RTDs (Resistance temperature detectors) คืออะไร ทำงานยังไง

RTDs (Resistance temperature detectors) คืออะไร ทำงานยังไง
Resistance thermometers หรือ Resistance temperature detectors (RTDs) เป็นเซ็นเซอร์วัดระดับอุณหภูมิโดยอาศัยหลักการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของเส้นลวด โดยส่วนใหญ่โครงสร้างภายในเป็นเส้นลวดขนาดเล็กพันรอบแกนกลางที่เป็นเซรามิกแก้ว สำหรับขดลวดของ RTDs จะเป็นโลหะบริสุทธิ์ โดยทั่วไปมักเป็นแพลทินัม เงิน หรือนิเกิล ซึ่งโลหะเหล่านี้จะมีค่าความต้านทานไฟฟ้าที่มีความสัมพันธ์กับอุณหภูมิที่แน่นอน ด้วยคุณสมบัติดังกล่าวจึงทำให้เซ็นเซอร์สามารถตรวจวัดอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ
อย่างไรก็ตามเนื่องจากตัวไส้ของ RTDs นั้นค่อนข้างเปราะบางจึงมักถูกหุ้มด้วยปลอกโลหะหรือโครงสร้างแก้วเพื่อปกป้องโครงสร้างภายในดังกล่าว ด้วยประสิทธิภาพของ RTDs ที่มีความแม่นยำสูง ในอุตสาหกรรมที่อุณหภูมิต่ำกว่า 600 องศาเซลเซียส จึงเริ่มมีการใช้เซ็นเซอร์ตัวดังกล่าวแทนเทอร์โมคัปเปิล (Thermocouple)

Resistance thermometers หรือ RTDs ทำงานอย่างไร?

 
เราได้นำวิดีโอเพื่ออธิบายการทำงานของ RTDs เพื่อความเข้าใจที่ง่ายขึ้นครับ



เซนเซอร์อาร์ทีดี (RTDs) แบ่งออกเป็น 3 ชนิด คือ

 

–     ชนิดแผ่นฟิลม์บาง (thin-film elements)  Click

–     ชนิดลวดพันรอบแกน (wire-wound elements) Click

–     ชนิดขดลวด(Coiled elements)  Click

          แม้ว่าโครงสร้างทั้งสามชนิดที่กล่าวมาจะถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม แต่ในกรณีที่ต้องการใช้วัดอุณหภูมิที่มีค่าต่ำมากๆ ยกตัวอย่างเช่นที่อุณหภูมิ -173 ถึง -273 องศาเซลเซียส ตัวต้านทานแบบคาร์บอน (Carbon resistors) ก็เป็นอีกหนึ่งตัวเลือกพิเศษที่นิยมนำมาใช้

 

สำหรับโครงสร้างภายในหรือไส้ของอาร์ทีดีแต่ละชนิด มีรายละเอียดดังต่อไปนี้

          ชนิดตัวต้านทานแบบคาร์บอน (Carbon resistors) โครงสร้างภายในชนิดนี้มีราคาถูกและถูกใช้อย่างแพร่หลาย เนื่องจากสามารถวัดค่าอุณหภูมิที่ต่ำมากๆ ได้อย่างแม่นยำและน่าเชื่อถือ อีกทั้งยังไม่ค่อยมีปัญหาจากการเกิดฮีสเทอรีซีส (Hysteresis) หรือ Strain gauge effects ซึ่งจะทำให้การวัดค่าคลาดเคลื่อนไป

          ชนิด strain-free ประกอบจากขดลวดที่ถูกพยุงเป็นส่วนน้อยภายในปลอกหุ้มปิดสนิท และเติมแก๊สเฉื่อย เข้าไปภายใน เซ็นเซอร์ชนิดนี้สามารถวัดอุณหภูมิสูงสุดได้ถึง 961.78 องศาเซลเซียส และยังถูกใช้ใน SPRTs ซึ่งเป็นตัวกำหนด ITS-90 โครงสร้างของไส้ชนิดดังกล่าว เป็นลวดแพลตินัมพันรอบส่วนพยุงไว้อย่างหลวมๆ ซึ่งจะช่วยให้ตัวไส้สามารถหดและขยายได้อย่างเต็มที่ตามระดับอุณหภูมิ แต่ด้วยลักษณะโครงสร้างที่สามารถแกว่งไปมาได้ จึงทำให้เซ็นเซอร์ชนิดนี้ไวต่อแรงสั่นสะเทือนและแรงกระแทก ซึ่งจะก่อให้เกิดการผิดรูปตามมา