JPH0313535B2 - - Google Patents

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JPH0313535B2
JPH0313535B2 JP4941185A JP4941185A JPH0313535B2 JP H0313535 B2 JPH0313535 B2 JP H0313535B2 JP 4941185 A JP4941185 A JP 4941185A JP 4941185 A JP4941185 A JP 4941185A JP H0313535 B2 JPH0313535 B2 JP H0313535B2
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JP
Japan
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resistance
temperature
temperature detector
resistance temperature
correction
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JP4941185A
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Noritaka Egami
Yasutaka Hori
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Mitsubishi Electric Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/02Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
    • G01K1/026Means for indicating or recording specially adapted for thermometers arrangements for monitoring a plurality of temperatures, e.g. by multiplexing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16Measuring 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
    • G01K7/18Measuring 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
    • G01K7/20Measuring 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
    • G01K7/21Measuring 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)
  • Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、測温抵抗体入力装置に関し、より
詳しくは温度変化により抵抗値が可変することを
利用した測温抵抗体を備えた測温抵抗体入力装置
に関する。
〔従来の技術〕
第2図は、従来の測温抵抗体入力装置の一例を
示す全体構成図であり、第3図は前記第2図にて
示した従来の測温抵抗体入力装置における入力回
路の回路構成を示した図である。第2図におい
て、3線式の測温抵抗体(以下単に「測温抵抗
体」という)1,2,6は、材質がPtで構成さ
れており、その周囲温度が0℃のとき抵抗値100
Ωを示し、温度変化に対応した抵抗値をもつ抵抗
体である。これらの測温抵抗体1,2,6は、
夫々変換器11,12,16の入力側に接続され
ている。前記変換器11,12,16は、前記測
温抵抗体1,2,6の抵抗値が温度変化によつて
可変した分を1〜5V程度の標準電圧に変換して
該電圧信号を出力する。アナログ入力カード9
は、前記変換器11,12,16から出力された
標準電圧信号をデイジタル信号に変換して出力す
る。前記変換器11,12,16の内部構成は第
3図にて図示するごとくである。
第3図は前記測温抵抗体1と変換器11との関
係の詳細を図示したもので、測温抵抗体2と変換
器12、測温抵抗体6と変換器16との関係も同
様である。第3図において、測温抵抗体1と抵抗
21、抵抗31、抵抗41とでブリツジ回路を構
成しており、該ブリツジ回路からは前記測温抵抗
体1の温度変化に応じた抵抗値の変化によつて該
ブリツジの平衡がくずれたときの差電圧を取り出
して出力する。
入力フイルタ51は、前記ブリツジ回路から出
力される信号より約2KHz−3dBで交流誘導成分
を除去して出力する。プリアンプ52の入力端子
は前記入力フイルタ51の出力端子と接続されて
おり、入力フイルタ51から出力された信号を増
幅して出力する。リニアライザ53は前記プリア
ンプ52の帰還ループに接続されており、前記プ
リアンプ51によつて増幅された温度変化に対し
