เทอร์โมคัปเปิลแบบมาตรฐาน (standard thermocouple) หมายถึง เทอร์โมคัปเปิล (thermocouple) ที่ผู้ผลิตทุกรายกำหนดส่วนผสมของคู่สายเทอร์โมคัปเปิลเป็นมาตรฐานเหมือนกัน สามารถใช้ตารางเทียบมาตรฐานที่หาได้ทั่วไป
สำหรับเทอร์โมคัปเปิลแบบ non-standard หมายถึง เทอร์โมคัปเปิลที่ผลิตขึ้นมาเพื่อใช้เฉพาะงานมีคุณสมบัติเฉพาะแตกต่างไปจากแบบมาตรฐาน ตารางการสอบเทียบค่าแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตจะจัดหามาให้กับเทอร์โมคัปเปิลตัวนั้น ซึ่งต้องเก็บรักษาตารางสอบเทียบอย่างดี
เทอร์โมคัปเปิลแบบมาตรฐานมี 7 แบบได้แก่ เทอร์โมคัปเปิลแบบ S R B J K T และ E สามารถพิจารณาชนิดของเทอร์โมคัปเปิลแบบมาตรฐานจากชนิดของโลหะตัวนำที่ทำเป็นเทอร์โมคัปเปิล แรงดันไฟฟ้าที่ได้จากเทอร์โมคัปเปิลมาตรฐานทั้ง 7 แบบ ที่อุณหภูมิ (temperature) ต่างๆ แสดงในรูปที่ 1
รูปที่ 1 แรงดันไฟฟ้าที่ได้จากเทอร์โมคัปเปิลมาตรฐานแบบต่าง ๆ
(ที่มา: นวภัทรา และ ทวีพล , 2555)
ชนิดของวัสดุที่ใช้ทำเทอร์โมคัปเปิลมาตรฐานแต่ละแบบแสดงในตารางที่ 1 โดยชื่อแรกของโลหะตัวนำ หมายถึง ขั้วไฟฟ้าที่มีศักย์เป็นบวก (+) และชื่อหลังมีศักย์เป็นลบ (-) เเละตารางที่ 2 ย่านการใช้งาน และคุณลักษณะของเทอร์โมคัปเปิลแต่ละแบบ
ตารางที่ 1 ชนิดของวัสดุที่ใช้ทำเทอร์โมคัปเปิลมาตรฐานแบบต่าง ๆ
|
มาตรฐาน |
ชนิดของวัสดุตัวนำ |
|
Type K Type J Type T Type E Type N Type R Type S Type B |
Nickel Chromium/Nickel Aluminium Iron/Constantan Copper/Constantan Nickel Chromium/Constantan Nicrosil/Nisil Platinium 13%/Rhodium Platinium 10%/Rhodium Platinium 30%/Rhodium *** Constantan: copper 60% + Nickel 40% |
(ที่มา: นวภัทรา และ ทวีพล , 2555 )
ตารางที่ 2 ตัวอย่างย่านการใช้งาน และคุณลักษณะของเทอร์โมคัปเปิลมาตรฐาน
|
ชนิดเทอร์โมคัปเปิล |
ย่านอุณหภูมิใช้งาน (oC) |
ย่านอุณหภูมิ (oC) |
ค่าความผิดพลาด (oC) |
ค่าความไวสูงสุด (โดยประมาณ) (µV/oC) |
|
R |
-50 ถึง1768.1 |
-50.0 ถึง 250.0 |
-0.02 ถึง 0.02 |
6 |
|
|
|
250.0 ถึง 1200.0 |
-0.005 ถึง 0.005 |
|
|
|
|
1064.0 ถึง 1664.5 |
-0.0005ถึง0.001 |
|
|
|
|
1664.5 ถึง 1768.1 |
-0.001 ถึง 0.002 |
|
|
J |
-210 ถึง 1200 |
-210.0 ถึง 0.0 |
-0.05 ถึง 0.03 |
50 |
|
|
|
0.0 ถึง 760.0 |
-0.04 ถึง 0.04 |
|
|
|
|
760.0 ถึง 1200.0 |
-0.04 ถึง 0.03 |
|
|
K |
