JPH0214648B2 - - Google Patents
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- JPH0214648B2 JPH0214648B2 JP58050707A JP5070783A JPH0214648B2 JP H0214648 B2 JPH0214648 B2 JP H0214648B2 JP 58050707 A JP58050707 A JP 58050707A JP 5070783 A JP5070783 A JP 5070783A JP H0214648 B2 JPH0214648 B2 JP H0214648B2
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
- G01K7/18—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer
- G01K7/20—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit
- G01K7/21—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit for modifying the output characteristic, e.g. linearising
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
(a) 発明の技術分野
本発明は測温抵抗体の温度計測回路に係り、特
に抵抗値の二次曲線形温度特性を近似的に一次曲
線形の電圧に変換して測定する測温抵抗体を用い
た温度測定回路に関する。 (b) 従来技術と問題点 従来から測温抵抗体の抵抗値Ｒは次式によつて
示されている。 Ｒ＝R0（１＋AT＋BT2） …(1) ここでR0は０℃における測温抵抗体の抵抗値、
Ｔは温度、ＡとＢは定数を示す。 すなわち測温抵抗体の温度特性は温度Ｔの二次
式で示されるため二次曲線形の温度特性を有して
いる。しかして測温するためにはこの測温抵抗体
に一定電流を流して電圧降下を計測するか、又は
一定電圧を印加して電流値の変化を計測し温度に
換算していた。従つてその換算値は二次曲線形温
度特性のために偏差率が一定でない欠点があり、
少ない温度範囲なら誤差を無視するとしても無視
不可能な温度範囲では使用できない欠点がある。
又計測した電圧あるいは電流値をＡ／Ｄ変換器で
デジタル化したのち補正値を計算させる方法で
は、Ａ／Ｄ変換器の桁数を誤差分より大きく大き
く取らねば補正が不可能となる欠点がある。 (c) 発明の目的 本発明は上記従来の欠点に鑑み測温抵抗体が有
する抵抗値の二次曲線温度特性に近似的に一次曲
線形の電圧に変換することにより偏差率の僅少化
を計ることのできる測温抵抗体を用いた温度測定
回路の提供を目的とする。 (d) 発明の構成 そしてこの目的は本発明によれば基準抵抗体に
定電流が流れる回路と、測温抵抗体に定電流が流
れる回路と、前記各回路の出力をオペアンプに入
力して差電圧を抽出する回路と、前記オペアンプ
の各入力に定電流源を接続する回路と、前記オペ
アンプの出力を可変増幅器を介し前記定電流源へ
帰還する回路からなり、前記測温抵抗体の二次曲
線特性を前記オペアンプに入力し所定範囲で増幅
したのち前記定電流源へ帰還し、前記オペアンプ
の出力をもとに定電流源を制御して一次曲線特性
に補正を行うことを特徴とする測温抵抗体を用い
た温度測定回路を提供することにより達成され
る。 (e) 発明の実施例 以下本発明実施例を図面により詳述する。 図は本発明を適用した測温抵抗体を用いた温度
測定回路図を示す。 図においてIc1とIc2はそれぞれ第１と第２の定
電流回路、R0は基準抵抗体であつて温度０℃に
おける測温抵抗体の抵抗値と同じ抵抗値を温度変
化に無関係に維持する抵抗体である。 Rzは測温抵抗体、A1は増幅係数αのオペアン
プ、A2は増幅係数βの可変増幅器、Vsは定電流
回路を駆動する電源の基準電圧、I1とI2はそれぞ
れ第１と第２の定電流回路からそれぞれ基準抵抗
体R0と測温抵抗体Rzを流れる電流である。 図に示すように第１の定電流回路Ic1の出力と
一端を接地する基準抵抗R0とをオペアンプA1の
一方の入力端に接続すると共に、他方の入力端に
第２の定電流回路Ic2の出力と一端を接地する測
温抵抗体Rzとを接続し、オペアンプA1の出力を
