JPS6335384Y2 - - Google Patents

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JPS6335384Y2
JPS6335384Y2 JP15736482U JP15736482U JPS6335384Y2 JP S6335384 Y2 JPS6335384 Y2 JP S6335384Y2 JP 15736482 U JP15736482 U JP 15736482U JP 15736482 U JP15736482 U JP 15736482U JP S6335384 Y2 JPS6335384 Y2 JP S6335384Y2
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temperature
isolator
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ミリボルトアイソレータを用いた熱
電対入力の温度測定装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a thermocouple input temperature measuring device using a millivolt isolator.

本考案の温度測定装置は温度変化に伴うミリボ
ルトアイソレータのゲイン変動を補償する補償手
段を備えたものである。ここで、ミリボルトアイ
ソレータは、本願出願人によつて既に特願昭52−
107511号として提案しているものである。以下、
本考案を説明する前に第1図をもつてミリボルト
アイソレータについて説明する。
The temperature measuring device of the present invention is equipped with a compensation means for compensating for gain fluctuations of the millivolt isolator due to temperature changes. Here, the millivolt isolator has already been proposed in the patent application filed in 1972 by the applicant of the present application.
This is proposed as No. 107511. below,
Before explaining the present invention, a millivolt isolator will be explained with reference to FIG.

第1図において、VINは被測定信号源、D,
D′はそれぞれ一対のダイオードを逆並列接続し
て構成したダイオード回路である。両ダイオード
回路の印加電圧Vに対する電流Iの特性は第2図
の如く示される。Tは1:1のパルストランス
で、3次巻線n3を有し、この3次巻線n3には第3
図イで示すインパルス電流i0が供給される。C,
C′はコンデンサで、コンデンサCとダイオード回
路DおよびトランスTの1次巻線n1とで入力回路
が構成され、トランスTの2次巻線n2とダイオー
ド回路D′およびコンデンサC′とで出力回路が構成
される。トランスTを理想トランスとすれば、ト
ランスTの1次、2次巻線n1,n2に生じる電圧
e1,e2と巻線n1,n2を流れる電流i1,i2には、e1
e2、i1+i2=i0の関係が成立し、更にトランスTか
らみた左右の対称性を考慮すると、定常状態にお
いてはi1=i2=i0/2となる。3次巻線n3に供給
するインパルス電流i0として第2図イに示す振幅
±10の電流を用いれば、i1,i2は第3図ロの如く
振幅±I0/2のパルス電流となる。
In Figure 1, V IN is the signal source under test, D,
D′ is a diode circuit constructed by connecting a pair of diodes in antiparallel. The characteristics of the current I with respect to the applied voltage V of both diode circuits are shown in FIG. T is a 1:1 pulse transformer with a tertiary winding n3 ;
Impulse current i 0 shown in Figure A is supplied. C,
C' is a capacitor, and the input circuit is composed of the capacitor C, the diode circuit D, and the primary winding n1 of the transformer T, and the input circuit is composed of the secondary winding n2 of the transformer T, the diode circuit D', and the capacitor C'. An output circuit is configured. If transformer T is an ideal transformer, the voltage generated in the primary and secondary windings n 1 and n 2 of transformer T is
For currents i 1 and i 2 flowing through e 1 and e 2 and windings n 1 and n 2 , e 1 =
If the relationship e 2 , i 1 +i 2 =i 0 holds true, and further considering the left-right symmetry seen from the transformer T, then i 1 =i 2 =i 0 /2 in the steady state. If the impulse current i 0 supplied to the tertiary winding n 3 is a current with an amplitude of ±1 0 shown in Figure 2 A, then i 1 and i 2 are pulses with an amplitude of ±I 0 /2 as shown in Figure 3 B. It becomes an electric current.

