เทอร์มิสเตอร์ PT100

1、 ภาพรวมผลิตภัณฑ์

เทอร์มิสเตอร์ PT100 หรือที่รู้จักในชื่อเทอร์มิสเตอร์แพลทินัม เป็นเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิที่มีความแม่นยำสูง โดยพิจารณาจากคุณลักษณะที่ขึ้นกับอุณหภูมิของความต้านทานของโลหะแพลตตินัม ค่าความต้านทานระบุที่ 0 ℃ คือ 100 Ω ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานสากล IEC 60751 ได้กลายเป็นหนึ่งในเครื่องตรวจจับอุณหภูมิที่ใช้บ่อยที่สุดในพื้นที่อุณหภูมิปานกลางและต่ำ เนื่องจากมีความแม่นยำในการวัดสูง ประสิทธิภาพที่เสถียร ความเป็นเชิงเส้นที่ดี และช่วงการวัดอุณหภูมิที่กว้าง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขา เช่น ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม อุปกรณ์ทางการแพทย์ การสังเกตอุตุนิยมวิทยา การบินและอวกาศ และการสอบเทียบในห้องปฏิบัติการ

2、 หลักการทำงาน

หลักการทำงานหลักของเทอร์มิสเตอร์ PT100 คือการใช้คุณลักษณะของค่าความต้านทานของโลหะแพลตตินัมที่เปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ ค่าความต้านทานของลวดแพลตตินัมบริสุทธิ์จะเพิ่มขึ้นเกือบเป็นเส้นตรงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ซึ่งแสดงค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิที่เป็นบวก เมื่ออุณหภูมิ 0 ℃ ค่าความต้านทานจะแม่นยำ 100.00 Ω; สำหรับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทุกๆ 1 ℃ ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นประมาณ 0.385 Ω และที่ 100 ℃ ค่าความต้านทานจะอยู่ที่ประมาณ 138.5 Ω

3、 ประเภทและโครงสร้างของผลิตภัณฑ์

(1) ประเภท

ตามค่าความต้านทานที่ระบุที่ 0 ℃ เทอร์มิสเตอร์แพลทินัมส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสามประเภท: Pt10, Pt100 และ Pt1000 โดย PT100 ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด นอกจากนี้ ในแง่ของรูปแบบโครงสร้าง ตัวต้านทานความร้อน PT100 สามารถแบ่งออกเป็นประเภทประกอบและหุ้มเกราะ:

สำเร็จรูป: องค์ประกอบตรวจจับอุณหภูมิมักทำโดยการพันลวดแพลตตินัมไว้รอบๆ โครงกระดูกเซรามิก แก้ว หรือไมกา จากนั้นจึงประกอบเข้ากับปลอกป้องกันโลหะ มีคุณลักษณะโครงสร้างที่เรียบง่ายและติดตั้งง่าย และเหมาะสำหรับสถานการณ์การวัดอุณหภูมิทางอุตสาหกรรมทั่วไป

ประเภทเกราะ: การผสมผสานระหว่างองค์ประกอบการตรวจจับอุณหภูมิ วัสดุฉนวน และปลอกโลหะถูกดึงเข้าเป็นชิ้นเดียวซึ่งมีข้อดีคือ มีความยืดหยุ่นดี ทนทานต่อแผ่นดินไหวที่แข็งแกร่ง และมีความโค้งงอได้ เหมาะสำหรับติดตั้งและใช้งานในพื้นที่ซับซ้อนและแคบ

(2) องค์ประกอบโครงสร้าง

เทอร์มิสเตอร์ PT100 ส่วนใหญ่ประกอบด้วยองค์ประกอบตรวจจับอุณหภูมิ ปลอกป้องกัน กล่องรวมสัญญาณ และสายวัด

