JPH0217068B2 - - Google Patents
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- JPH0217068B2 JPH0217068B2 JP58151914A JP15191483A JPH0217068B2 JP H0217068 B2 JPH0217068 B2 JP H0217068B2 JP 58151914 A JP58151914 A JP 58151914A JP 15191483 A JP15191483 A JP 15191483A JP H0217068 B2 JPH0217068 B2 JP H0217068B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resistor
- temperature
- cold junction
- circuit
- thermocouple
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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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
- G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
- G01K7/10—Arrangements for compensating for auxiliary variables, e.g. length of lead
- G01K7/12—Arrangements with respect to the cold junction, e.g. preventing influence of temperature of surrounding air
- G01K7/13—Circuits for cold-junction compensation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
〔発明の技術分野〕
この発明は熱電対利用温度測定装置の冷接点補
償回路、即ち、熱電対の冷接点の温度に対応する
熱起電力に相当する信号を発生する冷接点補償回
路に関するものである。 熱電対の熱起電力は測温接点と冷接点との温度
差によつて生じる。つまり、熱電対の起電力を温
度に換算した場合には、測温接点と冷接点との間
の温度差が出て来る。処で、通常は、温度測定を
する場合には、測温接点と冷接点との温度差のみ
を検出だけでは足らず、測温接点の実際の温度を
検出する必要がある場合が殆んどであり、従つ
て、このように測温接点の実際の温度を測定する
ためには、冷接点の温度、即ち周囲温度に対応す
る熱起電力に相当する信号を求め、この信号と上
記温度差による起電力に加算し、この加算した信
号量から測温接点の実際の温度、つまり被測温部
の実際の温度を求める必要がある。即ち、被測温
部の実際の温度を測定するためには、上記のよう
な冷接点の温度に対応する熱起電力に相当する信
号を発生する所謂冷接点補償回路が必要なのであ
つて、この発明はこのような冷接点補償回路に関
するものである。 〔従来技術〕 従来のこの種冷接点補償回路を第１図により説
明する。第１図において、１及び２は何れも抵抗
値がR1の第１及び第２の抵抗、３は温度係数を
α、温度をｔとした場合の抵抗値がR0（１＋α・
ｔ）で表わされる測温抵抗で、熱電対の冷接点部
（図示せず）の温度を検出するものである。４は
抵抗値がR0の第３の抵抗、５は演算増幅器で、
反転入力端子５ａと非反転入力端子５ｂとを有し
ている。６は電圧値がErの基準電圧電源で、直流
電源である。７は直流の出力電圧EOAを出力する
出力端子、８は上記第１〜第３の抵抗１，２，４
と測温抵抗３と演算増幅器５とにより構成された
ブリツジ回路で上記基準電圧源６から基準電圧Er
が供給されている。８ａ，８ｂはこのブリツジ回
