温度変換器
定義：温度変換器は、熱エネルギーを変位、圧力、または電気信号などの物理量に変換する電気機器です。その主な機能は、温度の自動測定を可能にすることです。温度変換器の基本的な原理は、熱を検出し、この情報を送信可能な形式に変換することです。
温度変換器の特性
入力は常に熱量である。
変換器は通常、熱量を交流に変換する。
これらは、デバイス内の温度と熱流を測定するために使用される。
センシング要素
温度変換器で使用されるセンシング要素は、温度の変化に対応して特性が変化する性質を持つ必要があります。たとえば、抵抗温度計では、白金がセンシング要素として使用されます。センシング要素の主要な要件は以下の通りです。
温度センシング要素は温度を熱に変換する。
温度に対する抵抗値の変化が顕著であるべきである。
センシング要素は高い抵抗率を持つ必要がある。
温度変換器の種類
温度変換器は主に以下の2つの広いタイプに分類されます。
接触型温度センサデバイス
このタイプの変換器では、センシング要素が直接熱源に接続されています。熱伝達は伝導現象によって行われます。これは、物質自体が移動せずに熱が一方の物質から他方の物質へと移るプロセスです。
非接触型温度センサデバイス
ここでは、センシング要素は熱源に直接触れません。代わりに、対流現象を利用します。対流は、物質の運動によって熱が移るプロセスです。
抵抗温度計は主に以下の2つのタイプに分類されます。
負温度係数（NTC）抵抗温度計：これらは主に温度センシングに使用されます。名前の通り、NTCサーミスタの抵抗値は温度上昇とともに減少します。この特性により、温度変化を正確に検出することができます。
正温度係数（PTC）抵抗温度計：PTC温度計は主に電流制御に使用されます。温度が上昇すると、PTCサーミスタの抵抗値も増加します。この特性により、さまざまな用途での電流の流れを制御することができます。
抵抗温度計の動作原理：金属は温度に応じて抵抗値が変化する性質を持っています。抵抗温度計はこの原理を利用して温度を測定します。高精度の抵抗温度計では、白金が一般的にセンシング要素として使用されます。白金の安定かつ予測可能な抵抗値と温度の関係により、これらの温度計は周囲の温度を正確に測定することができます。白金要素の抵抗値を測定することで、対応する温度を正確に決定でき、抵抗温度計は幅広い温度監視用途に適しています。
熱電対: 熱電対は、接触点で温度を電気エネルギーに変換する装置です。異なる金属が異なる温度係数を持つという原理に基づいて動作します。異なる2つの金属が結合して接合部を形成すると、ゼーベック効果と呼ばれる現象が起こります。接合部の温度が変化すると、接合部に電圧が誘導されます。この誘導された電圧は、接合部と基準点との温度差に比例します。生成された電圧と温度の間の線形関係により、熱電対は温度を正確に測定するのに非常に有効です。熱電対は、炉、オーブン、産業プロセス制御システムなど、精密な温度監視と制御が必要な各種産業、科学、家庭用アプリケーションで広く使用されています。
集積回路温度変換器： 集積回路（IC）温度変換器は、温度センシング要素と電子回路を組み合わせて温度を測定します。このタイプの変換器は、線形応答が特徴であり、感知された温度を解釈しやすい電気出力に変換するプロセスを簡素化します。しかし、統合温度変換器の顕著な欠点の一つは、比較的狭い動作範囲です。通常、0°Cから200°Cの温度範囲で動作します。この限られた範囲は、より広い温度範囲が必要な高温または低温環境での適用性を制限します。この短所にもかかわらず、IC温度変換器はコンシューマー電子機器など、多くの用途で広く使用されています。コンパクトなサイズ、直線性、および比較的簡単なインターフェースにより、指定された温度範囲内での温度監視に好ましい選択肢となっています。非接触型変換器はさらに細分化され、サーミスタが一例です。サーミスタは、温度に応じて抵抗値が変化する抵抗器の一種です。その抵抗値は、小さな測定された直流を通過させて測定され、これにより抵抗値に電圧降下が生じます。