可変増幅器A2に入力し可変増幅器A2の出力電圧
に基準電圧Vsを加えて第１と第２の定電流回路
Ic1とIc2のそれぞれの入力端に帰還接続し、前記
オペアンプの出力電圧V0にて測温する回路構成
になつている。 ここでオペアンプA1の入力端から測温抵抗体
Rzに接続するリード線、および基準抵抗R0と測
温抵抗体Rzとを接続するリード線ならびに測温
抵抗体Rzを接地体に接続するリード線の内部抵
抗をそれぞれ仮にｒと定め、基準抵抗R0のオペ
アンプA1への入力端子接続点と接地間の電圧を
V1、又測温抵抗体RzのオペアンプA1への入力端
子接続点と接地間の電圧をV2、オペアンプA1の
両入力端子間の電圧をΔVとし、第１と第２の定
電流回路Ic1とIc2の出力電流I1とI2の値が等しくな
るように設定すれば Ｉ＝I1＝I2 …(2) V1＝I1（R0＋ｒ）＋（I1＋I2）ｒ V2＝I2（Rz＋ｒ）＋（I1＋I2）ｒ ΔV＝V2−V1 ＝I2Rz＋I2r＋（I2＋I1）ｒ−I1R0 −I1r−（I2＋I1）ｒ ＝I2Rz−I1R0＋（I2−I1）ｒ …(3) (3)式に(2)式を代入して ΔV＝Ｉ（Rz−R0） …(4) ここで定電流回路の内部抵抗をＲとすれば Ｉ＝Vs＋βV0／Ｒ …(5) (4)の入力電位差ΔVをα倍することにより出力
電圧V0は V0＝α・ΔV＝α・Ｉ・（Rz−R0） …(6) (6)式に(5)式を代入して V0＝α（Vs＋βV0）／Ｒ（Rz−R0） …(7) (7)式より V0＝αVs（Rz−R0）／Ｒ−αβ（Rz−R0） …(8) (1)式を(8)式に代入して V0＝αVsR0（AT＋BT2）／Ｒ−αβR0（AT＋BT2）…(9
) (9)式において測温抵抗体の所要の測定温度範囲
に対してほぼ比例した出力電圧V0が出力される
ようにα、β、Ｒ、Vsを設定することにより補
正が可能となる。 以下設定例としてNi測温抵抗体508.4Ω系を使
用し、０℃〜100℃の測定範囲を０〜10Vの電圧
に変換する場合について説明する。 Ni測温抵抗体508.4Ω系は(1)式において R0＝508.4Ω Ａ＝4.9696×10-3 Ｂ＝8.096×10-6 の温度特性を有し、温度Ｔと抵抗値Rzの対応表
は第１表の左側に示す。 次に図の回路において補正しない場合、すなわ
ち出力電圧V0を可変増幅器A2に帰還接続しない
場合の出力電圧V0を求めると (9)式にβ＝０を代入して V0＝αVs／ＲR0（AT＋BT2） …(10) ここでＴ＝100℃、V0＝10V、Vs＝4.525V、Ｒ
＝1000Ωに設定しＡ＝4.9696×10-3、Ｂ＝8.096×
10-6、R0＝508.4Ωの常数を代入してαを求める
と α＝V0R／VsR0（AT＋BT2）＝7.5215 …(11) (11)式を(10)式に代入してV0とＴの関係式を求め
ると V0＝17.30328T（8.096×10-6T＋4.9696×10-3）
…(12) 所要温度範囲内における理想的な目標変換電圧
をVtとし(12)式で得た出力電圧V0の最大出力電圧
V0maxに対する偏差率をεとすれば ε＝Vt−V0／V0max×100％ …（13） (12)式にて得られる出力電圧V0及び（13）式に
て得られる偏差率εの温度に対する対応表を第１
表の補正しない時の欄に示す。
に抵抗値の二次曲線形温度特性を近似的に一次曲
線形の電圧に変換して測定する測温抵抗体を用い
た温度測定回路に関する。 (b) 従来技術と問題点 従来から測温抵抗体の抵抗値Ｒは次式によつて
示されている。 Ｒ＝R0（１＋AT＋BT2） …(1) ここでR0は０℃における測温抵抗体の抵抗値、
Ｔは温度、ＡとＢは定数を示す。 すなわち測温抵抗体の温度特性は温度Ｔの二次
式で示されるため二次曲線形の温度特性を有して
いる。しかして測温するためにはこの測温抵抗体
に一定電流を流して電圧降下を計測するか、又は
一定電圧を印加して電流値の変化を計測し温度に
換算していた。従つてその換算値は二次曲線形温
度特性のために偏差率が一定でない欠点があり、
少ない温度範囲なら誤差を無視するとしても無視
不可能な温度範囲では使用できない欠点がある。
又計測した電圧あるいは電流値をＡ／Ｄ変換器で
デジタル化したのち補正値を計算させる方法で
は、Ａ／Ｄ変換器の桁数を誤差分より大きく大き
く取らねば補正が不可能となる欠点がある。 (c) 発明の目的 本発明は上記従来の欠点に鑑み測温抵抗体が有
する抵抗値の二次曲線温度特性に近似的に一次曲
線形の電圧に変換することにより偏差率の僅少化
