ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีอัตโนมัติอุตสาหกรรมและเทคโนโลยี Internet of Thingsเซ็นเซอร์อุณหภูมิในฐานะที่เป็นอุปกรณ์หลักสำหรับการตรวจจับพารามิเตอร์ด้านสิ่งแวดล้อมให้ดำเนินการต่อไปเพื่อเพิ่มความลึกของเทคโนโลยีและการใช้งานในตลาด มีเซ็นเซอร์อุณหภูมิหลักสี่ประเภทในตลาดปัจจุบันแต่ละตัวมีลักษณะทางเทคนิคของตัวเองและข้อได้เปรียบในการใช้งาน
1. เทอร์โมคัปเปิล: รากฐานที่สำคัญของการวัดอุณหภูมิอุตสาหกรรม
เทอร์โมคัปเปิลวัดอุณหภูมิตามผลของ Seebeck และสะท้อนการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิผ่านความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นจากความเทอร์โมอิเล็กทริกที่เกิดจากการสัมผัสของตัวนำโลหะที่แตกต่างกันสองตัว โครงสร้างประกอบด้วยเทอร์โมอิเล็กโทรดแขนฉนวนและกล่องแยกและรองรับการวัดช่วงอุณหภูมิกว้างตั้งแต่ -200 ℃ถึง 2800 ℃ ในสถานการณ์อุตสาหกรรมเทอร์โมคัปเปิลมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดอุณหภูมิโลหะหลอมเหลวและการตรวจสอบเตาอุณหภูมิสูงในทุ่งเหล็กถลุงเหล็กปิโตรเคมี ฯลฯ เนื่องจากโครงสร้างที่เรียบง่ายการตอบสนองอย่างรวดเร็วและความต้านทานอุณหภูมิสูง แอพพลิเคชั่นทั่วไปเช่นเทอร์โมคัปเปิลชนิด K สามารถบรรลุความแม่นยำในการวัด± 1.5 ℃ในช่วง -200 ℃ถึง 1300 ℃ ศักยภาพของเทอร์โมอิเล็กทริกส่งออกโดยประมาณเชิงเส้นกับอุณหภูมิและเทคโนโลยีการชดเชยปลายเย็นสามารถปรับปรุงเสถียรภาพการวัดได้อย่างมีนัยสำคัญ
2. เครื่องตรวจจับอุณหภูมิความต้านทาน (RTD): แบบจำลองการวัดอุณหภูมิเชิงเส้นที่มีความแม่นยำสูง
RTD ใช้ความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างความต้านทานและอุณหภูมิของโลหะเช่นแพลตตินัมนิกเกิลและทองแดงในการวัดอุณหภูมิ ในหมู่พวกเขาความต้านทานแพลตตินัม (PT100/PT1000) ได้กลายเป็นตัวเลือกแรกในสาขาต่าง ๆ เช่นการตรวจสอบอุตุนิยมวิทยาและอุปกรณ์การแพทย์เนื่องจากมีความเสถียรและความสามารถในการแลกเปลี่ยนที่ยอดเยี่ยม การใช้ PT100 เป็นตัวอย่างความต้านทานของมันคือ100Ωที่ 0 ℃และความต้านทานเปลี่ยนไป0.385Ωต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิทุก 1 ℃ ผ่านการกระตุ้นแหล่งกำเนิดกระแสคงที่และการวัดสี่สายข้อผิดพลาดความต้านทานลวดสามารถกำจัดได้และความแม่นยำในการวัด± 0.1 ℃ในช่วง -200 ℃ถึง 850 ℃สามารถทำได้ ในอุตสาหกรรมยาชีวภาพ RTD ใช้สำหรับการควบคุมอุณหภูมิแบบวงปิดของอุปกรณ์เช่นเครื่องหมัดและเครื่องฆ่าเชื้อเพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำและความเสถียรของพารามิเตอร์การผลิต
3. Thermistor: ความสมดุลระหว่างการตอบสนองที่ละเอียดอ่อนและการเพิ่มประสิทธิภาพต้นทุน
