RTD と熱電対の違い、アプリケーション。

温度計、家庭用給湯器、電子レンジ、冷蔵庫などの日常的なオブジェクトはすべて、温度センサーを採用しています。温度センサーには多くの場合、いくつかの用途があり、地盤工学の監視業界もその 1 つです。

温度センサーは単純なデバイスで、何かがどれくらい暑いか寒いかを感知し、その測定値を読み取り可能な量に変換します。地面、掘削孔、巨大なコンクリートダム、または構造物の温度がどのように測定されるのか疑問に思ったことはありませんか?特殊な温度センサーのいくつかは、これを行うのに役立ちます.

コンクリート構造物、橋、線路、土などはすべて、温度センサーによって定期的に監視されています。

電気信号を介して使用可能な形式で温度測定を提供する機器は、温度センサーと呼ばれます。このデバイスは、通常、熱電対または RTD 抵抗温度検出器です。

RTD と熱電対

測温抵抗体 (RTD) は、温度の監視に使用される一般的なタイプのセンサーです。 RTD と熱電対はどちらも、温度範囲の監視によく使用されます。使い方が簡単なため、これら 2 つのセンサー タイプは、他の方法よりも測定に適しています。これらは、温度測定値を処理する際の面倒な変換手順も不要にします。ただし、RTD と熱電対のいくつかの違いを理解することは重要です。この記事では、RTD と熱電対の決定的な違いを強調しています。

RTD センサーとは何ですか?また、どのように動作しますか?

抵抗温度検出器 RTD は、産業用アプリケーションで温度を監視および制御するために使用されるプローブまたはデバイスです。抵抗器の値は、温度変化に応じて変化します。したがって、温度の測定は絶対ではなく相対的です。わずかな温度変動でもプロセスに影響を与える可能性があるため、業界全体で、この相対温度の測定と管理が必要です。 RTD センサーは、正確な読み取り値を提供し、困難な条件下でも安定性を維持するように構築されていることで有名です。したがって、高熱、振動、衝撃、およびその他の条件に対する耐性があります。

多くの場合、抵抗と温度には強い関連性があり、これはよく知られており、今後も続くことが予想されます。単独で出力を完全に生成することはできません。

RTD (測温抵抗体) は、ワイヤ コイルまたは多くの場合純金属で作られた特定の種類のフィルムを備えたデバイスです。多くの産業用コンポーネントは電気的な動きに対して非常に耐性があるため、そのような部品の温度測定に適しています。繊維製造と空調アプリケーションは、RTD の 2 つの例にすぎません。

RTD にはいくつかの利点もあります。そのうちの 1 つは、特に過酷な条件下で広範囲の温度を測定することが非常に役立つということです。

RTD 温度センサーは何からできていますか?

小さなワイヤ コイルがガラスまたはセラミック コアの周りに巻き付けられており、ワイヤはこの抵抗温度センサの RTD コンポーネントによって巻かれています。敵対的な条件、腐食、および酸化に耐性があるため、この細いワイヤー要素の製造にプラチナが使用されています。銅とニッケルが時々使用されます。これらの RTD には複数のワイヤが含まれている場合があります。ただし、プラチナはいくつかの特典を提供するため、最適なオプションです。プラチナ RTD の利点の一部を次に示します。

• プラチナは化学的に不活性です。
• 安定したほぼ線形の温度抵抗方程式を提供します。
• 白金は、金属として、RTD が急速な抵抗変化を検出できるように十分な温度係数を持っています。

一般に、2 線式および 3 線式 RTD が頻繁に使用されますが、主に配線に依存します。多くの場合、RTD には 2 本、3 本、または 4 本のワイヤがあります。 2 線式 RTD は、温度変化がプロセスにほとんど影響を及ぼさないか、温度変化の推定値が必要なだけの重要でないアプリケーションで広く採用されています。一方、3 線式 RTD は産業界で広く使用されています。 RTD の精度は、ワイヤの数にある程度依存します。 RTD は、ワイヤの数が増えるほど精度が高くなります。 RTD には、温度または抵抗値に基づいたさまざまな設計があり、特定の産業用途に合わせて調整できます。

RTD アプリケーション

RTD アプリケーションの例を次に示します:

• 広範囲にわたる優れた感度率により、空気、液体、気体などの地球の構成要素の温度を測定するために使用されます。
• ストーブ、エアコン、冷蔵、グリルなど、家庭の基本に利用されています。
• 繊維製造サービスでも使用されています。

熱電対

RTD のような熱電対は、温度測定に役立つタイプのセンサーです。熱電対は、電圧を変化させることによって温度を監視する電圧デバイスです。熱電対の出力電圧は、常に線形ではありませんが、温度が上昇するにつれて上昇します。

