RTDセンサー 気体または液体の温度を監視するために使用される電子デバイスです。薄膜、銅、ニッケルなどのさまざまな種類があります。基準抵抗を使用するタイプもあれば、3 リード構成を使用するタイプもあります。これらのセンサーは通常、抵抗原理に基づいており、さまざまな業界で使用されています。
3 リード構成
最も一般的なタイプの RTD センサーは 3 線構成です。これにより、利便性と正確性がうまく組み合わされます。絶対温度測定では正確ではない可能性がありますが、リード抵抗によって引き起こされる誤差は補償されます。
3 線式接続の最初のステップは、リード線の抵抗を測定することです。この場合、リード線の抵抗が RTD の抵抗に加わります。その結果、回路内に発生する抵抗が計算されます。
2 番目のステップでは、RTD の抵抗からリード線の抵抗を引いて、真の RTD 読み取り値を取得します。これは、真の RTD 測定を実現する最良の方法です。
この方法の欠点は、短距離測定にのみ有効であることです。誤差を最小限に抑えるには、すべてのワイヤの長さを同じにする必要があります。どちらかのリードが短いと、測定誤差が大きくなります。
この設計のもう 1 つの利点は、電圧降下がリード抵抗の影響を受けないことです。その理由は、界磁電流がよく一致しているためです。ただし、大量の抵抗が必要な場合、リード線の抵抗が問題になる可能性があります。
最後に、2 線式構成は 3 つの構成の中で最も簡単です。これは、高抵抗のアプリケーションではあまり効果的ではありませんが、補償ループと一緒に使用するとうまく機能します。
2 線構成は最も単純ですが、最も正確な結果を得るには最も効率が悪くなります。温度測定の場合、この設計ではリード線の追加抵抗により、法外な測定値が得られる可能性があります。
銅またはニッケル
RTD センサーは、さまざまな産業用途で温度を測定するために使用されます。過酷な環境でも信頼性を発揮します。これらの機器は、熱を抵抗器に伝達するという単純な原理で動作します。熱が増加すると抵抗も増加します。
RTD の製造に使用される金属の種類に応じて、抵抗と温度の比率は異なります。一般に、抵抗が大きいほど、読み取りの精度が高くなります。ただし、精度は RTD の製造に使用されるワイヤの品質によっても影響を受ける可能性があります。
RTD センサーには銅とニッケルが一般的に使用されます。どちらも比較的安価で、優れた直線性と耐食性を備えています。プラチナと比較すると、高温では精度が低下します。
銅はニッケルよりも安定しています。モーターや発電機の巻線温度の測定によく使用されます。一方、プラチナは酸化や腐食の影響を受けません。
銅は他の RTD 素子と比べて安価です。このため、人気の選択肢となっています。通常、低温用途には銅が使用され、高温用途にはニッケルが使用されます。
ニッケルは化学的に不活性な金属です。これは、それほど重要ではない産業用途に適した比較的安価な金属です。他の金属に比べて温度範囲が非常に狭いです。
各金属の抵抗曲線は金属の純度によって異なります。したがって、抵抗比の高い部品を選択することが重要です。 R0 値が高いほど、抵抗を正確に測定することが容易になります。
プラチナは非常に高い温度係数を持っています。 2本または3本のワイヤーで製作可能です。プラチナは非常に高価ですが、RTD に最適な材料です。
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薄膜 RTD センサーは、さまざまな分野で温度を測定するために使用されます。耐久性があり、堅牢で、コスト効率の高いソリューションです。抵抗器のタイプとサイズは多種多様で、さまざまな用途に合わせて柔軟に設計できます。
通常、金属の薄い層がセラミック基板上に配置されます。次に、基板はガラスコーティングで微細コーティングされ、堅牢性がさらに高まります。さらに、通常、金属ケースには保護コーティングが施されます。
次に、抵抗線は小さなコイルに形成され、セラミック本体内に取り付けられます。これにより、機械的歪みが最小限に抑えられ、正確な測定が可能になります。
プラチナは、RTD センサーの構築によく使用されます。これらは直線性が高いことで知られており、抵抗の変化がデバイスに正確に一致することを意味します。ただし、プラチナの純度は測定値の精度に影響を与える可能性があります。
銅も、RTD センサーの構造で一般的に使用される材料です。直線性が良く、耐食性にも優れています。ただし、温度範囲は限られています。
