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白金温度センサ

白金温度センサは測熱抵抗素子(RTD)の一種。 測定できる温度レンジが広いこと、かつ温度特性が広範囲で直線的なので、高精度な測定に用いられる。
JIS規格でPt100と呼ばれ、0度で100Ωを示すように調整されている。

普通のサーミスタと比べるとだいぶ値段が張るけれど、秋月で購入してみた。 PTFA101B000というもの。
-50~600℃の測定レンジを持つ。 もう一種類あったけど、そちらのほうが小さくて安い。

白金電極のパターンが見える

そのままデジタルマルチメータに接続して、抵抗測定モードで計測すると、気温に比例した抵抗値が表示されていた。 測定レンジ的には、はんだこてにセラミックのセンサ部を当てても大丈夫
氷水で校正すれば、かなり正確な値を示すようだ。


測定回路としては、1mAまたはそれ以下の定電流で駆動するとある。 手元のマルチメータだと600Ωレンジでは0.57mAで測定していた。 これ以上だと自己発熱が大きくなってしまう。

とりあえず、部品箱の電流源ICとしてLT3092があった。抵抗をセットすれば、0.5~200mA出力の電流源になる。 これも秋月にあったもの。  センサ用としてはややパワフルすぎるかもしれない。


簡単な確認ということで、直読しやすいように1mAで駆動することにする。 SET端子からは10μAが出力されているので、OUT端子の抵抗値はそれを加算して1mA程度になるように抵抗値を選ぶ必要があった。

今回は、手持ちの10kΩと、100Ω抵抗から、101Ωに近いものを選別した。
 抵抗値の誤差もあり、現実には1.02mA程度の出力となった。 可変抵抗にすると良いかもしれない。


オークションで入手した電源装置。 

まだ誤差を追い込んでる途中だが、出力電圧はmVをΩに換算すれば、そのまま読める。
OPアンプで増幅し、LPFを組んでADCに入力すると良さそうだ。

 RTD向けの電流源としては、REF200という外付け部品無しで100μA出力を2つ持つカレントリファレンスがある。 組み合わせで400μAまで簡単に生成できる。 RTD用の回路例も載っていて、こちらのほうが簡単に組めそうだ。 (これも結構単価が高い)

配線を延長する場合は、3線接続やケルビン接続で配線抵抗をキャンセルするのが良いらしい。
Digikeyなどを漁ると、PT1000という1kΩの高抵抗なタイプもあり、PT100よりも高精度の測定に向いていそうだ。

TIによるRTD回路のアプリケーションノート http://www.tij.co.jp/jp/lit/an/jaja306/jaja306.pdf

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