て非直線性を示す測温抵抗体1の抵抗値変化によ
つて生ずる差電圧を直線化し、1〜5V信号とし
て出力する。アイソレータ54は入力−出力間を
絶縁することによつて水分の多い環境で回り込み
による影響を少なくするとともに、前記1〜5V
信号を受けてこれを前記アナログ入力カード9に
出力する。
上述したごとき構成の従来の測温抵抗体入力装
置を使用して、例えば0℃〜100℃の計測を行う
場合には測定温度範囲0℃〜100℃をプリアンプ
52においてボリユーム(図示しない)等で調整
する。各々の測温抵抗体1,2,6の抵抗値は、
0℃〜100℃の間の被測定温度に応じて可変する。
すると、前述したごとく測温抵抗体1,2,6と
前記変換器11,12,16内の抵抗とで夫々構
成されているブリツジ回路におけるブリツジの平
衡がくずれるため、その差電圧が前記変換器1
1,12,16からアナログ入力カード9へと出
力される。そしてアナログ入力カード9において
A/D変換されることとなる。
なお、前述したアイソレータ54は、水分等が
少ない環境下においては必要性がないものであ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで上述したごとき構成の従来の測温抵抗
体入力装置においては、夫々の測温抵抗体毎に変
換器が接続される構成となつていたために、測定
点が増加して測温抵抗体の配設数がそれに伴つて
増加すると変換器の配設数も増加しなければなら
ず部品点数が多くなりコスト高になるという問題
点があつた。
この発明は、上記のような問題点を解決するた
めになされたもので、測定点が増加してもそれに
よつて部品点数が増加することがなく、コスト低
下が可能な測温抵抗体入力装置を得ることを目的
とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る測温抵抗体入力装置は、測温抵
抗体が接続された第1複数群のブリツジ回路と、
予め不平衡となるように抵抗値を選定した第2複
数群のブリツジ回路と、入力制御信号によつて第
1、第2複数群のブリツジ回路から出力される差
電圧信号を選択的に取り込む入力選択手段と、増
幅手段によつて増幅された前記差電圧信号をデイ
ジタル化し、このデイジタル化した信号を線形補
正するとともに温度スパン補正を行う補正手段と
を有するものである。
〔作用〕
この発明における測温抵抗体入力装置は測温抵
抗体が接続された複数のブリツジ回路から出力さ
れる差電圧と、予め不平衡となるように抵抗値を
選定したブリツジ回路から出力される差電圧とを
入力選択手段において選択的に入力することによ
り増幅手段、線形補正、温度補正を行う補正手段
を共用化することが可能となつて部品点数の減少
によるコスト低下に資する。又、予め不平衡とな
るように抵抗値を選定したブリツジ回路からの差
電圧を補正用電圧として用いることによりオフセ
ツトや温度ドリフト等の影響を極めて小さくする
ことが可能で前記入力装置の調整を不要としてい
る。
〔実施例〕
以下この発明の一実施例を図について説明す
る。第1図はこの発明の一実施例に従う測温抵抗
体入力装置の全体構成図である。第1図におい
て、測温抵抗体1,2,6は、材質がPtで構成
されており、その周囲温度が0℃のとき抵抗値
100Ωを示し、温度変化に対応した抵抗値をもつ
抵抗体である。測温抵抗体1は、10KΩの抵抗2
1,31と100Ωの抵抗41とで第1のブリツジ
回路を構成している。測温抵抗体2は、10KΩの
抵抗22,32と100Ωの抵抗42とで第2のブ
リツジ回路を構成している。同様に測温抵抗体6
も、10KΩの抵抗26,36と100Ωの抵抗46
とで第6のブリツジ回路を構成している。抵抗7
にはその抵抗値が110Ωの素子が使用されており、
10KΩの抵抗27,37と100Ωの抵抗47とで
不平衡な第7のブリツジ回路を構成している。同
様に抵抗8にはその抵抗値が90Ωの素子が使用さ
れており、10KΩの抵抗28,38と100Ωの抵
抗48とで不平衡な第8のブリツジ回路を構成し
ている。上述した測温抵抗体1〜6が接続されて
いる第1〜第6のブリツジ回路は、温度変化によ
つて夫々の測温抵抗体1〜6の抵抗値が可変する
ことによつて不平衡となり、各々のブリツジ回路
から差電圧を出力する。又、上述した不平衡な第
1、第2のブリツジ回路からは、常時一定の差電
圧が夫々出力されている。
入力選択手段即ちアナログマルチプレクサ61
は、入力制御端子を介して制御部66から出力さ
れる入力制御信号に基づいて前記各々のブリツジ
回路から出力される差電圧信号を選択的に取り込
んで出力する。増幅手段即ち差動アンプ62は、
前記アナログマルチプレクサ61から時系列的に
出力される各差電圧信号を受けてこれを増幅して
出力する。A/D変換器63は制御部66から出
力される駆動指令信号によつて駆動し前記差動ア
ンプ62から出力された信号をデイジタル信号に
変換して出力する。デイジタル補正器64には、
例えばマイクロプロセツサのごとき電子回路制御
機器が使用されており、温度変化と非線形の関係
にある前記測温抵抗体1〜6の抵抗値の可変によ
つて前記第1〜第6ブリツジ回路に発生しデイジ
タル化された差電圧信号を線形補正する。これと
