ° F) สินค้าคุณภาพสูง จาก USA ขายราคาถูก จัดส่งทั่วไทย
- อุณหภูมิสูงสุด 480 ° C
- เวลาตอบสนอง 1 วินาที
- เส้นผ่าศูนย์กลาง 2 มม.
- แอปพลิเคชั่นเข้าถึงพื้นที่ยาก
โพรบวัดอุณหภูมิแบบเทอร์โมคัปเปิ้ลรุ่น HI766F1 (Wire Temperature Probe)
HI766F1 ออกแบบมา เพื่อวัดระดับความร้อนของพื้นผิว ที่ยากต่อการเข้าถึง ซึ่งอาจทำได้ยาก เมื่อวัดด้วยเครื่องวัดแบบดั้งเดิม เวลาตอบสนองของการวัด จะขึ้นอยู่กับตำแหน่งของเซ็นเซอร์ เทียบกับพื้นผิวที่กำลังวัด การตอบสนองที่รวดเร็ว 1 วินาที สำหรับการอ่านระดับความร้อน สำหรับพื้นผิวที่มีระดับความร้อนสูงถึง 480 ° C (900 ° F) สินค้าคุณภาพสูงจาก USA ขายราคาถูก จัดส่งทั่วไทย
- อุณหภูมิสูงสุด 480 ° C
- เวลาตอบสนอง 1 วินาที
- เส้นผ่าศูนย์กลาง 2 มม.
- แอปพลิเคชั่นเข้าถึงพื้นที่ยาก
เทอร์โมคัปเปิ้ลโพรบ (Thermocouple Probe) รุ่น HI766PD สำหรับ Air และ Gas ออกแบบมาเพื่อวัดอากาศ และก๊าซตัวอย่าง เวลาตอบสนองของการวัด จะขึ้นอยู่กับตำแหน่งของเซ็นเซอร์เทียบกับสารที่กำลังวัด HI766PD มีรูระบายอากาศอยู่ที่ปลายโพรบ มีการตอบสนองต่ออุณหภูมิภายใน 20 วินาที ด้วยโครงสร้างเหล็กกล้าไร้สนิม ทนต่อการกัดกร่อน แข็งแรง สามารถสอบตัวอย่างก๊าซที่มีอุณหภูมิได้ถึง 300 องศาเซลเซียส (570 องศาฟาเรนไฮต์) สินค้าคุณภาพสูงจาก USA ขายราคาถูก จัดส่งทั่วไทย
- รองรับอุณหภูมิสูงสุด 300 ° C (570 ° F)
- เวลาตอบสนอง 20 วินาที
- ความยาวโพรบ 250 มม.
- หัววัดทำจากสแตนเลสคุณภาพสูง
- เส้นผ่าศูนย์กลาง 3 มม. (0.12 “)
- เหมะสำหรับวัดอากาศ ก๊าซ
- สินค้าคุณภาพสูง จาก USA
โพรบวัดอุณหภูมิ (Thermocouple Probe) รุ่น HI766PD สำหรับ Air และ Gas
HI766PD สำหรับ Air และ Gas ออกแบบมา เพื่อวัดระดับความร้อนของอากาศ และก๊าซ รูระบายอากาศอยู่ที่ปลายโพรบ สำหรับการวัดก๊าซ ตอบสนองต่อระดับความร้อนภายใน 20 วินาที ด้วยโครงสร้างเหล็กกล้าไร้สนิม ทนต่อการกัดกร่อน ทดสอบตัวอย่างก๊าซที่มีอุณหภูมิได้ถึง 300° C
- รองรับอุณหภูมิสูงสุด 300 ° C (570 ° F)
- เวลาตอบสนอง 20 วินาที
- ความยาวโพรบ 250 มม.
