熱の実験室-新館
第45回 熱電対の直列接続 part 2
5ブロックの実験メンバーが交代で担当します
実験実施: 2018年5月、 実験担当: 第1ブロック
 熱電対を直列接続したらどうなる?
 熱電対を直列接続してデータロガーに接続したら、その時に何℃を表示するのか? 過去にこんな実験をやっていました。  今回は、この過去の実験をもとに、実際に熱起電力を測定して考察をしてみました。
 まずは、2本直列接続で実験しました。

  ○使用したもの

  • Kタイプ熱電対(被覆熱電対、シース熱電対)
  • ホットプレート(ホットプレートDEMO 型番:HHP3315)
  • ビーカーと氷水
  • データロガー
  • マルチメーター(横河計測 型式:756201)

  ○実験の方法


図1. 接続図(熱電対2本直列接続)
 図1の様に接続しました。
 低温側測温接点aを氷水の入ったビーカー、高温側測温接点bをホットプレート表面に取り付けました。そして、2本の熱電対を極性がプラス-マイナスが交互になるように直列につなぎ、データロガーと接続しました。この時のデータロガーの表示温度fを記録しました。また、この時の直列回路の熱起電力をマルチメーターにて測定し、その熱起電力を温度換算して(この温度をgとします)、データロガーの表示温度と比較しました。低温側測温接点a高温側測温接点bおよび測温接点(気温)cをそれぞれ別の熱電対を使用して温度を記録しました。
 また、同じ接続条件で高温側測温接点bの温度を変化させて実験を行いました。

 以下、表1の接続条件で実験を行います。
表1.接続条件(熱電対2本直列接続)
測温接点a(低温) 測温接点b(高温) 測温接点(気温)c 基準接点d
(1) 氷水(0℃) ホットプレート表面(50℃設定) 気温 ロガー端子台
(2) 氷水(0℃) ホットプレート表面(100℃設定) 気温 ロガー端子台
 ここで、熱起電力と温度の変換は、http://www.hakko.co.jp/qa/qakit/html/s04010.htm を使用します。

  ○結果

 測定温度は表2のようになりました。
表2.測定結果(熱電対2本直列接続)
接続条件 測定温度 [℃] データロガー
表示温度f [℃]
熱起電力から
算出した温度g [℃]
f - g 差
[℃]
a b c d
(1) 0.35 50.60 25.60 30.00 25.80 27.40 1.1
(2) 0.35 98.65 26.50 30.50 74.80 75.30 0.5
 ここで、図2の熱起電力は表3のようになりました。

表3. 測定結果(熱電対2本直列接続―熱起電力)
接続条件 熱起電力[μV]
E1 E2 E E’
(1) -1046 897 -149 -106
(2) -1065 2921 1856 1847

図2. 回路図(熱電対2本直列接続)
 表3より、E1E2の合計であるEE'は僅かな差はあるものの、傾向として、熱電対の直列接続では回路全体の熱起電力は、各測温接点における熱起電力の合計値となることがわかりました。

接続条件(1)について、
 基準接点補償分の熱起電力Edは、表2のdの温度より熱起電力換算して求めます。
Ed = 1203[µV]
 ここで、図2の回路におけるE'Edの合計(Egとします)を温度換算したものが表2の温度gになります。
Eg = E'+ Ed = 1097[µV]
接続条件(2)についても同様に算出しました。

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