クランプオン形熱電対

クランプオン形熱電対は、バネで押し付けられたプローブを当てることで、機械の面や穴あきの測定点の温度を測ります。測定接点は小さなステンレス鋼の先端の内部にあり、それを担う本体は、伸びたバネを備えた回転式のクランプなので、挿入深さはプローブの長さで固定されるのではなく、測定点で設定できます。射出成形機、押出機、金型、加熱バンドでは、これが通常は実務上の違いになります。プローブは、ねじ式の組み付けの余地がなく、スパナも入らない場所で、ノズル、バレル、バンドに押し当てなければならないからです。

このページの構成は標準が K 型で、E 型と PT100 の測温抵抗素子を同じ本体で用意しています。K 型は 0〜800℃、E 型は 0〜400℃、PT100 は -200〜450℃ をカバーします。ねじ付きヘッドはステンレス鋼の M12×1.5 で、ねじを外すと、使えるねじ付きボスがない場所では素のクランプオン形プローブになります。リード線は、シールド付き高温ケーブルの上にステンレス鋼の編組シースをかぶせたもので、長さは 1〜5 m、先端の材質は鉄です。

接点は撚り合わせるのではなく溶接されています。提供資料はこれを特に述べています。2 本の導体は先端の内部でアルゴンアーク溶接により接合され、高周波セラミック管で絶縁されており、これは導体を撚り合わせる一般的なやり方とは異なる構造で、範囲の上端での安定性として現れる違いです。

熱電対の動作の仕組み

熱電対は抵抗ではなく電圧を生じます。一点で接合された二つの異種金属は、その接点が導線の他端と異なる温度にあるとき、小さな電位差を生じ、電圧は 1 度あたり数十マイクロボルトです。動作させるためにセンサへ何かを供給する必要がなく、測温抵抗素子がドリフトする温度範囲の上端に熱電対が適する理由も、非常に小さく作れる理由もそこにあります。

同じ原理が制約を定めます。電圧は測定接点と、導線が着く端子との間に生じるため、それらの端子の温度が測定の一部になります。計器は端子温度を知り、それを補償しなければなりません。また、回路は全体を適合する熱電対用の導線で作る必要があります。熱電対用の導線が銅の導体に出会うすべての箇所は、それ自体が熱電対の接点であり、端子温度にないものは接続ではなく誤差を持ち込みます。

提供資料の二つの接点形式は、先端の作り方から導かれます。接地形の接点では、溶接された接合部がシースとも電気的に接触するので、熱が速く届き応答が速くなりますが、測定回路はシースが触れるものに接続されます。非接地形の接点では、接合部が先端の内部で絶縁されて位置し、応答が遅くなる代わりに回路を絶縁します。資料は両方を用意し、どちらについても応答時間を述べていないため、選択は公表された数値ではなく設置を根拠にします。

さらに二つの実用的な性質が構造から生じます。ケーブルの上の編組シースは、機械的な保護とシールドを同時に担い、これは、シールドのないミリボルト信号が妨害を拾う、駆動装置やヒータを抱える機械の上で重要です。また、シースはステンレス鋼で先端は鉄なので、熱いバンドの近くで素のポリマーケーブルのようにリード線が硬く脆くなることなく、プローブは機械との接触に耐えます。

クランプオン形熱電対の選定

温度と計器から始めます。校正形式は範囲に従います。K 型は 800℃ まで、E 型は 400℃ まで、測温抵抗素子が計器に適する場合は PT100 の変種です。そこから選択は強制されます。センサは、接続する温度計器の入力形式に合わなければならないからです。K 型の入力に PT100 を付けると、もっともらしいが誤った表示になり、提供資料はまさにそれを指摘しています。

次に取付です。機械の測定点にねじ付きボスがあれば、ステンレス鋼の M12×1.5 ヘッドをねじ込み、バネが接触圧を決めます。なければヘッドを外し、プローブを直接クランプします。クランプ座は内側 11.5 mm、外側 13 mm、高さ 18 mm で、12 mm と 14 mm の版は受注対応なので、座はそれが収まるボスまたは穴に合わせる必要があります。

次に接点形式で、接地形か非接地形か。上に述べた理由、すなわち速さと絶縁のどちらを取るかです。

次にリード線です。標準範囲は 1〜5 m で、通常の長さとして 1 m、5 m、7 m が挙げられ、その他の長さは受注対応です。標準範囲より長い配線は延長を意味し、延長は同じ熱電対用の導線と適合するコネクタで作らなければなりませんが、提供資料はそれらを指定していません。リード線が熱い面の近くを通る場合や、動く軸に沿う場合、それを保護するのは編組シースであり、そのための最小曲げ半径は述べられていません。

最後に終端です。フォーク端子が標準で、赤が正、青が負です。計器の端子がフォークを受け付けない場合は、ピン端子を受注対応で作れます。

限界と確認事項

センサはそれ自体ではトレーサブルな測定器ではありません。提供資料は熱電対の精度等級も公差も与えておらず、応答時間もないため、このページは範囲を述べますが測定の不確かさは述べません。読みを説明可能にする必要がある場合、熱電対は、精度が分かっており、できれば基準に照らして確認されたトランスミッタまたは計器と組み合わせる必要があります。

リード線は見落としやすい限界です。先端が 800℃ まで対応するプローブでも、リード線が 800℃ に耐えるという意味ではなく、提供資料はケーブルやその絶縁の温度定格を述べていません。そのため、測定点とリード線の経路は別々に検討する必要があります。

資料に挙げられているいくつかの性質は数値化されていません。プローブは曲げられ、高圧に耐えられると記述されていますが、最小曲げ半径も圧力の数値も与えられていないため、どちらもここでは公開していません。資料はまた、標準のリード線範囲を 1〜5 m としながら、通常の長さの中に 7 m を含めており、これは示された範囲の外にあります。

最後に識別が未確定です。提供資料は型式の欄に型番ではなく校正形式を与えており、校正形式はその熱電対のどの供給元も共有するものなので、ここでは識別子として使いません。注文では、校正形式、接点形式、リード線長、終端、クランプ座の寸法を述べるべきです。