เลือกใช้เครื่องวัดแบบ RTD หรือ Thermocouple ดี? ข้อแตกต่างระหว่างเครื่องวัดอุณหภูมิแบบ RTD กับ Thermocouple
หลาย ๆ ครั้ง ท่านมักจะเจอคำถามว่า "ควรเลือกใช้เครื่องมือวัดอุณหภูมิแบบ RTD หรือ Thermocouple ดี?" แม้ว่าเครื่องวัดอุณหภูมิแบบมีสาย (Thermocouple) และไร้สาย (Resistance Detector (RTD)) มีจุดประสงค์การใช้งานที่วัดอุณหภูมิเหมือนกัน แต่ลักษณะการใช้งานนั้นแตกต่างกัน ซึ่งขึ้นกับกระบวนการ และวิธีใช้งานของท่าน ท่านต้องรู้ถึงประโยชน์ และคุณลักษณะของเครื่องวัดแต่ละประเภทให้เหมาะสมกับการใช้งานของท่านมากที่สุด
RTD Sensor หรือ Resistance Temperature Detector
เครื่องวัดค่า F0 และอุณหภูมิแบบไร้สาย ที่มีลักษณะเป็นตัว Data Logger สามารถวัดค่า และสั่งการจากระยะไกล มีชื่ออย่างเป็นทางการว่า Resistance Temperature Detector มีตัวย่อว่า "RTD" ที่ชื่อแบบนี้ เพราะมันทำงานโดยอาศัยหลักการเพิ่มขึ้น - ลดลงของสภาพต้านทานไฟฟ้า (Electrical Resistance) ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิความร้อนโลหะหัววัดของเครื่อง
หัววัด (Sensor) ของ RTD ส่วนมากจะทำจาก Platinum (Pt) ห่อรอบ ๆ ไส้ในที่เป็นเซรามิก ซึ่งเป็นวัสดุที่ไวต่อการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ทำให้วัดค่าได้แม่นยำ เสถียร วัดซ้ำได้ทันทีหลังจบกระบวนการ และค่าที่ได้ไม่คลาดเคลื่อนจากค่าเดิม
เครื่องวัดอุณหภูมิแบบไร้สาย RTD ประกอบด้วยส่วน Data Logger เก็บข้อมูลและแบตเตอรี่ กับส่วนหัววัดด้านบน ซึ่งมีหลากหลายตามรูปแบบการใช้งาน
เครื่องวัดอุณหภูมิแบบมีสาย Thermocouple มีลักษณะเป็นสาย ปลายด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับ Module ส่วนปลายอีกข้างวัดอุณหภูมิในผลิตภัณฑ์
Thermocouple Sensor หรือ TC
เครื่องวัดค่า F0 และอุณหภูมิแบบมีสาย ประกอบด้วยเครื่องสั่งการ เรียกว่า Module โดย Module นี้สามารถต่อเข้ากับไฟบ้าน PC หรือทำงานได้เอง โดยใช้แบตเตอรี่ ขึ้นกับเทคโนโลยีของผู้ผลิตแต่ละเจ้า และเราจะเชื่อมต่อสายวัด (Thermocouple) จาก Module มาวัดบรรจุภัณฑ์ในกระบวนการ หลักการทำงานของ Thermocouple นั้น จะใช้โลหะที่แตกต่างกัน 2 ชนิด มาบัดกรีเชื่อมที่จุดใดจุดหนึ่ง (จุดนั้นคือจุดวัดของหัววัด) เมื่อจุดนี้เจอความร้อน หรือเย็น จะเกิดค่าความต่างศักย์ขึ้น เนื่องจากปลายขดสาย Thermocouple อีกด้านทำหน้าที่เป็นจุดอ้างอิง (Cold Junction) เมื่ออุณหภูมิมีค่าต่างกัน ทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหลภายในวงจรขึ้น
ปัจจุบัน Thermocouple ทำจากโลหะต่างชนิดกัน ส่งผลให้ช่วงการวัดอุณหภูมิแตกต่างกัน ดังนั้น Thermocouple เหมาะกับกระบวนการที่ช่วงการวัดกว้าง และหลากหลาย เช่น วัดทั้งความร้อน และเย็น ในกระบวนการเดียวกัน เป็นต้น
ข้อเปรียบเทียบระหว่าง RTD กับ Thermocouple