-270 ถึง 1372 |
-270.0 ถึง 0.0 |
-0.02 ถึง 0.04 |
50 |
|
|
|
0.0 ถึง 500.0 |
-0.05 ถึง 0.04 |
|
|
|
|
500.0 ถึง 1372.0 |
-0.05 ถึง 0.06 |
|
|
T |
-270 ถึง 400 |
-200.0 ถึง 0.0 |
-0.02 ถึง 0.04 |
60 |
|
|
|
0.0 ถึง 400.0 |
-0.03 ถึง 0.03 |
|
|
ที่มา: NIST-ITS 90 (www.srdata.nist.gov/its90/main/) |
||||
เทอร์โมคัปเปิลแบบ S และ R มีคุณสมบัติที่คล้ายกัน แต่แบบ R ให้ค่าแรงดันไฟฟ้าทางด้านเอาต์พุตที่สูงกว่า เหมาะสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง เช่น เตาหลอมเหล็ก อุตสาหกรรมแก้ว โดยสามารถทนอุณหภูมิได้ถึง 1400oC ใช้งานได้ดีในสภาวะที่ไม่เกิดปฏิกิริยาทางเคมี ไม่เหมาะกับงานที่มีสภาวะแบบกัดกร่อน ไม่เหมาะกับงานในสภาวะสุญญากาศ และไม่เหมาะกับงานที่มีไอของโลหะและอโลหะ
เทอร์โมคัปเปิลแบบ B ให้แรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าแบบ S และ R แต่มีความแข็งแรงทนทานกว่า เหมาะสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูงเช่นเดียวกับแบบ S และ R ไม่เหมาะกับงานในสภาวะสุญญากาศ และไม่เหมาะกับงานที่มีไอของโลหะ และอโลหะ
เทอร์โมคัปเปิลแบบ J ให้ค่าการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าต่ออุณหภูมิดี นิยมใช้กับงานทั่วไป ราคาไม่แพง เหมาะสำหรับใช้งานที่อุณหภูมิไม่เกิน 760oC ไม่เหมาะกับงานที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า 0 oC นิยมใช้ในอุตสาหกรรมพลาสติก
เทอร์โมคัปเปิลแบบ K เป็นเทอร์โมคัปเปิลชนิดที่นิยมใช้แพร่หลายมากที่สุด สามารถวัดอุณหภูมิได้สูงกว่าแบบ J และมีราคาถูกกว่า ทนอุณหภูมิได้ถึง 1300 oC และที่อุณหภูมิต่ำถึง -250oC มีค่าความเป็นเชิงเส้นสูงที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับเทอร์โมคัปเปิลชนิดอื่น ให้แรงดันไฟฟ้าทางด้านเอาต์พุตสูง (ให้อัตราการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าต่ออุณหภูมิดีกว่าแบบอื่นหรือมีค่าความชันใกล้ 1) สามารถใช้กับงานที่มีการแผ่รังสีความร้อน (thermal radiation) ได้ ไม่เหมาะกับงานในสภาวะสุญญากาศ (ยกเว้นการใช้งานในช่วงเวลาสั้น)
เทอร์โมคัปเปิลแบบ T เหมาะสำหรับการวัดอุณหภูมิในย่านต่ำ เช่น การวัดอุณหภูมิในห้องเย็น (cold storage) และตู้แช่แข็ง (freezer) มีสเถียรภาพในการวัดที่ดี สามารถทนต่อบรรยากาศที่มีการกัดกร่อนและมีความชื้นได้ดี ไม่เหมาะกับงานที่ต้องสัมผัสกับการแผ่รังสีความร้อนโดยตรง
