JP2533432B2 - Phase detection circuit - Google Patents

Phase detection circuit

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JP2533432B2
JP2533432B2 JP4149819A JP14981992A JP2533432B2 JP 2533432 B2 JP2533432 B2 JP 2533432B2 JP 4149819 A JP4149819 A JP 4149819A JP 14981992 A JP14981992 A JP 14981992A JP 2533432 B2 JP2533432 B2 JP 2533432B2
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泰久 野村
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、感熱線など位相角が変
化するものの位相検出回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase detection circuit for a heat sensitive wire or the like whose phase angle changes.

【0002】[0002]

【従来の技術】感熱線など被測定物に印加された電圧と
これに流れる電流の位相差を検出する回路の例として
は、特開平3−77036号公報に開示の技術が知られ
ている。
2. Description of the Related Art As an example of a circuit for detecting a phase difference between a voltage applied to an object to be measured such as a heat sensitive wire and a current flowing through the object, a technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-77036 is known.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
被測定物に印加される電圧のゼロ点と、これに流れる電
流のゼロ点を夫々検出し、さらにこれら両ゼロ点の区間
を計測手段で計測することによって電圧と電流の位相差
に相当する時間幅を得ているので、全体として部品点数
が多くなるといった問題点がある。
SUMMARY OF THE INVENTION In the above conventional technique,
The time corresponding to the phase difference between voltage and current is detected by detecting the zero point of the voltage applied to the DUT and the zero point of the current flowing through it, and measuring the section between these zero points with the measuring means. Since the width is obtained, there is a problem that the number of parts is increased as a whole.

【0004】本発明は、上記従来技術の有する問題を解
消するもので、極めて簡単な構成で被測定物の位相差を
検出することができる回路の提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a circuit capable of detecting the phase difference of an object to be measured with an extremely simple structure.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の位相検出回路は、交流電源の一端を、位相
角が変化する被測定物を介してトランジスタのベースに
接続し、同トランジスタのベースとエミッタと並列に、
同トランジスタのベース〜エミッタ間極性とは逆極性に
なるようダイオードD1を接続し、交流電源の他端は、
抵抗及びダイオードD2を介して同トランジスタのコレ
クタに接続し、同トランジスタのエミッタに交流電源を
分圧して印加し、上記ダイオードD2と抵抗との接続点
から被測定物に印加される電圧とこれに流れる電流の位
相差に相当する時間幅の出力を得るようにしたものであ
る。トランジスタのベース〜エミッタ間特性はダイオー
ドと等価で、PNP型トランジスタではベースがダイオ
ードのカソードに相当し、NPN型トランジスタではベ
ースがダイオードのアノードに相当する。従って、上記
トランジスタとダイオードD1とは、その特性即ち極性
が逆になるように接続される。
In order to achieve the above object, the phase detection circuit of the present invention connects one end of an AC power supply to the base of a transistor through a device under test whose phase angle changes, In parallel with the base and emitter of the transistor,
The diode D1 is connected so as to have a polarity opposite to the base-emitter polarity of the transistor, and the other end of the AC power supply is
The voltage applied to the DUT from the connection point of the diode D2 and the resistor is connected to the collector of the same transistor through the resistor and the diode D2, the AC power source is divided and applied to the emitter of the transistor. The output is obtained with a time width corresponding to the phase difference between the flowing currents. The base-emitter characteristic of a transistor is equivalent to that of a diode. In a PNP transistor, the base corresponds to the cathode of the diode, and in the NPN transistor, the base corresponds to the anode of the diode. Therefore, the transistor and the diode D1 are connected so that their characteristics, that is, polarities are reversed.

