JPH0140940B2 - - Google Patents
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- JPH0140940B2 JPH0140940B2 JP56132006A JP13200681A JPH0140940B2 JP H0140940 B2 JPH0140940 B2 JP H0140940B2 JP 56132006 A JP56132006 A JP 56132006A JP 13200681 A JP13200681 A JP 13200681A JP H0140940 B2 JPH0140940 B2 JP H0140940B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- magnetic
- voltage
- magnetic field
- generating means
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/36—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using magnetic elements, e.g. magnets, coils
- G01K7/38—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using magnetic elements, e.g. magnets, coils the variations of temperature influencing the magnetic permeability
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、温度を電気信号に変換する温度検
出器（thermodetector）に関する。より詳細に
は、温度に応じて強磁性体の透磁率が変化するこ
とにより、磁界発生手段の磁界強度が変化するよ
うにし、この磁界強度を電気信号に変換する温度
検出器に関する。
出器（thermodetector）に関する。より詳細に
は、温度に応じて強磁性体の透磁率が変化するこ
とにより、磁界発生手段の磁界強度が変化するよ
うにし、この磁界強度を電気信号に変換する温度
検出器に関する。
一般に、電気的に温度を感知し、それを表示或
は他の装置の信号として使用するような場合に、
温度或は温度変化を電気信号に変換する所謂度検
出器が必要である。
は他の装置の信号として使用するような場合に、
温度或は温度変化を電気信号に変換する所謂度検
出器が必要である。
従来、温度検出器としては、半導体を感温部と
したもの、特殊陶磁器を感温部としたもの、或は
熱電対式のもの等がある。これらのうち半導体、
特殊陶磁器を感温部としたものは、温度変化に応
じて電気抵抗が変わることを利用したものであ
り、電気抵抗変化を電圧変換して温度に応じた電
圧値を得る。このような温度検出器においては、
温度変化に対する電圧変化の対応が十分でなく、
直線性が悪いという不具合がある。又、半導体、
特殊陶磁器を感温部としている為、耐振動、耐衝
撃性に劣るという点で満足出来るものではない。
一方、熱電対式の温度検出器は、温度に応じた電
圧が生ずことを利用したものであるか、感温部と
は別に、一定の低温に保たれた冷接点を設ける必
要がある。一般には魔法瓶等に氷を入れて、その
中に冷接点部を置くということが行われており、
装置として大掛かりなものとなり実用的でない。
又、振動や衝撃に対しても堅牢なものではない。
したもの、特殊陶磁器を感温部としたもの、或は
熱電対式のもの等がある。これらのうち半導体、
特殊陶磁器を感温部としたものは、温度変化に応
じて電気抵抗が変わることを利用したものであ
り、電気抵抗変化を電圧変換して温度に応じた電
圧値を得る。このような温度検出器においては、
温度変化に対する電圧変化の対応が十分でなく、
直線性が悪いという不具合がある。又、半導体、
特殊陶磁器を感温部としている為、耐振動、耐衝
撃性に劣るという点で満足出来るものではない。
一方、熱電対式の温度検出器は、温度に応じた電
圧が生ずことを利用したものであるか、感温部と
は別に、一定の低温に保たれた冷接点を設ける必
要がある。一般には魔法瓶等に氷を入れて、その
中に冷接点部を置くということが行われており、
装置として大掛かりなものとなり実用的でない。
又、振動や衝撃に対しても堅牢なものではない。
また、従来のセンサの１例として永久磁石と、
永久磁石の磁場内に配置された感熱部とトランス
部を有するものがある。このセンサでは、感熱部
は温度に応じて透磁率が変化する。温度によりト
ランス部を通過する磁束が変化し、トランス部の
磁心の飽和状態が変化するので、１次側の巻線に
与えた信号に対して２次側の巻線の出力が変化
し、温度を検出できる。このセンサは、例えば、
実開昭51−3382号公報に開示されている。
永久磁石の磁場内に配置された感熱部とトランス
部を有するものがある。このセンサでは、感熱部
は温度に応じて透磁率が変化する。温度によりト
ランス部を通過する磁束が変化し、トランス部の
磁心の飽和状態が変化するので、１次側の巻線に
与えた信号に対して２次側の巻線の出力が変化
し、温度を検出できる。このセンサは、例えば、
実開昭51−3382号公報に開示されている。
しかし、この種のセンサは、漏れ磁束によりト
ランスのコアが飽和している状態でも２次側のコ
イルに電圧が発生することがある。また、コアの
磁気飽和の度合いにより出力が変化するものであ
るので、定常的に温度値が出力されるものの、コ
アや永久磁石の材質の影響を受けやすく、出力値
が不安定である。このため、リニアな出力を要求
されるタイプのセンサには不向きである。
ランスのコアが飽和している状態でも２次側のコ
イルに電圧が発生することがある。また、コアの
磁気飽和の度合いにより出力が変化するものであ
るので、定常的に温度値が出力されるものの、コ
アや永久磁石の材質の影響を受けやすく、出力値
が不安定である。このため、リニアな出力を要求
されるタイプのセンサには不向きである。
この発明の主目的は、温度変化に対する出力電
気信号値の対応が良く、直線性に富み安定した特
性を備えた温度検出器を提供することにある。
気信号値の対応が良く、直線性に富み安定した特