路８の電圧比較端子部である。 次に、この第１図の回路の動作を説明する。 測温抵抗３はその温度が０℃の時には抵抗値が
R0となるので、ブリツジ回路８は平衡状態とな
る。従つて、その電圧比較端子部８ａ，８ｂ間の
電位差は０であり、出力端子７の出力電圧も０で
ある。次に、測温抵抗３はその温度が０℃から上
昇あるいは下降すると、抵抗値が変化する。即ち
ブリツジ回路８の一枝路の抵抗値が変化する。従
つて、ブリツジ回路８は不平衡状態となつて、測
温抵抗３の抵抗値の変化に比例して電圧比較端子
８ａ，８ｂ間に電位差が生じ、この電位差に応じ
て演算増幅器５から電圧信号EOAが出力される。
この出力電圧EOAは次のように表わされる。即ち、 EOA＝Er・R0／R1＋R0・α・ｔ ……(1) ＝Ａ・ｔ（但し、Ａ＝Er・R0／R1＋R0・α） ……(2) となり、この(2)式で表わされるように、温度に対
して直線的に変化する。 次いで、この第１図の回路における冷接点補償
誤差について言及する。下記の第１にはＪ（IC）
熱電対の規準熱起電力を、JISC1602により示し、
表２には、表１の熱電対の規準熱起電力に相当す
る電圧値を、第１図の回路のＡ＝0.0517として出
力する値を示す。こゝで、第１図の回路の場合に
おいて、Ｊ（IC）の熱電対につき、例えば−10゜〜
100℃に亘る広い温度範囲で冷接点の補償誤差を
求めてみると、冷接点の補償誤差は100℃で最大
−0.098ｍＶの誤差を生じており、これを温度換
算すると約1.8℃の誤差を生じることになる。つ
まり、この第１図の回路は冷接点補償を極く一般
的な23℃±20degのような狭い温度範囲で行なう
場合には補償誤差は小さいが、例えば、車載用温
度計等にその温度センサとして熱電対を使用する
場合には、車の広範な利用形態から、冷接点部が
広い温度範囲に亘つて周囲温度の影響を受けるの
で、補償誤差が増大し、高精度な温度測定をする
ことができないという欠点があつた。
償回路、即ち、熱電対の冷接点の温度に対応する
熱起電力に相当する信号を発生する冷接点補償回
路に関するものである。 熱電対の熱起電力は測温接点と冷接点との温度
差によつて生じる。つまり、熱電対の起電力を温
度に換算した場合には、測温接点と冷接点との間
の温度差が出て来る。処で、通常は、温度測定を
する場合には、測温接点と冷接点との温度差のみ
を検出だけでは足らず、測温接点の実際の温度を
検出する必要がある場合が殆んどであり、従つ
て、このように測温接点の実際の温度を測定する
ためには、冷接点の温度、即ち周囲温度に対応す
る熱起電力に相当する信号を求め、この信号と上
記温度差による起電力に加算し、この加算した信
号量から測温接点の実際の温度、つまり被測温部
の実際の温度を求める必要がある。即ち、被測温
部の実際の温度を測定するためには、上記のよう
な冷接点の温度に対応する熱起電力に相当する信
号を発生する所謂冷接点補償回路が必要なのであ
つて、この発明はこのような冷接点補償回路に関
するものである。 〔従来技術〕 従来のこの種冷接点補償回路を第１図により説
明する。第１図において、１及び２は何れも抵抗
値がR1の第１及び第２の抵抗、３は温度係数を
α、温度をｔとした場合の抵抗値がR0（１＋α・
ｔ）で表わされる測温抵抗で、熱電対の冷接点部
（図示せず）の温度を検出するものである。４は
抵抗値がR0の第３の抵抗、５は演算増幅器で、
反転入力端子５ａと非反転入力端子５ｂとを有し
ている。６は電圧値がErの基準電圧電源で、直流
電源である。７は直流の出力電圧EOAを出力する
出力端子、８は上記第１〜第３の抵抗１，２，４
と測温抵抗３と演算増幅器５とにより構成された
ブリツジ回路で上記基準電圧源６から基準電圧Er
が供給されている。８ａ，８ｂはこのブリツジ回
路８の電圧比較端子部である。 次に、この第１図の回路の動作を説明する。 測温抵抗３はその温度が０℃の時には抵抗値が
R0となるので、ブリツジ回路８は平衡状態とな
る。従つて、その電圧比較端子部８ａ，８ｂ間の
電位差は０であり、出力端子７の出力電圧も０で
