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RTD 温度カリキュレータ (PT100/PT1000)

線形カレンダー・ヴァン・デューセン近似を使用して、PT100またはPT1000 RTD（抵抗温度検出器）で測定した抵抗から温度を計算します。

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公式

T=R−R0R0⋅αT = \frac{R - R_0}{R_0 \cdot \alpha}
T— 温度 (°C)
R— 測定された抵抗 (Ω)
R₀— 0℃での公称抵抗 (Ω)
α— 抵抗の温度係数 (°C⁻¹)

仕組み

このカリキュレータは、プロセスエンジニア、キャリブレーション技術者、産業オートメーション設計者が-200℃から+850℃までの高精度温度測定に使用するカレンダー・ヴァン・デューセンの式を使用して、RTD抵抗を温度に変換します。RTD（抵抗温度検出器）は、純プラチナの抵抗と温度の線形関係（R (T) = R0* (1 + A*T + B*T^2 + C* (T-100) T^ 3) IEC 60751:2022 に準拠。標準係数は A = 3.9083e-3 /C、B = -5.775e-7 /C ^2、C = -4.2735e-12 /C ^4 です (C は 0 C 未満でのみ適用されます)。PT100センサー（R0 = 100オーム）の感度は0.385オーム/C、PT1000センサー（R0 = 1000オーム）は3.85オーム/Cで、マイクロコントローラーのADCとの直接インターフェースが可能です。IEC 60751では、クラスAA (0℃で+/-0.1℃)、クラスA (+/-0.15℃)、クラスB (+/-0.3℃)、クラスC (+/-0.6℃) の精度クラスが定義されています。温度係数アルファ = 0.00385055 オーム/オーム/C は欧州規格 (DIN/IEC) です。一部の米国センサーではアルファ = 0.003916 (ASTM E1137) を使用しています。

計算例

問題：製薬用リアクターでは、4線式のPT100センサーが138.51オームを読み取ります。温度を計算し、IEC 60751 クラス A の許容値を満たしていることを確認します。

解決策: 1。仮定:R = 138.51 オーム、R0 = 100 オーム、IEC 60751 係数 2.T > 0 C の場合は、二次関数を使用してください。R = R0* (1 + A*T + B*T^2) 3.再配置:138.51 = 100* (1 + 3.9083e-3*t-5.775e-7*t^2)

  1. 1.3851 = 1 + 3.9083e-3*t-5.775e-7*t^2
5.二次方程式を解く:T = (A-sqrt (A^2-4*B* (1-R/R0)))/(2*B) 6.T = (3.9083e-3-sqrt (1.528e-5 + 2.224e-6))/(-1.155e-6) = 100.0 C 7.100 ℃におけるクラス A の許容誤差:+/-(0.15 + 0.002*|T|) = +/-0.35 摂氏

結果:温度は100.0℃で、センサー抵抗が138.51 +/-0.135オーム (0.35℃* 0.385オーム/C) 以内であれば、測定値はクラスAの許容範囲内です。

実践的なヒント

  • ✓+/-0.01Cの精度を得るには4線式 (ケルビン) 接続を使用してください。3線接続はリード抵抗が一致していると仮定して+/-0.1Cを実現します。2線接続は短距離 (1m未満)、またはリード抵抗がASTM E1137に従って較正されている場合にのみ適しています
  • ✓一般的な産業設備では、自己発熱を0.05℃未満に抑えるために励起電流を1mAに制限します。5mAでは、静止空気中の自己発熱はセンサーの構造にもよりますが、0.5～2℃に達します。
  • ✓温度が500℃を超える場合は、定格850℃のセラミック絶縁を備えたプラチナRTDを使用し、-200℃以下の極低温用途には、NIST校正標準に従ってロジウム鉄RTDを使用してください。

よくある間違い

  • ✗IEC 60751附属書Bの計算では、0℃以下の2項式を使用すると3次C係数が省略され、-100℃で0.5℃、-200℃で2.5℃を超える誤差が発生します。
  • ✗PT100（100オーム）とPT1000（1000オーム）の値を混同すると、10倍の温度誤差が発生します。計算する前に、R0がセンサータイプと一致することを確認してください
  • ✗2 線接続のリード抵抗を無視すると、1 m の 24 AWG 銅線は 0.17 オーム増加し、PT100 システムでは 0.44 C の誤差が発生します (PT1000 では 0.044 C の誤差)。

よくある質問

PTは検出素子の材料であるプラチナを示します。この数値 (100 または 1000) は IEC 60751 に準拠した 0 °C におけるオーム単位の公称抵抗値です。プラチナが選ばれるのは、その化学的安定性、再現性の高い抵抗と温度の関係、広い動作範囲 (-200 ～ +850 ℃) です。温度係数アルファ = 0.00385055オーム/オーム/Cは国際的に標準化されており、メーカー間の互換性が確保されています。
PT100 の感度は R0 = 100 オーム、感度は 0.385 オームです。PT1000 の感度は R0 = 1000 オーム、感度は 3.85 オームです。PT1000は、ADCとのダイレクト・インタフェースの分解能が10倍高く（3.3V電源のPT100の0.8℃に対して、10ビットADCの分解能は0.08℃です）、リード抵抗誤差を10倍低減します。PT100は従来の計測器のおかげで業界標準であり続けています。センサーメーカーのハネウェルとTE Connectivityによると、PT1000は新しい組み込み設計に好まれています。

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