อาร์ทีดี (Resistance Temperature Detector, RTD) เป็นทรานสดิวเซอร์ (transducer) วัดอุณหภูมิ (temperature) โดยอาศัยหลักการเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทานไฟฟ้าของวัสดุ จัดเป็นทรานสดิวเซอร์ประเภทพาสซีพ (passive transducer) การทำงานต้องอาศัยแหล่งจ่ายไฟภายนอกป้อนให้กับวงจร โดยค่าความต้านทานไฟฟ้าของวัสดุและอุณหภูมิแสดงความสัมพันธ์แบบแปรผันตรง โดยเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นค่าความต้านทานของโลหะจะมีค่าสูงขึ้น ในการใช้งานควรเลือกใช้วัสดุที่ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานสูง เพราะเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิไปเพียงเล็กน้อยค่าความต้านทานของโลหะจะเปลี่ยนแปลงอย่างชัดเจน

วัสดุที่นิยมใช้ทำอาร์ทีดี ได้แก่ แพลตทินั่ม (platinum) นิกเกิล (nickel) และทองแดง (copper) เป็นต้น ทองแดงและนิกเกิลเป็นวัสดุที่
มีราคาถูก ประกอบง่าย จึงนิยมใช้งานในช่วงอุณหภูมิต่ำ โดยทั่วไปการใช้งานในอุตสาหกรรมและในห้องปฏิบัติการนิยมใช้อาร์ทีดีที่ทำ
มาจากแพลตทินั่มมากที่สุด เนื่องจากมีความเที่ยงตรง (precision) และมีความเป็นเชิงเส้น (linearity) สูงที่สุด แต่มีราคาค่อนข้างแพง
เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุชนิดอื่น

               กราฟความสัมพันธ์ระหว่างค่าความต้านทานและอุณหภูมิของวัสดุต่าง ๆ

  (ที่มา: นวภัทรา และ ทวีพล , 2555) 

พิจารณากราฟความสัมพันธ์ระหว่างค่าความต้านทานและอุณหภูมิของทองแดงและแพลตทินัม (จากรูปด้านบน) พบว่า มีลักษณะเป็นเส้นตรงในย่านของอุณหภูมิที่ค่อนข้างกว้าง และมีการเปลี่ยนแปลงอย่างเป็นเชิงเส้นชัดเจน อย่างไรก็ตาม ทองแดงง่ายต่อการทำปฏิกิริยาเคมี โดยทั่วไปจึงเลือกใช้แพลตทินัม โดยอาร์ทีดีชนิดที่นิยมใช้มากที่สุด คือ RTD PT100

เนื่องจากอาร์ทีดีเป็นทรานสดิวเซอร์ประเภทพาสซีฟ ต้องการแหล่งจ่ายไฟภายนอก การวัดอุณหภูมิด้วยอาร์ทีดีจึงอาจเกิดความคลาดเคลื่อนได้ โดยอุณหภูมิที่วัดได้อาจมีค่าสูงกว่าความเป็นจริง ซึ่งเป็นผลมาจากความร้อนจากแหล่งจ่ายไฟภายนอก

โครงสร้างของอาร์ทีดีประกอบด้วยขดลวดความต้านทานที่ทำจากวัสดุชนิดต่างๆ พันรอบแกนหรือหลอดที่มีสภาพเป็นฉนวนไฟฟ้าทนต่อความร้อน (ดังรูป) จากนั้นนำไปผ่านกระบวนการให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูง เพื่อให้ขดลวดร้อนจนอ่อนตัวและนำไปอบร้อนเพื่อคลายความเครียดของเส้นลวด แกนสำหรับพันเส้นลวดส่วนใหญ่ทำมาจากสารประเภทเซรามิกหรือแก้ว หรือแพลตทินัมที่เคลือบด้วยเซรามิก โดยแกนที่ใช้พันขดลวดต้องมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวใกล้เคียงและสัมพันธ์กับการขยายตัวของเส้นลวด

  โครงสร้างภายในของอาร์ทีดี

(ที่มา: นวภัทรา และ ทวีพล, 2555)

โดยทั่วไปอาร์ทีดีที่นำไปใช้งานอยู่ในรูปของชีตอาร์ทีดี (sheath RTD) (บางครั้งเรียกว่า ปลอกโลหะ (metal sheath) หรือโพรบ (probe)) หรือติดตั้งไว้ในเทอร์โมเวลล์ (thermowell) โดยนำแกนที่พันด้วยเส้นลวดมาติดตั้งที่บริเวณปลายของโพรบหรือเทอร์โมเวลล์ (ดังรูป ก) เพื่อใช้สัมผัสกับตัวกลางใดๆ ที่ต้องการวัดอุณหภูมิโดยไม่เกิดการเสียหาย อุปกรณ์เพิ่มเติมสำหรับการติดตั้งเทอร์โมคัปเปิลหรืออาร์ทีดี เพื่อวัดอุณหภูมิในกระบวนการ ได้แก่ หัวเชื่อมต่อ (conecting head/junction box/terminal box) (บางครั้งเรียกว่า หัวกะโหลก) (ดังรูป ข) โดยเวลาที่ใช้ในการอ่านค่าอุณหภูมิด้วย RTD หรือช่วงเวลาการตอบสนอง (response time) ของ RTD ขึ้นอยู่กับหลายองค์ประกอบ ได้แก่ ชนิดของวัสดุทำเทอร์โมเวลล์หรือโพรบ ช่องว่างระหว่างโพรบและ RTD การติดตั้ง และชนิดของของไหลที่ต้องการวัดอุณหภูมิ เป็นต้น

