JP3115850B2 - Sensor circuit with resistor sensor as element - Google Patents

Sensor circuit with resistor sensor as element

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JP3115850B2 JP09234465A JP23446597A JP3115850B2 JP 3115850 B2 JP3115850 B2 JP 3115850B2 JP 09234465 A JP09234465 A JP 09234465A JP 23446597 A JP23446597 A JP 23446597A JP 3115850 B2 JP3115850 B2 JP 3115850B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、抵抗体によるセン
サに関し、より詳細には、測定雰囲気中に置かれた抵抗
体センサにより周囲温度をその温度におけるセンサの抵
抗値から直接求め、また、抵抗体センサを周囲温度と平
衡状態を保つ一定の高温度に加熱したときの電力及び以
前に求めた周囲温度とから測定雰囲気の熱伝導性(湿
度,流速等)に応じて変化する熱変移を得て、周囲温度
の影響を受けることなく雰囲気の熱伝導性を求めること
ができるセンサ技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sensor using a resistor, and more particularly, to a resistance sensor placed in a measurement atmosphere to directly determine an ambient temperature from a resistance value of the sensor at that temperature. From the electric power when the body sensor is heated to a certain high temperature that keeps the equilibrium with the ambient temperature and the previously obtained ambient temperature, a thermal transition that changes according to the thermal conductivity (humidity, flow velocity, etc.) of the measurement atmosphere is obtained. Thus, the present invention relates to a sensor technology that can determine the thermal conductivity of the atmosphere without being affected by the ambient temperature.

【0002】[0002]

【従来の技術】混合気体を構成する所定の気体濃度は、
該気体の分子量に応じて変化する熱伝導率の差から求め
ることができる。熱伝導性を利用した湿度計は、この原
理に基づいてなされたもので、定電流又は定電圧で加熱
された抵抗体から放熱される放熱量の湿度差によって生
ずる抵抗体の抵抗値変化量から湿度を求めている。ま
た、熱伝導性を利用した気体流速計は、定電流又は定電
圧で加熱された抵抗体の温度が加熱電力による発熱量と
流体流れによる放熱量とつり合う温度となることを利用
したもので、流体の比熱,密度が知られていると、流体
の流速を求めることができる。これらの熱伝導性を利用
した湿度計や流速計は、電力加熱された抵抗体の温度変
化による抵抗値の変化から雰囲気の湿度や流速を求める
ものであるから、雰囲気温度の補正が必要である。この
ため、湿度計や流速計においては、湿度や流体流れ等に
よる熱伝導性の影響を検出する抵抗体の他に、周囲温度
検出用の抵抗体を備えている。
2. Description of the Related Art A predetermined gas concentration of a gas mixture is defined as:
It can be determined from the difference in thermal conductivity that changes according to the molecular weight of the gas. A hygrometer utilizing thermal conductivity is based on this principle, and is based on the amount of change in the resistance of a resistor caused by the difference in the amount of heat radiated from a resistor heated at a constant current or a constant voltage. Seeking humidity. In addition, a gas anemometer utilizing thermal conductivity is based on the fact that the temperature of a resistor heated at a constant current or a constant voltage is a temperature that balances the amount of heat generated by heating power with the amount of heat released by fluid flow. If the specific heat and density of the fluid are known, the flow velocity of the fluid can be determined. Hygrometers and anemometers utilizing these thermal conductivities determine the humidity and flow rate of the atmosphere from changes in resistance due to temperature changes of the resistor heated by electric power, so that correction of the atmosphere temperature is necessary. . For this reason, the hygrometer and the anemometer have a resistor for detecting the ambient temperature in addition to a resistor for detecting the influence of thermal conductivity due to humidity, fluid flow, and the like.

【0003】この方式では、周囲温度検出用抵抗と熱伝
導性検出用抵抗とは同じ一定条件で加熱される。しか
し、両抵抗間の特性の違いは避け難く、誤差の原因とな
り、また、周囲温度検出用抵抗は、外気と遮断されてい
るので、外気と接触している熱伝導性検出用抵抗とは熱
応答差があり、高い応答性が要求される計測対象の場合
は、検出誤差が生ずるという問題があった。この問題を
解決するために、本出願人は、先に、一個の抵抗体を用
いて、これを低温と高温の2段の温度で加熱する方式を
提案した。
In this method, the resistance for detecting the ambient temperature and the resistance for detecting the thermal conductivity are heated under the same constant condition. However, the difference in characteristics between the two resistors is inevitable and causes errors.In addition, since the ambient temperature detection resistor is cut off from the outside air, the thermal conductivity detection resistor that is in contact with the outside air is not heat sensitive. In the case of a measurement target that has a response difference and requires high response, there is a problem that a detection error occurs. In order to solve this problem, the present applicant has previously proposed a method of using one resistor and heating it at two stages of low temperature and high temperature.

【0004】その1つは、抵抗体を低電力で加熱したと
きの低温抵抗体は、雰囲気の湿度や流速影響を殆ど受け
ない抵抗特性を有し、高電力加熱して高温となった高温
抵抗体は、雰囲気の湿度や流速影響を受けることを利用
したものである。具体的には、例えば、湿度センサの場
合、抵抗体のセンサを切換スイッチで切り換えた4mAの
定電流パルスで駆動してセンサ両端の低温検出電圧Vs
を求める。しかし、低温検出電圧Vsは周囲温度に正し
く比例した値ではないため、周囲温度Taと対応するよ
うに補正係数Kを乗算して乗算値KVsをホールドして
おく。次に、8mAの定電流パルスを印加して高温検出電
圧Vpを求めて(Vp−KVs)=Vを演算して湿度を
求めている。このように、一個の抵抗体のセンサを用い
てセンサを低温で加熱して周囲温度を求める従来の方式
では、補正係数Kを乗算して周囲温度Taに対応する電
圧を求めている。このために、補正係数回路を必要と
し、回路構成が煩雑となり、精度が上がらない。
One of the reasons is that a low-temperature resistor when the resistor is heated with low power has a resistance characteristic that is hardly affected by the humidity and flow velocity of the atmosphere, and a high-temperature resistor that is heated to high temperature by high power. The body utilizes the influence of the humidity and flow velocity of the atmosphere. Specifically, for example, in the case of a humidity sensor, a low-temperature detection voltage Vs at both ends of the sensor is driven by driving a resistor sensor with a 4 mA constant current pulse switched by a changeover switch.
Ask for. However, since the low-temperature detection voltage Vs is not a value directly proportional to the ambient temperature, the multiplication value KVs is held by multiplying the correction coefficient K so as to correspond to the ambient temperature Ta. Next, a constant current pulse of 8 mA is applied to obtain a high-temperature detection voltage Vp, and (Vp-KVs) = V is calculated to obtain a humidity. As described above, in the conventional method of obtaining the ambient temperature by heating the sensor at a low temperature using one resistor sensor, the voltage corresponding to the ambient temperature Ta is obtained by multiplying the correction coefficient K. For this reason, a correction coefficient circuit is required, the circuit configuration becomes complicated, and the accuracy does not increase.

【0005】また、もう一つの低温,高温で加熱する方
式は、それぞれの温度における参照抵抗を用意し、セン
サ抵抗を参照抵抗と等価な値に熱的に制御するという方
法をとっており、周囲温度の影響を高精度にキャンセル
し、測定すべき熱伝導性(熱伝導パラメータ)のみに依
存する出力を得ることができるが次の問題点を持ってい
る。
Another method of heating at low and high temperatures employs a method of preparing reference resistances at respective temperatures and thermally controlling the sensor resistance to a value equivalent to the reference resistance. Although the effect of temperature can be canceled with high accuracy and an output dependent only on the thermal conductivity (thermal conduction parameter) to be measured can be obtained, it has the following problems.