องค์ประกอบการตรวจจับอุณหภูมิ: เป็นส่วนประกอบหลัก โดยทั่วไปประกอบด้วยส่วนประกอบเซรามิก ส่วนประกอบแก้ว และส่วนประกอบไมกา ซึ่งถูกพันด้วยลวดแพลตตินัมรอบๆ โครงกระดูกเซรามิก โครงกระดูกแก้ว และโครงกระดูกไมก้า ตามลำดับ และประมวลผลผ่านกระบวนการที่ซับซ้อน นอกจากนี้ ยังมีตัวต้านทานแพลทินัมแบบฟิล์มบาง ซึ่งใช้เทคโนโลยีฟิล์มบางแบบสะสมสุญญากาศเพื่อพ่นแพลตตินัมลงบนพื้นผิวเซรามิกที่มีความหนาของฟิล์มน้อยกว่า 2 ไมครอน สาย Ni (หรือ Pd) ได้รับการแก้ไขด้วยวัสดุเผาผนึกแก้วและทำโดยการปรับความต้านทานด้วยเลเซอร์ ซึ่งสามารถผลิตได้จำนวนมากทางอุตสาหกรรม

ปลอกป้องกัน: ใช้เพื่อปกป้องส่วนประกอบการตรวจจับอุณหภูมิจากการกัดกร่อนและความเสียหายทางกลจากตัวกลางที่วัดได้ วัสดุมักประกอบด้วยสแตนเลส 201, 304, 316, 316L ฯลฯ ซึ่งสามารถเลือกได้ตามสภาพแวดล้อมการใช้งานที่แตกต่างกัน

กล่องรวมสัญญาณ: ใช้เพื่อเชื่อมต่อสายของตัวต้านทานความร้อนและวงจรการวัดภายนอก โดยมีการซีลอย่างดีเพื่อป้องกันฝุ่น ความชื้น ฯลฯ ไม่ให้เข้าไป ทำให้มั่นใจในความแม่นยำและความเสถียรในการวัด

ลวดตะกั่ว: รับผิดชอบในการส่งสัญญาณความต้านทานขององค์ประกอบตรวจจับอุณหภูมิไปยังอุปกรณ์ตรวจวัดภายนอก โดยมีวิธีการเดินสายไฟสามวิธี: แบบสองสาย, สามสาย และสี่สาย

4、 วิธีการเดินสายไฟ

(1) ระบบสองบรรทัด

การเชื่อมต่อสายไฟที่ปลายแต่ละด้านของเทอร์มิสเตอร์เพื่อแยกสัญญาณความต้านทานเป็นวิธีการตะกั่วที่ง่ายและเป็นไปได้ อย่างไรก็ตาม ความต้านทานตะกั่วของสายเชื่อมต่ออาจส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อผลการวัด ทำให้เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ต้องการความแม่นยำในการวัดต่ำเท่านั้น

(2) ระบบสามสาย

เชื่อมต่อลีดหนึ่งอันที่รากของเทอร์มิสเตอร์และลีดอีกสองอันที่ปลายอีกด้าน โดยปกติจะใช้ร่วมกับสะพานไฟฟ้า ด้วยการใช้หลักการสะพานวีทสโตน อิทธิพลของความต้านทานสารตะกั่วสามารถกำจัดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้เป็นวิธีตะกั่วที่ใช้กันมากที่สุดในการควบคุมกระบวนการทางอุตสาหกรรม มีข้อได้เปรียบที่สำคัญในแง่ของความคุ้มค่า และสามารถควบคุมข้อผิดพลาดได้ภายใน ± 0.5 ℃ (ที่ 100 ℃)

(3) ระบบสี่สาย

เชื่อมต่อสายไฟสองเส้นที่ปลายแต่ละด้านของรากของเทอร์มิสเตอร์ โดยมีลีดสองตัวจ่ายกระแสคงที่ให้กับเทอร์มิสเตอร์ แปลงค่าความต้านทานเป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้า จากนั้นส่งสัญญาณแรงดันไฟฟ้าไปยังอุปกรณ์รองผ่านลีดอีกสองตัว วิธีการเดินสายไฟนี้สามารถขจัดอิทธิพลของความต้านทานของตะกั่วได้อย่างสมบูรณ์ และมีความแม่นยำในการวัดที่สูงมาก อย่างไรก็ตาม การเดินสายมีความซับซ้อนและมีค่าใช้จ่ายสูง ทำให้เหมาะสำหรับสถานการณ์ต่างๆ เช่น ห้องปฏิบัติการที่ต้องการความแม่นยำในการวัดที่สูงมากเป็นหลัก