を計ることのできる測温抵抗体を用いた温度測定
回路の提供を目的とする。 (d) 発明の構成 そしてこの目的は本発明によれば基準抵抗体に
定電流が流れる回路と、測温抵抗体に定電流が流
れる回路と、前記各回路の出力をオペアンプに入
力して差電圧を抽出する回路と、前記オペアンプ
の各入力に定電流源を接続する回路と、前記オペ
アンプの出力を可変増幅器を介し前記定電流源へ
帰還する回路からなり、前記測温抵抗体の二次曲
線特性を前記オペアンプに入力し所定範囲で増幅
したのち前記定電流源へ帰還し、前記オペアンプ
の出力をもとに定電流源を制御して一次曲線特性
に補正を行うことを特徴とする測温抵抗体を用い
た温度測定回路を提供することにより達成され
る。 (e) 発明の実施例 以下本発明実施例を図面により詳述する。 図は本発明を適用した測温抵抗体を用いた温度
測定回路図を示す。 図においてIc1とIc2はそれぞれ第１と第２の定
電流回路、R0は基準抵抗体であつて温度０℃に
おける測温抵抗体の抵抗値と同じ抵抗値を温度変
化に無関係に維持する抵抗体である。 Rzは測温抵抗体、A1は増幅係数αのオペアン
プ、A2は増幅係数βの可変増幅器、Vsは定電流
回路を駆動する電源の基準電圧、I1とI2はそれぞ
れ第１と第２の定電流回路からそれぞれ基準抵抗
体R0と測温抵抗体Rzを流れる電流である。 図に示すように第１の定電流回路Ic1の出力と
一端を接地する基準抵抗R0とをオペアンプA1の
一方の入力端に接続すると共に、他方の入力端に
第２の定電流回路Ic2の出力と一端を接地する測
温抵抗体Rzとを接続し、オペアンプA1の出力を
可変増幅器A2に入力し可変増幅器A2の出力電圧
に基準電圧Vsを加えて第１と第２の定電流回路
Ic1とIc2のそれぞれの入力端に帰還接続し、前記
オペアンプの出力電圧V0にて測温する回路構成
になつている。 ここでオペアンプA1の入力端から測温抵抗体
Rzに接続するリード線、および基準抵抗R0と測
温抵抗体Rzとを接続するリード線ならびに測温
抵抗体Rzを接地体に接続するリード線の内部抵
抗をそれぞれ仮にｒと定め、基準抵抗R0のオペ
アンプA1への入力端子接続点と接地間の電圧を
V1、又測温抵抗体RzのオペアンプA1への入力端
子接続点と接地間の電圧をV2、オペアンプA1の
両入力端子間の電圧をΔVとし、第１と第２の定
電流回路Ic1とIc2の出力電流I1とI2の値が等しくな
るように設定すれば Ｉ＝I1＝I2 …(2) V1＝I1（R0＋ｒ）＋（I1＋I2）ｒ V2＝I2（Rz＋ｒ）＋（I1＋I2）ｒ ΔV＝V2−V1 ＝I2Rz＋I2r＋（I2＋I1）ｒ−I1R0 −I1r−（I2＋I1）ｒ ＝I2Rz−I1R0＋（I2−I1）ｒ …(3) (3)式に(2)式を代入して ΔV＝Ｉ（Rz−R0） …(4) ここで定電流回路の内部抵抗をＲとすれば Ｉ＝Vs＋βV0／Ｒ …(5) (4)の入力電位差ΔVをα倍することにより出力
電圧V0は V0＝α・ΔV＝α・Ｉ・（Rz−R0） …(6) (6)式に(5)式を代入して V0＝α（Vs＋βV0）／Ｒ（Rz−R0） …(7) (7)式より V0＝αVs（Rz−R0）／Ｒ−αβ（Rz−R0） …(8) (1)式を(8)式に代入して V0＝αVsR0（AT＋BT2）／Ｒ−αβR0（AT＋BT2）…(9
) (9)式において測温抵抗体の所要の測定温度範囲
に対してほぼ比例した出力電圧V0が出力される
ようにα、β、Ｒ、Vsを設定することにより補
正が可能となる。 以下設定例としてNi測温抵抗体508.4Ω系を使
用し、０℃〜100℃の測定範囲を０〜10Vの電圧
に変換する場合について説明する。 Ni測温抵抗体508.4Ω系は(1)式において R0＝508.4Ω Ａ＝4.9696×10-3 Ｂ＝8.096×10-6 の温度特性を有し、温度Ｔと抵抗値Rzの対応表
は第１表の左側に示す。 次に図の回路において補正しない場合、すなわ
ち出力電圧V0を可変増幅器A2に帰還接続しない
場合の出力電圧V0を求めると (9)式にβ＝０を代入して V0＝αVs／ＲR0（AT＋BT2） …(10) ここでＴ＝100℃、V0＝10V、Vs＝4.525V、Ｒ
＝1000Ωに設定しＡ＝4.9696×10-3、Ｂ＝8.096×
10-6、R0＝508.4Ωの常数を代入してαを求める
と α＝V0R／VsR0（AT＋BT2）＝7.5215 …(11) (11)式を(10)式に代入してV0とＴの関係式を求め
ると V0＝17.30328T（8.096×10-6T＋4.9696×10-3）
