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温度調節器(デジタル調節計) /入力機器 温度センサ 概要


温度センサとは、温度制御したい場所の温度を測定し、温度を電圧、抵抗値などの物理量に変換して出力するセンサです。ここでは、温度センサの概要を解説します。

関連情報


温度センサとは

温度センサとは、温度制御したい場所の温度を測定し、温度を電圧、抵抗値などの物理量に変換して出力するセンサです。

温度計測の分類

温度計測を分類すると、下記のような分類になります。

熱電対

原理

異種金属の一端を接合すると接合端と解放端の間に、接合端と解放端間の温度差に応じた熱起電力が発生する現象(ゼーベック効果)を利用した温度センサです。熱起電力が高く安定した金属の組み合わせが熱電対(ねつでんつい)と呼ばれ、工業的に広く利用されています。

  • 中間温度の法則と中間金属の法則
    熱起電力の大きさは2種の金属線の材質と、測温接点(温接点)と規準接点(冷接点)の温度差によって決まり、中間部で温度差があっても影響はありません。(中間温度の法則)また、中間に異種金属があっても温度差がなければ影響はありません。(中間金属の法則)

熱電対の種類

熱電対には卑金属系のK、E、J、Tと貴金属系のB、R、Sなどがあります。
測定温度、環境、精度などにより選定しますが、一般によく使われているのはK、J、Rです。

・熱電対の起電力特性

補償導線

熱電対温度センサのリード線が温度調節器に届かない場合、銅線でセンサと温度調節器の間を延長すると大きな温度誤差を生じます。熱電対温度センサのリード線を延長する場合は補償導線で延長する必要があります。
補償導線は熱電対とほぼ同等の熱起電力を発生するケーブルで、使用温度により一般用(ー20~+90℃)と耐熱用(0~150℃)があり、JISで特性が決められています。補償導線は熱電対の種類ごとに用意されており使用する熱電対に合った補償導線を使わなければなりません。

白金測温抵抗体

測温抵抗体とは

金属の抵抗値が温度と一定の関係にある現象を利用しています。
金属線素材に求められている条件:
 ①電気抵抗の温度係数が大きく直線性が良い
 ②安定している
 ③広い温度範囲で使用できる
これらの条件に最もよく合った素材が白金(プラチナ)で、JISではこの白金測温抵抗体のみ規定されています。

白金測温抵抗体

白金(Pt:platinum)の電気抵抗が温度に比例して増加する性質を利用しています。
1989年のJIS規格改正を境にそれ以前の規格に準拠した白金測温抵抗体をJPt、それ以降の規格に準拠したものをPtと呼び区別していましたが1997年の改正でJPtは廃止されました。
しかし、JPtも稼働中のシステムでまだ使われているため温度調節器もJPtに対応しています。PtとJPtは特性が異なるため、温度調節器の入力種別を正しく設定する必要があります。

導線方式の種類

白金測温抵抗体Pt 100の抵抗値は0℃にて100Ω、基準抵抗比(R100/R0値)は1.3851と小さいため、導線抵抗の影響を大きく受けることになります。
この導線抵抗の影響を取り除く3導線方式の配線を一般的に使用します。

3導線式

測温抵抗体において、抵抗素子の一端に2本、他端に1本の導線を接続し、リード線延長時の導線抵抗の影響を除くようにする方式。当社の温度調節器のPtタイプは全てこの方式を採用しています。

・3導線式白金測温抵抗体の接続


最終更新日:2021年10月25日