【0006】[0006]

【作用】被測定物に負の半波の電流が流れるとき、トラ
ンジスタにベース電流が流れてエミッタ〜コレクタ間が
導通状態になっており、一方、被測定物に正の半波が印
加されるとき、トランジスタのエミッタ〜コレクタ間に
電源の分電圧が印加されている。この二つの状態が共に
満たされたとき、被測定物に印加される電圧とこれに流
れる電流の位相差に相当する時間幅の出力が、ダイオー
ドD2と抵抗の接続部より出力される。
When a negative half-wave current flows through the device under test, the base current flows through the transistor and the emitter and collector are in a conductive state, while the positive half wave is applied to the device under test. At this time, a voltage corresponding to the power supply is applied between the emitter and collector of the transistor. When these two states are both satisfied, an output having a time width corresponding to the phase difference between the voltage applied to the DUT and the current flowing through the DUT is output from the connecting portion between the diode D2 and the resistor.

【0007】[0007]

【実施例】図1は、本発明回路2を電気カーペットなど
採暖具の温度制御装置に応用した回路図で、交流電源1
を印加時、ヒータ8に装着された被測定物の感温層7
は、印加電圧と流れる電流との位相が温度に対応して変
化するもので、この位相差は位相検出回路2で検出され
る。
1 is a circuit diagram in which the circuit 2 of the present invention is applied to a temperature control device for a heating tool such as an electric carpet.
When the voltage is applied, the temperature-sensitive layer 7 of the object to be measured mounted on the heater 8
Indicates that the phase between the applied voltage and the flowing current changes in accordance with the temperature, and this phase difference is detected by the phase detection circuit 2.

【0008】位相検出回路2で検出された位相差の信号
Pは分圧されて次段の制御部3に出力される。この分圧
された信号PはトランジスタQ2からナンドゲート4、
コンデンサC、可変抵抗VR、インバータ5及びDタイ
プ・フリップフロップ6で処理され、このDタイプ・フ
リップフロップ6からの出力に対応してトランジスタQ
3がスイッチ手段としてのリレー9をオン・オフする。
The phase difference signal P detected by the phase detection circuit 2 is divided and output to the control unit 3 in the next stage. The divided signal P is transferred from the transistor Q2 to the NAND gate 4,
It is processed by the capacitor C, the variable resistor VR, the inverter 5 and the D-type flip-flop 6, and the transistor Q corresponds to the output from the D-type flip-flop 6.
3 turns on / off a relay 9 as a switch means.

【0009】図2は本発明の要部を示す回路図で、電源
1に抵抗R1、R2が直列接続され、この接続部と電源
1の一端にはトランジスタQ1のエミッタ〜ベースと被
測定物10が直列接続されている。また、トランジスタ
Q1のエミッタ〜ベース間には同トランジスタのベース
〜エミッタ間極性とは逆極性になるようダイオードD1
が並列接続され、トランジスタQ1のコレクタと電源1
の他端にはダイオードD2と抵抗R3が直列接続されて
いる。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an essential part of the present invention. Resistors R1 and R2 are connected in series to a power source 1. At this connection and one end of the power source 1, the emitter-base of the transistor Q1 and the DUT 10 are connected. Are connected in series. In addition, the diode D1 is placed between the emitter and the base of the transistor Q1 so that the polarity is opposite to the polarity between the base and the emitter of the transistor.
Are connected in parallel, and the collector of transistor Q1 and power supply 1
A diode D2 and a resistor R3 are connected in series to the other end of the.

【0010】図3は被測定物10に印加される電圧vと
これに流れる電流iの波形図、図4はトランジスタQ1
のベース電流iBを示し、電流iは時刻t1〜t3間で
はダイオードD1から接地側に流れてベース電流iBは
流れず、時刻t3〜t5間ではトランジスタQ1のエミ
ッタ〜ベースと流れてベース電流iBが流れる。
FIG. 3 is a waveform diagram of the voltage v applied to the device under test 10 and the current i flowing therein, and FIG. 4 is the transistor Q1.
Of the base current iB, the current i flows from the diode D1 to the ground side during the time t1 to t3 and the base current iB does not flow, and flows between the emitter and the base of the transistor Q1 during the time t3 to t5. Flowing.