第2図に示すダイオードD,D′のV,I特性
において、I=±I0/2に対応する端子間電圧の
絶対値をΔ1,Δ2(D′に対してはΔ′1,Δ′2)とす

ば、トランスTの1次巻線n1に生じる電圧e1はイ
ンパルス電流i0が正パルスの時は(VIN+Δ1)に、
i0が負のパルスの時は(VIN+Δ2)となる。同様
に、出力回路の巻線n2の電圧e2は第3図のハに示
す如くi0が正パルスの時にe2=VOUT+Δ′1、負パ
ルスの時にe2=VOUT−Δ′2となる。電圧e2はコン
デンサC2でろ波され、出力電圧VOUTとなる。こ
の出力電圧E2はe1=e2が成立する値で平衡する。
すなわち、出力電圧VOUTは、 i0が正パルスの時には ……VIN+Δ1=VOUT+Δ′1 i0が負パルスの時には ……VIN−Δ2=VOUT−Δ′2 で表わされる2つの式の加算平均値として導かれ
る。
In the V, I characteristics of diodes D and D' shown in Fig. 2, the absolute values of the voltages between the terminals corresponding to I = ±I 0 /2 are Δ 1 , Δ 2 (for D', Δ' 1 , Δ′ 2 ), the voltage e 1 generated in the primary winding n 1 of the transformer T becomes (V IN1 ) when the impulse current i 0 is a positive pulse.
When i 0 is a negative pulse, it becomes (V IN2 ). Similarly, the voltage e 2 of the winding n 2 of the output circuit is e 2 = V OUT + Δ′ 1 when i 0 is a positive pulse, and e 2 = V OUT − Δ when it is a negative pulse, as shown in Figure 3 C. ′ 2 . Voltage e 2 is filtered by capacitor C 2 resulting in an output voltage V OUT . This output voltage E 2 is balanced at a value that satisfies e 1 =e 2 .
In other words, the output voltage V OUT is expressed as: When i 0 is a positive pulse, ... V IN + Δ 1 = V OUT + Δ' 1 When i 0 is a negative pulse, ... V IN − Δ 2 = V OUT − Δ' 2 It is derived as the average value of the two equations.

VOUT=VIN−Δ1−Δ′1/2−Δ2−Δ′2/2 …(1) したがつて、Δ1=Δ′1、Δ2=Δ′2とすれば、
VOUTは入力直流電圧VINに等しく、かつ入力回路
とは電気的に絶縁された電圧となる。
V OUT =V IN −Δ 1 −Δ′ 1 /2−Δ 2 −Δ′ 2 /2 …(1) Therefore, if Δ 1 = Δ′ 1 and Δ 2 = Δ′ 2 ,
V OUT is equal to the input DC voltage V IN and is electrically isolated from the input circuit.

ところで、このようなミリボルトアイソレータ
において、パルストランスTにインダクタンスの
温度係数が零に近いものを使用した場合、ダイオ
ード回路D,D′に用いられるダイオードVBEの温
度変化による温度係数の影響が入出力間の伝達特
性のゲイン(ほゞ1対1)に対して現われる。
VBEの温度係数の値は−100±30ppm/℃程度で
ある。したがつて、第1図に示すミリボルトアイ
ソレータを使用した温度測定装置においてはこの
温度係数の補正を行なわないと、周囲の温度変化
に対して正しい精度が得られない。
By the way, in such a millivolt isolator, if a pulse transformer T with an inductance temperature coefficient close to zero is used, the influence of the temperature coefficient due to temperature changes in the diodes V BE used in the diode circuits D and D' will affect the input and output. This appears with respect to the gain (almost 1:1) of the transfer characteristic between.
The temperature coefficient value of V BE is approximately -100±30ppm/°C. Therefore, in the temperature measuring device using the millivolt isolator shown in FIG. 1, correct accuracy with respect to ambient temperature changes cannot be obtained unless the temperature coefficient is corrected.

本考案は、ミリボルトアイソレータを熱電対入
力の温度測定装置として用いた場合、熱電対の基
準接点補償用温度検出回路を利用して、ミリボル
トアイソレータの温度補償を行なうようにしたも
のである。
In the present invention, when a millivolt isolator is used as a thermocouple input temperature measuring device, a temperature detection circuit for compensating the reference junction of the thermocouple is used to compensate for the temperature of the millivolt isolator.

第4図は本考案に係る熱電対入力の温度測定装
置の一実施例のブロツク図である。第4図におい
て、1は第1図で示したミリボルトアイソレー
タ、2は基準接点補償用温度検出回路、3は双投
の切換スイツチ、4はアナログ・デイジタル変換
器、5はマイクロプロセツサ、6はマイクロプロ
セツサ5の出力を表示又は印字する表示又は印字
器、7は熱電対である。
FIG. 4 is a block diagram of an embodiment of a thermocouple input temperature measuring device according to the present invention. In FIG. 4, 1 is the millivolt isolator shown in FIG. 1, 2 is a temperature detection circuit for reference junction compensation, 3 is a double-throw changeover switch, 4 is an analog-to-digital converter, 5 is a microprocessor, and 6 is a A display or printer 7 for displaying or printing the output of the microprocessor 5 is a thermocouple.