性を備えた温度検出器を提供することにある。
この発明の目的は、耐振動性、耐衝撃性に富む
堅固な温度検出器を提供することにある。
堅固な温度検出器を提供することにある。
この発明の他の目的は、温度を変換して得られ
た電気信号の電気的処理が比較的に簡単な温度検
出器を提供することである。
た電気信号の電気的処理が比較的に簡単な温度検
出器を提供することである。
この発明のさらに目的とするところは、近年急
速に進歩をとげ、電気的処理能力に勝れたデイジ
タル式マイクロコンピユータ等の大規模集積回路
にて、比較的に単純な読み取り論理で温度の電気
信号を読み取り得る温度検出器を提供することで
ある。
速に進歩をとげ、電気的処理能力に勝れたデイジ
タル式マイクロコンピユータ等の大規模集積回路
にて、比較的に単純な読み取り論理で温度の電気
信号を読み取り得る温度検出器を提供することで
ある。
この発明によれば、第１の実施例においては、
測温部に温度変化に応じて磁気特性（この発明で
は透磁率）が変化する強磁性体を配設し、これを
磁路の要部としこの強磁性体の磁路に対し直列に
磁界発生手段（例えば永久磁石或は電磁石）と電
気コイルが巻回された軟磁性体とを配設して磁気
閉回路を構成する。第２及び第３の実施例におい
ては、強磁性体の磁路に対し並列に磁界発生手段
と電気コイルが巻回された軟磁性体とを配設して
磁気閉回路を構成する。このような実施例に於
て、強磁性体は温度によつて磁気特性が大きく変
化し且つ測定温度範囲にても実用的な特性の変化
を有するものとされ、軟磁性体の横断面面積は磁
気飽和を生じやすいように小面積とされ、電気コ
イルの巻回数は比較的に低い印加電圧すなわち比
較的に低い通電電流レベルで軟磁性体が磁気飽和
するに十分に多い巻回数とされ、磁界発生手段は
軟磁性体及び強磁性体に適度の磁界を与えるに十
分なものとされる。
測温部に温度変化に応じて磁気特性（この発明で
は透磁率）が変化する強磁性体を配設し、これを
磁路の要部としこの強磁性体の磁路に対し直列に
磁界発生手段（例えば永久磁石或は電磁石）と電
気コイルが巻回された軟磁性体とを配設して磁気
閉回路を構成する。第２及び第３の実施例におい
ては、強磁性体の磁路に対し並列に磁界発生手段
と電気コイルが巻回された軟磁性体とを配設して
磁気閉回路を構成する。このような実施例に於
て、強磁性体は温度によつて磁気特性が大きく変
化し且つ測定温度範囲にても実用的な特性の変化
を有するものとされ、軟磁性体の横断面面積は磁
気飽和を生じやすいように小面積とされ、電気コ
イルの巻回数は比較的に低い印加電圧すなわち比
較的に低い通電電流レベルで軟磁性体が磁気飽和
するに十分に多い巻回数とされ、磁界発生手段は
軟磁性体及び強磁性体に適度の磁界を与えるに十
分なものとされる。
軟磁性体に巻回したコイルに電圧を印加し、電
圧印加始点より、軟磁性体が磁気飽和するまでの
時間をｔとすると、概略では、 ｔ−Ｎ／Ｅ・（φm−φx） …(1) となる。但し、Ｅ：電気コイル印加電圧 Ｎ：電気コイルの巻回数 φm：最大磁束（＝飽和磁束） φx：外部磁界による磁束 である。
圧印加始点より、軟磁性体が磁気飽和するまでの
時間をｔとすると、概略では、 ｔ−Ｎ／Ｅ・（φm−φx） …(1) となる。但し、Ｅ：電気コイル印加電圧 Ｎ：電気コイルの巻回数 φm：最大磁束（＝飽和磁束） φx：外部磁界による磁束 である。
而して、測温部に配設された強磁性体の磁気特
性（透磁率）が温度変化に応じて変化すると、強
磁性体内の磁路の磁気抵抗が変わる。これによ
り、磁界発生手段から磁路の一部に強磁性体を介
在させた磁気回路を通る磁束が増・減する。この
結果、軟磁性体を径る磁路を備えた磁気回路を通
る磁束が変化し、軟磁性体内の磁路の可通磁束
（軟磁性体内の磁路が通し得る最大磁束になる為
の残り磁束）値が変化する。従つて、上述した(1)
式に於ける軟磁性体に加わる外部磁束φxが変化
し、コイルに印加された電圧により、前記可通磁
束に対応した起磁力に必要な所定レベのコイル電
流が流れ、コイルに電圧を印加してからコイル電
流が所定レベルになるまでの時間ｔが変化する。
この時間ｔを計測することにより、温度、或は温
度変化を知ることが出来るわけである。従つてこ
の発明による温度検出器は、前記時間ｔを計測
し、電圧レベル、デイジタルコード等の電気信号
で温度等を表す電気回路又は半導体電子装置に接
続される。この発明の好ましい実施例において
は、軟磁性体を非晶質（amorphous）磁性体と
する。非晶質磁性体は、液相金属を急冷して作る
方法により製作される為固塊を得ることが困難で
あり、一般的に薄板状のものとして得られ、しか
も磁気的には強磁性であつて、透磁率及び飽和磁
化が大きく、保持力が小さい。又、機械的には破
断強さが極めて高く、弾力性および復元性に優れ
ている。このような非晶質磁性体の特性は、この
発明による温度検出器に極めて好都合であり、こ
れを用いると電気的には前記時間ｔの計測におい
て信号処理が簡単かつ高精度となる利点を有し、
製造が簡単で価格も安価となり、又、耐振性、耐
衝撃性も向上出来る。
性（透磁率）が温度変化に応じて変化すると、強
磁性体内の磁路の磁気抵抗が変わる。これによ
り、磁界発生手段から磁路の一部に強磁性体を介
在させた磁気回路を通る磁束が増・減する。この
結果、軟磁性体を径る磁路を備えた磁気回路を通
る磁束が変化し、軟磁性体内の磁路の可通磁束
（軟磁性体内の磁路が通し得る最大磁束になる為
の残り磁束）値が変化する。従つて、上述した(1)
式に於ける軟磁性体に加わる外部磁束φxが変化
し、コイルに印加された電圧により、前記可通磁
束に対応した起磁力に必要な所定レベのコイル電
流が流れ、コイルに電圧を印加してからコイル電
流が所定レベルになるまでの時間ｔが変化する。
この時間ｔを計測することにより、温度、或は温
度変化を知ることが出来るわけである。従つてこ
の発明による温度検出器は、前記時間ｔを計測
し、電圧レベル、デイジタルコード等の電気信号
で温度等を表す電気回路又は半導体電子装置に接
続される。この発明の好ましい実施例において
は、軟磁性体を非晶質（amorphous）磁性体と
する。非晶質磁性体は、液相金属を急冷して作る
方法により製作される為固塊を得ることが困難で
あり、一般的に薄板状のものとして得られ、しか
も磁気的には強磁性であつて、透磁率及び飽和磁
化が大きく、保持力が小さい。又、機械的には破
