JP2002310761A - 電橋回路の温度補償回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度センサの電圧、電流の検出精度を高くす
ることなく、温度補償精度を高くする。 【解決手段】 演算回路１７で温度センサ１５の両端電
圧Ｅ_t ＝Ｉ_t ×Ｒ_t を検出し、演算回路１８で温度差発
生用抵抗器１４の両端電圧Ｅ_i を検出して、両端電圧Ｅ
_i に比例した電圧ｋＥ_i ＝ｋ（Ｉ_t ×Ｒ_c ）を求め、温
度センサ１５の両端電圧Ｅ_t からｋＥ_i を差し引き、更
に演算回路１９で（Ｅ_t −ｋＩ_t Ｒ_c ）／ｋＩ_t Ｒ_c の
演算を行い、温度センサ１５の温度の基準温度ｔ₀ から
の偏差Δｔを精密に算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、熱式流量計など
の電橋回路の温度補償回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、熱式流量計で使用される電橋回
路は、センサコイルである第１の温度依存性電気抵抗体
Ｒ_s と、温度センサとしての第２の温度依存性電気抵抗
体Ｒ_tを備え、第２の温度依存性電気抵抗体Ｒ_t によ
り、温度補償を行うようにしている。図４は、従来の電
橋回路の温度補償回路を示している。この温度補償回路
は、電気抵抗Ｒ_a 、Ｒ_b の直流回路と、センサコイルで
ある第１の温度依存性電気抵抗体Ｒ_s と、温度差発生用
抵抗器Ｒ_c 、温度センサである第２の温度依存性電気抵
抗体Ｒ_t の直流回路が並列接続されて構成される電橋回
路と、第２の温度依存性電気抵抗体の両端電圧Ｅ_t を検
出する第１の電圧検出回路１と、温度差発生用抵抗器Ｒ
_c の両端電圧の電圧Ｅ_i を検出する第２の電圧検出回路
２と、第１と第２の電圧検出回路１、２の出力Ｅ_t 、Ｅ
_i より、第２の温度依存性電気抵抗体Ｒ_t の抵抗値Ｒ_t
を演算する回路３を備えている。この温度補償回路で
は、第１の電圧検出回路１で、Ｅ_t ＝Ｉ_t Ｒ_t が検出さ
れ、第２の電圧検出回路２で、Ｅ _i ＝Ｉ_t Ｒ_c が検出さ
れ、回路３で、Ｒ_t ＝Ｒ_c ・Ｅ_i ／Ｅ_t が演算され、こ
の抵抗Ｒ_t により温度補償がなされる。

【０００３】図５は、センサコイルである温度依存性電
気抵抗体Ｒ_s と、その電流検出回路抵抗Ｒ_a の直列回路
と、温度センサである温度依存性電気抵抗体Ｒ_t 、温度
差発生用抵抗器Ｒ_c 、電流検出用抵抗Ｒ_b の直列回路が
並列に接続されてなる電橋回路に、第１の電圧検出回路
１と、第２の電圧検出回路２と、演算回路３とを備え、
図４の場合と同様にして温度補償を行うようにしてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようする課題】上記した従来の温度補償
回路では、センサコイルである第１の温度依存性電気抵
抗体Ｒ_s の温度を、温度センサである第２の温度依存性
電気抵抗体Ｒ_t の電圧（Ｅ_t ＝Ｉ_t ×Ｒ_t ）と、温度セ
ンサに直列に接続される固定抵抗Ｒ_c の電圧（Ｅ_c ＝Ｉ
_t ×Ｒ_c ）を検出した上、演算回路に入力して、Ｒ_t ＝
Ｒ_c Ｅ_t ／Ｅ_iの演算を行い、Ｒ_t 直接あるいはＥ_t ／
Ｅ_i ＝Ｒ_t ＝Ｒ_t0（１＋αΔｔ）からのΔｔを用いて、
演算処理により行っている。この場合、Ｒ_t ＝Ｒ_t0（１
＋αΔｔ）のＲ_t の温度ｔによる変化率｛ｄＲ_t ／ｄ
ｔ｝／Ｒ_t ＝αが、現状のセンサコイルと温度センサで
は０．４％程度であり、温度センサＲ_t の電圧、電流の
検出、演算精度を高くする必要があるという問題があ
る。

