JPH09178688A - Tcdセンサの定温度駆動回路 - Google Patents

Tcdセンサの定温度駆動回路

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JPH09178688A
JPH09178688A JP34065195A JP34065195A JPH09178688A JP H09178688 A JPH09178688 A JP H09178688A JP 34065195 A JP34065195 A JP 34065195A JP 34065195 A JP34065195 A JP 34065195A JP H09178688 A JPH09178688 A JP H09178688A
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JP
Japan
Prior art keywords
transistor
current
output
operational amplifier
power supply
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Application number
JP34065195A
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English (en)
Inventor
Hajime Ota
肇 太田
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Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源供給開始時に出力が安定するとともに、
電流供給能力が大きいTCDセンサの定温度駆動回路を
提供する。 【解決手段】 電源+Vからホイートストンブリッジへ
の駆動電流Iを供給するトランジスタQ1を設け、オペ
アンプ3の出力ΔVによりトランジスタQ1を制御す
る。電源供給開始時には、抵抗R10,R11からなる
入力電位設定手段5により、トランジスタQ1のベース
・エミッタ間電圧VBEより大きベース電位VB が入力さ
れ、トランジスタの出力インピーダンスが低下して電流
Iがホイートストンブリッジに供給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、TCD(Thermal
Conductivity Detector )センサの定温度駆動回路に関
し、特にガスクロマトグラフや水素濃度計などに用いら
れるTDCセンサを駆動するTCDセンサの定温度駆動
回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、石油精製,石油化学,鉄鋼などの
プラントに使用されるガスクロマトグラフや水素濃度計
のTCDセンサの要部は、図2に示すような回路構成と
なっていた。同図において、1は試料ガス(例えば、測
定対象ガスとしてH2 ガス、共存ガスとしてN2 ガスを
含むガス)の給送通路に配置された第1の測温抵抗体
(TCD1=Rh)、2は熱伝導率が既知のリファレン
スガスの給送通路に配置された第2の測温抵抗体(TC
D2=R3)、R1,R2は抵抗、3はオペアンプ(比
較器)、R4はオペアンプ3の動作を安定させるための
抵抗であり、TCD1,TCD2,抵抗R1,R2によ
りホイートストンブリッジが組まれている。
【0003】今、試料ガスがTCD1に給送されて、そ
の熱伝導率に比例した熱を奪うことになり、TCD1の
発熱温度TRhが変化して、その抵抗値Rhが変化する。
オペアンプ3は、この変化を検出し出力電圧Vの変化Δ
Vに基づいて、TCD1へ流れる電流iを制御し、TC
D1の抵抗値Rhを一定(Rh=(R1×R2)/R
3)に保つ。したがって、出力電圧VOUT が変化して、
TCD1の発熱温度TRhが一定に保たれる。
【0004】このようにして、発熱温度が一定値に保た
れた状態で測定された出力電圧VOU T が所定の演算式に
代入され、試料ガスの熱伝導率が算出されるものとな
り、この算出された熱伝導率に基づき、試料ガスに含ま
れる測定対象ガスおよび共存ガスの種類に応じ分析計全
体として共通に定められる検量線を参照として、測定対
象ガスの濃度が測定されるものとなっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】したがって、このよう
な従来のTCDセンサの駆動回路では、TCD1,TC
D2,抵抗R1,R2により構成されるホイートストン
ブリッジの駆動電流Iのほとんどが、オペアンプ3から
供給されるものとなっているため、電源供給開始時に出
力が不安定となって、抵抗値として数百ΩのTCD1や
R1を用いた場合にはオペアンプ3が飽和してしまう可
能性があるとともに、オペアンプ3として電流供給能力
の大きなものを選択しなければならず、部品コストが増
加するという問題点があった。本発明はこのような課題
を解決するためのものであり、電源供給開始時に出力が
安定するとともに、電流供給能力が大きいTCDセンサ
の定温度駆動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】このような目的を達成す
るために、本発明によるTCDセンサの定温度駆動回路
は、流体中に置かれる測温抵抗体を一辺に持つブリッジ
回路と、この測温抵抗体の温度を一定に保つように電流
を供給する電流供給制御手段とからなり、電流供給制御
手段は、ブリッジ回路の不平衡を検出するオペアンプ
と、このオペアンプの出力に応じて所定の電流をブリッ
ジ回路に供給するトランジスタと、電流供給開始時にト
ランジスタの出力インピーダンスを低下させる電位をト
ランジスタに入力する入力電位設定手段とを備えるもの
である。
【0007】したがって、ブリッジ回路の不平衡を検出
するオペアンプの出力に応じて所定の電流がトランジス
タからブリッジ回路に供給される。また電流供給開始時
には、入力電位設定手段により、出力インピーダンスが
低下させる電位がトランジスタに入力され、トランジス
タからブリッジ回路に対して電流が供給される。
【0008】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図1は本発明の一実施の形態であるTC
Dセンサの定温度駆動回路を示す回路図であり、同図に
おいて、前述の説明(図2)と同じまたは同様部分には
同一符号を付してある。図1において、Q1はオペアン
プ3の出力に応じて電源+Vからホイートストンブリッ
ジへの駆動電流Iを供給するトランジスタ、5はオペア