断強さが極めて高く、弾力性および復元性に優れ
ている。このような非晶質磁性体の特性は、この
発明による温度検出器に極めて好都合であり、こ
れを用いると電気的には前記時間ｔの計測におい
て信号処理が簡単かつ高精度となる利点を有し、
製造が簡単で価格も安価となり、又、耐振性、耐
衝撃性も向上出来る。
更に加えて、この発明の好ましい実施例におい
ては、強磁性体をフエライト、感温フエライトあ
るいは整磁合金とする。これらは温度によつて磁
気特性が大きく変化し、温度範囲も広く、この発
明による温度検出器に極めて好都合である。
ては、強磁性体をフエライト、感温フエライトあ
るいは整磁合金とする。これらは温度によつて磁
気特性が大きく変化し、温度範囲も広く、この発
明による温度検出器に極めて好都合である。
以下本発明装置の実施例に基づいて説明する。
まず第１図について説明する。この発明に従つ
た温度検出器全体を符号１０で示してある。温度
検出器１は、例えば車輌上エンジンのエンジンブ
ロツク、冷却水管路、あるいは排気管などの温度
を測定したい部分（以下測温部と称す）２に螺着
される。３は密封用ガスケツトであり、断熱材と
しても有効であり通常用いられている。
た温度検出器全体を符号１０で示してある。温度
検出器１は、例えば車輌上エンジンのエンジンブ
ロツク、冷却水管路、あるいは排気管などの温度
を測定したい部分（以下測温部と称す）２に螺着
される。３は密封用ガスケツトであり、断熱材と
しても有効であり通常用いられている。
温度検出器１０は、銅合金等の非磁性体で作ら
れたボデー１０を有し、該ボデーの外側にはテー
パネジ１１、六角状頭部１２、薄肉口部１３が形
成されており、内部は空胴で内腔部１４が形成さ
れている。内腔部１４の奥底面１５には、フエラ
イト材、感温フエライト材或は整磁合金材等の強
磁性体２０が着座されている。この強磁性体２０
は温度によつて磁気特性が大きく変化し且つ測定
温度範囲にても実用的な特性を有するものが用い
られる。例えば、通常のフエライトの一つには第
２図に示す如き特性を有するものがある。又、感
温フエライトは実用温度範囲にキユリー温度
（Tc）があつて、磁気的二次相転移現象を生じる
ものである。しかも組成を変えることによつて
Tcを任意に変化させることができ、Mn−Zn−
Fe、Ni−Zn−Fe酸化物系が実用的に使用され
る。第３図にTcの異なるものの温度特性の一例
を示す。強磁性体２０の第１図示上方に接して非
磁性で且つ断熱性効果の高い陶磁器等で作られた
遮蔽板３０が配設されている。この遮蔽板３０の
上方には磁界発生手段である永久磁石４０と軟磁
性体５０とが直立して平行に配設されており、軟
磁性体５０の上端部５１は磁界発生手段４０と軟
磁性体５０とを架橋する如く配設された磁性体６
０に穿設された孔６１に嵌挿されている。そし
て、磁界発生手段４０−強磁性体２０−軟磁性体
５０−磁性体６０−磁界発生手段４０と環状に直
列に配設され、連結された磁気閉回路が構成され
る。磁界発生手段４０は永久磁石、或は電磁石何
れでも良いがこの実施他では永久磁石を用いた例
を示す。
れたボデー１０を有し、該ボデーの外側にはテー
パネジ１１、六角状頭部１２、薄肉口部１３が形
成されており、内部は空胴で内腔部１４が形成さ
れている。内腔部１４の奥底面１５には、フエラ
イト材、感温フエライト材或は整磁合金材等の強
磁性体２０が着座されている。この強磁性体２０
は温度によつて磁気特性が大きく変化し且つ測定
温度範囲にても実用的な特性を有するものが用い
られる。例えば、通常のフエライトの一つには第
２図に示す如き特性を有するものがある。又、感
温フエライトは実用温度範囲にキユリー温度
（Tc）があつて、磁気的二次相転移現象を生じる
ものである。しかも組成を変えることによつて
Tcを任意に変化させることができ、Mn−Zn−
Fe、Ni−Zn−Fe酸化物系が実用的に使用され
る。第３図にTcの異なるものの温度特性の一例
を示す。強磁性体２０の第１図示上方に接して非
磁性で且つ断熱性効果の高い陶磁器等で作られた
遮蔽板３０が配設されている。この遮蔽板３０の
上方には磁界発生手段である永久磁石４０と軟磁
性体５０とが直立して平行に配設されており、軟
磁性体５０の上端部５１は磁界発生手段４０と軟
磁性体５０とを架橋する如く配設された磁性体６
０に穿設された孔６１に嵌挿されている。そし
て、磁界発生手段４０−強磁性体２０−軟磁性体
５０−磁性体６０−磁界発生手段４０と環状に直
列に配設され、連結された磁気閉回路が構成され
る。磁界発生手段４０は永久磁石、或は電磁石何
れでも良いがこの実施他では永久磁石を用いた例
を示す。
軟磁性体５０は鉄−ニツケル系合金の非晶質
材、組成的には重量比でFe；40％、Ni；38％、
Mo；４％、Ｂ；18％のもの、或は、重量比で
Fe；40％、Ni；40％、Ｐ；14％、Ｂ；６％のも
ので通常0.05mmの厚みの板材、を数枚積み重ねた
積層鉄心を用いるのが良い。又、ニツケル−鉄系
合金材、例えば重量比でNi；80％、Fe；16％、
Mo；４％、のミユーメタル或は重量比でNi；80
％、Fe；20％のスーパーパーマロイ等で通常0.2
mm〜0.1mmの厚みの板材、を２〜３枚積み重ねた
積層鉄心を用いても良い。
材、組成的には重量比でFe；40％、Ni；38％、
Mo；４％、Ｂ；18％のもの、或は、重量比で
Fe；40％、Ni；40％、Ｐ；14％、Ｂ；６％のも
ので通常0.05mmの厚みの板材、を数枚積み重ねた
積層鉄心を用いるのが良い。又、ニツケル−鉄系
合金材、例えば重量比でNi；80％、Fe；16％、
Mo；４％、のミユーメタル或は重量比でNi；80
％、Fe；20％のスーパーパーマロイ等で通常0.2
mm〜0.1mmの厚みの板材、を２〜３枚積み重ねた
積層鉄心を用いても良い。
軟磁性体５０の外周部にはコイル部材７０が配
置されており、ボビン７１に電気コイル７２が巻
回（1000巻程度）されている。従つて軟磁性体５
０はコアとなるコイル７２の両端７３，７４は、
ベークライト等の絶縁材８０によつて互いに離間
して保持されたリード８１，８２のターミナル８
３，８４に接続されている。而して、ボデー１０
の内腔部１４内に強磁性体２０、遮蔽板３０、磁
界発生手段４０、軟磁性体５０、磁性体６０、コ
イル部材７０、絶縁材８０が収納され、薄肉口部
１３がロールカシメされてテーパネジ式六角頭付