【0006】1.抵抗体センサは特性のバラツキがあ
り、これが誤差の原因となる。 2.低温度条件における測定に際し、センサ抵抗を参照
抵抗値へ制御するための制御動作を必要とするため、測
定に時間がかかる。 3.低温度条件での測定に際し、消費電流を減らすため
にはセンサ抵抗をより低温度の条件で制御すればよい
が、この場合、制御した温度以上の環境温度では測定で
きない。即ち、温度を測定する時の電流を削減すること
は困難である。
[0006] 1. The resistance sensor has a variation in characteristics, which causes an error. 2. At the time of measurement under low temperature conditions, a control operation for controlling the sensor resistance to the reference resistance value is required, so that the measurement takes time. 3. When measuring under low temperature conditions, the current consumption can be reduced by controlling the sensor resistance under lower temperature conditions. However, in this case, measurement cannot be performed at an environmental temperature higher than the controlled temperature. That is, it is difficult to reduce the current when measuring the temperature.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、こうした従
来技術における問題点に鑑みてなされたもので、熱伝導
特性に応じて起きる放熱による温度変化から周囲温度に
影響されない湿度,流速等の熱伝導パラメータを求める
センサ技術において、従来の低温,高温いずれも定電流
パルス駆動したことによる回路構成の煩雑さや、精度の
不充分さを改良し、より簡単な手順及び回路構成で精度
を向上させ、また、従来における低温,高温いずれも熱
的制御を行って参照抵抗値に制御したことにより長期化
した測定時間を短縮化し、測定環境における条件(低温
における参照条件)を緩和し、センサのバラツキがあっ
ても周囲温度の影響を高精度にキャンセルし測定すべき
量のみに依存する出力を高速かつ低消費電力で得ること
ができることを目的とするセンサ回路を提供することを
その目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art, and has been made in consideration of the heat, such as humidity and flow rate, which are not affected by the ambient temperature due to a temperature change due to heat radiation occurring according to the heat conduction characteristics. In the sensor technology for obtaining conduction parameters, the conventional circuit was driven at a constant current pulse at both low and high temperatures to improve the complexity and inadequate accuracy of the circuit configuration, and to improve the accuracy with simpler procedures and circuit configurations. In addition, the long-term measurement time is shortened by controlling the reference resistance value by performing thermal control at both low and high temperatures in the past, the conditions in the measurement environment (low-temperature reference conditions) are relaxed, and variations in the sensor are reduced. Even so, the effect of ambient temperature can be canceled with high accuracy, and an output that depends only on the amount to be measured can be obtained at high speed and with low power consumption. Providing a sensor circuit to its intended.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、抵抗
体センサへ所定の電圧又は電流を印加する動作モード及
び該抵抗体センサへの印加電力を制御する動作モードの
2つの動作モードで該抵抗体センサを動作させ、各動作
モードにおける抵抗体センサの動作状態を検出し、該検
出量に影響する抵抗体センサの雰囲気における2つのパ
ラメータをセンシングする抵抗体センサを要素とするセ
ンサ回路において、前記抵抗体センサを負帰還抵抗とし
て有する第1の演算増幅器と第1の定抵抗を正帰還抵抗
として有する第2の演算増幅器との間に所定温度での前
記抵抗体センサのn倍の抵抗値をもつ基準抵抗を縦続接
続し、前記第2の演算増幅器の出力を前記第1の定抵抗
の(1/n)倍の抵抗値をもつ第2の定抵抗を介して前
記第1の演算増幅器へ負帰還し、前記第1の演算増幅器
の正入力端子及び前記第2の演算増幅器の負入力端子を
接地し、基準電源を断続可能とする第1のスイッチと前
記第2の抵抗を介して前記第1の演算増幅器の入力端
に接続し、前記第1の演算増幅器と前記第2の演算増幅
器のいずれかの出力を回路出力として選択する選択スイ
ッチ、及び、前記第2の演算増幅器の出力を開放可能と
する第2のスイッチを設けてなるものである。
According to the first aspect of the present invention, there are provided two operation modes: an operation mode for applying a predetermined voltage or current to the resistor sensor, and an operation mode for controlling the power applied to the resistor sensor. A sensor circuit including a resistor sensor for operating the resistor sensor, detecting an operation state of the resistor sensor in each operation mode, and sensing two parameters in an atmosphere of the resistor sensor that affects the detection amount. A resistance between the first operational amplifier having the resistor sensor as a negative feedback resistor and the second operational amplifier having the first constant resistor as a positive feedback resistor, n times the resistance of the resistor sensor at a predetermined temperature. A reference resistance having a value is cascaded, and the output of the second operational amplifier is connected to the first operational amplifier via a second constant resistance having a resistance value that is (1 / n) times the first constant resistance. amplification Negative feedback to, grounding the negative input terminal of the first operational amplifier positive input terminal and the second operational amplifier, a reference power source through the first switch and the second constant resistor that allows intermittent And a selection switch connected to the input terminal of the first operational amplifier to select one of the outputs of the first operational amplifier and the second operational amplifier as a circuit output.
Pitch, and is made by providing a second switch to be opened the output of the second operational amplifier.

【0009】請求項2の発明は、請求項1記載の抵抗体
センサを要素とするセンサ回路において、前記選択スイ
ッチにより選択される出力を増幅する第3の演算増幅器
を設け、前記第2のスイッチを解放した状態で、前記第
1のスイッチを介して入力される前記基準電源と前記第
1のスイッチをオンしたとき前記第1の演算増幅器の出
力と、前記第1のスイッチをオフしたとき前記第1の演
算増幅器の出力と、を前記選択スイッチにより選択して
前記第3の演算増幅器に入力させるものである。
According to a second aspect of the present invention, in the sensor circuit including the resistor sensor according to the first aspect, a third operational amplifier for amplifying an output selected by the selection switch is provided, and the second switch is provided. Is released, the reference power supply input through the first switch and the second
When the first switch is turned on, the output of the first operational amplifier
Force and the first actuation when the first switch is turned off.
And the output of the operational amplifier is selected by the selection switch and input to the third operational amplifier.

【0010】請求項3の発明は、請求項1又は2記載の
抵抗体センサを要素とするセンサ回路において、前記基
準抵抗,前記第1の定抵抗及び前記第2の定抵抗の少な
くとも1の抵抗として、所定値の抵抗と該所定値の抵抗
に印加する電圧を可変の設定値に基づき制御する制御回
路とを回路要素とし、該可変の設定値に従い該所定値の
抵抗に対し比例関係にある抵抗値を生成する抵抗可変手
段を用いるものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a sensor circuit including the resistance element sensor according to the first or second aspect as at least one of the reference resistance, the first constant resistance, and the second constant resistance. As a circuit element, a resistance of a predetermined value and a control circuit that controls a voltage applied to the resistance of the predetermined value based on a variable set value are in a proportional relationship with the resistance of the predetermined value according to the variable set value. A resistance variable means for generating a resistance value is used.

【0011】請求項4の発明は、請求項1または3のい
ずれか1記載の抵抗体センサを要素とするセンサ回路に
おいて、さらに、前記第1,第2及び第3の演算増幅器
による回路出力が入力されるCPUと、該CPUに接続
された記憶手段を備え、該記憶手段は、抵抗体センサ固
有の定数,前記2つの動作モードにおける演算条件を設
定するデータ及び前記各回路出力を記憶し、前記CPU
は、前記第1,第2及び第3の演算増幅器による回路出
力及び前記記憶手段に記憶されたデータにもとづき、前
記抵抗可変手段に可変の設定値を設定し、また、センシ
ングすべき前記パラメータを演算するものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a sensor circuit including the resistor sensor according to any one of the first to third aspects, further comprising a circuit output by the first, second, and third operational amplifiers. An input CPU and storage means connected to the CPU; the storage means stores constants unique to the resistor sensor, data for setting calculation conditions in the two operation modes, and the circuit outputs; The CPU
Sets a variable set value in the resistance variable means based on a circuit output by the first, second, and third operational amplifiers and data stored in the storage means, and sets the parameter to be sensed. It is to calculate.

【0012】請求項5の発明は、請求項4記載の抵抗体
センサを要素とするセンサ回路において、前記記憶手段
として抵抗体センサに関連する前記固有の定数及び演算
条件等のデータを記憶した不揮発性メモリを用意するも
のである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a sensor circuit including the resistor sensor according to the fourth aspect, wherein the storage unit stores data such as the inherent constant and operation conditions related to the resistor sensor. This is to prepare a sex memory.