【０００５】この発明は上記問題点に着目してなされた
ものであって、温度センサＲ_t の電圧、電流の検出精度
を高くすることなく、温度補償精度を高くし得る電橋回
路の温度補償回路を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の電橋回路の温
度補償回路は、被測定物理量を測定するための第１の温
度依存性電気抵抗体と、この第１の温度依存性電気抵抗
体の温度を制御するための第２の温度依存性電気抵抗体
とを含む電橋回路において、前記第２の温度依存性電気
抵抗体の両端電圧Ｅ_t から、前記第２の温度依存性電気
抵抗体の温度ｔ _t が基準温度ｔ₀ のとき、その両端電圧
Ｅ_t と値が等しくなる前記第２の温度依存性電気抵抗体
に流れる電極Ｉ_t に比例した電圧ＫＩ_t を差し引いた値
を、前記第２の温度依存性電気抵抗体の電流に比例した
電圧で除して、前記第２の温度依存性電気抵抗体の温度
の基準温度ｔ₀ からの偏差Δｔを精密に算出するように
している。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態により、この発
明をさらに詳細に説明する。図１は、この発明の一実施
形態である電橋回路の温度補償回路を示す回路図であ
る。図１において、電気抵抗１１と電気抵抗１２の直列
回路と、センサコイルである第１の温度依存性電気抵抗
体１３と、温度差発生用抵抗器１４、温度センサである
第２の温度依存性電気抵抗体１５の直列回路が並列接続
され、電気抵抗１１と電気抵抗１２の接続点Ｐ₃ と、第
１の温度依存性電気抵抗体１３と温度差発生用抵抗器１
４の接続点Ｐ₄ が演算増幅器１６の入力端に接続され、
演算増幅器１６の出力端が抵抗１１と第２の温度依存性
鉄器抵抗体１５の接続点Ｐ₁ に接続され、電気抵抗１２
と第１の温度依存性電気抵抗体１３の接続点Ｐ₂ が接地
されて、電橋回路を構成している。

【０００８】更に、固定抵抗器１４の両端間に演算回路
１７が、第２の温度依存性電気抵抗体１５の両端に演算
回路１８が、更に演算回路１７、１８の出力側に演算回
路１９が接続されている。

【０００９】今、Ｒ_s 流量センサコイルの抵抗 ｔ_s 流量センサコイルの温度 Ｅ_s 流量センサコイルの電圧 Ｉ_s 流量センサコイルの電流 Ｒ_t 温度センサコイルの抵抗 ｔ_t 温度センサコイルの温度 Ｅ_t 温度センサコイルの電圧 Ｉ_t 温度センサコイルの電流 Ｒ_a 電気抵抗１１の抵抗 Ｒ_b 電気抵抗１２の抵抗 Ｒ_c 温度差発生用電気抵抗１４の抵抗 とし、演算回路１７で温度センサ１５の両端電圧Ｅ_t ＝
Ｉ_t ×Ｒ_t を検出するとともに、演算回路１８で温度差
発生用抵抗器１４の両端電圧Ｅ_i ＝Ｉ_t Ｒ_c を検出す
る。そして、演算回路１７で温度センサの両端電圧Ｅ_t
から電気抵抗１４の両端電圧Ｅ_i に比例した電圧ｋＥ_i
＝ｋ（Ｉ_t ×Ｒ_c ）を差し引く。つまり、Ｉ_t ×ΔＲ_t
＝（Ｅ_t −ｋＥ_i ）＝Ｉ_t （Ｒ_t −ｋＲ_c ）＝Ｉ_t ｛Ｒ
_t0（１＋αΔｔ）−ｋ｝を求める。