の栓状の温度検出器として組立てられている。
置されており、ボビン７１に電気コイル７２が巻
回（1000巻程度）されている。従つて軟磁性体５
０はコアとなるコイル７２の両端７３，７４は、
ベークライト等の絶縁材８０によつて互いに離間
して保持されたリード８１，８２のターミナル８
３，８４に接続されている。而して、ボデー１０
の内腔部１４内に強磁性体２０、遮蔽板３０、磁
界発生手段４０、軟磁性体５０、磁性体６０、コ
イル部材７０、絶縁材８０が収納され、薄肉口部
１３がロールカシメされてテーパネジ式六角頭付
の栓状の温度検出器として組立てられている。
以上の構成に於いて、測温部２の温度が変化
し、例えば強磁性体２０の温度Ｔが上昇すると強
磁性体２０の透磁率μが第２図或は第３図に従つ
て増大する。これにより強磁性体２０内の磁路の
磁気抵抗が減少し、磁界発生手段４０からこの磁
路を通る磁束が増加する。この結果軟磁性体５０
内の磁路を通る磁束（外部磁束φx）も増加し、
軟磁性体５０内の磁路の可通磁束（即ち、軟磁性
体５０内の磁路の最大磁束φm−外部磁束φx）が
減少する。この可通磁束は温度変化に対して反比
例したものとなる。この可通磁束変化を電気信号
に変換すれば温度Ｔを知ることが出来る。
し、例えば強磁性体２０の温度Ｔが上昇すると強
磁性体２０の透磁率μが第２図或は第３図に従つ
て増大する。これにより強磁性体２０内の磁路の
磁気抵抗が減少し、磁界発生手段４０からこの磁
路を通る磁束が増加する。この結果軟磁性体５０
内の磁路を通る磁束（外部磁束φx）も増加し、
軟磁性体５０内の磁路の可通磁束（即ち、軟磁性
体５０内の磁路の最大磁束φm−外部磁束φx）が
減少する。この可通磁束は温度変化に対して反比
例したものとなる。この可通磁束変化を電気信号
に変換すれば温度Ｔを知ることが出来る。
この可通磁束変化を検出して電気信号に変換す
る位置は例えば第４ａ図に示す電気処理回路１０
０を用いれば良い。回路１００の定電圧電源端子
１０１には一定レベルの直流電圧（例えば＋5V）
が印加される。入力端子１０２には、例えば５〜
25KHzの電圧パルスが印加される。この入力電圧
（IN）がプラスレベルの間NPNトランジスタ１
０３がオン、PNPトランジスタ１０４がオンし
て、コイル７２に電圧が印加される。入力電圧
（IN）がアースレベルの間トランジスタ１０３が
オフ、PNPトランジスタ１０４がオフして、コ
イル７２に電圧が印加される。コイル電流は定電
流接続とした接合形ＮチヤンネルFET１および
FET２に流れ、FET１およびFET２で一定レベ
ル電流値に制御される。FET２を流れる電流の
レベルは可変抵抗１１２で設定される。FET１
およびFET２に接続されたコイル端子の電圧は、
反転増幅器IN１およびIN２で増幅および波形成
形される。回路１００の出力端１０５（OUT）
は、入力パルス（IN）よりも第４ｂ図示の如く
tdだけ遅れて立上る電圧パルスであり、第６図示
の如く温度Ｔの変化に対応したものとなる。この
立上り時間tdは前述した式(1)から明らかなように
可通磁束（φm−φx）に比例し変化する。この立
上り時間tdは第５図に示す計数回路１２０により
デジタルコードとして表わされる。この回路１２
０では、入力電圧（IN）の立上りでフリツプフ
ロツプＦ１がセツトされてそのＱ出力が高レベル
「１」となり、アンドゲートＡ１がゲート開（オ
ン）となつてクロツクパルス発振器１２１の発生
パルスがカウンタ１２２のカウントパルス入力端
CKに印加される。出力パルス（OUT）とＦ１の
Ｑ出力がアンドゲートＡ２に印加され、出力パル
ス（OUT）が立上るとアンドゲートＡ２が高レ
ベル「１」に立上り、その立上り点でフリツプフ
ロツプＦ１がリセツトされそのＱ出力が低レベル
「０」となる。これによりアンドゲートＡ１がゲ
ート閉（オフ）となり、カウンタ１２２へのクロ
ツクパルスは遮断される。アンドゲートＡ２の出
力が「１」になつたとき、ラツチ１４３にカウン
タ１２２のカウントコードが取り込まれる。フリ
ツプフロツプＦ１がリセツトされ、ラツチ１２３
にカウントコードが取り込まれた後に、アンドゲ
ートＡ３かクロツクパルスを出力し、カウンタ１
２２をクリアする。ラツチ１２３の出力コードは
tdの間のクロツクパルス発生個数を示し、このコ
ードかtdを示すことになる。
る位置は例えば第４ａ図に示す電気処理回路１０
０を用いれば良い。回路１００の定電圧電源端子
１０１には一定レベルの直流電圧（例えば＋5V）
が印加される。入力端子１０２には、例えば５〜
25KHzの電圧パルスが印加される。この入力電圧
（IN）がプラスレベルの間NPNトランジスタ１
０３がオン、PNPトランジスタ１０４がオンし
て、コイル７２に電圧が印加される。入力電圧
（IN）がアースレベルの間トランジスタ１０３が
オフ、PNPトランジスタ１０４がオフして、コ
イル７２に電圧が印加される。コイル電流は定電
流接続とした接合形ＮチヤンネルFET１および
FET２に流れ、FET１およびFET２で一定レベ
ル電流値に制御される。FET２を流れる電流の
レベルは可変抵抗１１２で設定される。FET１
およびFET２に接続されたコイル端子の電圧は、
反転増幅器IN１およびIN２で増幅および波形成
形される。回路１００の出力端１０５（OUT）
は、入力パルス（IN）よりも第４ｂ図示の如く
tdだけ遅れて立上る電圧パルスであり、第６図示
の如く温度Ｔの変化に対応したものとなる。この
立上り時間tdは前述した式(1)から明らかなように
可通磁束（φm−φx）に比例し変化する。この立
上り時間tdは第５図に示す計数回路１２０により
デジタルコードとして表わされる。この回路１２
０では、入力電圧（IN）の立上りでフリツプフ
ロツプＦ１がセツトされてそのＱ出力が高レベル
「１」となり、アンドゲートＡ１がゲート開（オ
ン）となつてクロツクパルス発振器１２１の発生
パルスがカウンタ１２２のカウントパルス入力端
CKに印加される。出力パルス（OUT）とＦ１の
Ｑ出力がアンドゲートＡ２に印加され、出力パル
ス（OUT）が立上るとアンドゲートＡ２が高レ
ベル「１」に立上り、その立上り点でフリツプフ
ロツプＦ１がリセツトされそのＱ出力が低レベル
「０」となる。これによりアンドゲートＡ１がゲ
ート閉（オフ）となり、カウンタ１２２へのクロ
ツクパルスは遮断される。アンドゲートＡ２の出
力が「１」になつたとき、ラツチ１４３にカウン
