JPS59574Y2 - temperature compensation circuit - Google Patents

temperature compensation circuit

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JPS59574Y2
JPS59574Y2 JP7014777U JP7014777U JPS59574Y2 JP S59574 Y2 JPS59574 Y2 JP S59574Y2 JP 7014777 U JP7014777 U JP 7014777U JP 7014777 U JP7014777 U JP 7014777U JP S59574 Y2 JPS59574 Y2 JP S59574Y2
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temperature
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resistor
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藤尚 田中
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横河電機株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】 この考案は測定量が温度によって変化する物理量を基準
温度における測定量に自動的に補正する温度補償回路に
関する。
[Detailed Description of the Invention] This invention relates to a temperature compensation circuit that automatically corrects a physical quantity whose measured quantity changes depending on temperature to a measured quantity at a reference temperature.

例えば10%HCI或いは94%H2SO4溶液等高導
電率の溶液の温度特性はそれぞれ固有なものであるため
精密な温度補償を行なうには、即ち成る温度で導電率を
測定してその基準温度の導電率を得るためには精密温度
補償を行なう必要があり、その場合、溶液の種類によっ
て温度係数を設定しなければならない。
For example, the temperature characteristics of high conductivity solutions such as 10% HCI or 94% H2SO4 solutions are unique, so in order to perform precise temperature compensation, it is necessary to measure the conductivity at that temperature and calculate the conductivity at that reference temperature. Accurate temperature compensation must be performed to obtain the coefficient, and in that case, the temperature coefficient must be set depending on the type of solution.

このような温度補償を実現するためには、従来において
は温度に比例して変化する温度検出端、例えば熱電対や
測温抵抗等がらの信号を折線近似回路により処理し、演
算させていた。
In order to realize such temperature compensation, conventionally, signals from a temperature sensing terminal that changes in proportion to temperature, such as a thermocouple or a temperature-measuring resistor, are processed and calculated using a polygonal line approximation circuit.

或いは温度によって指数函数的に変化する特性のサーミ
スタを、そのいわめるB定数を選択して使用していた。
Alternatively, a thermistor whose characteristics change exponentially with temperature has been used by selecting its so-called B constant.

しかしながら前者の方法は回路が複雑でしがも溶液毎に
、即ち温度係数毎に温度補償回路の多数の回路要素の定
数を変更する必要があり、温度補償回路の汎用性がなが
った。
However, the former method requires a complicated circuit and requires changing the constants of many circuit elements of the temperature compensation circuit for each solution, that is, for each temperature coefficient, which reduces the versatility of the temperature compensation circuit.

一方後者の方法は回路は比較的簡単であるが厳密に制約
されたB定数を持つサーミスタを用意することはサーミ
スタの製作技術上から難かしく、がっ多種のB定数のサ
ーミスタを揃えることは現実的に非常に困難であった。
On the other hand, in the latter method, although the circuit is relatively simple, it is difficult to prepare a thermistor with a strictly limited B constant due to thermistor manufacturing technology, and it is not practical to prepare thermistors with a wide variety of B constants. It was extremely difficult.

この考案の目的は比較的簡単な回路で温度係数を変更す
ることができる温度補償回路を提供するものである。
The purpose of this invention is to provide a temperature compensation circuit that can change the temperature coefficient with a relatively simple circuit.

この考案によれば温度補償されるべき入力信号と可変利
得回路の出力とを加算回路で加算し、その加算回路の出
力を温度変化によって変化する素子を通したものと、極
性反転したものとを上記可変利得回路にて加算すること
によって温度補償を行うと共に、上記可変利得回路の利
得を調整することによってその温度補償特性の温度係数
を変更することができるようにされる。
According to this invention, an input signal to be temperature-compensated and the output of a variable gain circuit are added in an adder circuit, and the output of the adder circuit is divided into two types: one that passes through an element that changes depending on temperature changes, and one that has its polarity inverted. Temperature compensation is performed by addition in the variable gain circuit, and the temperature coefficient of the temperature compensation characteristic can be changed by adjusting the gain of the variable gain circuit.

このようにして温度によって指数函数的に変化する物理
量の温度補償ができ、しかもその温度係数をも調整する
ことが簡単にできる。
In this way, it is possible to compensate for the temperature of a physical quantity that changes exponentially with temperature, and also easily adjust its temperature coefficient.