เทอร์โมคัปเปิลแบบ E มีคุณสมบัติคล้ายเทอร์โมคัปเปิลแบบ K แต่ให้แรงดันไฟฟ้าทางด้านเอาต์พุตสูงกว่า มีย่านอุณหภูมิใช้งานอยู่ระหว่าง -250 oC ถึง 870 oC
หากจำเป็นต้องใช้เทอร์โมคัปเปิลในสภาวะแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมแต่อยู่ในย่านอุณหภูมิใช้งาน เช่น การใช้งานในสภาวะกัดกร่อน หรือมีความชื้นสูง ควรป้องกันเทอร์โมคัปเปิลด้วยโพรบ (probe) หรือ ปลอกโลหะ (metal sheath/protective sheath) ซึ่งเรียกว่า ชีตเทอร์โมคัปเปิล (sheath thermocouple) เพื่อใช้สัมผัสกับตัวกลางใด ๆ ที่ต้องการวัดอุณหภูมิโดยไม่เกิดการเสียหาย ช่วยยืดอายุการใช้งาน
อุปกรณ์เพิ่มเติมสำหรับการติดตั้งเทอร์โมคัปเปิลเพื่อวัดอุณหภูมิในกระบวนการ ได้แก่ หัวเชื่อมต่อ (Connecting head/Junction box/Terminal box) (บางครั้งเรียกว่า หัวกะโหลก) ซึ่งอุปกรณ์นี้สามารถป้องกันน้ำและฝุ่นละอองได้ วัสดุที่ใช้ทำหัวเชื่อมต่อ ได้แก่ อะลูมิเนียมอัลลอยด์ เหมาะสำหรับการใช้งานทั่วไป และเบคาไลท์ (Bakelite) เหมาะสำหรับการใช้งานภายใต้อุณหภูมิสูงพิเศษ เป็นต้น ลักษณะตัวอย่างของเทอร์โมคัปเปิลที่ใช้งานในอุตสาหกรรมแสดงในรูป
รูปที่ 3 เทอร์โมคัปเปิลรูปแบบต่าง ๆ
(ที่มา: นวภัทรา และ ทวีพล , 2555 )
ในการใช้งานจริงบางครั้งระยะทางระหว่างจุดวัดและระบบควบคุมหรืออุปกรณ์แสดงผลอยู่ไกลกัน ไม่นิยมใช้สายเทอร์โมคัปเปิลเชื่อมต่อโดยตรงเนื่องจากมีราคาแพง โดยสายที่นำมาใช้เชื่อมต่อนี้ ต้องมีการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางไฟฟ้าตามอุณหภูมิ (thermoelectric) เหมือนกับเทอร์โมคัปเปิล ในการเลือกใช้สายต่อควรเลือกสายที่มีคุณสมบัติคล้ายกับโลหะของลวดเทอร์โมคัปเปิลแต่ละชนิด และเลือกให้เหมาะสมกับสภาวะแวดล้อมบริเวณใช้งาน จึงจะไม่ทำให้ค่าอุณหภูมิที่วัดได้คลาดเคลื่อน (error) ไปมาก ไม่ควรใช้สายไฟธรรมดาเชื่อมต่อเพราะจะทำให้อุณหภูมิที่วัดได้คลาดเคลื่อน
การเลือกใช้วัสดุทำเป็นฉนวนหุ้มสายเทอร์โมคัปเปิล ควรเลือกใช้ตามย่านการวัดและสภาวะแวดล้อมการใช้งาน
ที่มา: การวัดและเครื่องมือวัด ประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร (นวภัทรา และ ทวีพล , 2555)
connect networks, collect information, compare solutions, and compile knowledge for your best solution
สร้างเครือข่าย รวบรวมข้อมูล เปรียบเทียบโซลูชั่น เพื่อพิจารณา เลือกโซลูชั่นที่ดีที่สุด