タ１２２のカウントコードが取り込まれる。フリ
ツプフロツプＦ１がリセツトされ、ラツチ１２３
にカウントコードが取り込まれた後に、アンドゲ
ートＡ３かクロツクパルスを出力し、カウンタ１
２２をクリアする。ラツチ１２３の出力コードは
tdの間のクロツクパルス発生個数を示し、このコ
ードかtdを示すことになる。
このような第４ａ図、及び第５図に示す回路１
００、及び１２０に換えて第７図に示す電子処理
ユニツト１３０を用いても可通磁束（φm−φx）
即ち温度Ｔをデイジタルコードとすることが出来
る。ユニツト１３０は、１チツプマイクロコンピ
ユータ（大規模集積半導体装置）１３１、増幅器
１３２、定電流制御用の接合形Ｎチヤンネル
FET１、抵抗１３３、キヤパシタ１３４、増幅
器１３５およびクロツクパルス発振器１３６で構
成する。抵抗１３３とキヤパシタ１３４は、入、
出力パルス周波数よりも高い周波数の電圧振動を
吸収するフイルタを構成している。マイクロコン
ピユータ１３１はクロツクパルスを基本に5KHz
〜30KHzの範囲内の一定周波数のパルスを形成し
これを増幅器１３２に与える。一方、マイクロコ
ンピユータ１３１はＮチヤンネルFET１とコイ
ル７２の一端との接続点の電圧（増幅器１３５の
出力電圧）を監視し、それ自身が出力したパルス
の立上り点から増幅器１３５の出力電圧の立上り
点まで（td）の間クロツクパルスをカウントし、
tdを示すコードを出力する（DATA OUT）。
００、及び１２０に換えて第７図に示す電子処理
ユニツト１３０を用いても可通磁束（φm−φx）
即ち温度Ｔをデイジタルコードとすることが出来
る。ユニツト１３０は、１チツプマイクロコンピ
ユータ（大規模集積半導体装置）１３１、増幅器
１３２、定電流制御用の接合形Ｎチヤンネル
FET１、抵抗１３３、キヤパシタ１３４、増幅
器１３５およびクロツクパルス発振器１３６で構
成する。抵抗１３３とキヤパシタ１３４は、入、
出力パルス周波数よりも高い周波数の電圧振動を
吸収するフイルタを構成している。マイクロコン
ピユータ１３１はクロツクパルスを基本に5KHz
〜30KHzの範囲内の一定周波数のパルスを形成し
これを増幅器１３２に与える。一方、マイクロコ
ンピユータ１３１はＮチヤンネルFET１とコイ
ル７２の一端との接続点の電圧（増幅器１３５の
出力電圧）を監視し、それ自身が出力したパルス
の立上り点から増幅器１３５の出力電圧の立上り
点まで（td）の間クロツクパルスをカウントし、
tdを示すコードを出力する（DATA OUT）。
又、可通磁束変化を検出して電圧値に変換する
装置としては第８ａ図に示す電気処理回路１４０
を用いればよい。回路１４０の定電圧電源端子１
０１には一定レベルの直流電圧（たとえば＋5V）
が印加される。入力端子１０２には、たとえば５
〜25KHzの電圧パルスが印加され、該電圧パルス
のプラス電圧区間にNPNトランジスタ１４３が
導通し、アースレベルの間NPNトランジスタ１
４３は非導通となる。PNPトランジスタ１４４
はトランジスタ１４３がオンの間オンとなり、オ
フの間オフとなる。したがつて電気コイル７２に
は、入力端子１０２に印加される電圧パルスのプ
ラスレベル区間に定電圧（Vcc）が印加され、ア
ースレベル区間には電圧は加わらない。コイル７
２に流れる電流に比例した電圧が抵抗１４５に現
われ、この電圧が抵抗１４６とキヤパシタ１４７
でなる積分回路で積分され、積分電圧が出力端１
０５に現われる。入力電圧（IN）がプラスレベ
ルに立上つてから、抵抗１４５の電圧があるレベ
ル以上に立上るまでの時間tdおよび抵抗１４５の
電圧ａの積分電圧Vxの関係は、第８ｂ図のよう
になる。そして、立上り時間は第６図示の如く温
度Ｔの変化に対応したものとなり、積分電圧Vx
は第９図示の如く温度Ｔの変化に対応したものと
なる。
装置としては第８ａ図に示す電気処理回路１４０
を用いればよい。回路１４０の定電圧電源端子１
０１には一定レベルの直流電圧（たとえば＋5V）
が印加される。入力端子１０２には、たとえば５
〜25KHzの電圧パルスが印加され、該電圧パルス
のプラス電圧区間にNPNトランジスタ１４３が
導通し、アースレベルの間NPNトランジスタ１
４３は非導通となる。PNPトランジスタ１４４
はトランジスタ１４３がオンの間オンとなり、オ
フの間オフとなる。したがつて電気コイル７２に
は、入力端子１０２に印加される電圧パルスのプ
ラスレベル区間に定電圧（Vcc）が印加され、ア
ースレベル区間には電圧は加わらない。コイル７
２に流れる電流に比例した電圧が抵抗１４５に現
われ、この電圧が抵抗１４６とキヤパシタ１４７
でなる積分回路で積分され、積分電圧が出力端１
０５に現われる。入力電圧（IN）がプラスレベ
ルに立上つてから、抵抗１４５の電圧があるレベ
ル以上に立上るまでの時間tdおよび抵抗１４５の
電圧ａの積分電圧Vxの関係は、第８ｂ図のよう
になる。そして、立上り時間は第６図示の如く温
度Ｔの変化に対応したものとなり、積分電圧Vx
は第９図示の如く温度Ｔの変化に対応したものと
なる。
以上の如く、第１図に示す温度検出器１に各種
の電気処理回路および論理処理電子装置を接続
し、温度に対応した可通磁束変化を電気信号に変
換し温度を容易に知ることが出来る。
の電気処理回路および論理処理電子装置を接続
し、温度に対応した可通磁束変化を電気信号に変
換し温度を容易に知ることが出来る。
尚、第３図示の如き特性の感温フエライトを強
磁性体に用いた場合、キユリー温度Tc附近で急
激に透磁率μが低下する為、この急激な透磁率の
変化だけを検出するようにすれば、簡単な電気回
路で良く定温スイツチとし用いることも出来る。
磁性体に用いた場合、キユリー温度Tc附近で急
激に透磁率μが低下する為、この急激な透磁率の
変化だけを検出するようにすれば、簡単な電気回
路で良く定温スイツチとし用いることも出来る。
第１０図は、この発明の他の実施例であり、第
１図と異なる点について明明する。
１図と異なる点について明明する。
内腔部１４の奥底面１５に着座された強磁性体
２０の上方には遮蔽板３０が肩部１６に当接して
配設されている。遮蔽板３０は上方に立上つた壁
部３１を有する。この遮蔽板３０の上方に磁界発
生手段４０と軟磁性体５０とが順次平行に配設さ
れている。そして、磁界発生手段４０−強磁性体
２０−磁界発生手段４０という第１の磁気回路
と、磁界発生手段４０−軟磁性体５０−磁界発生