ともに前記デイジタル補正器64は、不平衡な第
7、第8のブリツジ回路から夫々出力されデイジ
タル化された差電圧信号に基づいて、電源電圧の
変動、差動アンプ62、A/D変換器63等によ
つて前記第1〜第6のブリツジ回路から出力され
た差電圧信号に生ずるオフセツトや温度ドリフト
等の補正をも行う。制御部66には例えばマイク
ロコンピユータのCPUのごときが使用されてお
り、前述したアナログマルチプレクサ61、A/
D変換器63、デイジタル補正器64及び入出力
インターフエース65へ夫々駆動指令信号を力す
る。スパン(記憶部)67は、前記測温抵抗体1
〜6の1点毎の測定温度範囲データを記憶してお
り、デイジタル補正器64に該データを出力す
る。
上記のように構成された測温抵抗体入力装置に
おいて、測温抵抗体1〜6が温度変化によつて
夫々の抵抗値が可変すると前記第1〜第6ブリツ
ジ回路は夫々不平衡状態となるので差電圧が発生
する。この差電圧は例えば第1ブリツジ回路につ
いてみれば、抵抗21,31の値が10KΩであり
測温抵抗体1の値は100Ω近傍であり又抵抗41
は100Ωであるため前記抵抗21,31の値の方
が十分大きいためにこれらの抵抗値の差分に比例
した値として発生するものである。該差電圧はア
ナログマルチプレクサ61を介して差動アンプ6
2に入力され該差動アンプ62で増幅された後
A/D変換器63においてデイジタル信号に変換
される。そして該デイジタル信号は、デイジタル
補正器64において線形補正、温度スパン補正
(即ち測定温度範囲の補正)及びオフセツト、温
度ドリフト補正が行われる。
上述したデイジタル補正器64において行われ
る線形補正、温度スパン補正及びオフセツト、温
度ドリフト補正の詳細は以下のようである。
(1) まず抵抗7,8を有する不平衡な第7ブリツ
ジ回路、第8ブリツジ回路から出力される差電
圧を用いたオフセツト、温度ドリフト補正につ
いて説明する。被測定温度や測温抵抗体1〜6
の間にある個体差によつて電源電圧(15V)が
変動するので、前記測温抵抗体1〜6を有する
第1〜第6のブリツジ回路から夫々出力される
差電圧が変動し、これによつて差動アンプ62
の利得やオフセツトも変動することとなる。
前記測温抵抗体1,2,6の真の値をR1,R2
R6、抵抗7,8の真の値をR7,R8とし前記第1
〜第6のブリツジ回路、予め不平衡に説定された
第7、第8のブリツジ回路から出力される差電圧
をそれぞれV1,V2,V6,V7,V8とし、これら差
電圧をアナログマルチプレクサ61で選択的に取
り込んで差動アンプ62で増幅し、A/D変換器
63で夫々変換した値をd1,d2,d6,d7,d8とす
れば次のような関係式が成立する。
V1=K1d1+a1,V2=K2d2+a2,V6=K6d6
a6,V7=K7d7+a7,V8=K8d8+a8 ここで抵抗21,31,41,22,32,4
2,26,36,46,27,37,47,2
8,38,48の素子値の精度が十分高いものを
利用するとすれば、差動アンプ62、A/D変換
器63は共用されているので k1=k2=k6=k7=k8 a1=a2=a6=a7=a8 という関係が成立すると考えてよい。従つて次の
ごとき関係式が成立する。
V1=d1−d8/d7−d8(V7−V8)+V8 … V2=d2−d8/d7−d8(V7−V8)+V8 … V6=d6−d8/d7−d8(V7−V8)+V8 … また、抵抗21,22,26,27,28,3
1,32,36,37,38,41,42,4
6,47,48の抵抗値をそれぞれR21,R22
R26,R27,R28,R31,R32,R36,R37,R38
R41,R42,R46,R47,R48とすれば下記の関係式
が成り立つ。
V1=R1R31−R41R21/(R1+R21)(R41+R31) ×15(V) V2=R2R32−R42R22/(R2+R22)(R42+R32) ×15(V) V6=R6R36−R46R26/(R16R26)(R46+R36) ×15(V) V7=R7R37−R47R27/(R7+R27)(R47+R37) ×15(V) V8=R8R38−R48R28/(R8+R28)(R48+R38) ×15(V) ここで、上記抵抗の素子数の精度が十分高いも
のを利用することから R21=R22=R26=R27=R28=R31=R32=R36
R37=R38=R41=R42=R46=R47=R48 という関係式が成立すると考えてよい。従つて、
下記の関係式が成り立つ。
V1=R21(R1−R41)/(R1+R21)(R41+R21) ×15(V) V2=R21(R2−R41)/(R2+R21)(R41+R21) ×15(V) V6=R21(R6−R41)/(R6R21)(R41+R21) ×15(V) V7=R21(R7−R41)/(R7+R21)(R41+R21) ×15(V) V8=R21(R8−R41)/(R3+R21)(R41+R21) ×15(V) 上記の関係式と前記関係式,,より次の
関係式が成り立つ。
R1−R41/R1+R21=d1−d8/d7−d8x+y R2−R41/R2+R21=d2−d8/d7−d8x+y R6−R41/R6+R2161−d8/d7−d8x+y 但し、x=(R7−R8)(R21+R41)/(R7+R21)(R