【0013】請求項6の発明は、請求項5記載の抵抗体
センサを要素とするセンサ回路において、前記不揮発性
メモリを抵抗体センサと一体にユニット化し、回路へ着
脱可能とするものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a sensor circuit including the resistor sensor according to the fifth aspect as an element, wherein the non-volatile memory is unitized integrally with the resistor sensor so as to be detachable from the circuit.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】まず、本発明の抵抗体センサを要
素とするセンサ回路が目的とする熱伝導パラメータのセ
ンシングについて、その原理を説明する。このセンシン
グ方法は大きく分けると、次の(1),(2)の手順に
より実行される。 (1)抵抗体に流れるセンサ電流が微少なときは、熱伝
導パラメータ(例えば、湿度)に対する感度がないの
で、この条件で周囲温度と等しい状態にある抵抗体の温
度Taを抵抗値Raとして求め、周囲温度とする。抵抗
値と周囲温度の関係として、例えば、 Ra=R0(1+α・Ta+β・Ta2) が成り立ち(この関係式は白金または白金薄膜よりなる
センサにおける式で、必要に応じて3乗項以降を用いる
こともできる)、初期抵抗R0,係数α,係数β(いず
れもセンサ固有の定数)をあらかじめ知り、センサ抵抗
Raを実測することにより周囲温度Taを求める。 (2)センサ温度が高温時には、熱伝導パラメータに対
する感度が発生して、 H =Ta+P H ・θ H +X が成り立つ。Xは測定すべき熱伝導パラメータに直接影
響される量(熱変移温度)である。電力・温度変換係数
θHをあらかじめ知り、センサ温度が高温THになるよう
に制御したときの電力PHを実測し、先に求めた周囲温
度Taと併せてXを求め、このXにより測定すべき熱伝
導パラメータを得る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a resistor sensor according to the present invention is required.
Of the heat transfer parameter that the sensor circuit
The principle of shing will be described. This sensin
Broadly speaking, the following procedures (1) and (2) can be used.
More executed. (1) When the sensor current flowing through the resistor is very small,
Insensitive to derived parameters (eg humidity)
In this condition, the temperature of the resistor in the state equal to the ambient temperature
The degree Ta is determined as the resistance value Ra, and is set as the ambient temperature. resistance
As a relationship between the value and the ambient temperature, for example, Ra = R0(1 + α ・ Ta + β ・ TaTwo(This relational expression is composed of platinum or a platinum thin film.)
Use the third and higher terms as needed in the equation for the sensor
The initial resistance R0, Coefficient α, coefficient β
Also know the sensor-specific constant in advance, and
The ambient temperature Ta is obtained by actually measuring Ra. (2) When the sensor temperature is high, the
The sensitivity that occursT H = Ta + P H ・ Θ H + X  Holds. X directly affects the heat transfer parameter to be measured
The amount affected (thermal transition temperature). Power / temperature conversion coefficient
θHAnd the sensor temperature is high THTo be
P when controlled toHAnd the ambient temperature determined earlier
X is determined together with the temperature Ta, and the heat transfer to be measured by this X is determined.
Get derived parameters.

【0015】また、上記手順の実行に際し、精度を保証
するために抵抗体センサ固有の特性等を考慮する必要が
ある。それは、上記手順(1)では定数R0,α,β、
上記手順(2)では定数θH,設定される高温度THにあ
たる定数をセンサ抵抗のバラツキに応じた可変値として
与えることで解決しようとするもので、これをセンサ回
路の要素として手段化することが必要となる。
In executing the above procedure, it is necessary to take into account the characteristics and the like inherent to the resistor sensor in order to guarantee the accuracy. In the above procedure (1), the constants R 0 , α, β,
The above procedure (2) is to solve the problem by giving the constant θ H and the constant corresponding to the set high temperature T H as a variable value according to the variation of the sensor resistance. It is necessary.

【0016】上記した原理に従う手順を実行するための
本発明によるセンサ回路の実施形態を添付図にもとづき
以下に説明する。図1は、本発明によるセンサ回路の一
実施例についてその全体の概要を一部ブロックにて示す
図である。図1に示すセンサ回路は、上記した手順
(1)を実行するための回路部分と手順(2)を実行す
るための回路部分とで全体回路を構成し、回路に設けた
スイッチを操作することにより、手順(1)を行う第1
の動作モード,手順(2)を行う第2の動作モードで抵
抗体センサを駆動し、それぞれの回路出力を得る。図1
において、RSは抵抗体センサ、VRXは基準抵抗を生成
する抵抗可変手段で、ここでは、所定の高温度における
抵抗体センサの抵抗値RSと等しい抵抗値RVXをもつも
のとする。また、R1,R2は、ここでは、いずれも等し
い値をもつ定抵抗とする。A1,A2は第1及び第2演算
増幅器である。S1,S2は開閉状態の動作位置をとるス
イッチ、S3は異なる回路出力点のいずれか一方からの
出力をとる選択スイッチである。そして、Vrefは、ス
イッチS1を介して入力される基準電圧である。
An embodiment of a sensor circuit according to the present invention for performing a procedure according to the above principle will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a whole of a sensor circuit according to an embodiment of the present invention. The sensor circuit shown in FIG. 1 comprises a circuit part for executing the above-described procedure (1) and a circuit part for executing the procedure (2) to form an entire circuit, and operates switches provided in the circuit. To perform the procedure (1)
The resistor sensor is driven in the second operation mode of performing the operation mode (2), and the respective circuit outputs are obtained. FIG.
, R S is a resistance sensor, and VR X is resistance variable means for generating a reference resistance. In this case, it is assumed that the resistance has a resistance value R VX equal to the resistance value R S of the resistance sensor at a predetermined high temperature. Here, R 1 and R 2 are constant resistors having the same value. A 1 and A 2 are first and second operational amplifiers. S 1 and S 2 are switches for setting an open / closed operating position, and S 3 is a selection switch for obtaining an output from one of different circuit output points. Then, Vref is a reference voltage inputted through the switch S 1.

【0017】本センサ回路は、抵抗体センサRSを負帰
還抵抗として有する第1演算増幅器の負入力端子に接続
される定抵抗R1を介し基準電圧Vrefが入力され、第1
演算増幅器の出力V1を選択スイッチS3により選択し回
路出力とする第1の動作モードを行う回路、及び、抵抗
体センサRSを負帰還抵抗として有する第1演算増幅器
1と定抵抗R2を正帰還抵抗として有する第2の演算増
幅器A2との間に所定高温度での抵抗体センサRSと等し
い抵抗値をもつ基準抵抗VRXを縦続接続し、第2の演
算増幅器A2の出力を定抵抗R2と等しい抵抗値をもつ定
抵抗R1を介して第1の演算増幅器A1へ負帰還し、第1
の演算増幅器A1の正入力端子及び第2の演算増幅器A2
の負入力端子を接地してなり、V3を出力として検出す
る第2の動作モードを行う回路を構成する。また、第1
及び第2の動作モードによる回路出力は、A/D変換器
CVを介してCPUに入力され、得ようとする2つの測
定変量(周囲温度,雰囲気の熱伝導パラメータ)の演算
がなされる。CPUは、この演算のために必要なデータ
の処理、さらに、回路設定の処理を行うとともに、メモ
リMRのデータ操作を行う。
In the present sensor circuit, a reference voltage Vref is inputted through a constant resistor R 1 connected to a negative input terminal of a first operational amplifier having a resistor sensor R S as a negative feedback resistor.
A circuit for performing a first operation mode in which the output V 1 of the operational amplifier is selected by a selection switch S 3 and output as a circuit; a first operational amplifier A 1 having a resistor sensor R S as a negative feedback resistance and a constant resistance R the reference resistor VR X having the same resistance value as the resistor sensor R S at a predetermined high temperature between the second operational amplifier a 2 having 2 as a positive feedback resistor connected in cascade, a second operational amplifier a 2 first negative feedback to the operational amplifier a 1 via the constant resistor R 1 having a resistance equal to the constant resistance R 2 of the output of the first
The positive input terminal of the operational amplifier A 1 and the second operational amplifier A 2
, The negative input terminal of which is grounded to perform a second operation mode for detecting V 3 as an output. Also, the first
The circuit output in the second operation mode is input to the CPU via the A / D converter CV, and the two measurement variables (ambient temperature and atmospheric heat conduction parameters) to be obtained are calculated. The CPU performs data processing necessary for the calculation, further performs circuit setting processing, and performs data manipulation of the memory MR.