| เปรียบเทียบ | เครื่องวัดอุณหภูมิแบบไร้สาย (RTD) | เครื่องวัดอุณหภูมิแบบมีสาย (Thermocouple) |
| ช่วงการวัด (Meusuring Range) | น้อยกว่าแบบ Thermocouple เพราะช่วงการวัดอยู่ระหว่าง -240 ถึง +650°C เนื่องจากการออกแบบ ที่มีส่วน Data Logger รวมอยู่ด้วย การวัดในจุดอุณหภูมิสูง (เกิน 400 - 500 °C) ทำได้ไม่ดีเท่ากับแบบ Thermocouple | มีช่วงการวัดที่กว้างตั้งแต่ -270 ถึง +2,320 °C และครอบคลุมกระบวนการฆ่าเชื้อที่หลากหลาย วัดในช่วงอุณหภูมิสูง ๆ เช่น 1,400 - 1,800 °C ได้ดี |
| ความแม่นยำ (Accuracy) | สูงถึง ±0.05 - 0.1 °C แม่นยำกว่าแบบ Thermocouple | มีค่าความแม่นยำน้อยกว่า RTD โดยอยู่ที่ ±0.2 ถึง ±0.5 °C |
| เวลาตอบสนอง (Sensitivity) | ถูกออกแบบให้หัววัดแบบปลายเปลือย (Naked Tip) ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้ไว และทนทาน | แม้ว่าการตอบสนองข้อมูลจะเร็วกว่า แต่หัววัดแบบ Cold Junction ก็ต้องใช้เวลาสักพัก เพื่อรอให้อุณหภูมิสมดุล (Equilibrium) ซึ่งขึ้นอยู่กับรุ่น และชนิดของเครื่องวัด บางรุ่นตอบสนองได้เร็ว บางรุ่นก็ตอบสนองได้ช้ากว่าแบบ RTD |
| ค่าเบี่ยงเบน (Drift) | น้อยมาก เพราะรูปทรงของ RTD ที่ยึดกับบรรจุภัณฑ์ได้มั่นคง ค่าอุณหภูมิที่ได้จึงไม่คลาดเคลื่อน แม้จะวัดซ้ำอีกครั้งหลังจบกระบวนการ เหมาะกับกระบวนการที่มีการวัดนาน ๆ หลาย ๆ ครั้ง และต้องการค่าที่แม่นยำแน่นอน | มีการเบี่ยงเบนบ้าง เนื่องจากหัววัดทำจากโลหะต่างชนิดกัน อีกทั้งรูปทรงของ Thermocouple ที่เป็นสาย มีระยะจาก Module ไปหัววัดที่จำกัด จึงมีโอกาสที่สายนั้นจะบิดงอ หรือกดทับ ทำให้ข้อมูลที่ได้เกิดความคลาดเคลื่อน การสอบเทียบเป็นประจำช่วยลดปัญหาตรงนี้ได้ |
| ค่าใช้จ่าย (Cost) | ราคาแพงกว่า Thermocouple 2 - 3 เท่า แต่ถ้าใช้ไปนาน ๆ ค่าใช้จ่ายในการดูแลรักษารวมแล้วจะประหยัดกว่า Thermocouple | ราคาทั้งระบบประมาณ 30% - 50% ของ RTD แต่ Thermocouple ต้องสอบเทียบ (Calibration) สายวัดเป็นประจำ และใช้เวลาในการติดตั้ง ยึดสายวัดเข้ากับบรรจุภัณฑ์นานกว่าแบบ RTD ซึ่งผู้ใช้บางท่านคิดว่า การเสียเวลาทำให้เสียโอกาสในการผลิตสินค้า รวมทั้งเสียค่าใช้จ่ายในการสอบเทียบที่มากกว่า Thermocouple จึงแลดูสิ้นเปลืองกว่า RTD |
ของผลข้อมูลมากกว่าRTDผู้ใช้ต้องสอบเทียบสายวัดอยู่เสมอเพื่อลดปัญหานี้z-z1360046080582.jpg)
Thermocouple มีค่าการเบี่ยงเบน (Drift) ของผลข้อมูลมากกว่า RTD ผู้ใช้ต้องสอบเทียบสายวัดอยู่เสมอเพื่อลดปัญหานี้
ก่อนเริ่มกระบวนการz-z618669435786.jpg)
ผู้ใช้อาจเสียเวลาในการติดตั้ง Thermocouple ที่จุดต่างๆใน Container(เครื่องฆ่าเชื้อ) ก่อนเริ่มกระบวนการ
สรุปใช้เครื่องวัดอุณหภูมิแบบไหนดี ?
เอกสารอ้างอิง (Reference):
Ellab A/S. (02/2019). 6 key Differences Between RTD's and Thermocouples - that Might Change your Preferences. Ellab White Paper. Hilleroed, Denmark