<RIO用測温抵抗体/熱電対ボード>
 リモートI/O“RIO”による温度制御
[1] はじめに


 
ガリル社は、RIO Pocket PLCで正確な温度制御を行うため測温抵抗体用と熱電対用のSCBインターフェースボードを提供します。
 測温抵抗体用には、最大6個の測温抵抗体を取付けられるSCB-48206インターフェースボードを提供。
 熱電対用には、同じく最大6個の熱電対を取付けられるSCB-48306インターフェースボードを提供します。

 SCB-48x06インタフェースボードは、RIO-47120もしくはRIO-47122のアナログ入出力用の26ピンD-Subコネクタに差し込んで使用します。
[2] 測温抵抗体
 測温抵抗体は、金属材料の抵抗が温度に対して直線的(リニア)に変化することを利用した温度センサです。
 測温抵抗体に使われる金属材料は、異なった温度での抵抗値が知られているものが使用され、それに基づいて正確に温度が測定されます。
 測温抵抗体には、白金(Pt100)、ニッケル、銅、タングステンなどがあり、特に白金が使われます。
 白金の測温抵抗体が“Pt100”と呼ばれるのは、“Pt”が白金の原子記号を、“100”は温度が0℃の時に抵抗値が100Ωであることを意味しています。白金は化学的にも安定しており、広く使われています。
 測温抵抗体の特徴は、
1)測定できる温度範囲が広い
2)熱電対に比べ高精度
3)再現性に優れ、電気ノイズに強い
4)経年変化が少ない
 ことがあげられます。

また測温抵抗体は、温度が上昇すると抵抗値も増大する(PTC)センサです。
[3]熱電対
 熱電対は二つの異なった金属が一緒に接続された時に起こる“熱電効果(ゼーベック効果)”を利用しています。
 二つの金属の両端をそれぞれ接合して閉回路にし、二つの接合部に温度差があると電圧差が生じ電流が流れます。二つの接合部に温度差がないと電流は流れません。
 このため熱電対ではわかるのは温度差ということになり計測している温度自体はわかりません。そのために計測器側の温度などを基準温度接点(冷接点)として、基準温度接点に温度差を加えて計測温度とします。
 基準温度接点には、測温抵抗体やその他の温度センサが使われます。
 熱電効果で発生する電圧は1℃あたりマイクロボルト単位であり、基準温度と測定温度が近い場合は正確な温度を計測するのはむずかしいですが、他のセンサに比べて耐熱性もありオーブンや炉などの高温領域の測定に適しています。
[4]RIOによる応用例
 冷暖房空調設備(HVAC)で正確に温度を制御することを考えます。
 暖房モードでは下図のようなブロック図となるでしょう。
 ここで外部からRIOに温度設定が入力されます。
 RIOは内部のPIDフィルタを使って、測温抵抗体(Pt100)を基にフィードバック制御(閉ループ制御)を行います。
 この時、測温抵抗体と設定温度とが比較され、設定温度よりも部屋の温度が低い時はRIOのアナログ出力からヒータへ電圧が印加されます。
 そして部屋の温度が上昇している時も測温抵抗体と設定温度が繰り返し比較され、設定温度に保ち続けるよう制御されます。
 RIOとSCBインタフェースボードを使うことで、このような使い方も可能になります。
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