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温度センサー(NTCサーミスタ)の評価方法

みなさん、NTCサーミスタなど温度センサーの性能評価する場合、どんな手法で評価されています?

温度発生させるためには恒温槽などが必要ですけれども、恒温槽も一定の温度になっているわけではなく、
槽内の位置によって、温度揺らぎやオフセットが発生しています。
±2℃程度の精度なら問題ないかと思いますけれども、0.1℃単位で測りたい場合は厳しいものがありますよね。

測定はポイントは20℃幅で-20℃、0℃、+20℃、+40℃、+60℃あたりでしょうか。

  • 何度か温度センサーについて計算式というのをやっています、メーカーから温度と抵抗の対比表を提供していただき、それを元にエクセルで計算式を作成しています、評価の段階ではその計算式で得た値と実際の温度に差異がないのか確認しています、0.5℃ぐらいは大体ばらつきます-10℃~40℃での話、PT-100の場合も同じです、最近はデジタル出力できるMAX6626のようなものを使用します、とても安くて便利で簡単ですお試しあれ、RX631内蔵温度センサーは難しいですねとてもじゃないですが私には無理でした、だれか計算式を教えてください、そうそう測定ポイント10℃おきではなかったですかね、それと恒温槽の温度計ではなくて専用のものを使用して、風向にも気を付ける。

  • In reply to IKUZO:

    IKUZOさん

    そうですよね、サーミスタはB定数から計算するよりも1℃単位の対比表から計算したほうが断然精度がよくなりますよね。

    サーミスタだと安くあげられますけれども、仕上がり精度がどのくらいかは確認する必要があるので、何か良い手段があるといいかなと思います。
    モジュール化・チップ化されたセンサーだと精度はメーカーに担保してもらえますけれども、そのチップを搭載した最終製品としての精度を保証するには、やっぱり自社で一度は確認するしかないですよね。
    なかなかセンサーものは評価が難しいです。

    ちなみにマイコンの内蔵温度センサーは個々のバラツキが大きく精度も非常に悪いので、室温を測るとかの目的には向きませんねー。

  • In reply to Kirin:

    Kirinさん、こんにちは

    これまでセンサーの評価ということを考えたことがなかったんですが、せっかく頂いたお題ですので考えてみました。

    NTCサーミスタは体温計にも使われているようなので、家にある体温計の説明書をよく読んでみると仕様として次のように書かれてました。

    • 最大許容誤差:±0.1度
    • 測温範囲:32.0~42.9度 #意外に狭いなぁ
    • 使用環境:温度:10~40度 湿度:30~85%
    • 保管条件:温度:-20~60度 湿度:95%以下

    例えば以下の室温と対象物の温度の組み合わせを一通り測ってみればどの環境でどれくらいの精度になっているのかおおまかに見当がつくのではないでしょうか。

    • 室温:10度、20度、30度、40度
    • 対象物の温度:32度、35度、38度、41度、42.9度

    室温は恒温槽で設定しその中に対象物を入れて測ることにして、対象物は温めたシリコンのようなものを保温ジャーに入れたものとか?これに体温計の試作品を刺して(当てて)おく感じでしょうか。
    また、この体温計はわきの下か口中(舌下)で測るタイプで、わきの下だと正確に測定するには10分以上が望ましいが、温度上昇が緩くなった時点(10分以内の)でブザーが鳴るのですが、そこでは当然実際の体温より低い温度が示されるそうで、一度は10分以上測った温度とブザーが鳴った時の温度差を確認しておくと良いと書かれていますので、計測値は測り始めてからブザーが鳴った時と11分後くらいの2回必要そうですね。#単純計算で一通り測るだけでも3日以上かかるかな…
    たまたま身近にあった体温計で考えてみましたが「測る・計る・量る」製品を評価するのは簡単ではないんですね。実際はこの何倍、何十倍かかるでしょうし。

    閑話休題*家の体温計はブザーが鳴ったところで34.8度という記録が出ました。その後も朝のうちは35.1度と軽い低体温症です。試しに10分以上挟んで測ってみると、ブザーが鳴った時の温度からプラス0.8度の温度になりました。「それにしても低くない?」と娘の一言、頭が働かないのは体温が低いからか加齢のせいか…