手段４０という第２の磁気回路の二つの並列の回
路が構成される。軟磁性体５０の外周部には、コ
イル部材７０が配置され、ボビン７１に電気コイ
ル７２が巻回されている。コイル７２の両端７
３，７４は、絶縁材８０によつて互いに離間して
保持されたリード８１，８２のターミナル８３，
８４に接続されている。
２０の上方には遮蔽板３０が肩部１６に当接して
配設されている。遮蔽板３０は上方に立上つた壁
部３１を有する。この遮蔽板３０の上方に磁界発
生手段４０と軟磁性体５０とが順次平行に配設さ
れている。そして、磁界発生手段４０−強磁性体
２０−磁界発生手段４０という第１の磁気回路
と、磁界発生手段４０−軟磁性体５０−磁界発生
手段４０という第２の磁気回路の二つの並列の回
路が構成される。軟磁性体５０の外周部には、コ
イル部材７０が配置され、ボビン７１に電気コイ
ル７２が巻回されている。コイル７２の両端７
３，７４は、絶縁材８０によつて互いに離間して
保持されたリード８１，８２のターミナル８３，
８４に接続されている。
このような構成に於いて、温度が変化し例えば
強磁性体２０の温度が上昇すると強磁性体２０の
透磁率μが増大する。これにより強磁性体２０内
の磁路の磁気抵抗が減少し、磁界発生手段４０か
ら第１の磁気回路を通る磁束が増加する。この結
果磁界発生手段４０から第２の磁気回路を通る磁
束は、磁界発生手段４０の磁界強度を一定とすれ
ば、減少する。即ち軟磁性体５０内の磁路を通る
磁束（外部磁束φx）が減少し、軟磁性体５０内
の磁路の可通磁束（φm−φx）が増大する。この
可通磁束は温度変化に対して正比例したものとな
る。この可通磁束を前述した如く電気信号に変換
すれば温度Ｔを知ることが出来る。この場合、温
度Ｔと立上り時間tdとの関係は第６図示とは逆、
即ち正比例となる。又、温度Ｔと積分電圧Vxと
の関係は第９図示とは逆、即ち反比例となる。
強磁性体２０の温度が上昇すると強磁性体２０の
透磁率μが増大する。これにより強磁性体２０内
の磁路の磁気抵抗が減少し、磁界発生手段４０か
ら第１の磁気回路を通る磁束が増加する。この結
果磁界発生手段４０から第２の磁気回路を通る磁
束は、磁界発生手段４０の磁界強度を一定とすれ
ば、減少する。即ち軟磁性体５０内の磁路を通る
磁束（外部磁束φx）が減少し、軟磁性体５０内
の磁路の可通磁束（φm−φx）が増大する。この
可通磁束は温度変化に対して正比例したものとな
る。この可通磁束を前述した如く電気信号に変換
すれば温度Ｔを知ることが出来る。この場合、温
度Ｔと立上り時間tdとの関係は第６図示とは逆、
即ち正比例となる。又、温度Ｔと積分電圧Vxと
の関係は第９図示とは逆、即ち反比例となる。
第１１図は、第１０図に示す実施例の変形例で
あり、強磁性体２０を磁界発生手段４０と軟磁性
体５０との間に配設し、強磁性体２０と磁界発生
手段４０との間にスペーサ９０を介在させ、遮蔽
板３０は強磁性体２０の上方に配設される。この
ような構成では磁界発生手段が測温部に置かれる
為、永久磁石を用いる場合は温度上昇によつても
消磁しないものとする。例えばキユリー温度が
Tc−890℃と比較的に高いALNICO5系マグネツ
ト（米国MMPA規格）を用いるのが良い。
あり、強磁性体２０を磁界発生手段４０と軟磁性
体５０との間に配設し、強磁性体２０と磁界発生
手段４０との間にスペーサ９０を介在させ、遮蔽
板３０は強磁性体２０の上方に配設される。この
ような構成では磁界発生手段が測温部に置かれる
為、永久磁石を用いる場合は温度上昇によつても
消磁しないものとする。例えばキユリー温度が
Tc−890℃と比較的に高いALNICO5系マグネツ
ト（米国MMPA規格）を用いるのが良い。
このような構成の温度検出器に於いても第１０
図示のものと同様に可通磁束を電気的に変換して
温度を知ることが出来、Ｔ−tdおよびＴ−Vxの
関係は第１０図示の場合と同様であるので説明を
省略する。
図示のものと同様に可通磁束を電気的に変換して
温度を知ることが出来、Ｔ−tdおよびＴ−Vxの
関係は第１０図示の場合と同様であるので説明を
省略する。
以上説明した、実施例及び変形例において、強
磁性体２０、磁界発生手段４０、軟磁性体５０は
何れも図示の左右方向を長軸とする角柱としたも
のである。尚強磁性体２０、磁界発生手段４０は
円柱としても良い。又、内腔部１４の形状は各部
材を収納しやすいよう適宜決定すれば良い。更に
加えて、強磁性体２０、磁界発生手段４０、軟磁
性体５０の配置は、磁界発生手段４０の磁界のお
よぶ範囲内で磁気回路を構成するよう決定する。
磁性体２０、磁界発生手段４０、軟磁性体５０は
何れも図示の左右方向を長軸とする角柱としたも
のである。尚強磁性体２０、磁界発生手段４０は
円柱としても良い。又、内腔部１４の形状は各部
材を収納しやすいよう適宜決定すれば良い。更に
加えて、強磁性体２０、磁界発生手段４０、軟磁
性体５０の配置は、磁界発生手段４０の磁界のお
よぶ範囲内で磁気回路を構成するよう決定する。
第１図は、この発明に従つた温度検出器の縦断
面図。第２図は、この発明に従つた温度検出器の
強磁性体として適用されるフエライト材の温度変
化による磁気特性（透磁率変化割合）変化を示す
温度特性図。第３図は、この発明に従つた温度検
出器の強磁性体として適用される感温フエライト
材の温度変化による磁気特性（透磁率）変化を示
す温度特性図。第４ａ図は、この発明に従つた温
度検出器に接続され軟磁性体の可通磁束を電気信
号に変換し、温度に対応した時間差のパルスを発
生させる電気処理回路を示す図。第４ｂ図は、第
４ａ図に示す回路の入、出力信号を示す波形図。
第５図は、第４ａ図に示す回路の入、出力パルス
時間差をデイジタルコードに変換する計数回路を
示すブロツク図。第６図は、第４ａ図に示す回路
の入、出力パルス時間差の温度変化との関係を示
す関係図。第７図は、この発明に従つた温度検出
器に接続され、１チツプマイクロコンピユータで
軟磁性体の可通磁束を電気信号に変換し、温度に
対応した時間差パルスの遅れ時間を計数する電子
処理ユニツトを示すブロツク図。第８ａ図は、こ
の発明に従つた温度検出器に接続され軟磁性体の
可通磁束を電気信号に変換し、温度に対応したレ
ベルのアナログ電圧を出力する電気処理回路を示
す図。第８ｂ図は、第４ａ図に示す回路の入、出
力信号を示す波形図。第９図は、第８ａ図に示す
回路の出力電圧の温度変化との関係を示す関係
図。第１０図は、この発明に従つた他の温度検出
