サーミスタの直列、並列接続による多点温度測定は可能

質問

サーミスタの直列、並列接続による多点温度測定は可能でしょうか？
現在、サーミスタで温度測定し、PID制御の温調制御器でペルチェ素子を駆動し、0.01℃精度の温度安定化をさせています。
今の系では、温度制御の対象物がペルチェに対して形状が大きく、サーミスタの温度測定点を増やして全体的な平均温度の安定化ができないかと思います。
製品のコストアップや、仕様変更の煩雑さから、なるべく温調チャンネルの増加や、ペルチェ素子の大型化は避けたいです。
サーミスタを直列、並列に接続して、多点の温度が測れますでしょうか？
使用するサーミスタはセミテック社の103-JTで考えています。温調制御器はPIDパラメータ、サーミスタの25℃抵抗値、B定数を変更できます。
ご教示をお願いいたします。

回答No.4

unagi8

実際の現場を知りませんが。

例えば同値の抵抗器４個を２直２並につなぐと抵抗値は元の値と同じです。（２並２直でも同じ）
サーミスタも同様で、抵抗値が同じときなら合成抵抗も同じ値です。
なのでコントローラはサーミスタ１個の時と同様に使用できるでしょう。

４個のサーミスタは温度差により抵抗値が異なるものの
＞相関関係があります
とのことで、例えば３個が100℃で0.9753kΩ、1個が110℃で0.7597kΩの場合、合成抵抗値は、
0.9147kΩ(2並2直)または0.9182kΩ(2直2並)で、これは４個の単純な平均値0.9214kΩと近い値です。
その差-0.7%(2並2直)または-0.3%(2直2並)程度です。

この値がシステムの許容範囲かは私にはわかりませんし、
温度や温度差によってこの値も大きくちがってくるので、
使用される温度範囲や温度差で計算してみたらいかがでしょう。

エクセルで４個の抵抗値の入力で合成抵抗値を算出表示させると
値をとっかえひっかえ入力(凝るならプルダウンメニューで選択など)してみて
すぐに結果がわかるので評価しやすいです。

サーミスタのデータシート
http://www.semitec.co.jp/uploads/jtw_thermistor2015.pdf

サーミスタの温度特性はリニアでないし、合成抵抗値もリニアでなく
温度平均∝測定値とはならないでしょうけど、カーブの具合によっては
うまい具合に打ち消し合う方向に傾くかも知れません。（そこまで確認してませんが）

気になるのは１箇所だけ断線した時、とんでもない合成抵抗値になると思いますが
それにより制御に異常をきたすかも知れません。

回答No.3

lumiheart

>多点と言っても銅の大きなブロックなので、
問題はどれくらいの大きさのブロックなのか？（外寸及び質量）
そしてブロックの各部の温度差はどこまで許容されるのか？
それによっては可能とも言えるし不可能とも言える
http://www.toshiba-machine.co.jp/jp/product/oshidashi/lineup/nijiku/index.html
これくらいのサイズなると問答無用で不可能だし
憶測ですが、可能なのはせいぜい大きくても２００ｍｍ角程度か？

更にブロック全体の平均温度さえ出せればそれで良いのなら条件次第では可能
ブロックの各部の温度表示が要るなら問答無用で不可能
http://www.fa.omron.co.jp/product/special/tc/problem/01.html
http://www.rkcinst.co.jp/application/plastic01.html

お礼

ご回答ありがとうございます。
今回は平均温度の表示だけでOKです。
まさにご指摘のサイズの範囲内ですので、制御は可能かと思われます。
このような大掴みな質問をご検討いただきありがとうございました。

回答No.2

fujiyama32

サーミスタを直列の接続します。直列接続により全体の抵抗値
が大きくなります。
この値に温調制御器の入力部が対応しているのかを調べます。
詳しくは温調制御器メーカーに相談すると良いでしょう。

なお、1個のサーミスタの抵抗値が変化しても抵抗値全体の
変化率が小さくなりますので、調節計のP(比例動作)の値を大きな
値に設定することになります。また、必要によりI(積分動作)の値
も調整します。
次の問題として制御の応答性が早くなっても、ペルチェ素子の
容量が不足していますと温度制御の対応が遅くなります。
これらのことから実験して調節計のPIDの設定値を変えて最適値
を探ります。
また、全体の温度を均一にするため、ファンまたはポンプを追加
すると良いでしょう。

お礼

ご回答ありがとうございます。
2つのサーミスタ間の温度相関係数を実験で測定して、
全体を一つのサーミスタとみなして、
B定数、基準温度時の抵抗値を算出してみようと思います。
仰る方法でPID設定値も調整したいと思います。

回答No.1

tadys

＞サーミスタを直列、並列に接続して、多点の温度が測れますでしょうか？
無理です。
二つの抵抗を直列（又は並列）にして特定の抵抗値になる組み合わせは無数にあります。
つまり、測定した抵抗値から個々の抵抗の値を求めることは不可能です。

お礼

ご回答ありがとうございました。
すみません、多点と言っても銅の大きなブロックなので、それぞれの点の温度は温度勾配がついて相関関係があります。