Probe วัดอุณหภูมิ และข้อคำนึงในการเลือกใช้ในงานให้เหมาะสม

คู่มือนี้จะแนะนำให้คุณรู้จัก โพรบ (Probe) วัดอุณหภูมิ หรือหัววัดอุณหภูมิ แต่ละประเภท ตลอดจนคุณสมบัติ หลักการทำงาน และการใช้งาน ไม่ว่าจะเป็นแบบ RTDs, NTCs และ Thermocouples เพื่อหาโพรบวัดอุณหภูมิที่เหมาะกับการใช้งานของคุณ โพรบวัดอุณหภูมิ คือ เครื่องมือวัดอุณหภูมิของแข็ง ของเหลว และก๊าซ ซึ่งมีหลากหลายรูปแบบและประสิทธิภาพ การเลือกใช้เครื่องมือที่ถูกต้องเพื่อให้ตอบโจทย์การใช้งานที่ต้องการจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง โดยคู่มือนี้จะช่วยให้ความรู้ ประโยชน์ วิธีการใช้งาน และคุณสมบัติของโพรบอุณหภูมิแต่ละชนิด

เครื่องวัดอุณหภูมิแบบโพรบมีความแม่นยำเชื่อถือได้ และยังมีฟังก์ชันการใช้งานที่หลากหลายมากกว่าเทอร์โมมิเตอร์แบบดั้งเดิม

• ความแม่นยำ: เครื่องวัดอุณหภูมิแบบโพรบนั้นให้ความแม่นยำของผลมากกว่าเทอร์โมมิเตอร์แบบดั้งเดิม เนื่องจากมีการวัดอุณหภูมิโดยตรง
• ความรวดเร็ว: โพรบวัดอุณหภูมิแสดงผลการวัดได้รวดเร็วกว่าเทอร์โมมิเตอร์แบบดั้งเดิม ซึ่งสามารถตรวจสอบและควบคุมได้แบบทันที
• การแสดงผลซ้ำ: เครื่องมือนี้สามารถแสดงผลซ้ำได้มากขึ้น ซึ่งหมายถึงความสามารถในการอ่านค่าที่แม่นยำในแต่ละครั้งที่ใช้งาน โดยเหมาะอย่างยิ่งกับการใช้งานในอุตสาหกรรมที่ต้องควบคุมอุณหภูมิให้เที่ยงตรง
• ความทนทาน: โพรบวัดอุณหภูมิหลายประเภทมีการสร้างมาให้ทนทานต่อสภาพการใช้งานที่หนัก ซึ่งสามารถใช้งานได้อย่างยาวนานกว่าเทอร์โมมิเตอร์แบบดั้งเดิม
• ความหลากหลายของการรองรับ: เครื่องมือนี้ออกแบบมาในหลากหลายรูปแบบที่สามารถวัดอุณหภูมิของของเหลว ของแข็ง และก๊าซ
• การตรวจสอบจากระยะไกล: โพรบวัดอุณหภูมิสามารถเชื่อมต่อได้กับระบบล็อกอินข้อมูลหรือการตรวจดูอุปกรณ์ โดยสามารถตรวจสอบข้อมูลอุณหภูมิจากที่ระยะไกลได้

โพรบวัดอุณหภูมินั้นมีหลากหลายประเภท ซึ่งมีหน้าที่การใช้งานที่แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการออกแบบและประเภทหัววัด โดยทั่วไปจะทำงานด้วยการตรวจจับกับสิ่งที่สัมผัส และรับรู้ถึงการเปลี่ยนแปลงในลักษณะเฉพาะของวัตถุหรือสภาพแวดล้อม โดยทั่วไปตัวตรวจจับจะทำจากวัสดุที่สามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ อย่างสารกึ่งตัวนำหรือเซรามิก หากเป็นโพรบวัดอุณหภูมิที่การตรวจจับแบบ จำเป็นต้องมีการนำไปสัมผัสทางกายภาพ แต่หากเป็นแบบไร้สัมผัสจะใช้อินฟราเรดในการวัดจากระยะไกล นอกจากนี้ ตัวโพรบวัดอุณหภูมิยังเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อ่านค่าที่แปลงข้อมูลได้ เช่น จากแรงดันไฟฟ้าแปลงเป็นการอ่านค่าอุณหภูมิได้

ชนิดของโพรบวัดอุณหภูมิที่พบได้ทั่วไป มีดังนี้

• โพรบวัดอุณหภูมิแบบ RTDs (Resistance Temperature Detectors)
• โพรบวัดอุณหภูมิแบบ NTC (Negative Temperature Coefficient)
• โพรบวัดอุณหภูมิแบบ Thermocouple