【0018】このセンサ回路の基本的動作を説明する。 (1)第1の動作モード(周囲温度Taの測定) まず、スイッチS1をON、S2をOFF、選択スイッチ
3をb側とすると、Vrefを入力とし、V1を出力とす
る第1の演算増幅器A1部分のみ動作状態となる。ここ
で、定抵抗R1を流れるi1は、
The basic operation of the sensor circuit will be described. (1) a first operation mode (measurement of the ambient temperature Ta) First, the ON switch S 1, OFF and S 2, when the selection switch S 3 is b-side, as input Vref, and outputs V 1 Only one operational amplifier A1 is in operation. Here, i 1 flowing through the constant resistor R 1 is

【0019】[0019]

【数1】 (Equation 1)

【0020】となり、センサRSにVrefとR1の設定で
決まる一定の電流を供給する。Vrefは十分小さく選ば
れており、この電流での抵抗体センサRSの自己発熱は
ないという条件で動作させる。この時、センサ抵抗は、
The next, and supplies a constant current determined by the sensor R S Configuring Vref and R 1 to. Vref is selected to be sufficiently small, and the operation is performed on condition that there is no self-heating of the resistor sensor RS at this current. At this time, the sensor resistance is

【0021】[0021]

【数2】 (Equation 2)

【0022】であり、検出値V1からRSが求まる。ここ
に、求めた抵抗体センサRSの抵抗値と温度との関係
は、例えば、白金又は白金薄膜の抵抗体よりなるセンサ
においては、 RS=R0(1+α・Ta+β・Ta2) の関係があり、初期抵抗R0及び抵抗温度係数α,βは
予め与えられているので、演算により周囲温度Taが求
まる。なお、この抵抗値と温度との関係式は必要に応じ
3乗項以降を含む関係式を用いることもできる。
Then, R S is obtained from the detected value V 1 . Here, the relationship between the resistance value of the resistor sensor R S and the temperature obtained is, for example, in a sensor made of a platinum or platinum thin film resistor, the relationship R S = R 0 (1 + α · Ta + β · Ta 2 ) Since the initial resistance R 0 and the resistance temperature coefficients α and β are given in advance, the ambient temperature Ta is obtained by calculation. In addition, as the relational expression between the resistance value and the temperature, a relational expression including a cubic term or later can be used as necessary.

【0023】(2)第2の動作モード(熱変移温度:X
の測定) まず、スイッチS1をOFF、S2をON、選択スイッチ
3 をa側とすると、Vrefが切られ、第1及び第2の演
算増幅器A1,A2が動作状態になる。
(2) Second operation mode (thermal transition temperature: X
Measurement) First, ON OFF, the S 2 switch S 1, the selection switch
When the S 3 and a side, Vref is turned off, the first and second operational amplifiers A 1, A 2 is operational.

【0024】第1の演算増幅器A1によりV3(回路出
力)を(−RS/R1)倍してV1が得られる。第1の演
算増幅器A1の出力端(電位V1)と第2の演算増幅器A
2の出力端(電位V3)間電圧を基準抵抗RVXとR2で分
割し、第2の演算増幅器の入力端の電位V2が0Vか否
かを第2の演算増幅器A2が判別するという動作を行
う。ここに、V3を正だとすると RX>RSならばV2>0 RX<RSならばV2<0 となる。そして、ダイオードDによりV3は負になり得
ないから、V2>0だと第2の演算増幅器A2出力は正の
電圧を出力し、それによりi1が増加し、RSが発熱す
る。発熱により高温なると、抵抗温度係数が正の場合に
Sは大きくなる。こうしてRSが大きくなり、RS<RX
からRS=RXに近づくことになり、そのバランス点はV
2=0,RS=RXとなり、センサ温度は一定に制御され
る。実際の測定は、RXを高温THに設定し、RS=RX
なって高温THでバランスしている時、センサパワーは
1 2・RSである。i1=V3/R1だから、R1を高精度
抵抗にしておき、V3を正確に測れば、パワーは正確に
求められる。こうして求められたパワーPHは、第1の
動作モードで求めたTaとともに、上記した式X=TH
−PH・θH−Taにもとづいて、熱変移温度Xを得るた
めに用いられる。
The first operational amplifier A 1 multiplies V 3 (circuit output) by (−R S / R 1 ) to obtain V 1 . The output terminal (potential V 1 ) of the first operational amplifier A 1 and the second operational amplifier A
The voltage between the output terminals (potential V 3 ) of the second operational amplifier is divided by the reference resistors R VX and R 2 , and the second operational amplifier A 2 determines whether the potential V 2 at the input terminal of the second operational amplifier is 0 V or not. Is performed. Here, if V 3 is positive, if R X > R S, then V 2 > 0 and if R X <R S, then V 2 <0. Since V 3 cannot be negative due to the diode D, if V 2 > 0, the output of the second operational amplifier A 2 outputs a positive voltage, whereby i 1 increases and R S generates heat. . When the temperature rises due to heat generation, R S increases when the temperature coefficient of resistance is positive. Thus, R S increases, and R S <R X
From R S = R X , and the balance point is V
2 = 0, R S = R X , and the sensor temperature is controlled to be constant. The actual measurement is set to R X to a high temperature T H, when they are balanced at a high temperature T H becomes R S = R X, the sensor power is i 1 2 · R S. Since i 1 = V 3 / R 1 , the power can be accurately obtained by setting R 1 to a high-precision resistance and measuring V 3 accurately. The power P H obtained in this manner is determined by the above-described expression X = T H together with Ta obtained in the first operation mode.
It is used to obtain the thermal transition temperature X based on -P H · θ H -Ta.

【0025】次に、上記した第1の動作モードを実行す
る定電流回路部の性能を上げるために付加する回路の実
施例について説明する。第1の動作モードにおいて、抵
抗体センサの発熱は必要がないので、電力は小さくて良
く、低消費負荷化及び高速化の点から供給電流は微小で
あるほど望ましいが、供給電流を小さくすると出力信号
が小さくなるため、高精度に測定するためには回路が高
価,複雑になる。また、上記実施例では、定電流を供給
するようにしており、そのためには基準電圧Vrefが必
要となり、高精度に測定するためにはVrefを作成する
回路が高価となる。図2は、本発明によるセンサ回路の
実施例で、微少動作電流による第1の動作モードに関す
る回路部分を示す図で、図1における回路出力端に本実
施例の第3の演算増幅器A3を接続したものである(な
お、図2において、第2の動作モードに関する回路部分
の一部が省略されている)。
Next, a description will be given of an embodiment of a circuit which is added to improve the performance of the constant current circuit section which executes the first operation mode. In the first operation mode, since it is not necessary to generate heat from the resistor sensor, the power may be small, and the smaller the supply current is, the better from the viewpoint of low power consumption and high speed. Since the signal is small, the circuit is expensive and complicated for accurate measurement. In the above embodiment, a constant current is supplied. For this purpose, a reference voltage Vref is required, and a circuit for generating Vref is expensive to measure with high accuracy. 2, in the embodiment of a sensor circuit according to the present invention, a diagram showing a circuit part related to the first mode of operation by small operating current, a third operational amplifier A 3 of the present embodiment to the circuit output terminal in FIG. 1 These are connected (in FIG. 2, a part of the circuit portion relating to the second operation mode is omitted).