温度が上昇すると測定値が変化する物理量、例えば導電
率のtoCにおける値をa(t)とすると、一般にa(
t)=f (t−to) a (to)となる。
If the physical quantity whose measured value changes as the temperature rises, for example the value of conductivity at toC, is a(t), then generally a(
t)=f (t-to) a (to).

コ・テtoは基準温度である。The temperature is the reference temperature.

一般に温度係数は2〜30%であり、又温度補償範囲が
狭いのでf(t(o)は1に近い値となる。
Generally, the temperature coefficient is 2 to 30%, and since the temperature compensation range is narrow, f(t(o) has a value close to 1.

従ってa(t)[1+α(tto)−α(to)) a
(to)と書替えることができる。
Therefore a(t)[1+α(tto)−α(to)) a
It can be rewritten as (to).

測定値を成る基準温度toにおける値に補正するために
は なる計算をすれば良い。
In order to correct the measured value to the value at the reference temperature to, the following calculations may be performed.

この考案は上記(1)式の演算を自動的に行なって物理
量の温度補正を行ない、しがもα(1)を任意に簡単に
設定でき、つまり温度係数を自由に変えることができる
温度補償回路を提案するものでりる。
This device automatically calculates the above equation (1) to correct the temperature of the physical quantity, and also allows α(1) to be arbitrarily and easily set. In other words, temperature compensation allows the temperature coefficient to be changed freely. This is a proposal for a circuit.

第1図に示すように入力端子11からの温度補償される
べき信号は可変利得回路12からの信号と加算回路13
で加算される。
As shown in FIG.
is added.

即ち入力端子11よりの入力信号は抵抗器14を通して
加算回路13における演算増幅器15の非反転入力端に
供給されると共に可変利得回路12の出力が抵抗器16
を通じて演算増幅器15の非反転入力端に供給される。
That is, the input signal from the input terminal 11 is supplied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 15 in the adder circuit 13 through the resistor 14, and the output of the variable gain circuit 12 is supplied to the resistor 16.
It is supplied to the non-inverting input terminal of operational amplifier 15 through.

加算回路13においてその演算増幅器15の非反転入力
端子は抵抗器17を通じて共通電位点に接続され、反転
入力端子は抵抗器18を通じて共通電位点に接続される
と共に抵抗器19を通じて出力端に接続される。
In the adder circuit 13, the non-inverting input terminal of the operational amplifier 15 is connected to a common potential point through a resistor 17, and the inverting input terminal is connected to the common potential point through a resistor 18 and to the output terminal through a resistor 19. Ru.

この加算回路13の出力つまり演算増幅器15の出力は
出力端子21に供給されると共に増幅器15の出力は温
度によって抵抗値が変化する素子、例えばサーミスタ2
2を通したものと、反転された信号とが可変利得回路1
2で加算される。
The output of this adder circuit 13, that is, the output of the operational amplifier 15, is supplied to an output terminal 21, and the output of the amplifier 15 is supplied to an element whose resistance value changes depending on the temperature, such as a thermistor 2.
2 and the inverted signal are sent to variable gain circuit 1.
2 is added.

即ち演算増幅器15の出力端は温度によって抵抗値が変
化する素子22を通じて可変利得回路12の演算増幅器
23の反転入力端に接続され、又増幅器15の出力は抵
抗器24を通じて反転回路25を構成する演算増幅器2
6の反転入力端に供給される。
That is, the output terminal of the operational amplifier 15 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 23 of the variable gain circuit 12 through an element 22 whose resistance value changes depending on temperature, and the output of the amplifier 15 constitutes an inverting circuit 25 through a resistor 24. Operational amplifier 2
It is supplied to the inverting input terminal of 6.

演算増幅器26の非反転入力端は共通電位点に接続され
、その反転入力端及び出力端間に帰還抵抗器27が接続
される。
A non-inverting input terminal of the operational amplifier 26 is connected to a common potential point, and a feedback resistor 27 is connected between the inverting input terminal and the output terminal.

反転回路25の出力つまり加算回路13の出力が反転さ
れた信号は抵抗器2Bを通じて可変利得回路12の増幅
器23の反転入力端に供給される。
The output of the inverting circuit 25, that is, the signal obtained by inverting the output of the adding circuit 13, is supplied to the inverting input terminal of the amplifier 23 of the variable gain circuit 12 through the resistor 2B.

