熱電対ICの入力電圧オフセット

質問

熱電対接続ICのMAX31855とマイコンを用いた回路・基板を作成し、K型熱電対で切削加工機の切削油温度を測定しようとしています。回路・基板が出来て室温の測定は正常に行えたため、熱電対を切削油に浸けて温度を測定したところ、実温度よりも15℃程度低い値が表示されました。その状態で指で熱電対先端をこすると温度が上昇するため、単純にマイナス側にオフセットしているようです。
切削油から抜くと正常に室温を測定出来ます。(メーカー製の温度測定器を使用すると室温・切削油温度ともに正常に測定出来ます。)
CR2032などのコイン電池から電源を供給すると上記の異常は発生しないため、
AC電源由来のノイズが原因と考え、ノイズフィルタを挿入しましたが変化はありませんでした。
現状、基板への電源供給はA工場のAC100V -> ノイズフィルタ -> メーカー製のスイッチング電源でDC3.3V生成->基板の順番で行っております。
上記の様な現象はどのようなことが原因で発生するとかんがえられますでしょうか?

回答No.2

tadys · ベストアンサー

原因として三つほど考えられます。
１．スイッチング電源のフレームグランドがあるとした場合にそれを接地していない。

２．DC出力に現れるスイッチングノイズが影響している。
これが原因であればAC側にノイズフィルタを入れても効果はありません。
DC出力に秋月電子のフェライトコアやエミフィルを挿入することで低減できるかもしれません。
http://akizukidenshi.com/catalog/goods/search.aspx?search=x&keyword=%83t%83F%83%89%83C%83g%83R%83A&image=%8C%9F%8D%F5
別の方法としてはトランス式のACアダプタを使うことが考えられます。
トランス式は負荷電流で出力電圧が変化するので安定化が必要です。

３．ACラインと熱電対の間に切削油を介して電流経路が生じていて微小な交流電流が流れている。
　これが原因の場合はAC側とのアイソレーションが高い電源を使うのが良いでしょう。
エレキギター用にアイソレーショントランスを使用したACアダプタが有ります。
電圧が９Vなので別途安定化が必要です。
http://procable.jp/guitar.html

お礼

ご回答ありがとうございます。
1.スイッチング電源のGNDを加工機の塗装が剥げている箇所に接続すると、正常に温度測定が出来ました。サーボノイズなどでGNDの電位がオフセットしていることが原因だと考えられます。
2.いただいた情報を参考にエミフィルを購入いたしました。入手後に回路に挿入して効果を確認してみます。
3.エミフィルで効果がない場合に検討してみます。

回答No.3

lumiheart

「切削油」と書いてるけど油性？
水溶性クーラントとかじゃあ？

熱電対のシース種類はもしかして接地型？
http://www.fa.omron.co.jp/guide/faq/detail/faq04856.html
http://www.keyence.co.jp/keisokuki/special/recoder/labo/thermometry/choice.jsp
通常では工作機械等の高ノイズ環境では非接地型にします

接地型を使わなければならないなら
熱電対先端付近の金属フレームと計測回路の０Ｖと２ｓｑ程度の電線で接続します
https://www.maximintegrated.com/jp/products/analog/sensors-and-sensor-interface/MAX6674.html
所謂、アースノイズの回り込みをこれで防ぎます
http://www.picfun.com/partgnd.html
熱電対先端箇所をアース点とするのです

MAX31855 FAQ
https://www.maximintegrated.com/jp/support/faqs/max31855-faq.html
項目の６個目

但し、この計測出力を他の回路（ＮＣやＰＬＣの制御回路）と接続するなら
計測出力は絶縁アンプで絶縁しなければなりません
どこへも出力せず単体使用ならき気にする必要は有りません

お礼

ご回答ありがとうございます。
1.確かに接地型を使用しています。一度、非接地型を購入して試行してみます。
2.アースの取り方などに問題がありそうですので、アドバイスをもとに試行してみます。

回答No.1

kiyos06

>CR2032などのコイン電池から電源を供給すると上記の異常は発生しないため、
>現状、基板への電源供給はA工場のAC100V -> ノイズフィルタ -> メーカー製のスイッチング電源でDC3.3V生成->基板の順番で行っております。
>上記の様な現象はどのようなことが原因で発生するとかんがえられますでしょうか?
1)電源電圧の変動
2)電源のリプル

参考URL：

http://qanda.rakuten.ne.jp/profile/answer/history/u946114.html#tabs

お礼

ご回答ありがとうございます。
マルチメーターで長時間電源電圧を測定したところとくに変動はなかったため、別の原因に起因すると考えられます。