1. 온도센서란?
열 감지 및 온도 변화에 응답하는 센서로 온도 변화를 감지해주며 두 가지 방식으로 나누어집니다.
• 접촉식 : 실체 측정 대상에 직접 접촉시켜서 온도값을 측정하는 방식
• 비접촉식 : 실체 측정 대상에 직접 접촉시키지 않고 물체로부터 방사되는 열선을 측정하는 방식
2. 온도센서 동작 원리
온도센서는 일반적으로 아래 네 가지 기본 요소들 중, 하나를 사용합니다.
• 열전대 (Thermocouples - Thermoelectric Sensors) : 재질이 다른 두 종류의 금속 전선을 이용해서 측정부위와 다른 부위의 온도차이로 인해 발생하는 전압차를 이용합니다. 두 부위에 전압차이가 발생하고 이 전압차이를 온도와 대응시켜 온도를 측정합니다.
• 저항온도감지기 (Resistance Temperature Detectors - RTD) : 온도에 따라 저항 값이 변화하는 방식을 사용하여 저항변화를 측정합니다.
• 서미스터 (Thermistors - Semiconductor Type Resistance Thermometers) : 저항체의 저항값이 온도에 따라 변화하는 것을 이용합니다. 온도가 상승하면 저항값이 증가하는 정특성 (PTC), 저항값이 감소하는 부특성 (NTC), 어떤 온도에서 온도가 급격히 변하는 (CTR) 특성도 있습니다.
• 집적회로 온도센서 (IC센서) : 절대 온도에 비례하는 출력 전류를 생선하는 2단자 집적회로 온도 변환기입니다. 센서는 소형이며 낮은 열 질량과 빠른 반응 시간이 특징입니다.
| 열전대 (Thermocouples) | 저항 온도 감지기 (RTD) | 서미스터 (Thermistors) | 집적회로 온도센서 (IC센서) |
장점 | 별도 전원 없음 구조가 간단함 가격이 저렴함 넓은 온도범위 응답이 빠름 종류가 다양함 | 가장 안정함 가장 정확함 열전대보다 선형적임 | 강한 출력 응답이 빠름 낮은 온도에서 큰 저항 변화 저렴한 가격 정확함 | 가장 선형적 가장 고출력 저렴한 가격 |
단점 | 비선형 출력 미약한 출력 가장 불안정 증폭기 필요 기준점 접합 필요 | 가격이 높음 응답이 늦음 전류소스 필요 절대저항 낮음 자체 발열 | 비선형 한정적인 온도범위 깨지기 쉬움 전류소스 필요 자체 발열 | T < 200°C 전원공급 필요 자체 발열 제한된 형상 낮은 안정성 |
3. 어플리케이션• 식품 가공
• HVAC 환경 제어
• 의료 기기
• 화학 물질 처리
• 자동차 후드 모니터링 (ex. 냉각수, 공기 흡입구, 실린더 헤드 온도 등)
4. 온도센서 비교표
접촉식 온도센서 | 비접촉식 온도센서 |
필요 조건 측정 대상과 센서를 잘 접촉시킬 것 | 측정 대상에서의 방사가 충분히 센서에 도달할 것 |
측정 대상에 센서를 접촉시켰을 때, 측정 대상의 온도가 변화하지 않을 것 | 측정 대상물의 실효 방사율이 명확하게 알려져있거나 혹은 재현 가능할 것 |
특정 열용량이 적은 측정 대상에서는 센서 접촉에 의한 측정 대상 온도 변화가 쉬움 | 측정 대상 온도가 변화하지 않음 |
움직이는 물체는 측정하기 어려움 | 움직이는 물체 측정 가능 |
물체의 표면 온도 측정 | 물체의 표면 온도 측정 |
정밀도 높음 | 접촉 방식에 비해 낮음 |
응답 속도 늦음 | 접촉 방식에 비해 빠름 |