                                                                        รูป ก  โครงสร้างภายนอกของอาร์ทีดี

รูป ข โพรบหรือปลอกโลหะสำหรับห่อหุ้มทรานสดิวเซอร์วัดอุณหภูมิ

(ที่มา: นวภัทรา และ ทวีพล, 2555)

ส่วนประกอบของ RTD

(ที่มา: http://www.tutco.com/temperature_sensors/rtds.php) 

ลักษณะของ RTD ในรูปแบบต่าง ๆ

  (ที่มา: http://www.kodiakcontrols.com/products/temperature/rtd_thermocouples.html) 

ตัวอย่างการประยุกต์ใช้งานเครื่องมือวัดอุณหภูมิชนิดอาร์ทีดีในอุตสาหกรรมอาหาร ได้แก่

• การวัดและควบคุมอุณหภูมิน้ำมันในเครื่องทอด (fryer) ด้วยเครื่องมือวัดชนิดอาร์ทีดีบรรจุอยู่ภายในโพรบ (ชีตอาร์ทีดี: sheath RTD) หรือเทอร์โมเวลล์ (thermowell) ซึ่งทำด้วยสแตนเลส เพื่อเสริมความแข็งแรง และป้องกันไม่ให้น้ำมันสัมผัสโดยตรงกับเครื่องมือวัด โดยเครื่องมือวัดอุณหภูมินี้จะส่งสัญญาณทางด้านเอาต์พุตให้กับระบบควบคุม เพื่อควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ให้ความร้อน เพื่อให้น้ำมันทอดมีอุณหภูมิคงที่ตามที่กำหนดไว้

• การติดตั้งเครื่องมือวัดอุณหภูมิชนิดอาร์ทีดีแบบ PT100 ในเครื่องพาสเจอร์ไรซ์ (pasteurizer) โดยมีวัตถุประสงค์ของการวัดเพื่อการควบคุม (control processes and operations) โดยติดตั้งที่บริเวณทางออกจากเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในส่วนให้ความร้อน และใช้สัญญาณทางด้านเอาต์พุตที่วัดได้เป็นอินพุตสำหรับควบคุมการทำงานของวาล์วเปลี่ยนทิศทางการไหล หรือการวัดอุณหภูมิน้ำร้อนในถังด้วยอาร์ทีดี
เพื่อควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ให้ความร้อน ซึ่งโดยทั่วไปแล้วการวัดอุณหภูมิ (temperature measurement) ในระบบพาสเจอไรซ์ต้องติดตั้งเครื่องมือวัดภายในโพรบ เพื่อเพิ่มความแข็งแรงทนทานให้กับเครื่องมือวัด และป้องกันไม่ให้วัสดุโครงสร้างของเครื่องมือวัด (instrument) สัมผัสโดยตรงกับอาหาร และเป็นสาเหตุที่ก่อให้เกิดการปนเปื้อน (contamination) ไปสู่อาหารได้ โดยวัสดุที่เลือกใช้ทำโพรบ (ชีตอาร์ทีดี: sheath RTD) ต้องไม่ทำปฏิกิริยากับอาหาร เช่น สแตนเลส เกรด 304 หรือ 316 เป็นต้น ขึ้นอยู่กับชนิดของอาหารที่ต้องการฆ่าเชื้อ

• การติดตั้งอาร์ทีดีในหม้อฆ่าเชื้อ (retort) โดยมีวัตถุประสงค์ของการวัดเพื่อควบคุม (control processes and operations) การทำงานของวาล์ว (valve) ต่างๆ ได้แก่ การวัดอุณหภูมิเพื่อควบคุมการเปิด/ปิดวาล์วระบายอากาศ วาล์วไอน้ำ และปั๊มน้ำ (pump) เป็นต้น โดยเครื่องมือวัดอุณหภูมิที่ใช้ในหม้อฆ่าเชื้อ ต้องสามารถทนสภาวะการใช้งานภายใต้ความดัน (pressure) ได้ จึงควรติดตั้งอยู่ภายในโพรบ (ชีตเทอร์โมคัปเปิล: sheath thermocouple) ที่แข็งแรงหรือติดตั้งอยู่ภายในเทอร์โมเวลล์ (thermowell) เพื่อเพิ่มความแข็งแรงทนทานให้กับเครื่องมือวัด

ที่มา : การวัดและเครื่องมือวัด ประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร (นวภัทรา และ ทวีพล , 2555)

       : http://www.tutco.com/temperature_sensors/rtds.php

       : http://www.kodiakcontrols.com/products/temperature/rtd_thermocouples.html