増幅器23の非反転入力端は共通電位点に接続され、そ
の反転入力端及び出力端間に可変抵抗器29が接続され
て演算増幅器23と共に可変利得回路12が構成される
A non-inverting input terminal of the amplifier 23 is connected to a common potential point, a variable resistor 29 is connected between the inverting input terminal and the output terminal, and the variable gain circuit 12 is configured together with the operational amplifier 23.

今抵抗器14.16,17.1B、19,24,27.
28.29の各抵抗値をR1,R2,R3,R4,R5
,R6,R7,R8゜Rα、サーミスタ22の抵抗値を
Rtとし、入力端子11の入力電圧をVi、出力端子2
1の出力電圧をvo、演算増幅器26の出力電圧をe2
、演算増幅器23の出力電圧をe3とそれぞれすると、
演算増幅器15.23.26はそのオープンループ利得
が非常に大きいので各増幅器の利得は外部抵抗だけで決
り、次の式が戊り立つ。
Now resistors 14.16, 17.1B, 19, 24, 27.
28. Each resistance value of 29 is R1, R2, R3, R4, R5
, R6, R7, R8°Rα, the resistance value of the thermistor 22 is Rt, the input voltage of the input terminal 11 is Vi, the output terminal 2
The output voltage of the operational amplifier 26 is vo, and the output voltage of the operational amplifier 26 is e2.
, and the output voltage of the operational amplifier 23 is e3, respectively.
Since the operational amplifiers 15, 23, and 26 have very large open loop gains, the gain of each amplifier is determined only by the external resistance, and the following equation is established.

こ・でR2//R3は抵抗器16.17の並列抵抗値、
Rt//R3は抵抗器14.17の並列抵抗値である。
Here, R2//R3 is the parallel resistance value of resistors 16 and 17,
Rt//R3 is the parallel resistance value of resistor 14.17.

voの式においてその係数R4+R5は加算回路13の
4 利得であり、()内の第1項は入力端子11がらの入力
信号Viが抵抗器14と抵抗器16及び17の並列回路
とによって分圧されて演算増幅器15に達した値であり
、又同様に第2項は抵抗器16と抵抗器14及び17の
並列回路とによって演算増幅器23の出力e3が分圧さ
れて演算増幅器15の入力端に達した値である。
In the formula for vo, the coefficient R4+R5 is the 4 gain of the adder circuit 13, and the first term in parentheses means that the input signal Vi from the input terminal 11 is divided by the resistor 14 and the parallel circuit of resistors 16 and 17. Similarly, the second term is the value obtained by dividing the output e3 of the operational amplifier 23 by the resistor 16 and the parallel circuit of the resistors 14 and 17 and reaching the input terminal of the operational amplifier 15. This is the value reached.

e3はサーミスタ23を通じた加算回路の出力と反転回
路25の出力とのそれぞれの利得倍されたものを加算し
たものである。
e3 is the sum of the output of the adder circuit through the thermistor 23 and the output of the inverter circuit 25 multiplied by their respective gains.

上記式においてR6−R7、つまり反転回路25の利得
を1としてe2.e3を消去すると、となる。
In the above equation, assuming that R6-R7, that is, the gain of the inverting circuit 25, is 1, e2. When e3 is deleted, it becomes.

標準温度におけるサーミスタ22の抵抗値Rt。Resistance value Rt of the thermistor 22 at standard temperature.

更に とすると、 となる。Furthermore Then, becomes.

物理量が温度に比例する場合はa(t)〔1+α(t
to )) a(to )と表わすことができる。
When a physical quantity is proportional to temperature, a(t) [1+α(t
to )) a(to ).

よって(2)式においてβ=γ(t −To )とすれ
ば温度補償された出力が得られる。
Therefore, by setting β=γ(t − To ) in equation (2), a temperature-compensated output can be obtained.

このようにβ=γ(tto)の関係のサーミスタ22を
得ることは従来から行なわれていることである。
Obtaining the thermistor 22 with the relationship β=γ(tto) in this manner has been conventionally performed.

こ・で温度係数はRαbγとなるが、このRαを調整す
ることによって温度係数を変化することができる。
Here, the temperature coefficient becomes Rαbγ, but the temperature coefficient can be changed by adjusting this Rα.