【0026】図2に示すように、第1の演算増幅器A1
の出力と基準電源Vrefのいずれかを選択スイッチS3
により選択した後に第3の演算増幅器A3を接続してい
る。微少電流でセンサ抵抗RSを測定する動作であり、
出力信号レベルが非常に小さいので、第3の演算増幅器
3で増幅する。この回路の動作は、スイッチS1を開と
閉の状態で選択スイッチS3′で出力を選択し、V1′の
出力を検出することにより、実際の測定動作と回路のチ
ェック動作を行う。具体的には、スイッチS1をOFF
で選択スイッチS3′をb′側のときの出力V1′o、ス
イッチS1をONで選択スイッチS3′をa′側のときの
出力V1′r、スイッチS1をONで選択スイッチS3
をb′側のときの出力V1′sを検出する。 これらの
検出値から求めるセンサ抵抗値:RSは、
As shown in FIG. 2, the first operational amplifier A 1
Switch S 3 '
Connecting the third operational amplifier A 3 after selecting the. This is an operation to measure the sensor resistance R S with a very small current.
Since the output signal level is very small, amplified by the third operational amplifier A 3. Operation of this circuit is 'select the output, V 1' and switch S 1 open and closed selection state switch S 3 by detecting the output of, performing the actual measuring operation of the circuit of the check operation. Specifically, OFF the switch S 1
When the selection switch S 3 ′ is on the b ′ side, the output V 1 ′ o, the switch S 1 is ON, and when the selection switch S 3 ′ is on the a ′ side, the output V 1 ′ r, and the switch S 1 is ON. Switch S 3
Is detected on the b 'side, the output V 1 ' s is detected. The sensor resistance value R S obtained from these detection values is

【0027】[0027]

【数3】 (Equation 3)

【0028】として実測できる。上記式が示すように、
第1の演算増幅器A1,第3の演算増幅器A3のオフセッ
ト電圧や第3の演算増幅器A3の増幅率及び電源電圧Vr
efは、キャンセルされる。こうして、電源電圧Vrefに
影響されない測定法によるため、高精度な基準電圧を必
要としない。また、抵抗R1以外は、高精度な部品を使
用しなくてもよいことから、容易かつ安価に高精度が実
現できる。
It can be actually measured as As the above equation shows,
First operational amplifier A 1, the amplification factor of the third offset voltage and the third operational amplifier A 3 of the operational amplifier A 3 and the power source voltage Vr
ef is canceled. Thus, since the measurement method is not affected by the power supply voltage Vref, a highly accurate reference voltage is not required. Further, except resistor R 1, since it is not necessary to use high-precision parts, easily and inexpensively with high accuracy can be realized.

【0029】次に、上記した第2の動作モード(熱変移
温度Xの測定)における高温THで回路を制御動作させ
るための抵抗可変手段(図1の実施例では基準抵抗RX
を抵抗可変手段で設定するとしている)について、その
実施例を示す。ここでも、図1に示す基準抵抗RXを可
変に設定する例で説明すると、このセンサ回路の実施例
に用いる基準抵抗RXは、基本的には、設定されるT
H(高温)における抵抗体センサRSに等価な値の抵抗を
用意すれば良いが、抵抗体センサのバラツキや使用条件
によって精度を出すには、調整する必要があり、そのた
めに用いる基準抵抗として多数の抵抗値をもった抵抗を
用意しその中から切り換え選択して基準抵抗を設定する
という方法をとることができる。しかしながら、この方
法は、回路構成上、大型化と精度のトレードオフの関係
が生じる。この不利益を解消する方法として図1に示す
抵抗可変手段が提供される。
Next, the reference resistor in the embodiment of the resistance varying means (Fig. 1 for controllably operating the circuit at a high temperature T H in the second operation mode described above (Measurement of thermal transition temperature X) R X
Is set by the variable resistance means). Here, too, a description will be given of an example in which the reference resistance R X shown in FIG. 1 is variably set. The reference resistance R X used in the embodiment of the sensor circuit is basically set to T
A resistor having a value equivalent to the resistance sensor R S at H (high temperature) may be prepared. However, it is necessary to adjust the resistance in order to obtain accuracy depending on the variation of the resistance sensor and the use conditions. It is possible to adopt a method in which a resistor having a large number of resistance values is prepared, and switching is selected from among them to set a reference resistance. However, this method involves a trade-off between the increase in size and the accuracy in terms of the circuit configuration. As a method for solving this disadvantage, a variable resistance means shown in FIG. 1 is provided.

【0030】図1に示すセンサ回路において、抵抗可変
手段VRXは、抵抗可変信号によって任意の等価抵抗値
を生成するもので、この抵抗可変手段VRXを備えるこ
とにより、所定高温度に相当する基準抵抗を接続したと
同等の動作電圧、或いは電流を端子間に発生させ、最適
な回路を構成することができる。抵抗可変信号に応じ抵
抗を生成するこの抵抗可変手段VRXをより詳細に説明
すると、この抵抗可変手段VRXは、2端子間に与えら
れた電圧を任意倍した電圧が定抵抗(基準抵抗)両端に
加わるようになされ、基準抵抗に流れる電流が2端子の
少なくとも一つに流れるように構成することを基本とす
る。
In the sensor circuit shown in FIG. 1, the variable resistance means VR X generates an arbitrary equivalent resistance value by means of a variable resistance signal. By providing this variable resistance means VR X , it corresponds to a predetermined high temperature. An operating voltage or current equivalent to the connection of the reference resistor is generated between the terminals, so that an optimum circuit can be configured. When the resistance variable means VR X for generating a response to the resistance variable signal resistor will be described in greater detail, the resistance adjusting means VR X, the voltage was arbitrary multiplying the voltage applied between two terminals is constant resistance (reference resistance) It is basically configured to be applied to both ends so that a current flowing through the reference resistor flows through at least one of the two terminals.

【0031】具体的には、この抵抗可変手段VRXは、
図3及び図4に例示するもので構成される。図3におい
て、入出力の関係(端子T1,T2間の電圧Vと端子
3,T4間の電圧
Specifically, the resistance variable means VR X
It is composed of those exemplified in FIG. 3 and FIG. In FIG. 3, the input / output relationship (the voltage V between the terminals T 1 and T 2 and the voltage between the terminals T 3 and T 4 )

【0032】[0032]

【数4】 (Equation 4)

【0033】)が比例関係をなし、その比例関係を設定
により任意に可変とした能動型4端子コンポーネントA
r(例えば減衰率を可変としたD/Aコンバータ)の帰
還抵抗を高精度の基準抵抗Rrefとし、もう一方の入出
力端子T2,T4間を短絡する(同電位にする)ことによ
り、2入力端子間に基準抵抗Rref(帰還抵抗)に所定
の比例係数(FS/(FS−DATA))を乗じた等価
抵抗を生成するものとして構成できる。
) Has a proportional relationship, and the proportional relationship is arbitrarily variable by setting.
The feedback resistance of r (for example, a D / A converter with a variable attenuation factor) is made a high-precision reference resistance Rref, and the other input / output terminals T 2 and T 4 are short-circuited (to the same potential). It can be configured to generate an equivalent resistance obtained by multiplying a reference resistance Rref (feedback resistance) by a predetermined proportional coefficient (FS / (FS-DATA)) between two input terminals.

【0034】図4は、さらに図3の具体例を示し、図4
では能動型4端子コポーネントAr部分の回路構成が具
体化されている。4端子コンポーネントは演算増幅器O
1,OA2の間にデジタルデータ(図3中では、DAT
Aに相当)によりスイッチング動作するスイッチ群S1
〜Snを動作させ比例係数値データ(伝達関数値)に対
応する減衰率で入力電圧の減衰を行うように抵抗R,2
Rを選択するものである。このようにして、比例関係の
設定を例えばデジタル値(DATA)で与えることによ
り電子的動作で所望の抵抗に等価な抵抗として機能さ
せ、当該センサとしての回路動作を可能とする。こうし
た抵抗可変手段VRXをセンサ回路に用いることにより
精度上、さらに、抵抗体センサや測定環境条件の違いに
対しても容易に対応することができ、当該センサ回路と
して利点が多い。
FIG. 4 further shows a specific example of FIG.
In the circuit configuration of the active four-terminal Koponento A r portion is embodied. 4-terminal component is operational amplifier O
Digital data between A 1 and OA 2 (DAT in FIG. 3)
A), a switch group S 1 that performs a switching operation according to
To S n to operate the proportional coefficient value data resistor to perform attenuation of the input voltage at the attenuation factor corresponding to (transfer function value) R, 2
R is selected. In this way, the setting of the proportional relationship is given as a digital value (DATA), for example, so that it functions as a resistor equivalent to a desired resistor in an electronic operation, thereby enabling the circuit operation as the sensor. Accuracy on the use of such resistance varying means VR X to the sensor circuit, further, it can also be associated easily with respect to the difference of the resistance sensor or measuring environmental conditions, many advantages as the sensor circuit.