熱電対7はミリボルトアイソレータ1の入力端
に接続されている。ミリボルトアイソレータ1と
基準接点補償用温度検出回路2の出力端は切換ス
イツチ3を介してアナログ・デイジタル変換器4
に接続され、アナログ・デイジタル変換器4の出
力はマイクロプロセツサ5を介して表示又は印字
器6に接続されている。
A thermocouple 7 is connected to the input of the millivolt isolator 1. The output terminals of the millivolt isolator 1 and the reference junction compensation temperature detection circuit 2 are connected to an analog-to-digital converter 4 via a changeover switch 3.
The output of the analog/digital converter 4 is connected to a display or printer 6 via a microprocessor 5.

このような構成において、熱電対7の熱起電力
VINをミリボルトアイソレータ7に入力すること
によつて、このアイソレータの出力端から第(1)式
で表わされる如くVINに等しく、かつ電気的に絶
縁された出力電圧VOUTが取り出される。一方、
基準接点補償用温度検出回路2は室温に対応した
電圧を出力する。
In such a configuration, the thermoelectromotive force of the thermocouple 7
By inputting V IN to the millivolt isolator 7, an output voltage V OUT which is equal to V IN and electrically isolated is taken out from the output terminal of this isolator, as expressed by equation (1). on the other hand,
The reference junction compensation temperature detection circuit 2 outputs a voltage corresponding to room temperature.

ここで、ある基準温度T0におけるミリボルト
アイソレータ1のゲインをG0とした場合、室温
Tにおけるミリボルトアイソレータ1のゲインG
は温度係数をα(−100±30ppm/℃)とすると G=G0(1+αΔT) …(2) ただし、 ΔT=T−T0 であらわされる。製造段階においてミリボルトア
イソレータ1の調整を行う際に、基準温度T0
ゲインG0及び温度係数αの各値はマイクロプロ
セツサ5のROMにあらかじめ覚えこまされてい
る。
Here, if the gain of millivolt isolator 1 at a certain reference temperature T 0 is G 0 , then the gain G of millivolt isolator 1 at room temperature T
When the temperature coefficient is α (-100±30ppm/℃), G=G 0 (1+αΔT)...(2) However, it is expressed as ΔT=T−T 0 . When adjusting the millivolt isolator 1 at the manufacturing stage, the reference temperature T 0 ,
The values of the gain G 0 and the temperature coefficient α are stored in the ROM of the microprocessor 5 in advance.

ここで、実際に温度測定を行なう場合には、基
準接点補償用温度検出回路2の出力をスイツチ3
で取り出してアナログ・デイジタル変換器4でデ
イジタル信号に変換し、マイクロプロセツサ5に
入力する。マイクロプロセツサ5はその入力を基
にして室温T1を得る。次にスイツチ3を切換え
てミリボルトアイソレータ1の出力をアナログ・
デイジタル変換器4でデイジタル信号に変換し、
そのデイジタル信号をマイクロプロセツサ5に入
力する。マイクロプロセツサ5は基準接点補償用
温度検出回路2が出力する室温T1に対応した電
圧と、既にマイクロプロセツサ5のROMに記憶
されている基準温T0におけるミリボルトアイソ
レータ1のゲインG0および温度係数αとから G1=G0(1+αΔT1) …(3) ΔT1=T1−T0 で表わされる演算をし、室温T1におけるゲイン
G1を得る。したがつて、ミリボルトアイソレー
タ1のゲインG1は温度補償され、マイクロプロ
セツサ5の出力としてミリボルトアイソレータ1
の温度係数が補償されたデータが得られる。この
出力は印字又は表示回路7で表示される。温度係
数αはα=100±30ppmと幅をもつているので、
α=−100ppm/℃で補正した場合に最大
30ppm/℃の温度係数変化は残ることになるが、
これも補償する場合にはその温度係数αもあらか
じめ測定しておき、正確なαをマイクロプロセツ
サ5に覚えこませておけば良い。なお、熱電対8
の基準接点温度を補償するにはマイクロプロセツ
サ5において熱電対8の出力から基準接点補償用
温度検出回路2の出力を引算することにより、容
易に行なうことができる。
When actually measuring the temperature, the output of the reference junction compensation temperature detection circuit 2 is switched to the switch 3.
The signal is taken out by the analog/digital converter 4, converted into a digital signal, and inputted to the microprocessor 5. The microprocessor 5 obtains the room temperature T1 based on the input. Next, switch 3 switches the output of millivolt isolator 1 to analog
Convert it into a digital signal with a digital converter 4,
The digital signal is input to the microprocessor 5. The microprocessor 5 calculates the voltage corresponding to the room temperature T 1 output by the reference junction compensation temperature detection circuit 2 and the gain G 0 of the millivolt isolator 1 at the reference temperature T 0 already stored in the ROM of the microprocessor 5. From the temperature coefficient α, calculate G 1 = G 0 (1 + αΔT 1 ) …(3) ΔT 1 = T 1 − T 0 , and calculate the gain at room temperature T 1 .
Get G1 . Therefore, the gain G 1 of millivolt isolator 1 is temperature compensated and the gain G 1 of millivolt isolator 1 is
Data with compensated temperature coefficients is obtained. This output is displayed on a print or display circuit 7. Since the temperature coefficient α has a range of α=100±30ppm,
Maximum when corrected at α=-100ppm/℃
Although the temperature coefficient change of 30ppm/℃ will remain,
If this is also to be compensated for, the temperature coefficient α may also be measured in advance and the microprocessor 5 may memorize the accurate value α. In addition, thermocouple 8
The reference junction temperature can be easily compensated for by subtracting the output of the reference junction compensation temperature detection circuit 2 from the output of the thermocouple 8 in the microprocessor 5.