ある。次に、測温抵抗３はその温度が０℃から上
昇あるいは下降すると、抵抗値が変化する。即ち
ブリツジ回路８の一枝路の抵抗値が変化する。従
つて、ブリツジ回路８は不平衡状態となつて、測
温抵抗３の抵抗値の変化に比例して電圧比較端子
８ａ，８ｂ間に電位差が生じ、この電位差に応じ
て演算増幅器５から電圧信号EOAが出力される。
この出力電圧EOAは次のように表わされる。即ち、 EOA＝Er・R0／R1＋R0・α・ｔ ……(1) ＝Ａ・ｔ（但し、Ａ＝Er・R0／R1＋R0・α） ……(2) となり、この(2)式で表わされるように、温度に対
して直線的に変化する。 次いで、この第１図の回路における冷接点補償
誤差について言及する。下記の第１にはＪ（IC）
熱電対の規準熱起電力を、JISC1602により示し、
表２には、表１の熱電対の規準熱起電力に相当す
る電圧値を、第１図の回路のＡ＝0.0517として出
力する値を示す。こゝで、第１図の回路の場合に
おいて、Ｊ（IC）の熱電対につき、例えば−10゜〜
100℃に亘る広い温度範囲で冷接点の補償誤差を
求めてみると、冷接点の補償誤差は100℃で最大
−0.098ｍＶの誤差を生じており、これを温度換
算すると約1.8℃の誤差を生じることになる。つ
まり、この第１図の回路は冷接点補償を極く一般
的な23℃±20degのような狭い温度範囲で行なう
場合には補償誤差は小さいが、例えば、車載用温
度計等にその温度センサとして熱電対を使用する
場合には、車の広範な利用形態から、冷接点部が
広い温度範囲に亘つて周囲温度の影響を受けるの
で、補償誤差が増大し、高精度な温度測定をする
ことができないという欠点があつた。
【表】
この発明は、上記のような従来の回路の欠点を
解消し、周囲温度の影響による検出誤差を抑制す
ることを目的としてなされたもので、熱電対の熱
起電力が温度に対して双曲線的に変化することに
着眼し、ブリツジ回路の出力を補償抵抗を介して
ブリツジ回路にフイードバツクするフイードバツ
ク回路を設けることにより、熱電対の冷接点の温
度に対応する熱起電力に近似した信号を発生して
冷接点補償を行なう熱電対利用温度測定装置の冷
接点補償回路を提供するものである。 〔発明の実施例〕 第２図はこの発明の一実施例を示す接続図で、
同図において、符号１，２，３，４，５，５ａ，
５ｂ，６，７，８，８ａ，８ｂは第１図に示す従
来の回路と同様に、１及び２は何れも抵抗値が
R1の第１及び第２の抵抗、３は温度係数をα、
温度をｔとした場合の抵抗値がR0（１＋α・ｔ）
で表わされる測温抵抗で、熱電対の冷接点部（図
示せず）の温度を検出するものである。４は抵抗
値がR0の第３の抵抗、５は演算増幅器で、反転
入力端子５ａと非反転入力端子５ｂとを有してい
る。６は電圧値がErの基準電圧電源で、直流電源
である。７は直流の出力電圧EOBを出力する出力
端子、８は上記第１〜第３の抵抗１，２，４と測
温抵抗３と演算増幅器５とにより構成されたブリ
ツジ回路で、上記基準電圧源６から基準電圧Erが
供給されている。８ａ，８ｂはこのブリツジ回路
８の電圧比較端子部、９は抵抗値が（ｎ−１）
R2の補償抵抗、１０は抵抗値がR2の補償抵抗、
１１は上記両補償抵抗９，１０の接続点即ち分圧
点、１２は加算回路で、反転増幅の機能も有して
いる。１３は上記演算増幅器５の出力EOBをブリ
ツジ回路８にフイードバツクするフイードバツク
回路で、上記補償抵抗９，１０及び加算回路１２
で構成されている。上記ブリツジ回路８の出力電
圧EOBは、補償抵抗９，１０により分圧され、更
にこの分圧されたブリツジ回路８の出力電圧EOB
の一部即ち、分圧点１１の電圧と基準電圧源６の
電圧Erとを加算回路１２が加算すると共に極性を
反転して出力し、この加算回路１２の出力が、上
記ブリツジ回路８への供給電圧となるように構成
されている。 次に第２図の動作を説明する。この第２図の回
路において、ブリツジ回路８の一枝路にある測温
抵抗３の抵抗値はその温度が０℃のときR0とな
り、ブリツジ回路８は平衡状態となり、電圧比較
端子部８ａ，８ｂ間の電位差は０であり、従つて
