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Sensors2026年4月3日2分で読める

PT100およびPT1000温度センサー:エンジニアリングガイド

PT100/PT1000センサー抵抗を正確に計算する方法、温度感度を理解する方法、一般的な測定の落とし穴を回避する方法を学びましょう。

目次

白金抵抗温度検出器 (RTD) の理解

PT100やPT1000のようなプラチナ抵抗温度検出器 (RTD) は、工業用温度測定の主力製品です。これらのセンサーは、プラチナの抵抗と温度の関係が予測可能であることを利用して、幅広い温度範囲にわたって高精度な測定を行います。

RTD 抵抗の背後にある物理学

プラチナRTDは、温度が上昇するとプラチナの電気抵抗が直線的に増加するという基本原理に基づいて動作します。この関係を表す標準方程式は次のとおりです。

R(t)=R0[1+α(t−t0)]R(t) = R_0[1 + \alpha(t - t_0)]

どこ:

  • R(t)R(t) は温度 tt での抵抗です
  • R0R_0 は基準温度 (通常は 0°C) での抵抗値です。
  • α\alpha は抵抗の温度係数です（プラチナの場合は通常0.00385 Ω/Ω/°C)）

エンジニアにとっての実務上の考慮事項

ほとんどのエンジニアは、PT100 (0°Cで100 Ω ) とPT1000 (0°Cで1000 Ω ) という2つの主要なRTDタイプに遭遇します。主な違いは？スケーリング。PT1000の抵抗変化はPT100の10倍なので、ノイズ耐性が向上し、シグナルコンディショニングが容易になります。

使用例:温度と抵抗の計算

標準的なプラチナ RTD 方程式を使用して、75°C での PT100 センサーの抵抗を計算してみましょう。

  1. R0R_0 = 100 Ω
  2. α\alpha = 0.00385 Ω/Ω/°C
3。温度 = 75°C
R(75)=100×[1+0.00385×(75−0)]R(75) = 100 \times [1 + 0.00385 \times (75 - 0)]
R(75)=100×[1+0.00385×75]R(75) = 100 \times [1 + 0.00385 \times 75]
R(75)=100×[1+0.28875]R(75) = 100 \times [1 + 0.28875]
R(75)=128.875 ΩR(75) = 128.875 \, \Omega

よくある落とし穴とエンジニアリング上の落とし穴

新人の間違い #1: すべての温度で線形挙動を想定する。現実世界のプラチナRTDは、特に極端な温度では、わずかな非直線性を示します。

新人の間違い #2: リード線抵抗を無視する高精度の測定では、こうした余分なミリオームが問題になります。補償するには、必ず3線式または4線式の構成を使用してください。

シグナルコンディショニングの課題

RTD 回路には注意深い設計が必要です。通常は次のものが必要です。

  • 高精度電流源 (通常は 1 ～ 5 mA)
  • 高分解能 ADC
  • 温度補償回路

PT100とPT1000のどちらを選ぶべきか

  • PT100: 低コスト、標準的な産業用アプリケーション、中程度の精度要件
  • PT1000: 高精度の測定、長いケーブル配線、優れたノイズ除去性能

実用的な測定のヒント

  1. 定電流源を使用する
  2. リード線の長さを最小限に抑える
  3. シールド測定回路
  4. 定期的にキャリブレーションを行う

試してみる

PT100/PT1000の抵抗対温度の関係計算機を開いて、センサーの挙動を調べてみましょう。さまざまな温度やセンサータイプを試して直感を身につけてください。

使いこなしのヒント:理論計算は必ず実際の測定値で検証してください。数学も素晴らしいですが、必ず現実世界の検証が勝ちます。

よくある質問

PT100の抵抗は0°Cで100 Ω で、PT1000の抵抗は0°Cで1000 Ω です。PT1000は10倍の抵抗変化を実現し、ノイズ耐性が向上し、シグナルコンディショニングが容易なため、高精度の測定や長時間のケーブル配線に最適です。
R(t) = R₀[1 + α(t - t₀)] という式を使います。ここで、 R₀ は100 Ω, α はプラチナの0.00385 Ω/Ω/°C で、tは目標温度です。たとえば、75°C では、R (75) = 100 × [1 + 0.00385 × 75] = 128.875 Ω.
リード線抵抗はミリオーム増加し、測定精度に影響します。3線式および4線式の構成では、産業用アプリケーションにおける正確な温度測定に不可欠なこのリード線抵抗が補償されます。
RTD回路には、通常、適切な信号コンディショニングを行うための高分解能ADCおよび温度補償回路に加えて、1〜5mAの高精度定電流源が必要です。

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