プラチナ RTD センサ

プラチナ RTD 薄膜素子に関する FAQ

最も一般的なプラチナ RTD 素子タイプは何ですか。

Pt100 は、最も一般的な白金測温抵抗体(RTD)素子です。Pt100 RTDは、0°C(氷点)時のベース抵抗値が 100 Ω で、薄膜または巻線の形で提供されています。

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白金薄膜素子の標準サイズは何ですか。

標準サイズは以下の 4 種類です(L × W × T):

  • PTFC 外形:2.0 × 2.3 × 1.1 mm
  • PTFD 外形:2.0 × 5.0 × 1.1 mm
  • PTFF 外形:2.0 × 4.0 × 1.1 mm
  • PTFM 外形:1.2 × 4.0 × 1.1 mm

 

通常、新規設計では、比較的低コストであり、付加価値型プローブおよびアセンブリ向けのさまざまなハウジングへ適合可能な汎用性を持つ PTFC 外形を推奨します。お客様の多様な設計要件に応えるため、他のサイズもご用意しています。大きさや応答時間が重視される場合は、外形寸法をより小さくできるサイズのものが役立ちます。また、より大きなサイズを利用する場合やより大きな電力を必要とする場合に適したオプションもあります。次の表は、素子のサイズに基づく特性の一部をまとめたものです。

 

小型素子 大型素子
応答時間が速い 応答時間が遅い
自己発熱係数が高い 自己発熱係数が低い
推奨測定電流が低い 同じ電力で自己発熱による誤差が小さい
面積の小さいハウジングに適合 センシングの接触面積が広い
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RTD における自己発熱係数とは何ですか。

自己発熱係数とは、素子を通過する電力に対する、素子の自己発熱量または温度上昇量を示す値です。このような温度上昇は、温度測定の誤差につながる可能性があるため、好ましくありません。

 

たとえば、空気流速 1 m/s 条件における PTFD 外形の自己発熱係数は 0.33 ℃/mW です。これは、デバイスへ 1 mW の電力が流れるごとに、素子温度が周囲温度より 0.33 ℃ 上昇することを意味します。

 

経験則では、自己発熱による誤差が要求精度の 10% を超えないようにすることが望まれます。たとえば、公差クラス A の PTFD 素子は、0 ℃ において ±0.15 ℃ の精度を持ちます。したがって、自己発熱誤差は 0.015 ℃ 以下へ制限する必要があり、その場合、許容電力は ±0.015 ℃ / 0.33 ℃/mW = 0.045 mW 以下となります。

 

RTD のような抵抗素子の電力は I²R に等しいため、Pt100 素子の場合、最大電流 I は SQRT(0.045 mW/100 Ω) で求められ、0.0213 A または 21.3 mA となります。

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TCR とは何ですか。また、どのように計算しますか。

TCR(抵抗温度係数)は、0 ℃ における仮想 RTD の 1 K 当たりの平均抵抗増加量を示します。TCR は、一般的にサーミスタで使用される α(アルファ)と類似しています。TCR は、0°C ~ 100°C の範囲での抵抗値の平均的な変化を示し、次の式を使用して算出します。

TCR=(R100-R0)/(R0*100)°C

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0 ℃ 以外の温度における Pt 薄膜素子の抵抗値はどのように計算しますか。

白金 RTD 素子の計算式は、DIN EN 60751 に規定されています。

  • T ≥ 0 ℃ の場合:RT = R0 × (1 + a × T + b × T²)
  • T < 0 ℃ の場合:RT = R0 ×[1 + a × T + b × T² + c × (T - 100 ℃) × T³]
  • 係数: a = 3.9083E-03 b = -5.775E-07 c = -4.183E-12
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0 ℃ 以外の温度における温度許容差はどの程度ですか。

これらの RTD 素子精度は、DIN EN 60751 により定義されており、以下の式に従います。

 

公差クラス 互換性 許容温度範囲
F0.1(T = AA) ±(0.1 + 0.0017 × |T/℃|) ℃ -30°C ~ +200°C
F0.15(A) ±(0.15 + 0.002 × |T/℃|) ℃ -30 ℃ ~ +300 ℃
F0.3 (B) ±(0.3 + 0.005 × |T/℃|) ℃ -50 ℃ ~ +600 ℃
F0.6(C = 2B) ±(0.6 + 0.007 × |T/℃|) ℃ -50 ℃ ~ +600 ℃

 |T/℃| は温度(℃)の絶対値を示します。

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金めっきニッケル線と銀めっき線の主な違いは何ですか。

  • 金めっきニッケル線は、最大 600 ℃ の全温度範囲で使用可能です。
  • 銀めっき線は、最大 300 ℃ までの使用に制限されます。
  • 金めっきニッケル線は、通常、素子との接続に溶接またはろう付けを使用する場合に適しています。
  • 銀めっき線は、はんだ付け用途に適しています。
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Pt RTD 素子を各精度クラスの規定温度範囲外で使用するとどうなりますか。

Pt 薄膜素子はすべて同じ材料および工程で製造されていますが、それぞれ対応する精度クラスに基づいて試験および校正されています。つまり、すべての素子は -200 ℃ ~ +600 ℃(金めっきニッケル線の場合)の範囲で動作可能ですが、精度保証温度範囲外で使用した場合、校正済み精度は保証されません。

たとえば、クラス A(F0.15)精度クラス素子は、-30 ℃ ~ +300 ℃ の範囲で DIN EN 60751 に基づく精度へ校正されています。この範囲外で使用しても素子は損傷しませんが、校正値にわずかな変化が生じる可能性があり、元の精度仕様は保証されません。

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プラチナ薄膜素子にはどのような仕様が適用されますか。

プラチナ薄膜(PTF)製品群は、DIN EN 60751 規格に適合するよう設計・製造されています。

  • IEC 60751 および ASTM E1137 規格は非常によく似ています。
  • IEC 60751 と DIN EN 60751 は同一規格です。
  • DIN 規格は、基本的に IEC 規格へ追加表紙を加えたものです。
  • DIN EN 60751 と ASTM E1137 の各仕様は、どちらも標準的な 3850 ppm/K 温度係数プラチナ曲線に適用されること、および ITS-90 温度スケールに基づいていることから、非常によく似ています。両規格の主な違いの 1 つは、公差クラス定義です。

 

 

DIN EN 60751 ASTM E1137
公差クラス 公差の定義 公差クラス 公差の定義
クラス F0.3(クラス B) ±(0.3 + 0.005 |T|) グレード B ±(0.25 + 0.0042 |T|)
クラス F0.15(クラス A) ±(0.15 + 0.002 |T|) グレード A ±(0.13 + 0.0017 |T|)

 |T| は温度(℃)の絶対値です。

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素子に加えて、RTD アセンブリ向けカスタム パッケージングは利用可能ですか。

はい。TE Connectivity は、付加価値型プローブおよびアセンブリを専門としており、お客様の要件に合わせて製造可能な標準およびカスタム RTD アセンブリを多数提供しています。アセンブリは、大きな AWG サイズの延長リード線とともに素子へ熱収縮チューブを追加したシンプルな構成から、金属ハウジング、延長リード線、封止材、およびコネクタを含む完全高耐久型アセンブリまで対応可能です。