RTD（抵抗温度検出器）プローブのサプライヤーとして、これらのセンサーを電磁干渉（EMI）から保護することの重要な重要性を理解しています。 EMIは、RTDプローブの精度と信頼性に大きく影響し、さまざまなアプリケーションでの温度測定値と潜在的に費用のかかるエラーにつながります。このブログ投稿では、EMIからRTDプローブを保護する方法に関するいくつかの効果的な戦略とベストプラクティスを共有します。
電磁干渉を理解する
保護方法を掘り下げる前に、EMIを基本的に理解することが不可欠です。電磁干渉とは、電磁場による電気回路の破壊を指します。この干渉は、送電線、無線周波数（RF）送信機、モーター、その他の電気機器など、さまざまなソースによって引き起こされる可能性があります。 EMIは、電気導体を介して移動する干渉を実施し、電磁波として空気を伝播する干渉を伝導する干渉の2つの形式で現れることができます。
シールド
RTDプローブをEMIから保護する最も効果的な方法の1つは、シールドを使用することです。シールドには、電磁界をブロックまたは転用するために、金属などの導電性材料でのRTDプローブとその配線を囲むことが含まれます。シールド材料とテクニックには、それぞれ独自の利点と制限があります。
ケーブルシールド
RTDプローブを測定機器に接続する配線は、EMIがシステムに入るための一般的なパスです。シールドされたケーブルを使用すると、実施された干渉を防ぐことができます。シールドケーブルは通常、アルミホイルや編組銅などの導電性材料の層に囲まれた導体で構成されています。シールドはグラウンドポイントに接続されており、干渉電流が流れるための低インピーダンスパスを提供し、それによりRTD信号への影響が減少します。
RTDプローブ用のシールドケーブルを選択する場合、EMIの周波数範囲とケーブルのシールド効果を考慮することが重要です。より良いシールド性能を備えた高品質のケーブルは、一般にEMIをブロックするのにより効果的ですが、それらはより高価になる可能性もあります。さらに、最適なパフォーマンスを確保するには、シールドケーブルの適切な設置が重要です。シールドは、地上ループを避けるためにのみ、一端に接地する必要があります。これにより、追加の干渉が導入されます。
プローブシールド
ケーブルシールドに加えて、RTDプローブ自体を保護して放射干渉から保護することができます。一部のRTDプローブは、通常、金属製のハウジングまたは導電性コーティングで作られた内蔵シールドで設計されています。シールドは、電磁波がプローブの敏感な要素に到達するのをブロックし、干渉のリスクを減らすのに役立ちます。
シールドされたRTDプローブを使用する場合、シールドが適切に接地されていることを確認することが重要です。これは、シールドを測定機器の地上端子に接続するか、システム内の適切な接地点に接続することで実現できます。適切な接地は、シールドが干渉電流を迂回させ、RTD信号に影響を与えるのを防ぐのに効果的であることを保証するのに役立ちます。
接地
適切な接地は、EMIからRTDプローブを保護するためのもう1つの重要な側面です。接地は、電気システムの基準点を提供し、RTDプローブから干渉する電流を迂回させるのに役立ちます。 EMIの影響を最小限に抑えるために使用できるいくつかの接地技術とベストプラクティスがあります。
単一点接地
単一点接地は、グランドループを防ぐために使用される一般的な手法であり、システムに追加の干渉を導入できます。単一点接地システムでは、RTDプローブ、測定機器、電源を含むすべての電気部品が単一の接地点に接続されています。これにより、電流が流れるパスが1つしかないことを保証し、地上ループのリスクを減らすことができます。
単一点の接地を実装するときは、接地点がきれいで安定しており、インピーダンスが低いことを確認することが重要です。高インピーダンスグラウンドは、電圧降下を引き起こし、システムに追加の干渉を導入する可能性があります。さらに、地上接続は、厚くて短い導体を使用して、地面の抵抗とインダクタンスを最小限に抑える必要があります。
分離
分離は、RTDプローブをEMIから保護するために使用できる別の手法です。分離には、RTDプローブとその配線を電気システムから分離して、干渉電流の流れを防ぎます。これは、分離トランス、オプトカプラー、またはその他の分離デバイスを使用して実現できます。
分離変圧器は、一般に、電気システムからRTDプローブの電源を分離するために使用されます。変圧器は、一次巻線と二次巻線の間の電気分離を提供し、DCと低周波AC電流の流れを防ぎます。これにより、電源からの干渉が行われるリスクを減らすのに役立ちます。
OptoCouplersは、測定機器からRTDプローブを分離するために使用できる別のタイプの分離デバイスです。 OptoCouplersは、LEDとPhotodetectorを使用して、2つの電気的に分離された回路間で信号を伝達します。これにより、干渉電流の流れを防ぐのに役立ち、RTDプローブと測定機器の間の電気分離を提供します。
フィルタリング
フィルタリングは、RTD信号から不要な周波数を削除するために使用される手法です。フィルターを使用して、目的のRTD信号を通過させながら、干渉周波数を減衰させることにより、実行された干渉と放射干渉の両方を減らすことができます。使用可能ないくつかのタイプのフィルターがあり、それぞれに独自の特性とアプリケーションを備えています。