【0035】図1に示す実施例に関し、上述の説明で
は、詳細に触れなかったCPUとメモリMRの機能につ
いて説明する。CPUの機能及びメモリMRが保持する
データとしては以下が必要となる。 (1)CPUは、センサ回路における第1の動作モード
の出力から周囲温度Taを算出する。この場合、Ra
o(1+α・Ta+β・Ta2)にもとづく算出過程で
は、回路出力(Ra)と定数(Ro,α,β)が上記関係
式とともに必要で、これらはプログラムあるいはデータ
としてメモリMRに用意される。 (2)CPUは、センサ回路における第2の動作モード
の出力から熱変移温度Xを算出する。この場合、X=T
H−PH・θH−Taにもとづく算出過程では、回路出力
(PH)の定数(TH,θH)及び先に得た周囲温度Ta
が関係式とともに必要で、これらもプログラムあるいは
データとしてメモリMRに用意される。また、CPUは
センサ回路のこの動作モードで必要なRX(THに相当す
る参照抵抗値)を抵抗体センサのバラツキに応じ抵抗可
変手段VRXで設定しなければならないが、このための
抵抗可変データについてもメモリMRに用意し、このデ
ータにより抵抗可変手段VRXに抵抗値RXの設定を行
う。 (3)CPUは、上記(2)で得た熱変移温度Xと熱伝
導パラメータ(例えば、湿度,流量)を関係付ける近似
曲線の各係数に従い、最終的に求める熱伝導パラメータ
を算出する。この場合にも、算出過程で必要とする近似
曲線の各係数の値をメモリMRに保持させる。
With respect to the embodiment shown in FIG. 1, the functions of the CPU and the memory MR, which have not been described in detail, will be described. The following are required for the functions of the CPU and the data held by the memory MR. (1) The CPU calculates the ambient temperature Ta from the output of the sensor circuit in the first operation mode. In this case, R a =
In the calculation process based on R o (1 + α · Ta + β · Ta 2 ), a circuit output (R a ) and constants (R o , α, β) are required together with the above relational expressions, and these are prepared in the memory MR as programs or data. Is done. (2) The CPU calculates the thermal transition temperature X from the output of the sensor circuit in the second operation mode. In this case, X = T
H -P in the calculation process based on H · θ H -Ta, constant (T H, θ H) of the circuit output (P H) and the ambient temperature Ta previously obtained
Are required together with the relational expressions, and these are also prepared in the memory MR as programs or data. Although the CPU must be set by the resistance varying means VR X according to (see resistance value corresponding to a T H) required R X in this mode of operation of the sensor circuit to variations in the resistor sensor, resistance for this The variable data is also prepared in the memory MR, and the resistance value R X is set in the resistance variable means VR X based on the data. (3) The CPU calculates the finally obtained heat conduction parameter according to each coefficient of the approximate curve relating the heat transition temperature X and the heat conduction parameter (for example, humidity and flow rate) obtained in the above (2). Also in this case, the value of each coefficient of the approximate curve required in the calculation process is stored in the memory MR.

【0036】ここで、上記したメモリMRにおけるデー
タの保持のし方についての実施例を説明する。メモリM
Rへ記憶するデータは、抵抗体センサ固有の定数や関係
式を表わすデータとして用意される必要があることか
ら、メモリMRとして不揮発性メモリを用いると良く、
さらに、抵抗体センサ部分を要素部品とし、これをセン
サ回路にコネクタにより接続する形式とする場合には、
この不揮発性メモリを抵抗体センサと一体化させると、
接続時に自動的に確実にそのセンサに合うデータが提供
されることになる。
Here, an embodiment of how to store data in the memory MR will be described. Memory M
Since the data to be stored in R needs to be prepared as data representing constants and relational expressions specific to the resistor sensor, a nonvolatile memory may be used as the memory MR.
Further, when the resistor sensor portion is used as an element component and is connected to the sensor circuit by a connector,
When this nonvolatile memory is integrated with the resistor sensor,
Upon connection, data will be automatically and reliably provided for the sensor.

【0037】図5は、本センサ回路において、抵抗体セ
ンサと該センサに関するデータを保持する不揮発性メモ
リを一体化し、このようにして構成される要素部品をコ
ネクタで接続する形式とした実施例を示す図である。図
5において示すように、抵抗体センサRと不揮発性メモ
リMR′を一体化し、例えば、プラグ付のコネクタNで
センサ回路ユニット(部分図として示される)のハウジ
ングHに設けた、例えば、ソケットにプラグインさせる
ようにする。このように、不揮発性メモリMR′を使用
して、メモリ内に抵抗体センサの初期抵抗値R0,抵抗
可変手段により設定すべき抵抗値RX,Xと湿度を関係
づける近似曲面の各係数、等のデータを記憶したメモリ
をセンサケーブルとともに一体構造とする。これによ
り、センサにバラツキがあっても、センサ回路ユニット
とセンサケーブルの間に互換性を保つこともできる。ま
た、不揮発性メモリに代わる記憶媒体として、n個のス
イッチを使用し、そのオン・オフ状態で表現した可変デ
ータを用いてCPUを動作させることも可能である。
FIG. 5 shows an embodiment of the present sensor circuit in which a resistor sensor and a non-volatile memory for holding data relating to the sensor are integrated, and the component parts constructed in this way are connected by a connector. FIG. As shown in FIG. 5, the resistor sensor R and the non-volatile memory MR 'are integrated and provided in a housing H of a sensor circuit unit (shown as a partial view) by a connector N with a plug, for example, in a socket. Plug it in. As described above, using the nonvolatile memory MR ', each coefficient of the approximated curved surface relating the initial resistance value R 0 of the resistor sensor, the resistance values R X , X to be set by the resistance variable means and the humidity in the memory. , Etc. are integrated with the sensor cable. Thereby, even if there is a variation in the sensors, the compatibility between the sensor circuit unit and the sensor cable can be maintained. Further, it is also possible to use n switches as a storage medium instead of the nonvolatile memory and operate the CPU using the variable data expressed in the on / off state.

【0038】次に、センサ回路において、抵抗体センサ
Sの抵抗値を高精度に測定するための適応手段につい
て記述する。このセンサ回路では、周囲温度に応じて変
わる抵抗センサRSの変化として微少な値を扱わなけれ
ばならないが、その際、抵抗センサRSと回路本体を結
ぶリード線(ケーブル)の抵抗が無視できないことがあ
る(図5参照)。ここでは、第1の演算増幅器A1の帰
還回路に挿入された抵抗体センサRSに対して抵抗体セ
ンサRSと回路本体とを結ぶリード線の抵抗補償回路を
提示する。
Next, adaptive means for measuring the resistance value of the resistor sensor R S in the sensor circuit with high accuracy will be described. In this sensor circuit, a very small value must be treated as a change in the resistance sensor RS that changes according to the ambient temperature. At this time, the resistance of a lead wire (cable) connecting the resistance sensor RS and the circuit body cannot be ignored. (See FIG. 5). Here, a resistance compensating circuit of a lead wire connecting the resistor sensor R S and the circuit body to the resistor sensor R S inserted in the feedback circuit of the first operational amplifier A 1 is presented.

【0039】図6は、抵抗体センサRSを第1の演算増
幅器の帰還回路に挿入した抵抗体センサRSのリード線
の抵抗補償回路で、3線式を例にした場合の実施例を示
す図である。図6において、入力Vin(図1においては
Vref)は、第1の演算増幅器A1の帰還ループに挿入し
た抵抗体センサRSのリード線抵抗rの影響を受ずにVo
utとして出力させるために第4の演算増幅器を設ける。
ここに、図6の回路構成によると、
[0039] Figure 6, the resistor sensor R S in resistance compensation circuit of the lead wire of the first operational resistor sensor R S inserted into the feedback circuit of an amplifier, an embodiment in which the 3-wire example FIG. In FIG. 6, (Vref in Fig. 1) input Vin is, Vo the effect of lead resistance r of the first operational amplifier resistor sensor was inserted into the feedback loop of the A 1 R S in not a receiving
A fourth operational amplifier is provided to output as ut.
Here, according to the circuit configuration of FIG.

