JPS6329217A - 赤外線センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、サーミスタを利用した赤外線センサに関する
。

（従来の技術） 近年、赤外線を放射する被測定物体の温度を赤外線セン
サを用いて非接触で検出すると言うことが広く多なわれ
ている。この種の赤外線センサでは、温度変化により抵
抗値が変化する特性をもつサーミスタが多用され、この
−例を第３図に示す。

つまり同図に示す通り被測定物体の温度を検知するサー
ミスタＳと、第１の抵抗１（ｔ、第２の抵抗Ｒ２及び第
３の抵抗Ｒ３とによりブリッジ回路を形成し、このブリ
ッジ回路を直流電源で駆動するものである。

またここで１周囲温度の変化に起因するサーミスタの抵
抗値の変動を補正するため、第３の抵抗Ｒ３を温度補償
用のサーミスタに置換する手法も用いられている。

この様な構成とし、このブリッジで′生ずる電圧を例え
ば、直流増幅器で増幅すれば、被測定物体から放射され
た赤外線の絶対量のみが検出できる利点があり好ましい
。

しかしながら通常用いられているサーミスタ自体の感度
は１℃の温度変化あたり約１０〜１００μｖ程度である
のに対し、このサーミスタの出力を増幅する直流増幅器
は９周囲源度が１℃変化すると入力に換算して約１μ■
以上のドリフト電圧が生じる。したがって増幅器の自己
発熱、雰囲気温度の変化等が生じると、このドリフトが
温度の検出精度を著しく低下させるという問題があった
。つまり具体的には増幅器は、その自己発熱、雰囲気温
度の変動により通常約数中度以上の温度変化が生じるが
、この場合のドリフト電圧は入力に換算度以下であるの
で、被測定物体の１℃程度の変動を実際に検出すること
は困難であった。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の如く、従来の赤外線センサでは、直流増幅器の温
度ドリフトにより、精度の良い温度検出ができないとい
う問題があった。

そこで本発明では以上の問題点を解消するもので温度ド
リフトの影響の少ない交番増幅器で増幅できる構成とす
ることにより、高精度の温度検出を可能とする赤外線セ
ンサを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、ＭＯＳ　ＦＥＴと、このＭＯＳ　ＦＥＴのゲ
ートに交番電圧を印加する交番電圧源と、このＭＯＳ　
ＦＥＴのドレイン及びソース間に直列的に接続される第
１の抵抗、第２の抵抗及び直流電源と。

第１の抵抗と第２の抵抗と並列的に接続されるサーミス
タ及び第３の抵抗と第１の抵抗と第２の抵抗間と、サー
ミスタと第３の抵抗間との間に生じる交番電圧を増幅す
る交番電圧増幅器とを備えた赤外線センサである。

（作用） 本発明の赤外線センサでは、ドレイン及びソース間に接
続される直流電源により動作されるＭＯＳＦＥＴはその
ゲートに交番電圧が印加されるので。

ドレイン、ソース間には交番電圧が発生する。この交番
電圧は３つの抵抗及びサーミスタとから成るブリッジ回
路を駆動するので、第１の抵抗と第２の抵抗間と、サー
ミスタと第３の抵抗間との間に生じる出力は交番電圧と
なる。したがって、この出力を交番電圧増幅器で増幅で
きるので、増幅器の温度ドリフトが少なく、結果として
高精度の温度検出が可能である。

（実施例） 本発明に係る赤外線センサの実施例を以下に図面を用い
て詳細に説明する。

つまり、第１図に示す様に、　ＭＯＳ　ＦＥＴ　１のゲ
ー）ＩＧは１例えば正弦波等の交番電圧を発生する交番
電圧源２と接続されている。またこのＭＯＳＦＥＴ　１
のドレインＩＤ及びソース１８間には９例えばｌｌｋΩ
の抵抗値を有する第１の抵抗Ｒ１と。

例えば１ｌｋＱ硫抵抗値を有する第２の抵抗Ｒ２とが接
続されている。加えて、この第１の抵抗Ｒ１と第２の抵
抗″Ｒ２との間には９例えば５■の直流電圧を生ずる直
流室−３゛が挿入されている。

また、これらの第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２と、並
列的に、サーミスタ４と第３の抵抗である温度補償用の
サーミスタ５が接続されている。

すなわち、換言すれば、第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ
２と、サーミスタ４と温度補償用のサーミスタ５とによ
りブリッジ回路が構成されている。