ローパスフィルター
ローパスフィルターは、RTD信号から高周波干渉を除去するために一般的に使用されます。これらのフィルターにより、RTD信号などの低周波信号が高周波信号を減衰させながら通過できます。ローパスフィルターは、抵抗器、コンデンサ、インダクタなどのパッシブコンポーネント、または運用アンプなどのアクティブコンポーネントを使用して実装できます。
RTDプローブ用のローパスフィルターを設計するときは、フィルターのカットオフ周波数を考慮することが重要です。カットオフ周波数は、RTD信号の周波数範囲と干渉信号の周波数範囲に基づいて選択する必要があります。カットオフ周波数が低いと、高周波干渉の減衰が改善されますが、RTD信号の位相シフトと歪みも導入する可能性があります。
EMIフィルター
EMIフィルターは、電気システムの電磁干渉を減らすように特異的に設計されています。これらのフィルターは通常、インダクタ、コンデンサ、抵抗器などのパッシブコンポーネントの組み合わせで構成され、干渉周波数の高い減衰を提供するために特定の構成に配置されています。 RTDプローブの入力または出力でEMIフィルターを使用して、RTD信号に対するEMIの影響を減らすことができます。
RTDプローブのEMIフィルターを選択する場合、EMIの周波数範囲、フィルターのインピーダンス、フィルターの挿入損失を考慮することが重要です。最適なパフォーマンスを確保するために、アプリケーションの特定の要件に基づいてフィルターを選択する必要があります。
コンポーネントの選択
RTDプローブと測定器で使用されるコンポーネントの選択も、EMIに対する感受性に大きな影響を与える可能性があります。コンポーネントを選択するときは、EMIに耐性があるように設計された高品質のコンポーネントを選択することが重要です。
RTD要素
RTD要素はRTDプローブの中心であり、その設計と構造はEMIに対する感受性に影響を与える可能性があります。PT100セラミック要素EMIに対する高精度、安定性、抵抗のため、RTDプローブで一般的に使用されます。これらの要素は通常、プラチナ薄膜が堆積したセラミック基板でできています。セラミック基板は優れた電気的断熱と機械的安定性を提供しますが、プラチナ薄膜は安定した正確な抵抗温度関係を提供します。
測定器
RTD信号の読み取りに使用される測定機器も、EMIに対する保護において重要な役割を果たします。測定機器を選択する場合、入力インピーダンスが高く、低ノイズ、良好なコモンモード拒否比（CMRR）があるものを選択することが重要です。高い入力インピーダンスは、RTDプローブの負荷効果を減らすのに役立ちますが、低ノイズと良好なCMRRは、測定された信号に対するEMIの影響を最小限に抑えるのに役立ちます。
インストールとメンテナンス
RTDプローブと関連する機器の適切な設置とメンテナンスは、EMIに対する最適なパフォーマンスと保護を確保するために不可欠です。留意すべきインストールとメンテナンスのヒントは次のとおりです。
EMIソースの回避
RTDプローブを設置するときは、電力線、モーター、RF送信機など、EMIのソースの近くに配置しないようにすることが重要です。これらのソースは、RTD信号を妨害できる強力な電磁場を生成できます。これらのソースを回避できない場合は、EMIの影響を最小限に抑えるために、適切なシールドおよびフィルタリング測定値をとる必要があります。
ケーブルルーティング
RTDプローブを測定器に接続するケーブルのルーティングは、EMIに対する感受性にも影響を与える可能性があります。ケーブルはEMIのソースから離れてルーティングする必要があり、電源ケーブルやその他の干渉ソースと平行に動作しないでください。さらに、導体の長さを短縮し、ケーブルのインダクタンスと静電容量を最小限に抑えるために、ケーブルをできるだけ短く保つ必要があります。
定期的な検査とテスト
RTDプローブと関連する機器の定期的な検査とテストは、それらが適切に機能し、EMIに対して保護されていることを確認するために不可欠です。ケーブルは損傷または摩耗を検査する必要があり、接地接続をチェックして、それらが安全であり、低インピーダンスがあることを確認する必要があります。さらに、RTDプローブを定期的にテストして、正確で信頼できる温度測定値を確実に提供する必要があります。
結論
RTDプローブを電磁干渉から保護することは、さまざまなアプリケーションで正確で信頼できる温度測定を確保するために重要です。シールド、接地、フィルタリング、コンポーネントの選択、適切なインストールとメンテナンスなど、このブログ投稿で議論されている戦略とベストプラクティスを実装することにより、RTDプローブに対するEMIの影響を効果的に最小限に抑えることができます。
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参照
- ヘンリー・W・オットによる「電磁互換性エンジニアリング」
- オメガエンジニアリングによる「温度測定ハンドブック」
- 「RTDセンサー：原則とアプリケーション」によるHoneywell