8+R21) y=R8−R41/R8+R21 R7,R8は既知であるためd1,d2,d6の値が温
度ドリフト等で変動したとしても、d7,d8を同時
に計測することにより前掲の関係式で測温抵抗体
の真値R1,R2,R6を計算することとなる。
上記関係式からデイジタル補正器64が行うオ
フセツト、温度ドリフト補正は以下の一般式で表
現できる。
R=R21{d−d8/d7−d8(R21+R41)+R7
−R8/d7−d8(R8−R41)}+R41A/(R21+R41)(A
/R8−R21−d−d8/d7−d8)… 但し、 A=(R7+R21)(R8+R21)/R7−R8 R:測温抵抗体の真の抵抗値 d:A/D変換後のデイジタル値 上述したオフセツト、温度ドリフトの補正にお
いて、測温抵抗体とともにブリツジ回路に精度の
高い抵抗を使用すれば、電源電圧、差動アンプ6
2A/Dコンバータ63のオフセツト、温度ドリ
フトの影響を少なくし、調整箇所をなくすことが
可能となる。
(2) 次いで線形補正及び温度スパン補正について
説明する。測温抵抗体の抵抗値可変とその周辺
温度の温度変化との関係は非線形であるので補
正する必要がある。また測定温度範囲に応じ変
換したいデイジタル値が異なるため(例えば測
温抵抗体1は0〜100℃測定用、2は−100℃〜
+100℃測定用でその変換デイジタル値は800〜
4000にしたいような場合)スパン補正も行う必
要がある。
上述した線形補正は以下に示す式で、又測定
温度範囲の補正は式で夫々示される。
T=f(R)…リニアライズ(非線形性の補正)
…… T:測温抵抗体の周囲温度 D=T−TA/TB−TA(DB−DA)+DA …スパンの補正…… TA,TB:測定しない温度の下限値、上限値 (スパン記憶部67に情報がある…スイツチ
による設定も考えられる) DA,DB:TA,TBに対応したデイジタル値 〔発明の効果〕 以上のように、この発明によれば測温抵抗体が
接続された第1複数群のブリツジ回路と、予め不
平衡となるように抵抗値を選定した第2複数群の
ブリツジ回路と、入力制御信号によつて第1、第
2複数群のブリツジ回路から出力される差電圧信
号を選択的に取り込む入力選択手段と、増幅手段
によつて増幅された前記差電圧信号をデイジタル
化し、このデイジタル化した信号を線形補正する
とともに温度スパン補正を行う補正手段とを有す
ることとしたので、測定点が増加してもそれによ
つて部品点数が増加することがなく、コスト低下
が可能な測温抵抗体入力装置を得ることができる
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に従う測温抵抗体
入力装置の全体構成図、第2図は従来の測温抵抗
体入力装置の一例を示す全体構成図、第3図は前
記第2図における入力回路の回路構成を示した図
である。 図において1,2,6は測温抵抗体、21,3
1,22,32,26,36,27,37,2
8,38は同一値の抵抗器、41,42,46,
47は同一値の抵抗器、47,48は異なる値の
抵抗器、61はアナログマルチプレクサ、62は
差動アンプ、63はA/D変換器、64はデイジ
タル補正器、65は他とのインターフエイス部、
66は制御部、67は測定温度範囲を持つスパ
ン、11,12,16は測温抵抗体の抵抗値を標
準的な電圧1〜5V等に変換する変換器、9は標
準化された電圧をデイジタル値に直すアナログ入
力装置、51はノイズを除去する入力フイルタ、
52はプリアンプ、53はリニアライザ、54は
アイソレータである。図中、同一符号は同一を示
す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 測温抵抗体が接続され、該測温抵抗体の温度
    変化による抵抗値可変に起因して不平衡となり差
    電圧を発生させる第1複数群のブリツジ回路と、
    予め不平衡となるように抵抗値が選定され、各々
    異なつた差電圧を発生させる第2複数群のブリツ
    ジ回路と、入力制御信号によつて前記第1、第2
    複数群のブリツジ回路から出力される差電圧信号
    を選択的に取り込む入力選択手段と、該入力選択
    手段から出力された前記差電圧信号を増幅して出
    力する増幅手段と、該増幅手段によつて増幅され
    た信号をデイジタル信号に変換し該信号を前記測
    温抵抗体の抵抗値可変に合わせて線形補正すると
    ともに温度スパン補正を行う補正手段とを有する
    測温抵抗体入力装置。
JP4941185A 1985-03-14 1985-03-14 測温抵抗体入力装置 Granted JPS61209331A (ja)

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JP4941185A JPS61209331A (ja) 1985-03-14 1985-03-14 測温抵抗体入力装置

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