器の縦断面図。及び、第１１図は、この発明に従
つた温度検出器の変形例を示す縦断面図である。 ２０……強磁性体、４０……永久磁石、５０…
…軟磁性体、７２……電気コイル。
面図。第２図は、この発明に従つた温度検出器の
強磁性体として適用されるフエライト材の温度変
化による磁気特性（透磁率変化割合）変化を示す
温度特性図。第３図は、この発明に従つた温度検
出器の強磁性体として適用される感温フエライト
材の温度変化による磁気特性（透磁率）変化を示
す温度特性図。第４ａ図は、この発明に従つた温
度検出器に接続され軟磁性体の可通磁束を電気信
号に変換し、温度に対応した時間差のパルスを発
生させる電気処理回路を示す図。第４ｂ図は、第
４ａ図に示す回路の入、出力信号を示す波形図。
第５図は、第４ａ図に示す回路の入、出力パルス
時間差をデイジタルコードに変換する計数回路を
示すブロツク図。第６図は、第４ａ図に示す回路
の入、出力パルス時間差の温度変化との関係を示
す関係図。第７図は、この発明に従つた温度検出
器に接続され、１チツプマイクロコンピユータで
軟磁性体の可通磁束を電気信号に変換し、温度に
対応した時間差パルスの遅れ時間を計数する電子
処理ユニツトを示すブロツク図。第８ａ図は、こ
の発明に従つた温度検出器に接続され軟磁性体の
可通磁束を電気信号に変換し、温度に対応したレ
ベルのアナログ電圧を出力する電気処理回路を示
す図。第８ｂ図は、第４ａ図に示す回路の入、出
力信号を示す波形図。第９図は、第８ａ図に示す
回路の出力電圧の温度変化との関係を示す関係
図。第１０図は、この発明に従つた他の温度検出
器の縦断面図。及び、第１１図は、この発明に従
つた温度検出器の変形例を示す縦断面図である。 ２０……強磁性体、４０……永久磁石、５０…
…軟磁性体、７２……電気コイル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 測温部に配置されており、温度に応じて磁気
特性が変化する強磁性体、 強磁性体に磁界を与えるべく配設されている磁
界発生手段、 磁界発生手段の磁界の及ぶ範囲内で、少なくと
も磁界発生手段と共働して磁気回路を構成するべ
く配設されており、コアと成り得る軟磁性体、 該軟磁性体に巻回されている電気コイル手段、 電圧発生手段、 指示に応じて電圧発生手段の発生電圧を電気コ
イル手段に印加する電圧切換手段、および 電気コイル手段に流れる電流を検出する電流検
出手段、 を備え、指示から電流検出手段の測定電流の飽和
までの時間を出力値とする温度検出器。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/182,702 US4371272A (en) | 1980-08-29 | 1980-08-29 | Thermodetector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5772032A JPS5772032A (en) | 1982-05-06 |
| JPH0140940B2 true JPH0140940B2 (ja) | 1989-09-01 |
Family
ID=22669640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56132006A Granted JPS5772032A (en) | 1980-08-29 | 1981-08-21 | Temperature detector |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4371272A (ja) |
| JP (1) | JPS5772032A (ja) |
| DE (1) | DE3133063C2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4576781A (en) * | 1981-07-28 | 1986-03-18 | United Kingdom Atomic Energy Authority | Temperature threshold detectors |
| US4800292A (en) * | 1984-04-17 | 1989-01-24 | Ranco Incorporated | Temperature sensing circuit |
| US5108191A (en) * | 1990-09-12 | 1992-04-28 | Industrial Technology Research Institute | Method and apparatus for determining Curie temperatures of ferromagnetic materials |
| DE4207493A1 (de) * | 1992-03-10 | 1993-11-18 | Telefunken Microelectron | Vorrichtung zur berührungslosen Überwachung der Temperatur eines Meßkörpers |
| US5429583A (en) * | 1993-12-09 | 1995-07-04 | Pegasus Medical Technologies, Inc. | Cobalt palladium seeds for thermal treatment of tumors |
| AT403322B (de) * | 1995-03-27 | 1998-01-26 | Sames Andreas | Sensor zur drahtlosen fernmessung von temperaturen |
| EP0767984B1 (en) * | 1995-04-28 | 2000-09-20 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Apparatus for recharging a battery |
| US7059768B2 (en) * | 2003-08-01 | 2006-06-13 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands | Standards for the calibration of a vacuum thermogravimetric analyzer for determination of vapor pressures of compounds |
