接地型熱電対の接続方法

Q：接地型熱電対とアンプの接続方法は、どのようにするのでしょうか。

A：熱電対アンプは、入力が差動アンプとなっていて接地型熱電対の同相電圧を除去することができます。使い方は一般の差動アンプ、計装アンプと同じです。CN0206,CN0287の資料に回路動作の解説があります。

熱電対のプラスとマイナスを、入力に逆接続すると動作しますか？

Q：  K型熱電対では、通常クロメルが+INにアルメルが–INに接続となりますが、熱電対側のコネクタで逆接続となった場合にアルメルが+INにクロメルが－INに接続となります。 この場合、実際の温度は上昇しても熱電対での読み値は下がることになりますが、この状態を検知できるでしょうか。 このような接続状態において以下の出力はどうなりますでしょうか。

1. ALMピン 非導通でローレベルとなりますがこのような接続の場合は、導通状態でもローレベルになってしまうことはありますでしょうか。
2. VOピン –200℃までの出力電圧

A：  AD595のK型熱電対を逆の入力に接続した場合、温度に対する出力の変化は逆の極性となります。熱電対を逆に接続することで内部のアンプが飽和するような入力レベルにならない限り、ALMは出力されません。アンプの出力電圧は、電源電圧にのみ制限され熱電対が－200度以下となった場合でも入力された熱起電力をゲイン倍して出力します。出力電圧は両電源の場合 －Vs+2.5Vから+Vs－2Vの範囲となります。

AD594／595　入力ショート時の値がばらつく

Q：   （入力ショート時の出力がばらつく）　いくつかのデバイスの入力をショートして室温を表示させたところ8℃以上出力がばらつき、推奨調整回路で調整しましたが調整しきれませんでした。原因が解りません、IC個々のばらつきが大きいのでしょうか？　

A：    AD594（AD595）の入力を、GNDに接続されておりますか？入力をGNDに接続せずに入力同士をショートした場合には、入力電流のリターンパスが無いために入力段のアンプが正常な動作をいたしません。熱電対を接続した場合にもどちらかの入力がGNDとつながっている必要があります。　

＊抵抗経由でも可　

AD594／595の調整を熱電対を使わないで行なう方法はありますか？

Q：    （熱電対を使わない調整方法） AD595／595を使用して温度測定を行っています。 当該部品の製品出荷検査等の場合、熱電対を正確な温度にしての動作の検査は非常に難しい事です。 そこでAD595／595の入力に電圧を入力して動作検査を行えればもっとも良いのですが、この様に熱電対を使用しなくても動作検査を行う方法で最良な方法はありますでしょうか？　

A：    AD59／595の動作確認を熱電対を使用しないで、基準電圧発生器を使用して行うことが出来ます。　この場合、基準電圧で測定する各温度に相当する熱起電力から、周囲温度に相当する熱起電力を差し引いた電圧を、AD595／595に入力する必要があります。
基準電圧発生器の出力電圧＝測定する温度の熱起電力－周囲温度の熱起電力　

熱電対入力をアナログスイッチで切替えて入力したい

Q：   熱電対入力を8chとしてマルチプレクサかアナログスイッチを使用して切替えて入力しようと思っています。ここで心配なのはON抵抗です。C-MOSスイッチですとON抵抗が数百Ωにもなります。入力インピーダンスが低いとこのON抵抗の影響を受けてしまうと考えています。ON抵抗がどれくらいまで許容出来るでしょうか？ また、スイッチOFFした場合のリーク電流についても心配しております。どの程度でしたらOKでしょうか？

A：  AD595の差動入力の入力インピーダンスは、1ピン：+入力が10MΩ(typ)、14ピン：－入力が300KΩ(typ)となっております。　また差動インピーダンスは100MΩ(typ)です。 マルチプレクサを使用される場合にはAD594の入力インピーダンスとリーク電流による誤差が発生いたします。