出力端子７の出力電圧も０〔Ｖ〕となつているが、
測温抵抗３はその温度が上昇あるいは下降するこ
とにより抵抗値が、上昇あるいは下降し、ブリツ
ジ回路８が不平衡状態となる。こゝで、上記平衡
状態となれば、上記測温抵抗３の抵抗値の変化に
応じて出力端子７に出力電圧EOBが発生するので
あるが、この出力EOBの一部がブリツジ回路８の
基準電圧源６の電圧Erに加算回路１２により加算
されると、等価的に基準電圧源６の電圧は、温度
変化に比例して高められることとなり、ブリツジ
回路８の出力EOBは、温度に対して双曲線カーブ
となるように変化する。 こゝで第２図の出力EOBを求めてみると、 EOB＝Er・R0／R1＋R0・α・ｔ／１−R0・α／ｎ（R1
＋R0）・ｔ……(3) ＝Ｂ・ｔ／１−Ｃ・ｔ ……(4) （但し、Ｂ＝Er・R0／R1＋R0・α、Ｃ＝ R0・α／ｎ（R1＋R0）） となる。(4)式で示すように、ブリツジ回路８の出
力EOBは双曲線カーブで表わされ、(4)式において、
ＢとＣとを適当な値に選択すれば、熱電対（図示
せず）の熱起電力の温度特性と近似することがで
きる。 上記Ｊ（IC）熱電対の場合について、例えば上
記(4)式におけるＢとＣとを、 Ｂ＝5.0756×10-2、Ｃ＝3.6526×10-4 となるように設定し、上記第２図の実施例の場合
の出力EOBを求めてみると、下記の表３のように
表わされる。この場合の最大誤差は−10℃におい
て−0.005〔ｍＶ〕となつており、これを温度に換
算すると約0.1℃となり、第１図に示す従来の回
路の最大誤差即ち1.8℃と比較すると、約18倍も
の改善がみられる。
解消し、周囲温度の影響による検出誤差を抑制す
ることを目的としてなされたもので、熱電対の熱
起電力が温度に対して双曲線的に変化することに
着眼し、ブリツジ回路の出力を補償抵抗を介して
ブリツジ回路にフイードバツクするフイードバツ
ク回路を設けることにより、熱電対の冷接点の温
度に対応する熱起電力に近似した信号を発生して
冷接点補償を行なう熱電対利用温度測定装置の冷
接点補償回路を提供するものである。 〔発明の実施例〕 第２図はこの発明の一実施例を示す接続図で、
同図において、符号１，２，３，４，５，５ａ，
５ｂ，６，７，８，８ａ，８ｂは第１図に示す従
来の回路と同様に、１及び２は何れも抵抗値が
R1の第１及び第２の抵抗、３は温度係数をα、
温度をｔとした場合の抵抗値がR0（１＋α・ｔ）
で表わされる測温抵抗で、熱電対の冷接点部（図
示せず）の温度を検出するものである。４は抵抗
値がR0の第３の抵抗、５は演算増幅器で、反転
入力端子５ａと非反転入力端子５ｂとを有してい
る。６は電圧値がErの基準電圧電源で、直流電源
である。７は直流の出力電圧EOBを出力する出力
端子、８は上記第１〜第３の抵抗１，２，４と測
温抵抗３と演算増幅器５とにより構成されたブリ
ツジ回路で、上記基準電圧源６から基準電圧Erが
供給されている。８ａ，８ｂはこのブリツジ回路
８の電圧比較端子部、９は抵抗値が（ｎ−１）
R2の補償抵抗、１０は抵抗値がR2の補償抵抗、
１１は上記両補償抵抗９，１０の接続点即ち分圧
点、１２は加算回路で、反転増幅の機能も有して
いる。１３は上記演算増幅器５の出力EOBをブリ
ツジ回路８にフイードバツクするフイードバツク
回路で、上記補償抵抗９，１０及び加算回路１２
で構成されている。上記ブリツジ回路８の出力電
圧EOBは、補償抵抗９，１０により分圧され、更
にこの分圧されたブリツジ回路８の出力電圧EOB
の一部即ち、分圧点１１の電圧と基準電圧源６の
電圧Erとを加算回路１２が加算すると共に極性を
反転して出力し、この加算回路１２の出力が、上
記ブリツジ回路８への供給電圧となるように構成
されている。 次に第２図の動作を説明する。この第２図の回
路において、ブリツジ回路８の一枝路にある測温
抵抗３の抵抗値はその温度が０℃のときR0とな
り、ブリツジ回路８は平衡状態となり、電圧比較
端子部８ａ，８ｂ間の電位差は０であり、従つて
出力端子７の出力電圧も０〔Ｖ〕となつているが、