…(12) 所要温度範囲内における理想的な目標変換電圧
をVtとし(12)式で得た出力電圧V0の最大出力電圧
V0maxに対する偏差率をεとすれば ε＝Vt−V0／V0max×100％ …（13） (12)式にて得られる出力電圧V0及び（13）式に
て得られる偏差率εの温度に対する対応表を第１
表の補正しない時の欄に示す。
【表】
次に図の回路において補正する場合、すなわち
可変増幅器A2を帰還接続する場合の各増幅係数
αとβの求め方について説明する。 先づ前述の補正しない場合と同様にNi測温抵
抗体の常数及びVs＝4.525V、Ｒ＝1000Ωの設定
値と第１表のＴ＝50℃におけるRz＝645Ωをそれ
ぞれ(8)式に代入して 683.085αβ＋618.1919α＝5000 …（14） 同様の条件でＴ＝100℃におけるRz＝802.2Ω
をそれぞれ(8)式に代入して 2.93815αβ＋1.32951α＝10 …（15） （14）式と（15）式から α＝8.6546 β＝−5.9240×10-2 …（16） （16）の値と前述の設定値を(9)式に代入して
V0とＴの関係式を求めると V0＝19.9×（4.969T＋8.096×10-3×T2）／1
000−0.26×（4.969T＋8.096×10-3×T2）…（17） （17）式にて得られる出力電圧V0及び（13）
式と同様の手段にて得られる偏差率εの温度に対
する対応表を第１表の補正した時の欄に示す。 第１表の補正の有無における偏差率εを比較し
て明らかなように、所要温度範囲０〜100℃にて
二次曲線の変化をするNiの抵抗値Rz及び補正し
ない時の変換出力電圧V0に比して補正した時の
変換出力電圧は、近似的に一次曲線形の温度−電
圧特性を満足している。 従つて図に示す回路にて(9)式における定電流回
路の内部抵抗Ｒと基準電圧Vsを任意に設定する
と共に、各増幅器の増幅係数αとβを所望の温度
範囲を定めて前述の手段で求めることにより、二
次曲線の温度特性をほぼ一次曲線の電圧特性に補
正することができる。 尚本発明の回路は２個の定電流回路Ic1とIc2の
出力電流I1とI2を等しく設定するため(3)式から(4)
式にて明らかなように接続するリード線の内部抵
抗ｒは消去され出力電圧の偏差に無関係となる利
点がある。 (f) 発明の効果 以上詳細に説明したように本発明による測温抵
抗体を用いた温度測定回路によれば、所望の温度
範囲内で温度変化にほぼ正比例する出力電圧が得
られるため、温度の計測目盛を均等目盛にでき、
又記録時に出力する場合も測温値の直読可能等計
測が容易となり、かつ測定距離や計測用接続リー
ド線の内部抵抗による測定精度に対する影響がな
いという効果がある。
可変増幅器A2を帰還接続する場合の各増幅係数
αとβの求め方について説明する。 先づ前述の補正しない場合と同様にNi測温抵
抗体の常数及びVs＝4.525V、Ｒ＝1000Ωの設定
値と第１表のＴ＝50℃におけるRz＝645Ωをそれ
ぞれ(8)式に代入して 683.085αβ＋618.1919α＝5000 …（14） 同様の条件でＴ＝100℃におけるRz＝802.2Ω
をそれぞれ(8)式に代入して 2.93815αβ＋1.32951α＝10 …（15） （14）式と（15）式から α＝8.6546 β＝−5.9240×10-2 …（16） （16）の値と前述の設定値を(9)式に代入して
V0とＴの関係式を求めると V0＝19.9×（4.969T＋8.096×10-3×T2）／1
000−0.26×（4.969T＋8.096×10-3×T2）…（17） （17）式にて得られる出力電圧V0及び（13）
式と同様の手段にて得られる偏差率εの温度に対
する対応表を第１表の補正した時の欄に示す。 第１表の補正の有無における偏差率εを比較し
て明らかなように、所要温度範囲０〜100℃にて
二次曲線の変化をするNiの抵抗値Rz及び補正し
ない時の変換出力電圧V0に比して補正した時の
変換出力電圧は、近似的に一次曲線形の温度−電
圧特性を満足している。 従つて図に示す回路にて(9)式における定電流回
路の内部抵抗Ｒと基準電圧Vsを任意に設定する
と共に、各増幅器の増幅係数αとβを所望の温度
範囲を定めて前述の手段で求めることにより、二
次曲線の温度特性をほぼ一次曲線の電圧特性に補
正することができる。 尚本発明の回路は２個の定電流回路Ic1とIc2の
出力電流I1とI2を等しく設定するため(3)式から(4)