【００１０】次に、演算回路１７の出力ΔＥ_t と演算回
路１８の出力Ｅ_i を演算回路１９に入力し、Ｉ_t ×ΔＲ
_t で、またはＥ_i ＝Ｉ_t ×ΔＲ_b で除算して、基準温度
ｔ₀における温度センサ１５の抵抗Ｒ_t0からの偏差ΔＲ
_t を求める。あるいは更にΔＲ_t ＝Ｒ_t0（１＋αΔｔ）
−Ｒ_t0及びΔｔ＝Ｒ_t0（１＋α）−Ｒ_t0から算出した温
度Δｔを用いて求めてもよい。

【００１１】一般に、Ｅ_t −ｋＥ_i のような加減算は、
アナログ演算回路で容易かつ高精度で可能であり、その
結果から得られたＥ_t −ｋＥ_i ＝Ｅ_i ×ΔＲ_t ＝Ｅ
_c ｛Ｒ_t0（１＋αΔｔ）−ｋ｝は容易に精度が確保でき
る。

【００１２】図２は、この発明の他の実施形態である電
橋回路の温度補償回路を示す回路図である。図２におい
て、流量センサコイルである第１の温度依存性電気抵抗
体２１と、その電流検出抵抗２２の直列回路と、温度セ
ンサである第２の温度依存性電気抵抗体２３、温度差発
生用抵抗器２４と、電流検出用抵抗２５の直列回路が並
列接続され、第１の温度依存性電気抵抗体２１と電流検
出用抵抗２２との接続点Ｐ₃ と、温度差発生用抵抗器２
４と電流検出用抵抗２５の接続点Ｐ₄ が演算増幅器２６
の入力に接続され、演算増幅器２６の出力端が電気抵抗
２２と電気抵抗２５の接続点Ｐ₁ に接続され、第１の温
度依存性電気抵抗体２１と第２の温度依存性電気抵抗体
２３の接続点Ｐ₂ が接地接続されて、電橋回路が構成さ
れている。また、図１と同様の演算回路２７、２８、２
９が設けられている。

【００１３】この実施形態回路において、電気抵抗２５
の両端電圧Ｅ_i ＝Ｉ_t Ｒ_b は、回路２７、２８に入力さ
れ、また接続点Ｐ₂ 、Ｐ₄ 間の電圧Ｅ_t ＝Ｉ_t （Ｒ_t ＋
Ｒ_c）は、回路２７に入力される。回路２７では、ΔＥ
_t ＝Ｅ_t −ｋＥ_b ＝Ｉ_t （Ｒ_t ＋Ｒ_c −ｋＲ_b ）が算出
される。また、演算回路２９には、Ｅ_i 、ΔＥ_t が入力
され、 ΔＲ_t ＝ΔＥ_t Ｒ_b ／Ｅ_i ＝Ｒ_t ＋Ｒ_c −ｋＲ_b が出力される。

【００１４】従来の方法では、Ｅ_t ＝Ｉ_t Ｒ_t0（１＋α
ｔ）とＥ_i ＝Ｉ_t Ｒ_b を直接Ａ／Ｄ変換した上、除算演
算し、Ｅ_t ／Ｅ_i ＝Ｒ_t0（１＋αΔｔ）を求め、更にΔ
ｔを算出していた。

【００１５】この発明の方法では、容易に高精度で（Ｅ
_t −ｋＥ_i ）＝Ｅ_i ×ΔＲ_t ＝Ｅ_i｛Ｒ_t0（１＋αΔ
ｔ）−ｋ｝をアナログ演算し、ｋ＝Ｒ_t0とすることによ
って、ΔＥ_t ／Ｅ_i ＝Ｒ_t0×αΔｔからΔｔを算出す
る。したがって、ΔＲ_t の温度ｔによる変化率｛ｄＲｔ
／ｄｔ｝／Ｒ_t は、温度補償範囲０〜５０°、温度係数
を約０．４％とすると、従来の方法ではｇｔ＝０．００
４／１．２であったが、本発明では、ｇｔ＝０．００４
／０．２となり、６倍向上する。

