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온도센서

온도센서의 종류

온도는 다양한 종류의 센서에 의하여 측정 가능합니다. 일단 측정 대상과 접촉하여 그 온도변화에 반응하는 접촉식과, 측정 대상이 방출하는 에너지를 감지하는 비접촉 온도센서로 구분할 수 있습니다.
접촉식 온도센서에는, 특정 온도의 기전력을 감지하는 열전대(써모커플)과, 저항을 감지하는 RTD와 써미스터, 온도에 따라 상태가 변하는 온도 라벨, 액체 온도계, 바이메탈 온도센서와 같은 종류가 있습니다.
비접촉 온도센서는 적외선(Infrared, IR)으로 온도를 감지하는 적외선 온도계가 대표적입니다.
이 모든 센서들은 물리적 특성에 있어서의 변화를 감지하여 온도를 추론합니다. 산업분야에서 엔지니어와 연구원들이 사용할 가능성이 높은 여섯 가지 유형은 열전대(써모커플), RTD, 써미스터, 적외선 온도계, 온도라벨, 바이메탈 (아날로그 계측기) 입니다.

온도센서의 원리

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열전대 Thermocouple 온도센서 열전대 온도센서 (Thermocouple)
열전대(써모커플)는 기본적으로 두 개의 막대와 서로 다른 금속으로 만들어지고 끝에서 이들이 만나게 되는 전선으로 구성됩니다. 특정 시점에서 온도의 변화는 양 끝간의 기전력(emf)에 변화를 가져오게 됩니다. 온도가 상승하게 되면 써모커플의 출력 emf는 상승하지만 반드시 선형인 것은 아닙니다. 열전대의 두 개의 서로 다른 금속, 즉 금속 쌍은 J, K, T, E, N, R, S, B, C, G, D와 같이 다양한 타입이 정해져 있으며, 이 타입에 따라 온도 범위와 기전력 대 온도 값 데이터가 달라집니다.
RTD 온도센서와 써미스터 RTD (Resistance Temperature Detector) / Thermistor
RTD와 써미스터는 저항온도센서로, 온도가 변하면 물질의 전기 저항도 변한다는 사실을 이용합니다. RTD는 금속의 저항 변화에 의존하며 저항은 온도에 대략 선형으로 상승합니다. 써미스터는 반도체의 저항 변화에 근거하며 온도가 상승하면 저항은 비선형으로 떨어지게 됩니다.
적외선온도계 적외선 온도계
적외선 온도계는 비접촉 온도센서 입니다. 적외선 센서는 물질이 방사하는 열복사를 측정하여 온도를 추론합니다. 측정 물체의 방사율과 측정 거리에 따라 측정 정밀도가 달라지나, 측정 대상에 접촉할 수 없는 경우에 사용되는 센서입니다.
바이메탈 온도계 바이메탈 온도센서
바이메탈 장비는 서로 다른 금속 간의 열팽창율의 차이를 이용합니다. 두 가지 금속 막대가 함께 결속 된 설계로, 측정단이 가열되면 한 쪽이 다른 쪽 보다 더 팽창하고 구부러져 이는 기계적으로 연결된 눈금에서 온도로 판독됩니다. 이러한 장비는 휴대용이며 전원공급을 필요로 하지 않지만 써모커플이나 RTD 만큼 정확하지 않으며 온도 기록을 위하여 정보를 제공하기 힘듭니다.
액체 유리구 온도계 액체 팽창 온도센서
액체 팽창 온도센서는 학교나 가정에서 흔히 사용하는 유리구 온도계로, 보통 수은과 유기액체의 두 가지 유형으로 제공됩니다. 액체 대신 기체를 사용하는 것도 있습니다. 수은은 환경 유해물질로 규정되어 이제 수은 온도계는 거의 사용되지 않습니다. 액체 팽창 온도센서는 전력을 필요로 하지 않으며 폭발위험이 없고 반복적으로 사용해도 안정적입니다. 그 반면에 쉽게 기록 및 전송 가능한 데이터를 생성하지 못하며 지점 측정을 하지 못합니다.
온도라벨 상태 변화 온도센서
상태 변화 온도 센서는 온도라벨, 펠릿, 온도 크래용, 온도라커와 같이 특정 온도에 도달하면 모양이 변하는 액체결정으로 구성됩니다. 온도라벨로 예를 들자면 측정 대상에 부착하고, 측정 대상이 특정 온도를 초과하면, 부착된 센서 라벨의 하얀 점이 검은색으로 상태가 변하는 방식입니다. 응답 시간은 보통 몇 분 정도 걸리므로 이 장비는 단기 적인 온도 변화에는 반응하지 않습니다. 그리고 정확도는 다른 유형의 센서들보다 낮습니다. 추가로 상태의 변화는 액체결정 디스플레이의 경우를 제외하고는 비가역적입니다. 그렇지만 상태 변화 센서는 예를 들어 제품이 배송되는 동안 장비 또는 물질의 온도가 특정 수준을 넘지 않았는지 확인해야 하는 경우 유용합니다.