熱電対は、多くの場合、さまざまな条件から保護する金属またはセラミック シールドの内側に収納されます。通常、一方の端で結合した 2 種類の異なる金属が含まれています。

通常、いずれかの金属の接合部が加熱されていることが観察されると、温度との従来の関係を持つ目に見える電圧の生成が発生します。熱電対は一般に、ガス タービンの排気を含むさまざまな用途で使用されます。

ゼーベック効果の絶え間ない影響の結果として、温度依存の電圧が発生することがよくあります。さらに、電圧は温度の形に変換されることがわかります。

金属シース熱電対は、酸および強酸性溶液で使用するために、テフロンを含むさまざまな外装コーティングも利用できます。

熱電対アプリケーション

熱電対の一般的な用途をいくつか示します。

• 熱電対は体温計、特に病院や薬局で使用される体温計によく見られます。
• 温度を調整して読み取るためのサーモスタット センサーでもあります。
• 給湯器にもよく見られます。

RTD の種類は?

測温抵抗体には、巻線型と薄膜型の 2 つの主なタイプがあります。

• 巻線 RTD

巻線型 RTD は、プラチナ製の最小直径のワイヤから作られ、コイルに巻かれ、セラミック絶縁体の内部にパッケージされています。

• 薄膜 RTD 要素

薄膜 RTD は、抵抗材料 (通常はプラチナ フィルム) の薄い層をセラミック基板上に堆積することによって作成されます。

熱電対の種類

熱電対は、B、E、J、N、K、R、T、S の 8 つのタイプに分類されます。

• E タイプ熱電対

クロメル合金とコンスタンタン合金を組み合わせて E タイプの熱電対を作ります。温度範囲は摂氏 0 ～ 870 度です。この熱電対は大気酸化には関係なく、不活性環境で使用できます。ただし、硫黄を含む大気からは保護する必要があります。それらは発電所でよく見られます。

• J型熱電対

鉄とコンスタンタンを使用して J 型熱電対を作成します。温度範囲は 0 ～ 760 °C です。熱電対は低温域のため、高温では寿命が短くなります。 J 熱電対は、真空および不活性環境で最適に機能します。射出成形は、この種の熱電対の最も一般的な用途の 1 つです。

• K 型熱電対

K 型熱電対は、クロメルとアルメルで形成されます。温度範囲は 95 ～ 1260 °C です。これらの熱電対は、中性または酸化環境に最適です。ヒステリシスにより、1800°F 未満の EMF 変動が発生し、この温度未満の不活性および酸化環境での使用が制限されます。それらは通常、製油所で見られます。

熱電対より RTD を好むさまざまな状況

• 送信機との組み合わせ:RTD を送信機と組み合わせて、温度データをリモート コントロール サイトに送信するのは簡単です。また、ユーザーはローカル温度表示を表示することもできます。
• 研究所および産業目的:RTD と熱電対の精度を比較すると、RTD は熱電対よりもはるかに正確であるため、実験室および産業上の理由から推奨されます。
• 自動車産業:温度範囲が摂氏 -200 ～ 500 度の場合、産業用 RTD は熱電対よりも優れています。
• 医療用電子機器:RTD と熱電対のシフト数が少ないことに関して、RTD は非常に強力な安定性と線形表示を備えています。ただし、熱電対は不安定であるため、産業用途にはあまり適していません。

この図は、広範囲の温度を測定する際の熱電対の使用を示しています。ただし、RTD は低温の読み取りには役立ちます。

RTD と熱電対の違い

RTD センサーは、その精度と安定性により、産業用アプリケーションの熱電対にすぐに取って代わります。 RTD は、より高い精度でデータを提供できます。使用後短時間しか安定しない熱電対とは異なり、RTD は何年も安定した状態を維持できます。コーヒー メーカーや携帯電話など、日常の電化製品には RTD が含まれています。

よくある質問

1.ゼーベック効果とは?

熱電対は、さまざまな金属または金属合金でできた 2 本のワイヤ (サーモ ワイヤ) が一方の端 (熱接点) で接続されたときに作成されます。熱接点と開放端に温度差があると、熱電対に熱起電力（熱電圧）が発生します。ゼーベック効果としても知られています。

2.熱電対のワイヤーの色は何を示していますか?

熱電対のワイヤ絶縁は、その色で認識できます。たとえば、米国では、タイプ J 熱電対グレードのワイヤは、通常、赤と白の 2 本のワイヤが付いた茶色のジャケットが付いています。タイプ J エクステンション グレード ワイヤには、黒のオーバー ジャケットと 2 本のワイヤ (1 本は赤、もう 1 本は白) があります。通常、熱電対または延長ワイヤのマイナス線は赤色で、プラス線は特定の種類の熱電対用に色分けされています。色分けシステムは国によって異なります。