- หัววัดทำจากสแตนเลสคุณภาพสูง
- เส้นผ่าศูนย์กลาง 3 มม. (0.12 “)
- เหมะสำหรับวัดระดับความร้อนอากาศ ก๊าซ
โพรบวัดอุณหภูมิ (Thermocouple Probe) รุ่น HI766PA เป็นหัววัดอุณหภูมิแบบสัมผัส ใช้ Thermocouple ชนิด K ซึ่งออกแบบมาสำหรับใช้เครื่องวัดเทอร์โมคัปเปิล เพื่อวัดกับพื้นผิว เช่น ท่อกลม โดยที่หัววัดมีความยืดหยุ่นของหัววัด ช่วยให้ผู้ใช้สามารถสัมผัสกับพื้นผิวโค้ง เช่น ท่อลม ท่อน้ำเย็น เป็นต้น สินค้าคุณภาพสูง ขายราคาถูก จัดส่งทั่วไทย
- วัดอุณหภูมิสูงสุด 320 ° C
- เวลาตอบสนอง 7 วินาที
- ความยาวโพรบ 280 มิลลิเมตร
- เหมาะสำหรับวัดอุณหภูมิพื้นผิวท่อโค้ง ลูกกลิ้ง
โพรบวัดอุณหภูมิรุ่น HI766PA (Roller Surface Probe)
โพรบวัดอุณหภูมิ (Thermocouple Probe) รุ่น HI766PA เป็นหัววัดระดับความร้อนแบบสัมผัส ใช้ Thermocouple ชนิด K ซึ่งออกแบบมา สำหรับใช้เครื่องวัดระดับความร้อนพื้นผิวเช่น ท่อกลม โดยที่หัววัดมีความยืดหยุ่นของหัววัด ช่วยให้ผู้ใช้ สามารถสัมผัสกับพื้นผิวโค้งเช่น ท่อลม ท่อน้ำเย็นเป็นต้น
- วัดอุณหภูมิสูงสุด 320 ° C
- เวลาตอบสนอง 7 วินาที
- ความยาวโพรบ 280 มิลลิเมตร
- เหมาะสำหรับวัดอุณหภูมิพื้นผิวท่อ โค้ง ลูกกลิ้ง
HI93531N ตรวจสอบความร้อนโดยใช้หัววัดแบบ thermocouple Type-K (ต้องซื้อหัววัดเพิ่ม) มีช่วงการวัดอุณหภูมิที่กว้างขึ้น กว่าเซ็นเซอร์เทอร์มิสเตอร์ แต่ให้ความแม่นยำ หน้าจอ LCD แสดงอุณหภูมิปัจจุบัน และการอ่านอุณหภูมิสูงสุดหรือต่ำสุด สามารถเลือกที่จะแสดงการอ่านในองศาฟาเรนไฮต์ หรือเซลเซียส ปิดโดยอัตโนมัติเมื่อไม่ใช้งาน (ตั้งค่าได้ระหว่าง 8 ถึง 60 นาที) ทำงานด้วยแบตเตอรี่ 3X1.5V AA : มีหัววัดอุณหภูมิให้เลือกมาก ตามลักษณะการใช้งาน
- ช่วงการวัด: -200.0 ถึง 1371 ° C
- ความแม่นยำของอุณหภูมิ ± 0.5 ° C
- เชื่อมต่อกับเครื่องคอมพิวเตอร์ผ่านพอร์ต RS232
- สินคุณภาพสูง จาก USA มีใบรับรองการสอบเทียบ (Certificate) จากโรงงาน
HI93531N แบบ thermocouple Type-K
HI93531N ตรวจสอบความร้อน โดยใช้หัววัดแบบเทอร์โมคัปเปิ้ล thermocouple Type-K (ต้องซื้อหัววัดเพิ่ม) มีช่วงการวัดอุณหภูมิ ที่กว้างขึ้นกว่าเซ็นเซอร์เทอร์มิสเตอร์ แต่ให้ความแม่นยำ หน้าจอ LCD แสดงอุณหภูมิปัจจุบัน และการอ่านระดับความร้อนสูงสุดหรือต่ำสุด สามารถเลือกที่จะแสดงการอ่าน ในองศาฟาเรนไฮต์ หรือเซลเซียส ปิดโดยอัตโนมัติเมื่อไม่ใช้งาน มีหัววัดระดับความร้อนให้เลือกมาก ตามลักษณะการใช้งาน
- ช่วงการวัด: -200.0 ถึง 1371 ° C
- ความแม่นยำของอุณหภูมิ ± 0.5 ° C
- เชื่อมต่อกับเครื่องคอมพิวเตอร์ผ่านพอร์ต RS232
- สินคุณภาพสูงจาก USA มีใบรับรองการสอบเทียบ (Certificate) จากโรงงาน