온도센서에 대하여

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

온도센서5.jpg

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