以上説明した如く、本考案によればミリボルト
アイソレータを用いた熱電対入力の温度測定を周
囲温度の変化に影響されずに行なうことができ
る。
As described above, according to the present invention, it is possible to measure the temperature of a thermocouple input using a millivolt isolator without being affected by changes in ambient temperature.

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

第1図は本考案に用いられるミリボルトアイソ
レータの回路図、第2図および第3図は第1図回
路の動作を説明するための図、第4図は本考案に
係る実施例の回路図である。 1……ミリボルトアイソレータ、2……基準接
点補償用温度検出回路、3……スイツチ、4……
アナログデイジタル変換器、5……マイクロプロ
セツサ、6……表示又は印字器、7……熱電対。
Figure 1 is a circuit diagram of a millivolt isolator used in the present invention, Figures 2 and 3 are diagrams for explaining the operation of the circuit in Figure 1, and Figure 4 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention. be. 1...millivolt isolator, 2...temperature detection circuit for reference junction compensation, 3...switch, 4...
Analog-digital converter, 5... microprocessor, 6... display or printer, 7... thermocouple.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 1次、2次および3次巻線を有するパルストラ
ンスとそれぞれ一対のダイオードが逆並列接続さ
れてなる2組のダイオード回路および一対のコン
デンサを具備し、前記1次巻線に逆並列接続ダイ
オード回路の1組を直列に接続するとともにコン
デンサの1つを並列に接続することにより入力回
路を構成し、前記2次巻線に逆並列接続ダイオー
ド回路の他の組を直列に接続するとともに他のコ
ンデンサを並列に接続することにより出力回路を
構成し、前記トランスに設けた3次巻線にパルス
信号を与えるようにしたミリボルトアイソレー
タ、 このミリボルトアイソレータの入力端に接続さ
れた熱電対、 室温T1を検出しこの室温に対応した電力を出
力する基準接点補償用温度検出回路、 前記ミリボルトアイソレータと基準接点補償用
温度検出回路の出力をデイジタル信号に変換する
アナログ・デイジタル変換器、および、 ある基準温度T0における前記ミリボルトアイ
ソレータのゲインG0と、ミリボルトアイソレー
タの温度係数αと、前記室温T1に対応した基準
接点補償用温度検出回路の出力とを基にして下式
に示す演算を行ない、前記ミリボルトアイソレー
タのゲインG1の温度補償を行なうマイクロプロ
セツサ、を具備した温度測定装置。 G1=G0(1+αΔT1) ΔT1=T1−T0
[Claims for Utility Model Registration] A pulse transformer having primary, secondary, and tertiary windings, two sets of diode circuits each having a pair of diodes connected in antiparallel, and a pair of capacitors; An input circuit is constructed by connecting one set of anti-parallel connected diode circuits in series to the winding and connecting one of the capacitors in parallel, and the other set of anti-parallel connected diode circuits is connected to the secondary winding. A millivolt isolator is connected in series and another capacitor is connected in parallel to form an output circuit to give a pulse signal to the tertiary winding provided in the transformer. a temperature detection circuit for reference junction compensation that detects room temperature T1 and outputs power corresponding to this room temperature, and an analog-to-digital conversion that converts the outputs of the millivolt isolator and the temperature detection circuit for reference junction compensation into digital signals. Based on the gain G 0 of the millivolt isolator at a certain reference temperature T 0 , the temperature coefficient α of the millivolt isolator, and the output of the reference junction compensation temperature detection circuit corresponding to the room temperature T 1 , the following formula is calculated. 1. A temperature measuring device comprising: a microprocessor that performs the calculation shown in FIG. G 1 =G 0 (1+αΔT 1 ) ΔT 1 =T 1 −T 0
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