ここでサーミスタ４としては、サーミスタ定数Ｂ＝３５
００に、０℃の時の抵抗値が５０にΩの特性を有するも
のとし、また第３の抵抗である温度補償用のサーミスタ
５としてはサーミスタ定数Ｂ−３５００に、０℃の時の
抵抗値が５０　ｋＱの特性を有するものを本実施例では
使用した。

またさらに、第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２との間に
形成された端子Ａ１と、サーミスタ４と温度補償用のサ
ーミスタ５との間に形成された端子Ａ２との間に電圧と
して現われる検出出力は１例えば既存の交番電圧増幅器
６に入力され、増幅される。

以上の様に構成された赤外線センサの作用等について以
下に説明する。

交番電圧源２によりＭＯＳ　ＦＥＴ　１のゲートＩＧに
印加された交番電圧は、　ＭＯＳ　ＦＥＴのゲート・が
高い絶縁性を有するため、ドレインＩＤまたはソースＩ
Ｓへ電流として混入することがなり、シたがってこのＭ
ＯＳ　ＦＥＴ１のドレインＩＤ及びソース１８間に印加
される直流電圧により、ＭＯＳ　ＦＥＴ　１は交番電圧
源として動作する。

したがってこの交番電圧によって抵抗Ｒ１，Ｒ２及びサ
ーミスタ４，５により構成されるブリッジ回路は駆動さ
れる。

前述の如く、ブリッジ回路は交番電圧によって駆動され
ているので、このブリッジ回路の端子Ａ１及びＡ２には
、サーミスタ４及び温度補償用のサーミスタ５の温度差
に応じた交番電圧が生じる。即ち、換言すれば、サーミ
スタ４が受光した赤外線の絶対放射量が微小な電圧とし
て生じ、この微小な交番電圧は、交番電圧増幅器６に入
力される。

この交番電圧増幅器は、従来用いていた直流増幅器に比
べて、温度変化等によるドリフトが著しく少ないので、
したがって、被測定物体の温度変化を精度良く検出する
ことができる。

即ち、既存のサーミスタの感度は一般的に約数十μＶ程
度であり、ブリッジ回路の端子ＡＩ及びＡ２間には、こ
れに温度差を乗じた微小な電圧が出力される。この微小
な電圧は３後段の交番電圧増幅器６で増幅されるが、こ
の増幅器の温度ドリフトは一般的に入力に換算して約１
／１００μＶ／’Ｃであるので、サーミスタの出力に雑
音として混入するドリフト電圧が極めて少なく、シたが
って被測定物体の温度を精度良く検出することが可能と
なる。

以上の実施例においては８周囲温度の変化に起因するサ
ーミスタの抵抗値の変動を補正するため第３の抵抗とし
てサーミスタを用いているが、被測定物体のみならず周
囲温度の変化を含めた温度の変動値を検出する場合等１
通常の抵抗を用いることもできる。

またさらに、実施例においては、サーミスタの特性を示
す数値等を用いて詳細に説明しているが。

これらに固執する必要はない。

また、交番増幅器の後段に、　ＭＯＳ　ＦＥＴのゲート
を駆動する交番電圧を比較信号として入力する同期整流
回路を付加して、赤外線センサの出力を整流しより一層
の高感度化、低雑音化を図ることもできる。

〔発明の効果〕

本発明の温度センサに依れば交番増幅器で、サーミスタ
の検出出力を増幅できるので、増幅器の温度ドリフトの
影響が低減でき、その結果、高精度の温度検出が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は３本発明の赤外線センサに係る一実施例を示す
概略図。 第２図は、従来の赤外線センサの一例を示す概略図 である。 １・・・・・・ＭＯＳ　　ＦＥＴ、　　　　ＩＧ・曲・
ゲート。 ＩＤ・・・・・・ドレイン、　　　１ｓ・・曲ンース。 ２・・・・・・交番電圧源、　　３・・・・・・直流電
源。 ４・・・・・・サーミスタｌ　　　Ｒ１・・曲第１の抵
抗、Ｒ２・・・・・・第２の抵抗、　　５・・・・・・
第３の抵抗。 ６・・・・・・交番電圧増幅器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＭＯＳＦＥＴと、 前記ＭＯＳＦＥＴのゲートに交番電圧を印加する交番電
   圧源と、 前記ＭＯＳＦＥＴのドレイン及びソース間に直列的に接
   続される第１の抵抗、第２の抵抗及び直流電源と、 前記第１の抵抗と第２の抵抗と並列的に接続されるサー
   ミスタ及び第３の抵抗と、 前記第１の抵抗と前記第２の抵抗間と、前記サーミスタ
   と前記第３の抵抗間との間に生じる交番電圧を増幅する
   交番電圧増幅器 とを備えたことを特徴とする赤外線センサ。