เทอร์มิสเตอร์แบ่งออกเป็นค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก (PTC) และค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิลบ (NTC) ตามลักษณะความต้านทานอุณหภูมิของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ เทอร์มิสเตอร์ NTC สามารถบรรลุการวัดอุณหภูมิความไวสูงในช่วง -50 ℃ถึง 300 ℃เนื่องจากลักษณะที่ความต้านทานลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น แอพพลิเคชั่นทั่วไปรวมถึงการป้องกันความร้อนสูงเกินไปของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคและระบบการจัดการแบตเตอรี่ยานยนต์ เส้นโค้งความต้านทานอุณหภูมิไม่เชิงเส้นและจำเป็นต้องได้รับการแก้ไขโดยสมการ Steinhart-Hart เทอร์มิสเตอร์ PTC มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอะแดปเตอร์พลังงานไดรฟ์มอเตอร์และสถานการณ์อื่น ๆ เนื่องจากลักษณะการป้องกันกระแสเกิน เมื่ออุณหภูมิสูงกว่าเกณฑ์ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและวงจรจะถูกตัดออกเพื่อให้ได้การป้องกันความปลอดภัย
4. เซ็นเซอร์อุณหภูมิวงจรรวม (IC): ฟิวชั่นของการย่อขนาดและความฉลาด
ไอซีเซ็นเซอร์อุณหภูมิรวมองค์ประกอบที่ไวต่ออุณหภูมิและวงจรการประมวลผลสัญญาณเข้ากับชิปเดียวและวัดอุณหภูมิผ่านลักษณะอุณหภูมิของแรงดันไฟฟ้าของทางแยก PN ประเภทเอาต์พุตแบบอะนาล็อก (เช่น TMP36) ให้เอาต์พุตแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้นของ 10MV/℃ในช่วง -40 ℃ถึง 125 ℃และประเภทเอาต์พุตดิจิตอล (เช่น DS18B20) ได้รับ± 0.5 ℃การอ่านอุณหภูมิดิจิตอลผ่านส่วนต่อประสานบัสเดี่ยว ขนาดเล็กและการใช้พลังงานต่ำทำให้เป็นเซ็นเซอร์มาตรฐานสำหรับอุปกรณ์ที่สวมใส่ได้และเทอร์มินัล IoT ตัวอย่างเช่น DS18B20 สามารถตรวจสอบอุณหภูมิแวดล้อมแบบเรียลไทม์ในระบบสมาร์ทโฮมและอัปโหลดข้อมูลไปยังคลาวด์ผ่านโปรโตคอล Zigbee สนับสนุนการควบคุมระยะไกลและการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
วิวัฒนาการเทคโนโลยีและแนวโน้มตลาด
ด้วยการรวมเทคโนโลยี MEMS และอัลกอริทึม AI เซ็นเซอร์อุณหภูมิจะเคลื่อนไปสู่การย่อขนาดและความฉลาด เทอร์โมคัปเปิลฟิล์มบางและเทคโนโลยีนาโน RTD แบ่งผ่านข้อ จำกัด ขนาดของเซ็นเซอร์แบบดั้งเดิมในขณะที่อัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องช่วยปรับปรุงความแม่นยำในการวัดอย่างมีนัยสำคัญโดยการชดเชยข้อผิดพลาดที่ไม่เชิงเส้นและดริฟท์ ในด้านยานพาหนะพลังงานใหม่อาร์เรย์เซ็นเซอร์อุณหภูมิแบบบูรณาการสามารถตรวจสอบอุณหภูมิของโมดูลแบตเตอรี่แบบเรียลไทม์และบรรลุการตอบสนองระดับมิลลิวินาทีด้วยระบบการจัดการความร้อน ในด้านสุขภาพทางการแพทย์แพทช์เซ็นเซอร์อุณหภูมิ IC ที่ยืดหยุ่นสามารถติดอยู่กับพื้นผิวของร่างกายมนุษย์เพื่อให้ได้การตรวจสอบอุณหภูมิที่ไม่รุกรานอย่างต่อเนื่อง
ในอนาคตด้วยความก้าวหน้าของอุตสาหกรรม 4.0 และเป้าหมายความเป็นกลางคาร์บอนเซ็นเซอร์อุณหภูมิจะมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในการผลิตอัจฉริยะการจัดการพลังงานและสาขาอื่น ๆ นวัตกรรมวัสดุการอัพเกรดกระบวนการและการเพิ่มประสิทธิภาพอัลกอริทึมจะยังคงส่งเสริมประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์ในขณะที่การทำให้เป็นที่นิยมของเทคโนโลยีการคำนวณ 5G และขอบจะช่วยเร่งการส่งสัญญาณแบบเรียลไทม์และการวิเคราะห์ข้อมูลอุณหภูมิอัจฉริยะซึ่งให้การสนับสนุนที่มั่นคง