| US9417292B1 (en) | 2011-06-08 | 2016-08-16 | Hrl Laboratories, Llc | Thermomagnetic temperature sensing |
| DE102012010995A1 (de) * | 2012-06-02 | 2013-12-05 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Elektromotor sowie Verfahren zur Bestimmung der Temperatur in dem Wickelkopf eines Elektromotors |
| US9719863B1 (en) * | 2013-03-15 | 2017-08-01 | Hrl Laboratories, Llc | Thermomagnetic temperature sensing |
| CN110388994A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-10-29 | 中国计量大学 | 一种永磁温度传感器 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE438489C (de) * | 1924-06-15 | 1926-12-16 | Fried Krupp Akt Ges | Waermemesser oder Waermeregler |
| US2756595A (en) * | 1951-10-04 | 1956-07-31 | Hartford Nat Bank & Trust Co | Temperature measuring device |
| FR1248469A (fr) * | 1959-11-02 | 1960-12-16 | Forges Ateliers Const Electr | Indicateurs de déplacements d'objets mobiles utilisant leur action magnétique sur des organes électromagnétiques capteurs |
| US3054044A (en) * | 1959-12-30 | 1962-09-11 | Ibm | Temperature sensing circuit |
| US3168830A (en) * | 1963-03-25 | 1965-02-09 | Int Resistance Co | Pressure transducer |
| US3614893A (en) * | 1967-10-23 | 1971-10-26 | Bell Telephone Labor Inc | Splat-cooled fe-co-v and fe-co-cr alloys and devices using same |
| US3484848A (en) * | 1968-10-15 | 1969-12-16 | Ind Lab Ab | Temperature responsive transducer |
| GB1359574A (en) | 1973-01-31 | 1974-07-10 | Davall Sons Ltd S Somervell R | Temperature sensors |
| US3877314A (en) * | 1973-03-26 | 1975-04-15 | Illinois Tool Works | Accelerometer |
| US3855528A (en) * | 1973-04-06 | 1974-12-17 | Lorain Prod Corp | D-c current measuring circuit |
| JPS513382U (ja) * | 1974-06-24 | 1976-01-12 | ||
| US3950993A (en) * | 1975-04-02 | 1976-04-20 | Illinois Tool Works Inc. | Temperature sensors with improved operating characteristics utilizing magnetic elements |
| US4045787A (en) * | 1976-03-18 | 1977-08-30 | Illinois Tool Works Inc. | Sensors for sensing a plurality of parameters |
| US4085617A (en) * | 1976-04-05 | 1978-04-25 | Edwin Langberg | Fast response thermometer |
| US4140970A (en) * | 1977-09-08 | 1979-02-20 | Sangamo Weston, Inc. | Apparatus for controlling an odometer and speedometer system of a vehicle |
-
1980
- 1980-08-29 US US06/182,702 patent/US4371272A/en not_active Expired - Lifetime
-
1981
- 1981-08-21 JP JP56132006A patent/JPS5772032A/ja active Granted
- 1981-08-21 DE DE3133063A patent/DE3133063C2/de not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3133063C2 (de) | 1985-06-13 |
| DE3133063A1 (de) | 1982-04-08 |
| JPS5772032A (en) | 1982-05-06 |
| US4371272A (en) | 1983-02-01 |
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