5、 คุณลักษณะของผลิตภัณฑ์

(1) ความแม่นยำสูง

ความแม่นยำในการวัดความต้านทานความร้อน PT100 นั้นสูงมาก โดยรุ่นมาตรฐานแบ่งออกเป็น Class A และ Class B โดยคลาส A มีค่าเบี่ยงเบน ± (0.15+0.002 │ t │) ℃ ในขณะที่คลาส B มีค่าเบี่ยงเบน ± (0.30+0.005 │ t │) ℃ ผลิตภัณฑ์ที่มีความแม่นยำสูงบางชนิดสามารถบรรลุความแม่นยำ ± 0.1 ℃ หรือสูงกว่านั้นได้

(2) เสถียรภาพที่ดี

โลหะแพลตตินัมมีเสถียรภาพทางกายภาพที่ดีและเฉื่อยทางเคมี ทนต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อน สมรรถนะระยะยาวที่มั่นคง การเบี่ยงเบนต่อปีน้อยที่สุด และสามารถรับประกันความสามารถในการทำซ้ำและความน่าเชื่อถือของผลการวัด

(3) ช่วงการวัดอุณหภูมิกว้าง

ช่วงการวัดครอบคลุม -200 °C ถึง 850 °C และสามารถขยายได้ถึง -270 °C ถึง 1,064 °C ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เหมาะสำหรับอุณหภูมิปานกลางและต่ำต่างๆ และสถานการณ์การวัดอุณหภูมิสูงบางสถานการณ์

(4) เวลาตอบสนองสั้น

โดยทั่วไป เวลาตอบสนองจะน้อยกว่า 30 วินาที และสามารถรับรู้การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้อย่างรวดเร็วและให้ข้อเสนอแนะเกี่ยวกับข้อมูลการวัดอย่างทันท่วงที

(5) ความสามารถในการป้องกันการรบกวนที่แข็งแกร่ง

เมื่อเปรียบเทียบกับเซ็นเซอร์อุณหภูมิอื่นๆ เช่น เทอร์โมคัปเปิ้ล ตัวต้านทานความร้อน PT100 มีความไวต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าน้อยกว่า และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าทางอุตสาหกรรมที่ซับซ้อน

6、 สถานการณ์การใช้งานผลิตภัณฑ์

(1) สาขาการผลิตทางอุตสาหกรรม

อุตสาหกรรมโลหะวิทยา: ใช้เพื่อตรวจสอบอุณหภูมิภายในของอุปกรณ์ เช่น เตาหลอม คอนเวอร์เตอร์ และเตาไฟฟ้า รวมถึงการควบคุมอุณหภูมิในระหว่างกระบวนการอบชุบด้วยความร้อนของเหล็ก เพื่อให้มั่นใจถึงเสถียรภาพของกระบวนการผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์

อุตสาหกรรมปิโตรเคมี: การตรวจสอบอุณหภูมิปานกลางในอุปกรณ์แบบเรียลไทม์ เช่น ถังปฏิกิริยา หอกลั่น และระบบท่อในโรงกลั่นและโรงงานเคมี เพื่อป้องกันความเสี่ยง เช่น การสูญเสียการควบคุมปฏิกิริยาเคมี การแข็งตัวปานกลาง หรือการรั่วไหลที่เกิดจากอุณหภูมิที่ผิดปกติ