測温抵抗３はその温度が上昇あるいは下降するこ
とにより抵抗値が、上昇あるいは下降し、ブリツ
ジ回路８が不平衡状態となる。こゝで、上記平衡
状態となれば、上記測温抵抗３の抵抗値の変化に
応じて出力端子７に出力電圧EOBが発生するので
あるが、この出力EOBの一部がブリツジ回路８の
基準電圧源６の電圧Erに加算回路１２により加算
されると、等価的に基準電圧源６の電圧は、温度
変化に比例して高められることとなり、ブリツジ
回路８の出力EOBは、温度に対して双曲線カーブ
となるように変化する。 こゝで第２図の出力EOBを求めてみると、 EOB＝Er・R0／R1＋R0・α・ｔ／１−R0・α／ｎ（R1
＋R0）・ｔ……(3) ＝Ｂ・ｔ／１−Ｃ・ｔ ……(4) （但し、Ｂ＝Er・R0／R1＋R0・α、Ｃ＝ R0・α／ｎ（R1＋R0）） となる。(4)式で示すように、ブリツジ回路８の出
力EOBは双曲線カーブで表わされ、(4)式において、
ＢとＣとを適当な値に選択すれば、熱電対（図示
せず）の熱起電力の温度特性と近似することがで
きる。 上記Ｊ（IC）熱電対の場合について、例えば上
記(4)式におけるＢとＣとを、 Ｂ＝5.0756×10-2、Ｃ＝3.6526×10-4 となるように設定し、上記第２図の実施例の場合
の出力EOBを求めてみると、下記の表３のように
表わされる。この場合の最大誤差は−10℃におい
て−0.005〔ｍＶ〕となつており、これを温度に換
算すると約0.1℃となり、第１図に示す従来の回
路の最大誤差即ち1.8℃と比較すると、約18倍も
の改善がみられる。
この発明は上述のように、一枝路に測温抵抗を
有したブリツジ回路と、このブリツジ回路に基準
電圧を与える基準電圧源とを有した熱電対利用温
度測定装置の冷接点補償回路において、上記ブリ
ツジ回路の出力を補償抵抗を介して上記ブリツジ
回路にフイードバツクするフイードバツク回路を
設けたので、従来の冷接点補償回路に比べて、補
償誤差を十分小さくでき、また広い温度範囲に亘
つて冷接点補償ができる効果がある。
有したブリツジ回路と、このブリツジ回路に基準
電圧を与える基準電圧源とを有した熱電対利用温
度測定装置の冷接点補償回路において、上記ブリ
ツジ回路の出力を補償抵抗を介して上記ブリツジ
回路にフイードバツクするフイードバツク回路を
設けたので、従来の冷接点補償回路に比べて、補
償誤差を十分小さくでき、また広い温度範囲に亘
つて冷接点補償ができる効果がある。
第１図は従来の熱電対利用温度測定装置の冷接
点補償回路を示す接続図、第２図はこの発明によ
る熱電対利用温度測定装置の冷接点補償回路の一
実施例を示す接続図、第３図はこの発明の他の実
施例を示す接続図である。 図において、１は第１の抵抗、２は第２の抵
抗、３は測温抵抗、４は第３の抵抗、５は演算増
幅器、５ａは反転入力端子、５ｂは非反転入力端
子、６は基準電圧源、７は出力端子、８はブリツ
ジ回路、８ａ，８ｂは電圧比較端子である。な
お、各図中同一符号は同一または相当部分を示
す。
点補償回路を示す接続図、第２図はこの発明によ
る熱電対利用温度測定装置の冷接点補償回路の一
実施例を示す接続図、第３図はこの発明の他の実
施例を示す接続図である。 図において、１は第１の抵抗、２は第２の抵
抗、３は測温抵抗、４は第３の抵抗、５は演算増
幅器、５ａは反転入力端子、５ｂは非反転入力端
子、６は基準電圧源、７は出力端子、８はブリツ
ジ回路、８ａ，８ｂは電圧比較端子である。な
お、各図中同一符号は同一または相当部分を示
す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 抵抗値が同一でR1の第１、第２の抵抗と、
抵抗値がR0の第３の抵抗と、抵抗値がR0（１＋
αt）（αは温度係数、ｔは温度）の熱電対冷接点
温度検出用の測温抵抗と、演算増幅器とでブリツ
ジ回路を構成し、このブリツジ回路に基準電圧を
与える基準電圧源の一端に上記第１の抵抗と第２
の抵抗の接続点を、上記演算増幅器の反転入力端
子に上記第１の抵抗と測温抵抗の接続点を、この
