JPH1172457A - 抵抗体センサを要素とするセンサ回路 - Google Patents
抵抗体センサを要素とするセンサ回路Info
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- JPH1172457A JPH1172457A JP9234465A JP23446597A JPH1172457A JP H1172457 A JPH1172457 A JP H1172457A JP 9234465 A JP9234465 A JP 9234465A JP 23446597 A JP23446597 A JP 23446597A JP H1172457 A JPH1172457 A JP H1172457A
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Abstract
パラメータを求めるセンサで、低,高温定電流パルス駆
動による従来回路の煩雑さ、精度を改良し、測定時間の
短縮化,環境条件の緩和、センサバラツキの補償、低消
費電力化を目的とするセンサ回路の提供。 【解決手段】 抵抗体センサRSを負帰還抵抗とする第
1演算増幅器A1の負端子に抵抗R1を介し基準電圧Vre
fが入力され、出力V1をスイッチS3で選択し周囲温度
測定出力とする第1モードと、A1とR2を正帰還抵抗と
する第2演算増幅器A2の間に所定高温でのRSと等価の
基準抵抗を作る抵抗可変手段VRXを接続し、A2出力を
R2と等しいR1を介しA1へ負帰還し、A1,A2の負端
子を接地し、熱伝導性と関連するV3を出力とする第2
モードを行う。各モードの出力から周囲温度,熱伝導パ
ラメータの演算を行うCPUは、関連データ処理、回路
設定処理、メモリ操作も行う。
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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手段、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。
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2のスイッチを開放した状態の第1の
動作モードにおける動作/非動作時の前記第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。
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。
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。
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。
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。
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、 TH=Ra+PH・θH±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。
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。
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。
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
A1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。
S3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、
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、
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。
の測定) まず、スイッチS1をOFF、S2をON、選択スイッチ
S4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。
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
RS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と
なって高温THでバランスしている時、センサパワーは
i1 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。
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)。
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
A3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、
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。
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。
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。
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
T3,T4間の電圧
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。
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
A1,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。
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=
Ro(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。
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。
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。
RS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。
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、
RS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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
その全体の概要を一部ブロックにて示す図である。
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。
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。
ネントAr部分の回路構成が具体化された図を示す。
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。
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。
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。
…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
A1,OA2…演算増幅器、r…リード線抵抗、R1,
R2,R3,R4,R5,R6…定抵抗、RS…センサ抵抗、
S1,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。
Claims (6)
- 【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、基準電源を断続可能とする
第1のスイッチを介して前記第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手段、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。 - 【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
2のスイッチを開放した状態の第1の動作モードにおけ
る動作/非動作時の前記第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。 - 【請求項3】 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。 - 【請求項4】 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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09234465A JP3115850B2 (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | 抵抗体センサを要素とするセンサ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09234465A JP3115850B2 (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | 抵抗体センサを要素とするセンサ回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1172457A true JPH1172457A (ja) | 1999-03-16 |
JP3115850B2 JP3115850B2 (ja) | 2000-12-11 |
Family
ID=16971437
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09234465A Expired - Lifetime JP3115850B2 (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | 抵抗体センサを要素とするセンサ回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3115850B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005337896A (ja) * | 2004-05-27 | 2005-12-08 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 湿度検出装置 |
JP2007285848A (ja) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Yazaki Corp | ガス濃度検出装置 |
JP2008190999A (ja) * | 2007-02-05 | 2008-08-21 | Hitachi Ltd | 熱式ガス質量流量計 |
CN105091937A (zh) * | 2014-05-19 | 2015-11-25 | 阿自倍尔株式会社 | 功能兼用型传感器 |
CN110805934A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-02-18 | 广东美的厨房电器制造有限公司 | 电烹饪器及其加热控制装置 |
-
1997
- 1997-08-29 JP JP09234465A patent/JP3115850B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110805934A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-02-18 | 广东美的厨房电器制造有限公司 | 电烹饪器及其加热控制装置 |
CN110805934B (zh) * | 2019-11-14 | 2021-07-20 | 广东美的厨房电器制造有限公司 | 电烹饪器及其加热控制装置 |
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---|---|
JP3115850B2 (ja) | 2000-12-11 |
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