式にて明らかなように接続するリード線の内部抵
抗ｒは消去され出力電圧の偏差に無関係となる利
点がある。 (f) 発明の効果 以上詳細に説明したように本発明による測温抵
抗体を用いた温度測定回路によれば、所望の温度
範囲内で温度変化にほぼ正比例する出力電圧が得
られるため、温度の計測目盛を均等目盛にでき、
又記録時に出力する場合も測温値の直読可能等計
測が容易となり、かつ測定距離や計測用接続リー
ド線の内部抵抗による測定精度に対する影響がな
いという効果がある。
図は本発明による測温抵抗体を用いた温度測定
回路図を示す。 図においてRzは測温抵抗体の抵抗値、R0は基
準抵抗体の抵抗値、ｒは接続リード線の内部抵
抗、Ic1とIc2はそれぞれ第１と第２の定電流回路、
A1は増幅係数α出力電圧V0のオペアンプ、A2は
増幅係数βの可変増幅器、Vsは基準電圧を示す。
回路図を示す。 図においてRzは測温抵抗体の抵抗値、R0は基
準抵抗体の抵抗値、ｒは接続リード線の内部抵
抗、Ic1とIc2はそれぞれ第１と第２の定電流回路、
A1は増幅係数α出力電圧V0のオペアンプ、A2は
増幅係数βの可変増幅器、Vsは基準電圧を示す。
Claims (1)
- １ 基準抵抗体R0に定電流が流れる回路と、測
温抵抗体Rzに定電流が流れる回路と、前記各回
路の出力をオペアンプＡ１に入力して差電圧を抽
出する回路と、前記オペアンプＡ１の各入力に定
電流源Ic1，Ic2を接続する回路と、前記オペアン
プＡ１の出力を可変増幅器Ａ２を介し前記定電流
源Ic1，Ic2へ帰還する回路からなり、前記測温抵
抗体Rzの二次曲線特性を前記オペアンプＡ１に
入力し所定範囲で増幅したのち前記定電流源Ic1，
Ic2へ帰還し、前記オペアンプＡ１の出力をもと
に定電流源Ic1，Ic2を制御して一次曲線特性に補
正を行うことを特徴とする測温抵抗体を用いた温
度測定回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5070783A JPS59176636A (ja) | 1983-03-25 | 1983-03-25 | 測温抵抗体を用いた温度測定回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5070783A JPS59176636A (ja) | 1983-03-25 | 1983-03-25 | 測温抵抗体を用いた温度測定回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59176636A JPS59176636A (ja) | 1984-10-06 |
| JPH0214648B2 true JPH0214648B2 (ja) | 1990-04-09 |
Family
ID=12866368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5070783A Granted JPS59176636A (ja) | 1983-03-25 | 1983-03-25 | 測温抵抗体を用いた温度測定回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59176636A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5397884A (en) * | 1977-02-08 | 1978-08-26 | Japan Radio Co Ltd | Linearizer circuit for reststor for measuring temperature |
-
1983
- 1983-03-25 JP JP5070783A patent/JPS59176636A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5397884A (en) * | 1977-02-08 | 1978-08-26 | Japan Radio Co Ltd | Linearizer circuit for reststor for measuring temperature |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59176636A (ja) | 1984-10-06 |
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