การเลือกโพรบวัดอุณหภูมิแต่ละประเภทนั้นควรเลือกตามความต้องการใช้งาน

RTD Temperature Probe คือ การใช้ค่าต้านทานของไฟฟ้าในการวัดอุณหภูมิ โดยโพรบวัดอุณหภูมิแบบ RTD นิยมใช้งานในธุรกิจอุตสาหกรรม ทั้งในขั้นตอนการควบคุม การเฝ้าตรวจสังเกตการณ์ และการสอบเทียบอุณหภูมิ โพรบวัดอุณหภูมิแบบ RTD ขึ้นชื่อในเรื่องของความแม่นยำ ความสามารถในการวัดซ้ำและความเสถียรสูง ซึ่งเหมาะกับการเลือกใช้ในงานที่ต้องการความแม่นยำของการควบคุมอุณหภูมิมาก ๆ

โพรบวัดอุณหภูมิชนิดนี้ใช้วงจรบริดจ์แบบวีตสโตนเพื่อวัดการเปลี่ยนแปลงของค่าต้านทานซึ่งเกิดขึ้นจากอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง ซึ่งอุปกรณ์นี้ออกแบบโดยซามูเอล ฮันเตอร์ คริสตี้ และเป็นที่นิยมใช้ภายหลังจาก ชาลส์ วีทสโตน นำมาพัฒนา วงจรรูปทรงเพชรจะเปรียบเทียบแรงต้านที่ทราบค่าและไม่ทราบค่า โดยใช้แขนสองข้างของบริดจ์ในการสร้างสมดุลของความต้านทานให้มีผลลัพธ์เป็นศูนย์ ลักษณะแบบนี้ช่วยให้วัดอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ จึงเป็นโพรบวัดอุณหภูมิที่เหมาะกับการใช้งานในอุตสาหกรรมและวงการวิทยาศาสตร์ที่ความแม่นยำสูงคือสิ่งสำคัญ

ข้อคำนึงในการเลือกใช้โพรบวัดอุณหภูมิแบบ RTD:

• วัสดุ: วัสดุขององค์ประกอบ RTD นั้นจะส่งผลต่อความแม่นยำ ความเสถียร และประสิทธิภาพที่ดีในระยะยาว โดยแพลตตินัม นิกเกิล และทองแดง เป็นที่นิยมในโพรบวัดอุณหภูมิแบบ RTD มากที่สุด
• ความแม่นยำ: ความแม่นยำของ RTD เกิดจากหลายปัจจัย รวมไปถึงวัสดุพื้นฐานที่ใช้ ขนาดและรูปทรง ตลอดจนความคงที่ของวงจรบริดจ์แบบวีตสโตน
• เวลาในการตอบสนอง: เวลาในการตอบสนองเพื่อแสดงผล คือ ช่วงระยะเวลาที่ใช้สำหรับหัววัดอุณหภูมิ เพื่ออ่านค่าสุดท้ายหลังจากอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไป
• ช่วงระยะเวลาการดำเนินการ: โพรบวัดอุณหภูมิ RTD มีช่วงอุณหภูมิในการทำงานกว้างกว่าชนิดอื่น ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย
• ประเภทของการเชื่อมต่อ: ตัวเชื่อมต่อของโพรบ RTD นั้นมีหลายรูปแบบ เช่น ขั้วต่อสกรู ขั้วต่อแบบปลั๊กอิน และอื่นๆ
• การป้องกันสภาพแวดล้อม: โพรบวัดอุณหภูมิชนิดนี้ใช้ได้ในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย เนื่องจากมีการป้องกันความชื้น การสั่นสะเทือน และการรบกวนของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า

โพรบวัดอุณหภูมิแบบ NTC ใช้เทอร์มิสเตอร์ในการวัดอุณหภูมิ โดยแรงต้านทานของส่วนประกอบนี้จะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น จึงนำการเปลี่ยนแปลงของแรงต้านนี้ไปใช้วัดอุณหภูมิได้

โพรบวัดอุณหภูมิแบบ NTC โดยทั่วไปใช้งานได้หลากหลาย รวมไปถึงการควบคุมอุณหภูมิ การเฝ้าสังเกตอุณหภูมิ และการเพิ่มอุณหภูมิชดเชยที่เสียไป เครื่องมือวัดอุณหภูมินี้มีการตอบสนองอย่างรวดเร็ว ความไวสูงและราคาถูก ทำให้เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจในการเลือกใช้งาน

นอกจากความแม่นยำ ระยะเวลาการทำงาน และชนิดของตัวเชื่อมต่อแล้ว สายเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบ NTC นั้นควรพิจารณาในการเลือกใช้ตามข้อมูลด้านล่างนี้