ンプ3の出力端子とトランジスタQ1のベース端子との
間に接続された抵抗R11およびトランジスタQ1のベ
ース端子と電位+V’との間に接続された抵抗R10か
らなる入力電位設定手段である。
【0009】次に、図1を参照して、本発明の動作を説
明する。今、試料ガスがTCD1に給送されて、その熱
伝導率に比例した熱を奪うことになり、TCD1の発熱
温度TRhが変化して、その抵抗値Rhが変化する。ま
た、抵抗R1とTCD1との接続点に生ずる電圧は出力
電圧VOUT としてオペアンプ3の反転入力へ与えられる
とともに、抵抗R3とR2との接続点に生ずる電圧はオ
ペアンプ3の非反転入力へ与えられる。
【0010】これにより、TCD1の温度変化が、出力
電圧VOUT の変化ΔVとして検出され、オペアンプ3
は、検出した出力電圧VOUT の変化ΔVに基づき、トラ
ンジスタQ1のベース電位VB を変化させて、TCD1
へ流れる電流iを制御し、TCD1の抵抗値Rhを一定
(Rh=(R1×R2)/R3)に保つ。したがって、
出力電圧VOUT が変化して、TCD1の発熱温度TRh
一定に保たれる。
【0011】このようにして、発熱温度が一定値に保た
れた状態で測定された出力電圧VOU T が所定の演算式に
代入され、試料ガスの熱伝導率が算出されるものとな
り、この算出された熱伝導率に基づき、試料ガスに含ま
れる測定対象ガスおよび共存ガスの種類に応じ分析計全
体として共通に定められる検量線を参照として、測定対
象ガスの濃度が測定される。
【0012】ここで、抵抗R10,R11の抵抗値は、
トランジスタQ1のベース電位をVB 、トランジスタQ
1のベース・エミッタ間電圧をVBEとすると、電源供給
開始時には、 VB >VBE となるように設定されている。
【0013】特に、電源供給開始時にオペアンプ3の出
力が−Vとなった場合、トランジスタのベース電位VB
が最も低くなることから、抵抗R10の電源側電位を+
V’(ここでは、+V’=+V)とすると、 VB =((+V’)−(−V))×R11/(R10+
R11)>VBE を満足させるような抵抗R10,R11の抵抗値を選択
することにより、電源供給開始時には、必ずトランジス
タQ1のベース・エミッタ間電圧VBEよりも、電位+
V’から抵抗R10を介して供給されるQ1のベース電
位VB のほうが高くなってトランジスタQ1の出力イン
ピーダンスが低下し、ホイートストンブリッジへ駆動電
流が供給される。
【0014】このように、ホイートストンブリッジの不
平衡を検出するオペアンプ3の出力に応じて電源+Vか
らホイートストンブリッジに電流を供給するトランジス
タQ1を設けるとともに、抵抗R10,R11からなる
入力電位設定手段を設けて、電源供給開始時にはトラン
ジスタQ1のベース・エミッタ間電圧VBEより大きいベ
ース電位VB がトランジスタQ1に入力されるようにし
たので、トランジスタQ1の出力インピーダンスが低下
し、ホイートストンブリッジへ駆動電流が供給されて、
オペアンプ3を安定動作させることが可能となる。
【0015】したがって、電流供給開始時に出力電圧V
OUT を安定させることができるとともに、オペアンプ3
からの僅かな出力電流により大電流をホイートストンブ
リッジに供給することが可能となり、部品コストを低減
させることが可能となる。なお、以上の説明において、
抵抗R10は電源+VとトランジスタQ1のベースとの
間に接続した場合について説明したが、ベース電位VB
より高い電位+V’であれば、他の電位でもよい。ま
た、NPNトランジスタを例に説明したが、PNPトラ
ンジスタや電界効果型トランジスタなどのスイッチング
素子を用いても良く、前述の説明と同様の作用効果が得
られる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、測温抵
抗体の温度を一定に保つように電流を供給する電流供給
制御手段として、ブリッジ回路の不平衡を検出するオペ
アンプの出力に応じて所定の電流をブリッジ回路に供給
するトランジスタとを設けるとともに、電流供給開始時
にトランジスタの出力インピーダンスを低下させる電圧
をトランジスタに入力する入力電位設定手段を設けて、
オペアンプの出力に応じて所定の電流をトランジスタか
らブリッジ回路に供給するとともに、電流供給開始時に
は、入力電位設定手段により、トランジスタの出力イン
ピーダンスを低下させる電位をトランジスタに入力し、
トランジスタからブリッジ回路に対して電流が供給され
るようにしたものである。
【0017】したがって、電源供給開始時にはトランジ
スタからホイートストンブリッジへ駆動電流が供給され
て、オペアンプを安定動作させることが可能となり、T
CDセンサの出力電圧を安定させることができるととも
に、オペアンプからの僅かな出力電流により大電流をホ
イートストンブリッジに供給することが可能となり、部
品コストを低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態によるTCDセンサの
定温度駆動回路を示す回路図である。
【図2】 従来のTCDセンサの定温度駆動回路を示す
回路図である。
【符号の説明】
TCD1,TCD2…TCDセンサ、R1,R3…抵
抗、3…オペアンプ、Q1…トランジスタ、R10,R
11…抵抗(入力電位設定手段)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体の熱伝導度を測定するTCDセンサ
    において、 流体中に置かれる測温抵抗体を一辺に持つブリッジ回路
    と、 この測温抵抗体の温度を一定に保つように電流を供給す
    る電流供給制御手段とからなり、 電流供給制御手段は、 ブリッジ回路の不平衡を検出するオペアンプと、 このオペアンプの出力に応じて所定の電流をブリッジ回
    路に供給するトランジスタと、 電流供給開始時にトランジスタの出力インピーダンスを
    低下させる電位をトランジスタに入力する入力電位設定
    手段とを備えることを特徴とするTCDセンサの定温度
    駆動回路。
JP34065195A 1995-12-27 1995-12-27 Tcdセンサの定温度駆動回路 Pending JPH09178688A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1227319A2 (en) * 2001-01-29 2002-07-31 Leco Corporation Control circuit for thermal conductivity cell
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