เซ็นเซอร์อุณหภูมิ (Temperature Sensor) มีความแตกต่างกันไป ตั้งแต่อุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิแบบธรรมดา ไปจนถึงเซมิคอนดักเตอร์ประเภทที่มีความไวสูง ซึ่งสามารถควบคุมกระบวนการที่ซับซ้อนได้
จากชั้นเรียนวิทยาศาสตร์ในโรงเรียนกล่าวว่า”อุณหภูมิคือ“การเคลื่อนที่ของโมเลกุล และอะตอมก่อให้เกิดความร้อน (พลังงานจลน์) และยิ่งการเคลื่อนที่มากเท่าไหร่ ความร้อนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เซนเซอร์ตรวจจับอุณหภูมิ จะวัดปริมาณพลังงานความร้อน หรือแม้แต่ความเย็น ที่สร้างขึ้นโดยวัตถุ หรือระบบทำให้เราสามารถ “รับรู้” หรือตรวจจับการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพของอุณหภูมินั้นได้ ทั้งแบบอนาล็อก หรือดิจิตอล
มีเซนเซอร์วัดอุณหภูมิหลายประเภทให้เลือกใช้งาน และทั้งหมดมีลักษณะที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับการใช้งานจริง เซ็นเซอร์อุณหภูมิประกอบด้วย สองประเภทพื้นฐานทางกายภาพ
- ประเภทเซ็นเซอร์แบบสัมผัส: เซ็นเซอร์ประเภทนี้ ใช้หลักการ “นำความร้อน” จำเป็นต้องสัมผัสกับวัตถุ เพื่อตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ สามารถใช้ตรวจจับอุณหภูมิของแข็ง ของเหลวหรือก๊าซในช่วงอุณหภูมิต่างๆ
- ประเภทเซ็นเซอร์แบบไม่สัมผัส: เซ็นเซอร์ประเภทนี้ ใช้การพาความร้อน และการแผ่รังสี เพื่อตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ สามารถใช้ตรวจจับของเหลว และก๊าซที่ปล่อยพลังงานที่เปล่งประกายออกมา เมื่อความร้อนสูงขึ้น และความเย็นจะตกลงสู่ด้านล่างในกระแสพาความร้อน หรือตรวจจับพลังงานที่แผ่ออกมาจากวัตถุ ในรูปของรังสีอินฟาเรด
ชนิดของเซ็นเซอร์อุณหภูมิ
หลักการพื้นฐานเซ็นเซอร์อุณหภูมิ ซึ่งถูกใช้ในเทอโมมิเตอร์ ซึ่งเราสามารถแบ่งย่อยออกเป็นเซ็นเซอร์สามกลุ่มดังต่อไปนี้ Electro-mechanical, Resistive และ Electronic และทั้งสามประเภทจะกล่าวถึงต่อไป
เทอร์โมสตัท (Thermostat)
เทอร์โมสตัทเป็นเซ็นเซอร์ หรือสวิตช์อุณหภูมิเชิงกลแบบสัมผัส ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วประกอบด้วยโลหะสองชนิดที่แตกต่างกัน เช่น นิกเกิล ทองแดง ทังสเตนหรืออลูมิเนียมเป็นต้น ซึ่งเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน เพื่อสร้างแถบ Bi-metallic อัตราการขยายตัวเชิงเส้นที่แตกต่างกันของโลหะทั้งสองชนิด ทำให้เกิดการดัดเชิงกลเมื่อได้รับความร้อน
แถบสองโลหะ สามารถใช้เป็นสวิตช์ไฟฟ้า หรือเป็นวิธีเชิงกลในการทำงานของสวิตช์ไฟฟ้า ในระบบควบคุมอุณหภูมิ และใช้อย่างกว้างขวางเพื่อควบคุมองค์ประกอบความร้อนของน้ำร้อนในหม้อไอน้ำ เตาเผา ถังเก็บน้ำร้อน และในรถยนต์ ระบบระบายความร้อนหม้อน้ำ เซ็นเซอร์ชนิดนี้มีความแม่นยำไม่สูงมาก เมื่อเปรียบเทียบกับเซ็นเซอร์ชนิดอื่นๆ
เทอร์มิสเตอร์ (Thermistor)
เทอร์มิสเตอร์เป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิอีกประเภทหนึ่ง เป็นตัวต้านทานชนิดพิเศษ ซึ่งเปลี่ยนความต้านทานทางกายภาพ เมื่อสัมผัสกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ เทอร์มิสเตอร์โดยทั่วไปทำจากวัสดุเซรามิก เช่น ออกไซด์ของนิกเกิล แมงกานีส หรือโคบอลต์ที่เคลือบในแก้ว ซึ่งทำให้เสียหายได้ง่าย ข้อได้เปรียบหลักของเทอร์มิสเตอร์คือ ความเร็วในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ความแม่นยำ และการทำซ้ำ
เทอร์มิสเตอร์ประเภทส่วนใหญ่ มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบของความต้านทาน หรือ (NTC) นั่นคือค่าความต้านทานจะลดลง เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น และแน่นอนว่า มีบางชนิดที่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเป็นบวก (PTC) ในนั้น ค่าความต้านทานจะสูงขึ้น เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น
เทอร์โมวัดอุณหภูมิหลายรุ่น ใช้เทอร์มิสเตอร์เป็นเซ็นเซอร์ในการวัดอุณหภูมิ ซึ่งสร้างขึ้นจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ประเภทเซรามิก โดยใช้เทคโนโลยีโลหะออกไซด์ เช่น แมงกานีสโคบอลต์ และนิกเกิลเป็นต้น โดยทั่วไปวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ จะขึ้นรูปเป็นแผ่นกดขนาดเล็ก หรือลูกบอล ซึ่งปิดผนึกอย่างแน่นหนา เพื่อให้ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้ค่อนข้างรวดเร็ว
เทอร์โมคัปเปิล (Thermocouple)
เทอร์โมคัปเปิลเป็นประเภทที่ใช้กันมากที่สุด ในบรรดาเซ็นเซอร์อุณหภูมิทุกประเภท เทอร์โมคัปเปิลได้รับความนิยม เนื่องจากความเรียบง่ายใช้งานง่าย และความเร็วในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ เนื่องจากมีขนาดเล็กเป็นหลัก เทอร์โมคัปเปิลยังมีช่วงอุณหภูมิที่กว้างที่สุดอุณหภูมิ ตั้งแต่ต่ำกว่า -200C ไปจนถึงสูงกว่า 2,000 องศาเซลเซียส
