เทอร์โมคัปเปิล (Thermocouple) คืออะไร?
เทอร์โมคัปเปิล คือ อุปกรณ์วัดอุณหภูมิ หรือเซนเซอร์สำหรับวัดอุณหภูมิ โดยใช้หลักการเปลี่ยนแปลงความร้อน หรืออุณหภูมิให้เป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้า (emf) Thermocouple ประกอบด้วย ลวดโลหะตัวนำ 2 ชนิดที่แตกต่างกันทางโครงสร้างของอะตอม นำมาเชื่อมปลายทั้ง 2 เข้าด้วยกัน โดยเรียกปลายนี้ว่า Measuring point หรือ Hot junction (T1) (จุดวัดอุณหภูมิ) ซึ่งเป็นจุดที่ใช้วัดอุณหภูมิ และจะมีปลายอีกข้างหนึ่งของลวดโลหะปล่อยว่าง ซึ่งเรียกว่า Cold junction (T2) (จุดอ้างอิง) ดังภาพประกอบด้านล่าง ซึ่งหากจุดวัดอุณหภูมิ และจุดอ้างอิง มีอุณหภูมิต่างกันก็จะทำให้มีการนำกระแสในวงจรเทอร์โมคัปเปิลทั้งสองข้าง ปรากฏการณ์ดังกล่าวนี้ค้นพบในปี ค.ศ.1821 โดย Thomus Seebeck นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน
การต่อลวดโลหะ A และลวดโลหะ B ของเทอร์โมคัปเปิล
หลักการทำงานของเทอร์โมคัปเปิล และประวัติความเป็นมา
เทอร์โมคัปเปิลทำงานโดยอาศัยคุณสมบัติทางไฟฟ้าของโลหะ 2 ชนิดที่ว่า เมื่อปลายลวดโลหะหรือโลหะผสม 2 ชิ้นที่ไม่เหมือนกันเชื่อมติดกัน ถ้าอุณหภูมิที่ปลายลวดด้านที่เชื่อมกัน แตกต่างกับปลายลวดด้านที่เหลือ จะเกิดความต่างศักดิ์ มีหน่วยเป็น ไมโครโวลท์ (µV) หรือ มิลลิโวลท์ (mV) เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า Seebeck Effect ตามชื่อ Mr. Thomas Johann Seebeck ซึ่งเป็นผู้ค้นพบปรากฏการณ์นี้ โดยลวดโลหะที่กล่าวถึงก็คือ เทอร์โมคัปเปิล หรือ เซนเซอร์วัดอุณหภูมินั่นเอง
รูป ปรากฏการณ์ซ๊เบค “Seebeck Effect”
ระบบย้อนกลับของ Seebeck Effect คือ เมื่อจ่ายไฟฟ้าเข้าไปในวงจรเทอร์โมคัปเปิล จะได้อุณหภูมิที่เย็นที่ cold junction และร้อนที่ hot junction เรียกผลแบบนี้ว่า “Peltier Effect”
รูป ปรากฏการณ์ เพลเทียร์ “Peltier Effect”
คุณสมบัติของเทอร์โมคัปเปิล แบบมาตรฐาน (Characteristic of Standard Thermocouples)
เทอร์โมคัปเปิล มีคุณสมบัติพื้นฐานที่ ควรนำมาพิจารณาว่าเทอร์โมคัปเปิล (Thermocouple) นั้นๆ ดีหรือไม่อย่างไร โดยมี 5 คุณสมบัติเบื้องต้นที่ควรคำนึงถึง ดังนี้
โครงสร้างของเทอร์โมคัปเปิล
- ความไว (Sensitivity) จากตารางแรงเคลื่อนของ NBS แสดงว่าย่านของแรงเคลื่อนจากเทอร์โมคัปเปิลจะมีค่าน้อยกว่า 100 mV แต่ความไวที่แท้จริงในการใช้งานจะขึ้นอยู่กับการใช้วงจรปรับสภาพสัญญาณและตัวเทอร์โมคัปเปิลเอง
- โครงสร้าง (Construction) โครงสร้างของเทอร์โมคัปเปิลมีลักษณดังรูปที่5 โดยต้องมีลักษณะดังนี้คือ: มีความต้านทานต่ำ ให้สัมประสิทธิ์อุณหภูมิสูง ต้านทานต่อการเกิดออกไซด์ที่อุณหภูมิสูงๆ ทนต่อสภาวะแวดล้อมที่นำไปใช้วัดค่า และเป็นเชิงเส้นสูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ตัวฝักหรือท่อป้องกันส่วนมากจะทำจากแสตนเลส ความไวของเทอร์โมคัปเปิลขึ้นอยู่กับความหนาของท่อป้องกันทั้งเยอรมันเนียมและซิลิคอนจะทำให้คุณสมบัติการเกิดเทอโมอิเล็กทริกจึงใช้กันมากในอุปกรณ์ทำความเย็น (peltier element) มากกว่าที่จะใช้เป็นเทอร์โมคัปเปิลวัดอุณหภูมิ ขนาดของสายเทอร์โมคัปเปิลกำหนดได้จากการใช้งานแต่ละอย่าง และมีขนาดจาก #10 ในสภาวะแวดล้อมที่ไม่คงที่ จนถึงขนาด # 30 หรือแม้กระทั่ง 0.02 mm ซึ่งเป็นสายแบบไมโครไวร์(microwire) ที่ใช้กับการวัดอุณหภูมิการกลั่นในงานทางชีววิทยา
- ย่านการใช้งาน (Range) ย่านอุณหภูมิการใช้งานและความไวในการวัดของเทอร์โมคัปเปิล แต่ละตัว จะแตกต่างกันตามแต่ละสมาคมจะกำหนด ในส่วนที่สำคัญคือค่าแรงเคลื่อนที่ออกมาจากแต่ละอุณหภูมิ จะต้องอ้างอิงกับตารางค่ามาตรฐานของแต่ละสมาคมที่ใช้ให้ถูกต้องเป็นเอกภาพเดียวกันหมดทั้งระบบ
- เวลาตอบสนอง (Time Response) เวลาตอบสนองของเทอร์โมคัปเปิลขึ้นอยู่กับประเภทของเทอร์โมคัปเปิล เช่น ประเภทกราวด์ (Grounded Thermocouple) จะมีเวลาตอบสนองรวดเร็วกว่าประเภท Ungrounded Thermocouple
- การปรับสภาพสัญญาณ (Signal Conditioning) ปกติแรงเคลื่อนของเทอร์โมคัปเปิลจะมีขนาดน้อยมากจึงจำเป็นต้องมีการขยายสัญญาณโดยใช้ออปแอมป์ขยายความแตกต่างที่มีอัตราขยายสูงๆ
ที่มา————————————-> http://www.xn--42c1bna1als2dxb6a9ihv3l.com/
สามารเข้าชมสินค้า SAJI ได้ที่ https://sa-thai.com/shop/
