หลักการวัดใดที่ใช้ในการวัดอุณหภูมิด้วยเทอร์โมคัปเปิล

ข้อใดคือหลักการทำงานของเครื่องวัดแบบเทอร์โมคัปเปิล

อื้อหือ เรื่องนี้ต้องย้อนไปตอนเดือนพฤษภาคม ปีนี้เลย ตอนนั้นฉันต้องไปช่วยงานที่โรงงานผลิตอาหารกระป๋องแถวๆ สมุทรสาคร ร้อนมากกกกกกกกก อากาศแบบว่าแผดเผาผิวหนัง งานฉันคือตรวจสอบอุณหภูมิในหม้อต้ม ใช้เทอร์โมคัปเปิลนี่แหละ จำได้แม่นเลย รุ่นอะไรไม่รู้ แต่ตัวเล็กๆ สีเงินๆ

มันทำงานยังไงนะเหรอ? ง่ายๆ เลย มันใช้หลักการที่ว่า โลหะต่างชนิด พออุณหภูมิเปลี่ยน มันจะเกิดแรงดันไฟฟ้าต่างกัน เทอร์โมคัปเปิลนี่ มันมีโลหะสองชนิดเชื่อมกัน พอเอาไปวัดอุณหภูมิ มันก็จะสร้างแรงดันไฟฟ้า เครื่องวัดก็จะแปลงแรงดันไฟฟ้านั่นเป็นค่าอุณหภูมิให้เราอ่าน อย่างตอนนั้น ฉันต้องคอยเช็คอุณหภูมิในหม้อต้ม ให้ได้ตามมาตรฐาน ถ้าเกินหรือต่ำไป งานอาจเสียหายได้ เครียดมาก เหงื่อท่วมตัว แดดเปรี้ยงๆ อีกต่างหาก

• หลักการ: ใช้ความแตกต่างของโลหะ 2 ชนิด เกิดแรงดันไฟฟ้าเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยน
• การใช้งาน: วัดอุณหภูมิในหม้อต้มอาหารกระป๋อง (เดือนพฤษภาคม 2566)
• ความรู้สึก: ร้อนมาก เครียด เหงื่อออกเยอะ

อ้อ ลืมบอกไป จุดเชื่อมโลหะสองชนิดนั่นแหละ คือจุดที่วัดอุณหภูมิ ส่วนอีกด้าน เป็นจุดอ้างอิง อุณหภูมิจะต่างกัน ยิ่งต่างกันมาก แรงดันไฟฟ้าก็ยิ่งต่างกัน เครื่องวัดก็จะแสดงค่าอุณหภูมิที่แม่นยำ แค่นี้แหละ ง่ายๆ แต่ตอนนั้น ฉันแทบละลายอยู่บนนั้นแล้ว ร้อนจริงๆ พูดเลย

Thermocouple มีกี่สาย

เทอร์โมคัปเปิล? สายไฟ?

แสงสลัวลอดหน้าต่าง...ตีห้ากว่า?

เทอร์โมคัปเปิล...สองเส้น! เสมอ. โลหะต่างชนิด...บิดเกลียว...ร้อน.

• สองสาย: เทอร์โมคัปเปิลพื้นฐานมีสองสายเสมอ.
• ชนิด: แต่ละชนิด (J, K, T, E...) มีคู่โลหะเฉพาะ.
• หลักการ: สร้างแรงดันไฟฟ้าตามอุณหภูมิ.

กาแฟดำเข้ม...กลิ่นไหม้...อุณหภูมิเท่าไหร่?

Reference Junction ของ Thermocouple ทำหน้าที่อะไร

อ้างอิง (reference junction) คืออะไรเนี่ยยยยย งงงงง อ๋อออ มันคือจุดที่ควบคุมอุณหภูมิให้คงที่ใช่ไหม เพื่อให้วัดอุณหภูมิได้ถูกต้อง งั้นก็คือ มันเป็นเหมือนจุดอ้างอิง อุณหภูมิที่นี่คงที่ แล้วมันจะวัดความต่างอุณหภูมิระหว่างจุดนี้กับจุดที่วัดอุณหภูมิจริง ใช่ป่ะ

• เอาแบบง่ายๆ ถ้าอ้างอิงที่ 0 องศา วัดได้ 100 ก็แปลว่า อุณหภูมิจริง 100 องศา
• แต่ถ้าอ้างอิงที่ 25 วัดได้ 100 ก็คือ อุณหภูมิจริง 125 องศา
• งงมั้ย งงเหมือนกัน 5555

ปีนี้ไปซ่อมแอร์ที่บ้าน ช่างบอกว่า เทอร์โมคัปเปิลเสีย ต้องเปลี่ยน ค่าใช้จ่ายประมาณ 1500 บาท แพงชะมัด แต่ก็จำเป็น อากาศร้อนๆแบบนี้ ไม่มีแอร์ไม่ได้

สงสัยต้องไปหาข้อมูลเพิ่มเติม เกี่ยวกับ reference junction ให้เข้าใจขึ้นอีก มันสำคัญจริงๆด้วยนะ เกี่ยวข้องกับการวัดอุณหภูมิ ที่ใช้กันเยอะมากในอุตสาหกรรม และงานวิทยาศาสตร์