又温度係数はRαに比例するため可変抵抗器29の調整
用摘回動角位置に対し等分目盛を付けておくことによっ
て予め較正しておけば温度係数を簡単に設定することが
できる。
Furthermore, since the temperature coefficient is proportional to Rα, the temperature coefficient can be easily set by calibrating the variable resistor 29 in advance by attaching an equal division scale to the adjustment turning angle position.

βをt−4oに比例させるには例えば第2図に示すよう
にサーミスタ22′と抵抗器31との直列回路と並列に
抵抗器32を接続し、これ等抵抗器31゜32の抵抗値
を適当な値に選んでこの回路を第1図における素子22
の代りに使用すればβを温度差(t −To )に比例
させることができる。
To make β proportional to t-4o, for example, as shown in Figure 2, connect a resistor 32 in parallel with the series circuit of the thermistor 22' and resistor 31, and set the resistance values of these resistors 31 and 32. By selecting appropriate values, this circuit can be replaced with element 22 in FIG.
If used instead of , β can be made proportional to the temperature difference (t − To ).

入力測定信号の物理量が温度に対して指数函数的に変化
する場合はa (t )=eP (t、−to) xa
(to )と表わされる。
If the physical quantity of the input measurement signal changes exponentially with temperature, a (t) = eP (t, -to) xa
It is expressed as (to).

このような関係のものは例えば導電率その他色々なもの
が存在している。
There are various things related to this, such as electrical conductivity.

この場合においては(2)式においてβ=ep3t−t
0ゝとすればよく、その場合は(2)式は となる。
In this case, in equation (2), β=ep3t-t
It suffices to set it to 0ゝ, and in that case, equation (2) becomes.

この場合Rαを変化させることによってpより小さい係
数qに対して(3)式は ■o工aeq(t j O)V、 (4
)と近似させることができる。
In this case, by changing Rα, equation (3) for a coefficient q smaller than p becomes
) can be approximated as

即ち指数函数的に変化するものに対する温度補償ができ
る。
That is, it is possible to compensate for the temperature that changes exponentially.

このβをeP(t−toゝの関係にするには第2図にお
ける抵抗器31.32の抵抗値を調整すればよく、この
ようなことは従来からも知られている。
In order to bring this β into the relationship eP(t-to), it is sufficient to adjust the resistance values of the resistors 31 and 32 in FIG. 2, and this has been known from the past.

第3図に、p==Q。04tO−10≦t≦to+10
におけるae q (t、−t、01と(3)式との誤
差を示す。
In Figure 3, p==Q. 04tO-10≦t≦to+10
The error between ae q (t, -t, 01 and equation (3) is shown.

即ち本来欲しイ直は(4)式でお勤<(3)式の特性を
示し、都±5°Cの範囲内でその誤差が0.5%以下で
、補償喰い場合はち±5°Cで20%以上の誤差を土間
場合と比較して十分補償することができる。
In other words, the originally desired speed is expressed by equation (4), which shows the characteristics of < equation (3), and the error is less than 0.5% within the range of +/-5°C, and if compensation is taken, it is ±5°C. This can sufficiently compensate for an error of 20% or more compared to the case with a dirt floor.

この場合にpが小さく、かつ温度補償範囲が狭いという
制約があるが、温度に対して指数函数的に変化する物理
量を温度補償することができる。
In this case, although there are constraints that p is small and the temperature compensation range is narrow, it is possible to temperature compensate a physical quantity that changes exponentially with temperature.

又(3)及び(4)式においてqはRαpに比例するめ
で抵抗器29の抵抗値を調整することによって温度係数
を簡単に変えることができる。
Furthermore, since q in equations (3) and (4) is proportional to Rαp, the temperature coefficient can be easily changed by adjusting the resistance value of the resistor 29.

尚第4図に示すように可変利得回路12の利得を調整す
るには演算増幅器23の出力を可変抵抗器29を通じて
共通電位点に接続し、その可動子を抵抗器33を通じて
演算増幅器・23の反転入力端に接続し、その可変抵抗
器29の可動子を調節するようにしてもよい。
To adjust the gain of the variable gain circuit 12, as shown in FIG. The movable element of the variable resistor 29 may be adjusted by connecting it to the inverting input terminal.

以上述べたようにこの考案による温度補償回路によれば
測定量が温度に比例して変化する場合、或いは指数函数
的に変化する場合においても温度補償することができる
As described above, according to the temperature compensation circuit according to this invention, temperature compensation can be performed even when the measured quantity changes in proportion to the temperature or changes in an exponential manner.