ニッケルは RTD センサーの製造にも使用されます。ニッケルは電気抵抗に優れていますが、直線性は中程度です。
プラチナは最も正確な選択肢であり、正の温度係数が最も大きくなります。銅やニッケルのコンポーネントも利用できますが、高温では抵抗変化が一定ではありません。
RTD センサーの冷接点は通常、インコネルまたはステンレス鋼で作られた金属シースです。センサーの冷接点には、さまざまなプラグまたはジャックが用意されています。これらは通常、はんだ付けまたは半田付けを使用して検出素子に接続されます。
薄膜 RTD センサーは、直径 2mm のステンレス鋼シースを使用して製造できます。これらのコンポーネントは、レーザー トリミング、溶接、またはスクリーン印刷によって仕上げられます。
基準抵抗
RTD センサーの基準抵抗は、温度測定システムの重要な部分です。センサーは温度に応じて抵抗を変化させ、デバイスはこの抵抗を測定して開回路電圧を生成します。使用可能な標準抵抗値がいくつかあり、使用する RTD のタイプに応じて異なります。
最も一般的な公称抵抗値は 100 オームです。プラチナは、その耐薬品性と安定性により、RTD の一般的な元素材料です。広い使用温度範囲を持っています。
プラチナは広く標準化されており、汚染の影響を受けにくいです。ただし、コンポーネントの温度は測定の精度に影響を与える可能性があります。また、白金線は純度が高く、電気特性の再現性に優れています。
多くのアプリケーションでは複数の RTD が必要です。 RTD は複雑であるため、RTD を適切に駆動する方法を理解することが重要です。
最も一般的な方法の 1 つは、電流源を使用することです。これにより、電圧降下のより直接的な補償が可能になります。ただし、インターフェイスのメソッドはアプリケーションに適合させる必要があります。
もう 1 つの方法は、2 線式インターフェイスを使用することです。 2 本のリード線で電源を RTD に接続します。リード線も回路の抵抗に寄与します。ただし、これらのリードは読み取り精度に大きな影響を与える可能性があります。
2 線式インターフェースを選択する場合、設計者は検出素子と接続リード線の抵抗を考慮する必要があります。リード抵抗を補正しないと、読み取り値に大きな誤差が生じます。
RTD インターフェースを決定する際、設計者はリード抵抗の影響を排除できるシステムを選択する必要があります。一部の設計では 4 線システムを使用しており、リード線抵抗を除去する精度が向上します。
公差基準
RTD センサーの公差基準には、いくつかの異なるタイプがあります。適切なものの選択はアプリケーションによって異なります。
最初のステップは、センサーを使用する予定の温度範囲を定義することです。最も一般的には、これは熱伝達材料を選択することによって実現されます。使用している検知素子のタイプも考慮する必要があります。特定の種類の感知要素は、他の感知要素よりも正確です。
RTD センサーで使用されるワイヤーは主に 2 種類あります。これらには、3 線接続と 4 線接続が含まれます。どちらの接続にもリード抵抗が関係するため、特別な考慮が必要です。
ほとんどの場合、最も正確な RTD は、次の基準を 1 つ以上満たすものです。一般に、精度が高くなるほどセンサーは高価になります。分数精度のセンサーもよくありますが、常に可能であるとは限りません。
高精度 RTD は、多くの場合、クラス B の精度の一部であると言われます。これは、製造元がエラーの原因を理解していることを示す良い兆候です。
RTD素子自体は通常白金または白金薄膜でできています。温度係数は摂氏 1 度あたり 0.385 オームです。当たり前のことのように思えるかもしれませんが、実際にはこの温度係数には多くのばらつきがあります。
Pt100 センサーで最も一般的に使用される公差標準の 1 つは、DIN 曲線です。この曲線は、100 Ω センサーの抵抗と温度特性を定義します。
電磁流量計
当社は、業界最高水準の試験設備、物理試験室、自動圧力校正装置、自動温度校正装置などを完備しており、お客様へ高精度の最終製品を確実にご提供することができ、顧客は材料の物理的および化学的特性、高精度の幾何学的寸法検査などの総合的な検査要件を満たすことができます
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