• วัสดุ: เทอร์มิสเตอร์ NTC โดยทั่วไปแล้วทำจากเซรามิกหรือโพลีเมอร์
• B value: ค่า B ของโพรบวัดอุณหภูมิแบบ NTC คือการวัดค่าความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

Thermocouple คือการรวมกันของสายไฟที่ทำจากโลหะต่างกัน เมื่อจุดเชื่อมต่อระหว่างโลหะรับรู้ถึงการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ จะเกิดแรงดันไฟฟ้า ขนาดของแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำนั้นสามารถใช้เพื่อวัดอุณหภูมิได้

เทอร์โมคัปเปิลมีระยะอุณหภูมิที่กว้าง มีความแม่นยำสูง และตอบสนองได้อย่างรวดเร็ว จึงสามารถใช้งานได้หลากหลายแบบ ตั้งแต่การใช้ในอุตสาหกรรม จนถึงการใช้วัดอุณหภูมิในอาหาร

ปัจจัยสำคัญที่ใช้ในการเลือกเทอร์โมคัปเปิล มีดังนี้

• ประเภท: ประเภทของเทอร์โมคัปเปิลที่คุณเลือกใช้ จะขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะในการใช้งาน ที่พบบ่อยได้แก่ Type K, Type J, Type T, Type E และ Type N
• อุณหภูมิ: ช่วงอุณหภูมิที่กว้างนั้นเป็นข้อดีของเทอร์โมคัปเปิล จึงเลือกใช้งานได้จากช่วงอุณหภูมิที่เหมาะกับความต้องการ
• รูปแบบหัวต่อ: เทอร์โมคัปเปิลมีหัวต่อให้เลือกหลายรูปแบบ รวมไปถึงแบบเปิดหัว แบบกราวด์ และแบบไม่กราวด์
• วัสดุที่ห่อหุ้ม: เทอร์โมคัปเปิลเลือกใช้วัสดุที่ห่อหุ้มหลายประเภท เช่น สเตนเลสสตีล อินโคเนล และอื่นๆ

เครื่องสอบเทียบวัดอุณหภูมิ เป็นขั้นตอนสำคัญในการรับรองที่ทำให้มั่นใจว่าโพรบวัดอุณหภูมินี้มีความถูกต้อง แม่นยำ น่าเชื่อถือ ขั้นตอนนี้เกี่ยวข้องกับการเปรียบเทียบการอ่านค่าของหัววัดอุณหภูมิกับค่ามาตรฐาน และมีการปรับเปลี่ยนตามความจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถวัดค่าได้อย่างถูกต้องและสม่ำเสมอ

ขั้นตอนในการเปรียบเทียบโพรบวัดอุณหภูมินั้นมี 2 วิธีหลัก ดังนี้

• การสอบเทียบแบบเปรียบเทียบ คือการใช้โพรบวัดอุณหภูมิเปรียบเทียบกับมาตรฐาน เช่น เทอร์โมมิเตอร์อ้างอิง ที่อุณหภูมิต่าง ๆ กัน หากการอ่านค่าของโพรบต่างจากเทอร์โมมิเตอร์ที่อ้างอิง สามารถปรับโพรบวัดอุณหภูมิจนกว่าจะได้ค่าการอ่านอยู่ในช่วงค่าพิกัดความเผื่อที่ยอมรับได้
• การสอบเทียบแบบ Bath เป็นวิธีที่นำโพรบวัดอุณหภูมิแช่ลงในสภาพแวดล้อมที่ควบคุมได้ โดยจะรักษาอุณหภูมิให้อยู่ในระดับคงที่ การอ่านค่าอุณหภูมิของโพรบเทียบกับการอ่านค่าอุณหภูมิใน Bath และหากจำเป็น จะมีการปรับโพรบเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถอ่านค่าอยู่ในช่วงที่ยอมรับได้

ไม่ว่าจะเลือกใช้วิธีใดก็ตาม การสอบเทียบเครื่องมือวัดอุณหภูมิแบบโพรบเป็นประจำคือสิ่งสำคัญ เพื่อให้แน่ใจว่าโพรบวัดอุณหภูมิยังทำงานได้อย่างถูกต้องและแม่นยำ โดยความถี่หรือระยะการสอบเทียบของโพรบวัดอุณหภูมินั้นขึ้นอยู่กับการใช้งานและความเสถียรของโพรบ

นอกเหนือจากการสอบเทียบโดยทั่วไปตามปกติแล้ว โพรบวัดอุณหภูมิควรได้รับการตรวจสอบและบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ เพื่อให้แน่ใจว่าหัววัดอยู่ในสภาพการทำงานที่ดี และมีการตรวจสอบ ชี้ชัด และได้รับการแก้ไขก่อนที่ปัญหาร้ายแรงจะเกิดขึ้น