熱電対：シンプルで多機能な温度センサー

サーミスタとは

サーミスタは、温度差を電圧に変換する装置で、熱電効果の原理に基づいています。これは特定のポイントまたは場所の温度を測定できるセンサーの一種です。サーミスタは、その単純さ、耐久性、低コスト、および広い温度範囲により、工業、家庭、商業、科学的な用途など、さまざまな分野で広く使用されています。

熱電効果とは？

熱電効果は、二つの異なる金属または金属合金間に温度差があると、電気電圧が発生する現象です。この効果は1821年にドイツの物理学者トーマス・ゼーベックによって発見され、彼は異なる金属で構成された閉ループの一つの接合部を加熱し、もう一つを冷却すると、磁場が生成されることを観察しました。

熱電効果は、金属内の自由電子の動きによって説明できます。一つの接合部が加熱されると、電子は運動エネルギーを得て、より冷たい接合部に向かって速く移動します。これにより、二つの接合部間に電位差が生じ、電圧計やアンペアメータによって測定することができます。電圧の大きさは、使用される金属の種類と接合部間の温度差によって決まります。

サーミスタの仕組みは？

サーミスタは、異なる金属または金属合金で作られた二本のワイヤーを両端で接続して二つの接合部を形成しています。一つの接合部は「ホット」または「測定」接合部と呼ばれ、温度を測定する場所に配置されます。もう一つの接合部は「コールド」または「参照」接合部と呼ばれ、通常は室温または氷浴槽で一定かつ既知の温度に保たれます。

二つの接合部間に温度差があると、サーミスタ回路に熱電効果により電圧が発生します。この電圧は、回路に接続された電圧計またはアンペアメータで測定することができます。特定のタイプのサーミスタの電圧と温度の関係を示す校正表または式を使用することで、ホット接合部の温度を計算することができます。

以下の図は、サーミスタの基本的な動作原理を示しています：

以下のビデオでは、サーミスタの動作について詳しく説明しています：

サーミスタの種類は？

多くの種類のサーミスタがあり、それぞれ異なる特性と用途があります。サーミスタの種類は、ワイヤーに使用される金属または金属合金の組み合わせによって決定されます。最も一般的なサーミスタは、国際規格に基づいて文字（K、J、T、Eなど）で指定されます。

以下は、主な種類のサーミスタとその特性をまとめた表です：

| E | ニッケルクロム（90% Ni, 10% Cr） | コンスタンタン（55% Cu, 45% Ni） | 紫（+）、赤（-）、紫（全体） | -200°C 〜 +870°C (-328°F 〜 +1598°F) | 68 µV/°C | ±1.7°C (0.5%) | 高精度、中程度の範囲、低コスト | | N | ニクロシル（84.1% Ni, 14.4% Cr, 1.4% Si, 0.1% Mg） | ニシル（95.5% Ni, 4.4% Si, 0.1% Mg） | オレンジ（+）、赤（-）、オレンジ（全体） | -200°C 〜 +1300°C (-328°F 〜 +2372°F) | 39 µV/°C | ±2.2°C (0.75%) | 汎用、広い範囲、安定 | | S | プラチナロジウム（90% Pt, 10% Rh） | プラチナ（100% Pt） | 黒（+）、赤（-）、緑（全体） | 0°C 〜 +1600°C (+32°F 〜 +2912°F) | 10 µV/°C | ±1.5°C (0.25%) | 高温、高精度、高価 | | R | プラチナロジウム（87% Pt, 13% Rh） | プラチナ（100% Pt） | 黒（+）、赤（-）、緑（全体） | 0°C 〜 +1600°C (+32°F 〜 +2912°F) | 10 µV/°C | ±1.5°C (0.25%) | 高温、高精度、高価 | | B | プラチナロジウム（70% Pt, 30% Rh） | プラチナロジウム（94% Pt, 6% Rh） | グレー（+）、赤（-）、グレー（全体） | +600°C 〜 +1700°C (+1112°F 〜 +3092°F) | 9 µV/°C | ±0.5% of reading above +600°C (+1112°F) | 非常に高温、低感度 |

サーミスタの長所と短所は？

サーミスタには、他の温度センサー（RTD（抵抗温度検出器）、サーミスタ、または赤外線センサーなど）と比較して、多くの長所と短所があります。

サーミスタのいくつかの長