演算増幅器の非反転入力端子に上記第２の抵抗と
第３の抵抗の接続点を、上記基準電圧源の他端に
上記第２の抵抗の他端を、上記演算増幅器の出力
端子に上記第３の抵抗の他端をそれぞれ接続し、
この演算増幅器の出力端子から熱電対の冷接点温
度に対応する電圧信号を取出すようにした熱電対
利用温度測定装置の冷接点補償回路において、上
記演算増幅器の出力電圧を補償抵抗を介して上記
演算増幅器の入力側にフイードバツクするフイー
ドバツク回路を設けたことを特徴とする熱電対利
用温度測定装置の冷接点補償回路。 ２ フイードバツク回路は基準電圧と演算増幅器
の分圧出力電圧とを加算する加算回路を有し、上
記演算増幅器は上記加算回路の出力と熱電対の冷
接点の温度に比例する電圧との積に相当する電圧
を出力するものであることを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載の熱電対利用温度測定装置の
冷接点補償回路。 ３ フイードバツク回路は演算増幅器の出力端子
と非反転入力端子との間に補償抵抗を有したもの
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の熱電対利用温度測定装置の冷接点補償回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15191483A JPS6042626A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | 熱電対利用温度測定装置の冷接点補償回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15191483A JPS6042626A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | 熱電対利用温度測定装置の冷接点補償回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6042626A JPS6042626A (ja) | 1985-03-06 |
| JPH0217068B2 true JPH0217068B2 (ja) | 1990-04-19 |
Family
ID=15528952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15191483A Granted JPS6042626A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | 熱電対利用温度測定装置の冷接点補償回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6042626A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009110604A1 (ja) | 2008-03-07 | 2009-09-11 | 山洋電気株式会社 | 光学式エンコーダ装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS601429Y2 (ja) * | 1977-11-18 | 1985-01-16 | 横河電機株式会社 | 基準温度換算形温度補償回路 |
| JPS5720484A (en) * | 1980-07-11 | 1982-02-02 | Yamatake Honeywell Co Ltd | Cold junction compensating circuit for thermocouple |
-
1983
- 1983-08-19 JP JP15191483A patent/JPS6042626A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6042626A (ja) | 1985-03-06 |
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