【0040】[0040]

【数5】 (Equation 5)

【0041】となることから、rの影響を受けないで、
Sに比例した出力をとることができる。なお、ここで
は、R5=R6という条件が必要であるが、r≪RSであ
るからR5=R6の精度はあまり厳密ではなくて良い。
Therefore, without being affected by r,
An output proportional to R S can be obtained. Here, the condition of R 5 = R 6 is required, but the accuracy of R 5 = R 6 does not need to be very strict because r≪R S.

【0042】図7は、図1の本センサ回路全体を示す実
施例を基本に、上記した第1動作モードの微少電流出力
の改善を図る第3の演算増幅器A3を含む回路及び第4
の演算増幅器A4を含むリード線抵抗補償回路をさらに
備えた全体回路の実施例を示す図である。図7におい
て、個々の回路動作は先に述べた通りで、格別の説明を
要しないので、先を参照することとする。
FIG. 7 shows a circuit including a third operational amplifier A3 for improving the minute current output in the first operation mode and a fourth circuit based on the embodiment showing the entire sensor circuit of FIG.
Further examples of the entire circuit including the lead resistance compensation circuit includes an operational amplifier A 4 in a diagram illustrating a. In FIG. 7, the individual circuit operations are as described above, and need not be described in particular.

【0043】[0043]

【発明の効果】【The invention's effect】

請求項1に対応する効果:本発明によるセンサ回路にお
いて、スイッチの接続を選択することにより、2動作モ
ードで抵抗体センサを動作させ、その中の周囲温度を測
定する動作モードは、基準電源から微小電流を抵抗体セ
ンサに流すというシンプルな方法をとることにより、従
来、周囲温度を求める場合にも低温参照抵抗値への制御
動作を行っていたことによる応答性,回路構成の煩雑さ
や精度の不十分を改良し、より簡単な回路構成で精度を
向上させることができるようになり、また、高速で低消
費電力,測定環境としての周囲温度の制限なく、周囲温
度延いては熱伝導パラメータの測定を行うことが可能と
なる。
According to the first aspect of the present invention, in the sensor circuit according to the present invention, by selecting the connection of the switch, the resistor sensor is operated in the two operation modes, and the operation mode in which the ambient temperature is measured is based on the reference power supply. By adopting a simple method of passing a small current through the resistor sensor, the response and the complexity of the circuit configuration and accuracy due to the conventional control operation to the low-temperature reference resistance value even when the ambient temperature is obtained are reduced. Insufficiency is improved, accuracy can be improved with a simpler circuit configuration, and high speed, low power consumption, and no limitation of the ambient temperature as the measurement environment. Measurement can be performed.

【0044】請求項2に対応する効果:請求項1に対応
する効果に加えて、微小電流動作における精度改善を図
る回路を付加したことにより、第1の動作モードの微小
電流駆動で問題となる基準電源の精度や演算増幅器のオ
フセット電圧の影響のない回路構成をとることができ、
容易かつ安価な回路構成で高精度の測定が可能となる。
Advantageous Correspondence of Claim 2: In addition to the effect corresponding to Claim 1, the addition of a circuit for improving accuracy in microcurrent operation causes a problem in microcurrent driving in the first operation mode. A circuit configuration that is not affected by the accuracy of the reference power supply or the offset voltage of the operational amplifier can be used.
High precision measurement is possible with an easy and inexpensive circuit configuration.

【0045】請求項3に対応する効果:請求項1および
2に対応する効果に加えて、基準抵抗としてデータ入力
で制御し得る能動型4端子コンポーネントを有する抵抗
可変手段を用いることにより、設定が自由にでき、ま
た、抵抗センサのバラツキの調整も可能となり、より一
層高精度測定ができる。
Advantageous Effect Corresponding to Claim 3: In addition to the effect corresponding to Claims 1 and 2, the setting can be performed by using a resistance variable means having an active type four-terminal component that can be controlled by data input as a reference resistance. It can be done freely, and the variation of the resistance sensor can be adjusted, so that more accurate measurement can be performed.

【0046】請求項4に対応する効果:請求項1および
3に対応する効果に加えて、記憶手段は、2つの動作モ
ードにおける演算条件を設定するデータ,抵抗体センサ
に固有の定数及び演算過程で得られる測定結果等を記憶
し、記憶データをCPUで処理することにより、正しい
熱伝導パラメータ値を高精度に求めることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the effects of the first and third aspects, the storage means stores data for setting calculation conditions in the two operation modes, constants specific to the resistor sensor, and calculation processes. By storing the measurement results and the like obtained by the above, and processing the stored data by the CPU, it is possible to obtain a correct heat conduction parameter value with high accuracy.

【0047】請求項5に対応する効果:請求項4に対応
する効果に加えて、記憶手段として抵抗体センサに固有
のセンサ関連データを記憶した不揮発性メモリを用意す
ることにより、センサごとに最適条件(設定温度や定
数)を設定し、測定処理を行い、センサのバラツキを調
整することも可能となる。
Effect corresponding to claim 5: In addition to the effect corresponding to claim 4, by providing a non-volatile memory storing sensor-related data unique to the resistor sensor as the storage means, the optimum for each sensor. It is also possible to set conditions (set temperature and constants), perform measurement processing, and adjust sensor variations.

【0048】請求項6に対応する効果:請求項5に対応
する効果に加えて、抵抗体センサを別部品として本体セ
ンサ回路へ組み込むという形式をとる場合に、抵抗体セ
ンサにセンサ固有の関連データを入れた不揮発性メモリ
を一体化することにより、データの消失がなく、測定処
理において確実なデータの供給を可能とする。
Effect corresponding to claim 6: In addition to the effect corresponding to claim 5, in a case where the resistor sensor is incorporated in the main body sensor circuit as a separate component, related data unique to the resistor sensor. By integrating the non-volatile memory in which data is stored, there is no loss of data, and reliable data can be supplied in the measurement process.

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

【図1】 本発明によるセンサ回路の一実施例について
その全体の概要を一部ブロックにて示す図である。
FIG. 1 is a partial block diagram showing an outline of an embodiment of a sensor circuit according to the present invention.

【図2】 本発明によるセンサ回路の実施例で、微少動
作電流の第1の動作モードにおける改善を図った回路部
分を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a circuit portion of a sensor circuit according to an embodiment of the present invention in which a small operation current is improved in a first operation mode.

【図3】 本発明によるセンサ回路に用いる能動型4端
子コンポーネントを有する抵抗可変手段の実施例の基本
概念図を示す。
FIG. 3 shows a basic conceptual diagram of an embodiment of a variable resistance means having an active four-terminal component used in a sensor circuit according to the present invention.

【図4】 図3の具体例を示し、能動型4端子コンポー
ネントAr部分の回路構成が具体化された図を示す。
FIG. 4 is a diagram illustrating the specific example of FIG. 3 in which a circuit configuration of an active four-terminal component Ar is embodied;

【図5】 本発明によるセンサ回路において、抵抗体セ
ンサとセンサの関連データを保持する不揮発性メモリを
一体化した要素部品をコネクタで接続する形式とした実
施例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an embodiment in which element parts in which a non-volatile memory holding data related to a resistance sensor and a sensor are connected by a connector in a sensor circuit according to the present invention.

【図6】 抵抗センサを第1の演算増幅器の帰還回路に
挿入した抵抗センサのリード線の抵抗補償回路の実施例
を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of a resistance compensation circuit for a lead wire of a resistance sensor in which the resistance sensor is inserted into a feedback circuit of a first operational amplifier.