熱電対アンプの入力をグランド接続するのはなぜ？

Q：    AD595に熱電対を-IN、+INに接続して使用するようになっておりますが、アプリケーションには、+IN側を抵抗によりGNDに落としバイアスをかけて使用する例と、直接これをGNDに落として使用した例が記載されています。 +IN側をGNDに落とさず使う方法1と抵抗を使用してGNDに落とす方法2と直接GNDへ落とす方法3がありますがどのように使い分ける必要があるのか教えてください。 また、方法2で抵抗を使ってGNDに接続する場合にはこの抵抗値はどのようにして決定すれば良いのか、合わせて教えてください。

A：   AD595の入力は、入力バイアス電流が流れるためのリターンパスが必ず必要になります。接地型の熱電対を使用した場合には熱電対側でGNDに接続されておりますので、AD595側で入力をGNDに落とす必要はありません。しかし同相電圧が入力範囲を超えないように、熱電対のGNDとAD595のGNDを配線で接続する必要があります。非接地型の熱電対を使用する場合には、AD595の+INをGNDに接続します。+INをGNDに接続した場合、ノイズにより熱電対に電流が流れると誤差が発生します。このような場合には、直接GNDに接続しないで抵抗経由でGNDに接続して熱電対に流れる電流を制限します。抵抗を使用した場合、入力バイアス電流により同相電圧が発生しますので、入力電圧範囲以内に収まる抵抗値とする必要があります。

リニアライズはどうすればよいか？

Q：　   AD595に、K型熱電対を接続してVoutから電圧が出力されるところまでは確認できたのですが、このICの出力はリニアライズされていないことを購入後に気付きました。リニアライズする為の回路を教えていただけないでしょうか？AD595の出力をPICマイコンでA/D（Vref:5V 分解能10bit）変換し温度測定します。温度測定範囲は0℃～130℃です。

A：　   AD595は、K型熱電対向けに補正されております。 0℃～130℃でAD入力のダイナミックレンジを最大になるように設定したい、ということであれば、出力を増幅させる必要があります。電源電圧やマイコン側の入力範囲等で変わってくるかと思われますが、例えばAD8628等の5VCMOS単電源の高精度アンプで非反転で3倍程度にすると良いのではないでしょうか。
いずれの場合も、必要とする信号レベル等をご確認の上、マージンを十分見て設計してください。

スペック値以上の入力差動電圧

Q：   AD595のデ－タシ－トにてDifferential Input Rangeが－10ｍV～50ｍＶとありますが、これは＋ＩＮと－ＩＮの電圧差がこの値を超えると壊れるのでしょうか。

A：   ご指摘の差動入力範囲とは、アンプがリニアに動作する入力電圧範囲のことで、この電圧を少しでも超えるとアンプにダメージが加わるという電圧範囲ではありません。絶対最大定格では、両入力電圧が電源電圧の範囲内であれば破壊ということはありませんが、この範囲に長い時間あるい常時とどめておくとデバイスの信頼性に影響を与えます。

熱電対アンプの精度の測定方法

Q：   熱電対アンプを購入し、データシートの単電源動作を行うと、0°Cでの出力が30ｍVと誤差がでます。考えられる原因とそのチェック方法は？

A：   次のことを確認いただけるでしょうか。　

1. 実際に熱電対をつけているのしたら、マイナス側入力がアンプのグランドにつながっていることを確認してください。熱電対がフローティングでは動作しません。
2. アンプの熱電対入力には、熱電対の端子か補償導線が、すぐ近くで接続されていることをご確認ください。　離れているとアンプの冷接点補償の精度に影響が出ます。
3. 0°Cでの誤差が大きいとのことですが、これは実際に熱電対の測定端を零度のオーブンに入れて測定しているのでしょうか？もし熱電対ではなく、DC電圧信号発生器の場合、その温度補正用のセンサーがアンプの入力端子台の温度を正確に測定してるかどうか、チェックしてみてください。
4. もし温度補償型でないDC信号源の場合は、アンプと熱電対の接続点の温度を測定し、その時の熱起電圧分だけ差し引いた電圧を入力してください。このアンプは、入力０Vで出力は０Vになりません。
5. アンプの0°C出力は、ほぼ０Vに調整されていますが、25°Cの時は正常に出力されているでしょうか。片電源の０V出力は、アンプ出力の下端にあたり、リニアリティが悪くなるところです。（もちろんマイナス出力は出ません）