อุตสาหกรรมพลังงาน: ใช้สำหรับการตรวจสอบอุณหภูมิของขดลวดหม้อแปลง แกนเหล็ก บัสบาร์ ตลอดจนส่วนประกอบสำคัญ เช่น เซอร์กิตเบรกเกอร์และคอนแทคเตอร์ในตู้จ่ายไฟสำหรับสถานีไฟฟ้าย่อย เพื่อเตือนอันตรายจากความร้อนสูงเกินไปอย่างทันท่วงที และหลีกเลี่ยงอุบัติเหตุ เช่น ไฟฟ้าลัดวงจร และเพลิงไหม้ ในด้านการผลิตพลังงานใหม่ เช่น อาร์เรย์โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์และระบบทำความเย็นอินเวอร์เตอร์ในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ห้องเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กระปุกเกียร์ แบริ่ง และส่วนอื่นๆ ของการผลิตพลังงานลม การตรวจสอบอุณหภูมิจะใช้เพื่อปรับพารามิเตอร์การทำงานของอุปกรณ์ให้เหมาะสม ปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้า และยืดอายุของอุปกรณ์

อุตสาหกรรมการผลิตเครื่องจักรกล: การตรวจสอบอุณหภูมิดำเนินการในหลายส่วน เช่น สปินเดิล แม่พิมพ์ และระบบไฮดรอลิกของเครื่องมือกล CNC เครื่องหล่อแบบไดคาส และเครื่องฉีดขึ้นรูป เพื่อตรวจสอบสถานะการทำงานของอุปกรณ์ และป้องกันความล้มเหลวทางกลและการเสื่อมสภาพของความแม่นยำที่เกิดจากความร้อนสูงเกินไป

(2) อุตสาหกรรมการแพทย์

ในอุปกรณ์ทางการแพทย์ เช่น ตู้เย็นสำหรับขนส่งวัคซีน หัววัดอุณหภูมิในหอผู้ป่วย ICU อุปกรณ์ฆ่าเชื้อทางการแพทย์ ฯลฯ เทอร์มิสเตอร์ PT100 สามารถวัดอุณหภูมิที่มีความแม่นยำสูง เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยและประสิทธิผลของกระบวนการทางการแพทย์ ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการขนส่งวัคซีน การตรวจสอบอุณหภูมิภายในตู้เย็นแบบเรียลไทม์ช่วยให้มั่นใจได้ว่าวัคซีนจะคงอยู่ภายในช่วงอุณหภูมิที่กำหนดและรักษาการทำงานของวัคซีนไว้

(3) เกษตรกรรมและอุตสาหกรรมโลจิสติกส์โซ่เย็น

เกษตรกรรมอัจฉริยะ: ในโรงเรือนขนาดใหญ่และโรงเพาะพันธุ์ การควบคุมอุณหภูมิและการระบายอากาศอัตโนมัติสามารถทำได้ผ่านการตรวจวัดอุณหภูมิแบบหลายจุด รวมกับแพลตฟอร์ม IoT เพื่อให้มั่นใจว่าพืชผลจะเติบโตอย่างมั่นคงและสภาพแวดล้อมการเพาะพันธุ์ปศุสัตว์

โลจิสติกส์โซ่เย็น: ใช้สำหรับการตรวจสอบอุณหภูมิหลายจุดในพื้นที่ชั้นวางต่างๆ ของห้องเย็นขนาดใหญ่และช่องรถบรรทุกแช่เย็น เพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิในการจัดเก็บและการขนส่งของอาหารสดและวัสดุโซ่เย็นทางเภสัชกรรมเป็นไปตามมาตรฐานและหลีกเลี่ยงการเน่าเสีย

(4) สาขาการวิจัยและห้องปฏิบัติการ

ในการทดลองวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ความต้านทานความร้อน PT100 มักใช้ในการทดลองที่อุณหภูมิต่ำเป็นพิเศษ การทดสอบประสิทธิภาพของวัสดุ และสถานการณ์อื่นๆ เพื่อให้ข้อมูลอุณหภูมิที่แม่นยำสำหรับการทดลอง อุปกรณ์สอบเทียบในห้องปฏิบัติการมักใช้เทอร์มิสเตอร์ PT100 เป็นเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิมาตรฐานในการสอบเทียบเครื่องมือวัดอุณหภูมิอื่นๆ