【図7】 図1のセンサ回路を基本にし、微少電流出力
の改善を図る回路及びリード線抵抗補償回路をさらに備
えた全体回路の実施例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an embodiment of an entire circuit based on the sensor circuit of FIG. 1 and further including a circuit for improving a minute current output and a lead wire resistance compensating circuit;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第1の演算増幅器、A2…第2の演算増幅器、A3
…第3の演算増幅器、A4…第4の演算増幅器、CV…
A/D変換器、D…ダイオード、H…ハウジング、MR
…メモリ、MR′…不揮発性メモリ、N…コネクタ、O
1,OA2…演算増幅器、r…リード線抵抗、R1
2,R3,R4,R5,R6…定抵抗、RS…センサ抵抗、
1,S2…スイッチ、S3,S3′…選択スイッチ、VR
X…可変抵抗手段、Vref…基準電源。
A 1 : first operational amplifier, A 2 : second operational amplifier, A 3
... third operational amplifier, A 4 ... fourth operational amplifier, CV ...
A / D converter, D: diode, H: housing, MR
... Memory, MR '... Non-volatile memory, N ... Connector, O
A 1 , OA 2 ... operational amplifier, r ... lead wire resistance, R 1 ,
R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 ... constant resistance, R S ... sensor resistance,
S 1, S 2 ... switch, S 3, S 3 '... selection switch, VR
X : Variable resistance means, Vref: Reference power supply.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/00 - 27/24 G01N 25/00 - 25/72 G01F 1/68 - 1/699 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 27/00-27/24 G01N 25/00-25/72 G01F 1/68-1/699

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 抵抗体センサへ所定の電圧又は電流を印
加する動作モード及び該抵抗体センサへの印加電力を制
御する動作モードの2つの動作モードで該抵抗体センサ
を動作させ、各動作モードにおける抵抗体センサの動作
状態を検出し、該検出量に影響する抵抗体センサの雰囲
気における2つのパラメータをセンシングする抵抗体セ
ンサを要素とするセンサ回路において、前記抵抗体セン
サを負帰還抵抗として有する第1の演算増幅器と第1の
定抵抗を正帰還抵抗として有する第2の演算増幅器との
間に所定温度での前記抵抗体センサのn倍の抵抗値をも
つ基準抵抗を縦続接続し、前記第2の演算増幅器の出力
を前記第1の定抵抗の(1/n)倍の抵抗値をもつ第2
の定抵抗を介して前記第1の演算増幅器へ負帰還し、前
記第1の演算増幅器の正入力端子及び前記第2の演算増
幅器の負入力端子を接地し、基準電源を続可能とする
第1のスイッチと前記第2の抵抗を介して前記第1の
演算増幅器の入力端に接続し、前記第1の演算増幅器と
前記第2の演算増幅器のいずれかの出力を回路出力とし
て選択する選択スイッチ、及び、前記第2の演算増幅器
の出力を開放可能とする第2のスイッチを設けてなるこ
とを特徴とする抵抗体センサを要素とするセンサ回路。
An operation mode in which a predetermined voltage or current is applied to a resistor sensor and an operation mode in which electric power applied to the resistor sensor is controlled are operated in two operation modes. In the sensor circuit including a resistor sensor that detects an operation state of the resistor sensor and senses two parameters in an atmosphere of the resistor sensor that affects the detection amount, the resistor sensor has the resistor sensor as a negative feedback resistor. A cascade connection of a reference resistor having n times the resistance value of the resistor sensor at a predetermined temperature between a first operational amplifier and a second operational amplifier having a first constant resistor as a positive feedback resistor, The output of the second operational amplifier is set to a second constant having a resistance value (1 / n) times the first constant resistance.
Through a constant resistance to the negative feedback to the first operational amplifier, and ground the negative input terminal of the positive input terminal of the first operational amplifier and the second operational amplifier, a reference power supply and Intermittent possible Connected to the input terminal of the first operational amplifier via a first switch and the second constant resistance, and selects one of the outputs of the first operational amplifier and the second operational amplifier as a circuit output selection switches, and, said second arithmetic sensor circuit to the resistor sensor element characterized by comprising providing a second switch output to enable opening of the amplifier to be.
【請求項2】 請求項1記載の抵抗体センサを要素とす
るセンサ回路において、前記選択スイッチにより選択さ
れる出力を増幅する第3の演算増幅器を設け、前記第2
のスイッチを解放した状態で、前記第1のスイッチを介
して入力される前記基準電源と前記第1のスイッチをオ
ンしたとき前記第1の演算増幅器の出力と、前記第1の
スイッチをオフしたとき前記第1の演算増幅器の出力
と、を前記選択スイッチにより選択して前記第3の演算
増幅器に入力させることを特徴とする抵抗体センサを要
素とするセンサ回路。
2. The sensor circuit according to claim 1, further comprising a third operational amplifier for amplifying an output selected by said selection switch, wherein said second operational amplifier amplifies an output selected by said selection switch.
In a state where the switches are released, the reference power supply input via the first switch and the output of the first operational amplifier when the first switch is turned on and the first switch are turned off when the first switch is turned on A sensor circuit comprising a resistor sensor as an element, wherein an output of the first operational amplifier is selected by the selection switch and input to the third operational amplifier.
【請求項3】 請求項2記載の抵抗体センサを要素とす
るセンサ回路において、前記基準抵抗,前記第1の定抵
抗及び前記第2の定抵抗の少なくとも1の抵抗として、
所定値の抵抗と該所定値の抵抗に印加する電圧を可変の
設定値に基づき制御する制御回路とを回路要素とし、該
可変の設定値に従い該所定値の抵抗に対し比例関係にあ
る抵抗値を生成する抵抗可変手段を用いることを特徴と
する抵抗体センサを要素とするセンサ回路。
3. The sensor circuit according to claim 2, wherein at least one of the reference resistor, the first constant resistor, and the second constant resistor includes:
A resistor having a predetermined value and a control circuit for controlling a voltage applied to the predetermined value based on a variable set value as a circuit element, and a resistance value proportional to the predetermined value resistance according to the variable set value A sensor circuit comprising a resistor sensor as an element, characterized by using a variable resistance means for generating a resistance.
【請求項4】 請求項3記載の抵抗体センサを要素とす
るセンサ回路において、さらに、前記第1,第2及び第
3の演算増幅器による回路出力が入力されるCPUと、
該CPUに接続された記憶手段を備え、該記憶手段は、
抵抗体センサ固有の定数,前記2つの動作モードにおけ
る演算条件を設定するデータ及び前記各回路出力を記憶
し、前記CPUは、前記第1,第2及び第3の演算増幅
器による回路出力及び前記記憶手段に記憶されたデータ
にもとづき、前記抵抗可変手段に可変の設定値を設定
し、また、センシングすべき前記パラメータを演算する
ことを特徴とする抵抗体センサを要素とするセンサ回
路。
4. The sensor circuit according to claim 3, further comprising: a CPU to which a circuit output from the first, second, and third operational amplifiers is input;
Storage means connected to the CPU, wherein the storage means comprises:
The CPU stores constants unique to the resistor sensor, data for setting calculation conditions in the two operation modes, and the respective circuit outputs. The CPU outputs the circuit outputs from the first, second, and third operational amplifiers and the storage. A sensor circuit comprising a resistor sensor as an element, wherein a variable set value is set in the resistance variable means based on data stored in the means, and the parameter to be sensed is calculated.
【請求項5】 請求項4記載の抵抗体センサを要素とす
るセンサ回路において、前記記憶手段として抵抗体セン
サに関連する前記固有の定数及び演算条件等のデータを
記憶した不揮発性メモリを用意することを特徴とする抵
抗体センサを要素とするセンサ回路。
5. A sensor circuit comprising the resistor sensor according to claim 4, wherein a non-volatile memory storing data such as the unique constants and calculation conditions related to the resistor sensor is prepared as the storage unit. A sensor circuit comprising a resistor sensor as an element.
【請求項6】 請求項5記載の抵抗体センサを要素とす
るセンサ回路において、前記不揮発性メモリを抵抗体セ
ンサと一体にユニット化し、回路へ着脱可能とすること
を特徴とする抵抗体センサを要素とするセンサ回路。
6. A sensor circuit comprising the resistor sensor according to claim 5, wherein said nonvolatile memory is unitized integrally with said resistor sensor so as to be detachable from said circuit. Sensor circuit as an element.
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