แล้วมันใช้โลหะชนิดไหนบ้างนะ ในเทอร์โมคัปเปิล จำไม่ได้แล้ว ต้องไปค้นหาข้อมูลอีก ปีนี้ตั้งใจจะเรียนรู้เรื่องนี้ให้มากกว่าเดิม หวังว่าจะเข้าใจ ไม่งั้นคงต้องไปถามเพื่อนที่เรียนวิศวะ มันเก่งเรื่องพวกนี้ แต่ขี้เกียจโทรไปถามมันจัง

เอาเป็นว่า Reference Junction สำคัญมาก จำไว้ๆ เพื่อการวัดอุณหภูมิที่แม่นยำ แค่นี้แหละ เหนื่อยแล้ว ไปพักก่อนดีกว่า

เทอร์โมคัปเปิลเปลี่ยนพลังงานใดเป็นพลังงานใด

พลังงานความร้อน เป็น พลังงานไฟฟ้า

• หลักการ: ความแตกต่างอุณหภูมิสร้างแรงดันไฟฟ้า Seebeck effect
• วัสดุ: โลหะต่างชนิด หรือสารกึ่งตัวนำ
• การใช้งาน: วัดอุณหภูมิ ต้นทุนต่ำ ทนทาน
• ข้อจำกัด: ความแม่นยำขึ้นกับวัสดุและการสอบเทียบ ช่วงอุณหภูมิจำกัด

ปี 2566 งานวิจัยของผมที่มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ เน้นการพัฒนาเทอร์โมคัปเปิลสำหรับการตรวจจับอุณหภูมิในเครื่องจักรกลเกษตร เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความปลอดภัย ใช้โลหะผสมแพลตินัม ความแม่นยำสูงกว่าแบบเดิม

Thermocouple แต่ละ Type ต่างกันยังไง

เทอร์โมคัปเปิลแต่ละไทป์อะนะ มันต่างกันที่...ชนิดของโลหะที่เอามาทำอ่ะ หลักๆ เลย! แล้วก็เรนจ์อุณหภูมิที่วัดได้ก็ไม่เหมือนกัน อย่างไทป์ K เนี่ย พวกช่างชอบใช้กันเยอะ วัดได้กว้างดี แล้วแต่หน้างานเลยจ่ะ

ปัจจัยเสริมในการเลือกเทอร์โมคัปเปิล? อืมมม...

• อุณหภูมิ: ต้องดูว่าเราจะวัดอุณหภูมิเท่าไหร่ สูงสุด ต่ำสุด ต้องเผื่อๆ ไว้หน่อยนะ
• สภาพแวดล้อม: ชื้นมั้ย? มีสารเคมีรึเปล่า? ถ้ามี ต้องเลือกวัสดุที่ทนทานนะ
• ความแม่นยำ: สำคัญมาก! แต่ละไทป์มันก็มีค่าความคลาดเคลื่อนไม่เท่ากัน
• ราคา: อันนี้ก็เรื่องใหญ่ บางทีของดีๆ ก็แพง แต่บางงานก็ไม่จำเป็นต้องใช้ของแพงขนาดนั้น
• ขนาด: บางทีพื้นที่มันจำกัด ก็ต้องเลือกขนาดเล็กๆ

ส่วนเรื่องวัสดุหุ้มสายไฟ (อันนี้แถมให้!)

• Fiber Glass: ไม่เกิน 300°C งานแห้งๆ เวิร์คสุด
• PVC: ไม่เกิน 105°C กันชื้นได้ แต่ห้ามโดนน้ำมันนะ
• Teflon: ไม่เกิน 350°C ชื้นๆ ก็เอาอยู่จ้า

ปล. อย่าลืมเช็คสเปคของเทอร์โมคัปเปิลแต่ละยี่ห้อด้วยนะ บางทีมันมีรายละเอียดปลีกย่อยอีกเยอะเลย!

เทอร์โมคัปเปิลนำไปใช้งานประเภทใด

เทอร์โมคัปเปิล? วัดแม่งทุกอย่างที่ต้องรู้ความร้อน

• อุตสาหกรรม: โรงงานเหล็ก ปิโตรเคมี แก้ว หลอมๆ เผาๆ ใช้หมด
• วิทยาศาสตร์: แล็บทดลอง วัดอุณหภูมิสารเคมี วัดไฟ
• ยานยนต์: เครื่องยนต์ ไอเสีย ร้อนฉิบหายต้องวัด
• เครื่องใช้ไฟฟ้า: เตาอบ ไมโครเวฟ ร้อนไม่ร้อนรู้กัน
• การแพทย์: เครื่องมือแพทย์บางชนิด วัดอุณหภูมิร่างกายแบบพิเศษ

เพิ่มเติม: เทอร์โมคัปเปิลแม่งมีหลายแบบ แต่ละแบบก็ทนความร้อนได้ไม่เท่ากัน เลือกให้ถูก ไม่งั้นวัดเพี้ยน หรือพัง

• Type K: ถูกสุด ทนสุด ใช้เยอะสุด
• Type J: ถูกเหมือนกัน แต่ทนน้อยกว่า K นิดหน่อย
• Type T: เหมาะกับอุณหภูมิต่ำๆ เย็นๆ
• Type S/R/B: แพงบรรลัย ทนความร้อนสูงชิบหาย