【００１６】図３は、この発明の更に他の実施形態回路
を示す回路図である。

【００１７】この回路においては、 Ｅ₁ ＝Ｉ_t Ｒ_b ＝Ｉ_s Ｒ_a 、 Ｉ_t ＝Ｉ_s Ｒ_a ／Ｒ
_b で表せる。

【００１８】回路１９の出力ΔＥ₁ は、次式となる。

【００１９】 ΔＥ_t ＝（Ｅ₁ −ｋＥ_t ）＝Ｉ_t （Ｒ_t ＋Ｒ_c ＋Ｒ_b ）−ｋＩ_t Ｒ_b ＝ Ｉ_t （Ｒ_t −Ｒ_t0）＝Ｉ_s （Ｒ_a ／Ｒ_b ）（Ｒ_t −Ｒ_t0） Ｒ_t0＝Ｒ_c ＋Ｒ_b −ｋＲ_b したがって、回路２０の出力Ｅ₀ は、 Ｅ₀ ＝−Ｅ_t −Ａ×ΔＥ_t ＝−Ｉ_s ｛Ｒ_a ＋ａ（Ｒ_a ／Ｒ_b ）（Ｒ_t −Ｒ_t0）｝＝−Ｉ_s Ｒ_a ｛１＋Ａ（Ｒ_t −Ｒ_t0）｝ Ｅ₀ ＝−Ｉ_s Ｒ_a ｛１＋Ａ（Ｒ_t −Ｒ_t0）｝＝−Ｉ_s Ｒ_a 〔１＋Ａ｛Ｒ_t0 （１＋αΔｔ）−Ｒ_t0｝〕 ＝−Ｉ_s Ｒ_a （１＋ＡαΔｔＲ₁₀） Ｉ_s ＝Ｉ_s0（１＋βΔｔ） Ｅ₀ ＝−Ｉ_s Ｒ_a （１＋ＡａΔｔＲ₁₀）＝−Ｉ_s0Ｒ_a （１＋ＡａＲ_t0Δｔ／ １＋βΔｔ）

【００２０】

【発明の効果】この発明によれば、温度センサである温
度依存性電気抵抗体の両端電圧Ｅ_t から、この温度セン
サである温度依存性電気抵抗体の温度ｔ_t が基準温度ｔ
₀ のとき、その両端電圧Ｅ_t と値が等しくなる温度依存
性電気抵抗体に流れる電極Ｉ_tに比例した電圧ＫＩ_t を
差し引いた値を、前記温度センサである温度依存性電気
抵抗体の電流に比例した電圧で除して、前記第２の温度
依存性電気抵抗体の温度の基準温度ｔ₀ からの偏差Δｔ
を精密に算出するものであるから、高精度に温度補償を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態である電橋回路の温度補
償回路を示す回路図である。

【図２】この発明の他の実施形態である電橋回路の温度
補償回路を示す回路図である。

【図３】この発明の更に他の実施形態である電橋回路の
温度補償回路を示す回路図である。

【図４】従来の電橋回路の温度補償回路を示す回路図で
ある。

【図５】他の従来の電橋回路の温度補償回路を示す回路
図である。

【符号の説明】

１１、１２、２１、２２ 電気抵抗器 １３、２１ センサコイル １４、２４ 温度差発生用抵抗器 １５、２３ 温度センサ １６、１７、１８、１９ 演算回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F035 EA09 2G025 EA01 EB01 EC06

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定物理量を測定するための第１の温度
   依存性電気抵抗体と、この第１の温度依存性電気抵抗体
   の温度を制御するための第２の温度依存性電気抵抗体と
   を含む電橋回路において、 前記第２の温度依存性電気抵抗体の両端電圧Ｅ_t から、
   前記第２の温度依存性電気抵抗体の温度ｔ_t が基準温度
   ｔ₀ のとき、その両端電圧Ｅ_t と値が等しくなる前記第
   ２の温度依存性電気抵抗体に流れる電極Ｉ_t に比例した
   電圧ＫＩ_t を差し引いた値を、前記第２の温度依存性電
   気抵抗体の電流に比例した電圧で除して、前記第２の温
   度依存性電気抵抗体の温度の基準温度ｔ₀ からの偏差Δ
   ｔを精密に算出することを特徴とする電橋回路の温度補
   償回路。