しかもその温度係数を可変抵抗器29を調整することに
よって簡単に調整することができる。
Furthermore, the temperature coefficient can be easily adjusted by adjusting the variable resistor 29.

このように温度係数を調整しても基準温度においてはβ
−1となり(2)式において■。
Even if the temperature coefficient is adjusted in this way, β
-1 and ■ in equation (2).

はaViとなって一定であり、つまり温度係数を変化さ
せてもスパンは変化しない。
is constant as aVi, that is, the span does not change even if the temperature coefficient is changed.

又温度係数は抵抗器29の抵抗値に比例するため、上述
したようにその調整つまみの回動位置に等分目盛を付け
ることによって簡単に目的値に設定することができる。
Furthermore, since the temperature coefficient is proportional to the resistance value of the resistor 29, it can be easily set to a target value by attaching an equal division scale to the rotational position of the adjustment knob as described above.

更に温度に比例して変化する物理量に対しても温度補償
ができ、かつその温度係数を変更することができる。
Furthermore, temperature compensation can be performed for physical quantities that change in proportion to temperature, and the temperature coefficient thereof can be changed.

尚上述において温度による抵抗値の変化する素子として
はサーミスタの代りに温度に比例的に変化する信号を出
す温度検出端を使用すれば温度による比例的に変化する
温度特性の補償回路となる。
In the above description, if a temperature detection terminal that outputs a signal that changes proportionally to temperature is used instead of a thermistor as the element whose resistance value changes depending on temperature, a compensation circuit for temperature characteristics that changes proportionally to temperature can be obtained.

この場合も一種の検出端と一個の回路素子を変更するこ
とによってその温度検出端の温度係数より小さい範囲内
において任意の温度係数を設定することができる。
In this case as well, by changing one type of detection terminal and one circuit element, it is possible to set an arbitrary temperature coefficient within a range smaller than the temperature coefficient of the temperature detection terminal.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの考案による温度補償回路の例を示す接続図
、第2図はその温度によって抵抗値が変化する素子の例
を示す図、第3図はこの回路の温度によって物理量が指
数函数的に変化する場合の誤差を示す曲線図、第4図は
この考案の温度補償回路の一部の変形を示す図である。 11:入力端子、12:可変利得回路、13:加算回路
、 25:反転回路、 22:温度によって抵抗値が変 化する素子。
Figure 1 is a connection diagram showing an example of a temperature compensation circuit based on this invention, Figure 2 is a diagram showing an example of an element whose resistance value changes depending on the temperature, and Figure 3 is a diagram showing an example of an element whose resistance value changes depending on the temperature. FIG. 4 is a diagram showing a partial modification of the temperature compensation circuit of this invention. 11: Input terminal, 12: Variable gain circuit, 13: Adding circuit, 25: Inverting circuit, 22: Element whose resistance value changes depending on temperature.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 入力端子と可変利得回路の出力側とに接続され、上記入
力端子からの入力信号と上記可変利得回路の出力とを加
算する加算回路と、その加算回路の出力側に一端が接続
され、温度により抵抗値が変化する素子と、上記加算回
路の出力側に接続され、その加算回路の出力を極性反転
して出力する反転回路と、その反転回路の出力側及び上
記素子の他端に入力側が接続され、上記反転回路の出力
と上記素子を通じて供給される上記加算回路の出力とを
加算すると共に、利得を変化することができる上記可変
利得回路と、上記加算回路の出力側に接続され、温度補
償された信号が得られる出力端子とを有し、補償しよう
とする上記入力信号の温度係数に応じて上記可変利得回
路の利得を設定するようにした温度補償回路。
An adder circuit is connected to the input terminal and the output side of the variable gain circuit, and adds the input signal from the input terminal and the output of the variable gain circuit; one end is connected to the output side of the adder circuit; An element whose resistance value changes, an inverting circuit that is connected to the output side of the adding circuit and outputs the output of the adding circuit by inverting the polarity, and an input side is connected to the output side of the inverting circuit and the other end of the above element. The variable gain circuit is connected to the output side of the adder circuit and is connected to the output side of the adder circuit to add the output of the inverting circuit and the output of the adder circuit supplied through the element and to change the gain. and an output terminal from which a signal is obtained, and the gain of the variable gain circuit is set according to the temperature coefficient of the input signal to be compensated.
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