【0011】図5はトランジスタQ1のコレクタ電圧v
Cを示し、電圧v1は時刻t2〜t4間でトランジスタ
Q1のエミッタ〜コレクタ間に印加され、時刻t4〜t
6間ではダイオードD2で阻止されてコレクタに電圧は
印加されない。
FIG. 5 shows the collector voltage v of the transistor Q1.
C, the voltage v1 is applied between the emitter and collector of the transistor Q1 between times t2 and t4, and the voltage v1 is applied between times t4 and t4.
Between 6 is blocked by the diode D2 and no voltage is applied to the collector.

【0012】従って、抵抗R3に電圧v1が印加される
のは、トランジスタQ1のベース電流iBが流れ、ダイ
オードD2に順方向に電圧が印加されるとき(トランジ
スタQ1、ダイオードD2が共に導通するとき)、即
ち、時刻t3〜t4間で、この時間幅は位相差φと1:
1の対応をする。このときダイオードD2〜抵抗R3に
電流が流れ、両者の接続点Pには図6に示すように電流
が流れる。
Therefore, the voltage v1 is applied to the resistor R3 when the base current iB of the transistor Q1 flows and the voltage is applied in the forward direction to the diode D2 (when the transistor Q1 and the diode D2 are both conductive). That is, between time t3 and t4, this time width is 1:
Correspond to 1. At this time, a current flows through the diode D2 to the resistor R3, and a current flows through the connection point P between the two, as shown in FIG.

【0013】尚、ダイオードD2と抵抗R3間に別の抵
抗R4を直列に介装(図1)して分圧し、両抵抗R3、
R4の接続点にトランジスタQ2のベースを接続する
と、そのコレクタ出力Sは図7のように整えられ、後段
の動作を安定させる。
It should be noted that another resistor R4 is interposed in series between the diode D2 and the resistor R3 (FIG. 1) to divide the voltage, and both resistors R3,
When the base of the transistor Q2 is connected to the connection point of R4, the collector output S of the transistor Q2 is adjusted as shown in FIG. 7, and the operation of the subsequent stage is stabilized.

【0014】図8は、インバータ5の出力Tを示し、低
電位“L”の時間幅T1、T2は可変抵抗VRによって
調節し、上記出力Pの立下り点の時点で出力Tが“L”
のとき、図9のようにDタイプ・フリップフロップ6の
出力Uは“L”となってトランジスタQ3はリレー9を
オフする。一方、上記とは逆に出力Pの立下り点の時点
で出力Tが高電位“H”のとき、出力Uは“H”となっ
てトランジスタQ3はリレー9をオンする。
FIG. 8 shows the output T of the inverter 5. The time widths T1 and T2 of the low potential "L" are adjusted by the variable resistor VR, and the output T is "L" at the time of the falling point of the output P.
At this time, as shown in FIG. 9, the output U of the D-type flip-flop 6 becomes "L", and the transistor Q3 turns off the relay 9. On the other hand, contrary to the above, when the output T is at the high potential "H" at the time of the falling point of the output P, the output U becomes "H" and the transistor Q3 turns on the relay 9.

【0015】上記においては、トランジスタQ1をPN
P型で説明したが、これはNPN型にすることも任意
で、この場合はトランジスタQ2をPNP型とし、▲+
▼電源を▲−▼電源とすれば同様な効果が得られる。ま
た、トランジスタQ2に代えてツェナーダイオードを用
いても良い。
In the above, the transistor Q1 is set to PN.
Although explained as a P type, it is also possible to make it an NPN type. In this case, the transistor Q2 is a PNP type, and ▲ +
The same effect can be obtained if the power source is used as the power source. A Zener diode may be used instead of the transistor Q2.