  • 液体の中に入れて掻きまわせば良いのではないですか。
    温度計も3本ぐらい使い、全体を液体の中に入れます。
  • In reply to じま:

    じまさん
    体温計での考察おもしろいですね。

    室温と測定対象の温度の組み合わせですか、その発想は無かったです。(何気に組み合わせが多いので目をつぶりたくなりますけど^^; )
    体温計としては、室温と測定対象の温度の組み合わせによって測定値に違いが出ないことを確認したいですね。


    ちなみに婦人体温計は基礎体温を記録するので一般の体温計より細かくて±0.05℃の精度て表示単位は0.01℃だったりしますけれども
    測定可能温度範囲を絞る事で回路(設計)が簡単になっていそうですね。
    NTCサーミスタの特徴として25℃付近は感度が直線的なので精度が出しやすいですから。

    熱均衡という視点からみると、ご指摘の通り測定対象の温度が一定なら何分待ってもその温度に近づきつつも測定対象の温度に到達することはありませんよね。
    10分とか20分待てばほぼ同じ温度(測定精度未満に収束)といえそうですけど。

    そんなこんなで、体温計のJIS規格があるのかなーと調べてみると、ありました。「JIS T 1140:2014 電子体温計」ですって。
    しかも温度計の測定用に「標準恒温槽」という専用の設備があるようです。

    槽内温度を均一に保つための液体をかくはんする装置を備え,
    標準温度計の温度を検出する部分と試験する体温計の測温部とを,
    槽内の中心部に接近させて挿入した状態で,
    ±0.02 ℃の制御温度安定性及び±0.02 ℃の温度分布をもつものとする 。

    弘法は筆を選ばずなんて諺がありますけれども、やっぱり性能のいい道具を使ったほうが作業がはかどりますよねー。

     

    35℃台はちょっと低すぎですね。もしかして冷暖房が効いていて快適な職場だと、体の体温を調節する機能が鈍くなるのかもしれませんよ?!

  • In reply to リカルド:

    リカルドさん

    なるほど、油や水などの液体なら比熱が高いので温度が安定しやすいですよね。
    熱帯魚用のヒーターなどで温度調整して、ポンプで液体を循環させるようにすれば安上がりに自動で攪拌と温度維持ができそうですし。
    さらに水槽を二重にすれば(大きい水槽の中に小さい水槽を入れれば)内側の水槽は外部の温度変動にほとんど影響を受けなくて済みそうです。

    唯一の弱点は、防水のサーミスタでないと水槽に入れられないことくらいですかね。

  • In reply to Kirin:

    こんにちは

    リカルドさん、Kirinさん、なるほど測定対象は液体でもよかったんですね。室温をパターンに入れたのは説明書に「周囲温度が32度以上の場合、測温部を水で冷やしてから測定し、周囲温度の影響を受ける前にすばやく表示をお読みください。」とあったからですが、測定対象をシリコンってちょっと人体という前提に囚われていました。#温暖化の昨今32度以上の日結構あるじゃん。
    細かいところまで考えて評価方法を決めないと無駄な作業が多くなったりしそうですね。本当に難しい。

    #下がった体温を上げる能力が弱いらしく冷房も苦手で、これからの季節は体温が下がらない工夫に頭を悩ませる毎日…ぃや、運動すればいいんですけどもね。
  • In reply to じま:

    じまさん

    はい、目的を達成できれば手段は問いません。
    温度予測するタイプの体温計の場合は、ある程度温度変化がないと正確な温度着地点が見つけられないので冷やす必要があるのかもしれませんね。

    シリコンゲルといえば、バンドエ○ドの防水タイプをサーミスタ部分の裏と表に貼って温度測定すれば応答速度が遅くなりそうですけど水を防げそうですね。そしたら液体で温度管理ができるので、結構いいかもしれません。

    #カイロを肩甲骨あたり貼ると肩こりも治って全身あたたまりますよ!^^

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