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温度センサの基礎とアプリケーション

*2011年10月発表のセミナー資料「温度センサ(測温抵抗体)の基礎とアプリケーション」から”第1章 温度センサとは”を抜粋したものです。
*続きの資料をご希望の方はお問い合せから「温度センサ・サーミスタ」を選択し、「セミナー資料希望」と記入して送信してください。(同業者様のご請求はご遠慮ください。)

センサの種類

センサは人間の五感を代表します。

器 官 感 覚 動 作 交 換 素 子
目の画像 視覚 物を見る
光を感じる
赤外線センサ・焦電センサ
光ダイオード・CCD・カメラ
耳の画像 聴覚 音を聞く
振動を感じる
圧力センサ・マイクロホン
ストレンゲージ(ひずみセンサ)
鼻の画像 嗅覚 臭いをかぐ ガスセンサ・湿度センサ
舌の画像 味覚 味を感じる 味覚センサ
皮膚握手の画像 触覚 温度を感じる
圧力を感じる
温度センサ・圧力センサ
湿度センサ・変位センサ

温度を測定するには

一般的な温度計測、制御用としては、電気信号に変換しやすい
電気式の測温抵抗体、熱電対、サーミスタが使用されます。
RTD: Resistance Temperature Detector
NTC: Negative Temperature Detector
PTC: Positive Temperature Detector

sensor type

測温抵抗体、リニア抵抗器、サーミスタの概要

測温抵抗体
測温抵抗体抵抗値が温度に対してほぼ直線的に増加する点を利用します。
白金、ニッケル、銅等の金属を使用します。
特に白金は安定性、直線性に優れ、高精度、広い温度範囲での測定が可能です。

リニア抵抗
抵抗値が温度に対してほぼ直線的に増加する点を利用します。
ニッケルやパラジウムの合金を使用
様々な抵抗値、TCRの選択が可能
→温度補償に適しています。

サーミスタ
半導体の抵抗温度特性を利用します。
小型で感度が良い。
抵抗温度変化特性の直線性が悪いことが問題です。

温度-抵抗値の相関

温度ー抵抗値の相関関係を利用して、温度に変換します。

R-T近似式
理想の測温抵抗体: R=R(C+CT)
測温抵抗体: R ≈ R(1+Ct+C
NTC: R ≈ R0exp{B(1/t-1/t)}

使用温度範囲-精度

白金測温抵抗体:1つの素子で広い温度域をカバーします
サーミスタ:分解能は高いですがひとつの素子がカバーできる範囲は狭くなります

precision
Pt100 graph
NTC

互換性

測温抵抗体:例)白金測温抵抗体[Pt100]
Pt・・・白金   100・・・0℃での抵抗値100Ωを表します。
*抵抗値(0℃で測定)が異なるものでは10Ωや1kΩ等がありそれぞれ[Pt10],[Pt1000]と記載していることがあります。

JIS規格には1℃毎の抵抗値が規定されており、白金温度センサが互換性を有しているかどうかを判断することができます。(JIS C 1604-1997等)

計測機器にPt100と記載された端子があれば接続するだけで温度検出が可能です。


リニア抵抗:基準抵抗値とTCRが同一であれば互換性があります。


サーミスタ:B定数、基準抵抗の組み合わせが各社異なるので注意が必要です。
・素子互換
・合成抵抗式
・ROM互換式

測温抵抗体-リニア抵抗器

測温抵抗体
例)Pt100:温度に対する抵抗値で規格化されています。

NTC

温度に対する許容差
クラスA:±(0.15+0.002ltl)℃
クラスB:±(0.3+0.005ltl)℃

リニア抵抗器
TCRと基準温度での抵抗値が選択できます。

リニア抵抗器の特徴

温度誤差(測温抵抗体とリニア抵抗器)

白金測温抵抗体(クラスA) vs リニア抵抗器(±1%、TCR±5%)

換算温度誤差

NTC

温度-(最大、最小)抵抗値

NTC NTC

各温度センサのメリット、デメリット

各種センサーにはそれぞれ長所と短所があります。温度計測では、精度、分解能、安定性、互換性、使用環境等を明確にすることが重要です。

測温抵抗体 リニアサーミスタ NTCサーミスタ
Pt その他の金属
測定精度 ×
安定性
分解能
計測温度範囲
測温補正回路 不要 不要 必要
互換性
抵抗値、TCR、選択性 ×

*2011年10月発表のセミナー資料「温度センサ(測温抵抗体)の基礎とアプリケーション」から”第1章 温度センサとは”を抜粋したものです。
続きの資料をご希望の方は から「温度センサ・サーミスタ」を選択し、「セミナー資料希望」と記入して送信してください。(同業者様のご請求はご遠慮ください。)

温度センサ(測温抵抗体)の基礎とアプリケーション

第1章 温度センサとは
第2章 白金測温抵抗体の活用方法
白金測温抵抗体を活用するには
温度許容差と補正/JIS vs. IEC/結線方式/自己発熱/熱時定数/熱放散定数
白金測温抵抗体の種類
第3章 温度センサのアプリケーション
なぜ、温度センサを使用するのか?
目的に応じた温度センサ
温度測定の事例
温度補償の事例
温度センサの実用例
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