【0016】[0016]

【発明の効果】 本発明は、以上説明したように、トラ
ンジスタ、ダイオード及び抵抗の少ない部品点数で、被
測定物への印加電圧と流れる電流の位相差に相当する時
間幅を得ることができるので、従来に比して小形化が図
れると共に価格の安い位相検出装置を提供できる。ま
た、トランジスタ及び被測定物には電源電圧を2個の抵
抗で任意に分圧した低電圧が印加されるので、トランジ
スタ及び被測定物は低耐圧規格で良く、上記利点は更に
増すと共に、被測定物が短絡時にもトランジスタは破壊
することなくそのコレクタ出力は零になり、一方被測定
物が断線時にはトランジスタのベース入力がなくなるの
でそのコレクタ出力は零になり、前記短絡、断線が回復
すれば位相検出回路の動作は自然に正常復帰する。さら
に、被測定物が感熱線の場合、トランジスタは感熱線の
みに対応する位相差を検出して出力するので、感熱線の
寸法精度とは無関係に温度に対応した位相差を得ること
ができる。
As described above, according to the present invention, the time width corresponding to the phase difference between the voltage applied to the DUT and the flowing current can be obtained with the transistor, the diode, and the parts having a small resistance. Thus, it is possible to provide a phase detection device which can be made smaller and cheaper than the conventional one. Further, since a low voltage obtained by arbitrarily dividing the power supply voltage by two resistors is applied to the transistor and the device under test, the transistor and the device under test may have a low withstand voltage standard. When the DUT is short-circuited, the transistor will not be destroyed and its collector output will be zero.On the other hand, when the DUT is disconnected, the base input of the transistor will be lost, so its collector output will be zero, and if the short-circuit or disconnection is restored. The operation of the phase detection circuit naturally returns to normal. Further, when the object to be measured is a heat-sensitive wire, the transistor detects and outputs the phase difference corresponding to only the heat-sensitive wire, so that the phase difference corresponding to temperature can be obtained regardless of the dimensional accuracy of the heat-sensitive wire.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明回路を利用した温度制御装置を有する採
暖具の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a heating tool having a temperature control device using a circuit of the present invention.

【図2】本発明の要部を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a main part of the present invention.

【図3】被測定物に印加される電圧とこれに流れる電流
の波形図である。
FIG. 3 is a waveform diagram of a voltage applied to the object to be measured and a current flowing through the voltage.

【図4】トランジスタQ1のベース電流の波形図であ
る。
FIG. 4 is a waveform diagram of a base current of a transistor Q1.

【図5】トランジスタQ1のコレクタ電圧の波形図であ
る。
FIG. 5 is a waveform diagram of a collector voltage of a transistor Q1.

【図6】図1におけるP点の出力波形図である。FIG. 6 is an output waveform diagram of point P in FIG.

【図7】図1におけるS点の出力波形図である。FIG. 7 is an output waveform diagram at point S in FIG.

【図8】図1におけるT点の出力波形図である。FIG. 8 is an output waveform diagram at point T in FIG.

【図9】図1におけるU点の出力波形図である。FIG. 9 is an output waveform diagram at a point U in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 交流電源 2 位相検出回路 3 制御部 10 被測定物 Q1 トランジスタ D1、D2 ダイオード R1、R2、R3、R4 抵抗 1 AC power supply 2 Phase detection circuit 3 Control unit 10 DUT Q1 Transistors D1, D2 Diodes R1, R2, R3, R4 Resistance

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 交流電源の一端を、位相角が変化する被
測定物を介してトランジスタのベースに接続し、同トラ
ンジスタのベースとエミッタと並列に、同トランジスタ
のベース・エミッタ間極性と逆極性になるようダイオー
ドD1を接続し、交流電源の他端は、抵抗及びダイオー
ドD2を介して同トランジスタのコレクタに接続し、同
トランジスタのエミッタに交流電源を分圧して印加し、
上記ダイオードD2と抵抗との接続点から被測定物に印
加される電圧とこれに流れる電流の位相差に相当する時
間幅の出力を得るようにしたことを特徴とする位相検出
回路。
1. An alternating current power supply is connected to a base of a transistor through an object to be measured whose phase angle changes, and the base and emitter of the transistor are connected in parallel to the base-emitter polarity of the transistor and a reverse polarity. , The other end of the AC power supply is connected to the collector of the transistor through a resistor and a diode D2, and the AC power supply is divided and applied to the emitter of the transistor.
A phase detection circuit characterized in that an output having a time width corresponding to a phase difference between a voltage applied to an object to be measured and a current flowing therethrough is obtained from a connection point between the diode D2 and a resistor.
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