JPH03185319A - サーミスタの温度補償方式 - Google Patents

サーミスタの温度補償方式

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JPH03185319A
JPH03185319A JP32468389A JP32468389A JPH03185319A JP H03185319 A JPH03185319 A JP H03185319A JP 32468389 A JP32468389 A JP 32468389A JP 32468389 A JP32468389 A JP 32468389A JP H03185319 A JPH03185319 A JP H03185319A
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JP
Japan
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thermistor
temperature
thermistors
differential amplifier
temperature compensation
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JP32468389A
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Mitsuteru Kimura
光照 木村
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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】 〔産業上の利用分群〕 本発明1ま、温度検出サーミスタと周囲温度補償用サー
ミスタとを辺に持つホイートストン・ブリッジにおいて
、これらのサーミスタ定数の違いに基づく不平命出力を
打ち消すよっにしたサーミスタの温度補償方式に関する
〔従来の技術〕
従来、ホイートストン・ブリフジの二辺にサーミスタを
一掴ずつ入れた温度計測用の回路において1よ、一方の
サーミスタを周囲温度などの補償用、他方を温度計測用
サーミスタとして使用しているが、これら二個のサーミ
スタのサーミスタ定数Bが、一般にわずか異なるので、
サーミスタ定数Bの大きい方の辺に、そのサーミスタに
直列に小さな抵抗を仲人したりして、近似的に、二個の
サーミスタのサーミスタ定数■を等しくさせて、狭い星
度範聞ではあるが、周囲温度変化に対して、温度補償を
行っていた。
また従来、ホイートストン・ブリッジの四辺にサーミス
タを仲人した温度検出用回路があったが、これは、ホイ
ートストン・ブリッジの対向する辺の二個のサーミスタ
で同時に温度検出をするようにして、ホイートストン・
ブリッジの不平衡出力を2倍にする目的のものであった
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の温度検出用サーミスタThsと周囲温度補償用サ
ーミスタ1’hcとを、ホイートストン・ブリッジの二
辺に、それぞれ挿入した温度検出用11す路においては
、その周囲温度の補償を行うために、例えば、第1図に
示すように、サーミスタ定数[(が大きい方のサーミス
タに小さな直列抵抗を仲人して、サーミスタ定数口のわ
ずかな違いを?11?償するようにしていた。ここで、
Eは、電源で、■【1E1.は、抵抗温度係数の極めて
小さな抵抗である。
しかし、サーミスタは、温度Tに対して、指数関数的な
抵抗値を有するので、これに温度Tに依らない−・定値
の抵抗rを仲人しても、大きな温度範囲に渡って、周囲
温度の補償をすることは、本質的にできないし、その誤
差は大きい。 本発明は、例えば、 10℃から140
℃といろようμ広い周囲温度変化のFで、体温のような
生活空間温度を非接触で計測するような場合に、微弱む
赤外線放射をサーミスタで受光し昇温させて行うが、こ
のときに必要な高精度のサーミスタの温度補償方式を災
供するものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明では、ホイートストン・ブリッジの四辺をすへて
サーミスタとし、温度検出用サーミスタ1’hsと周囲
温度補償用サーミスタTheのサーミスタ定数の違いに
よる不平衡分を、他の二辺に挿入したサーミスタTh+
と’rh、及び差動増幅回路を用いて、打ら消そうとす
るものである。二つの異なる周囲温度において完全に不
平衡出力を打ち消すには、ホイートストン・ブリッジの
出力を増幅する差動増幅回路を、2段の差動増幅器で構
成し、1段1」の差動増幅器の出力を、ある一つの温度
′r、で零にするように、その差動増幅器の一方の差動
入力端の増幅度を調整し、2段目の差動増幅器では、他
の温度T、で、その差動出力である最終出力v0が零に
なるように、その差動増幅器の一方の差動入力端の増幅
度を調整することにより行う。この場合、一つの温度T
、では、1段目の並列した二つの差動増幅器の出力が、
共に零になるので、後段となる2段[jの差動増幅器の
出力v0もまた零になる。このようにして、二つの温度
T1とT、で、独■に、最終出力電圧v0をOvにする
ことがi1能であり、差動増幅器を多段にすれば、その
段数に等しい数の温度で、独立に、完全温度補償がI+
1能となる。
〔作用〕
上記のように構成されたサーミスタの温度浦償jllJ
路においζは、温度Tl二対して、指数関数的に変化す
るサーミスタの抵抗を、他の同様な抵抗変化特性を有す
るサーミスタで補償°4°るので、精度の高い周lII
!温度に対する補償が可能であり、二つ以上の温度で、
完全に、温度補償できるので、広い温度頴囲で、非常に
高精度のサーミスタの温度補償が61能となる。
ご実施例〕 実施例について、図面を参照しながら説明する。
第2図は、本発明のサーミスタの温度補償方式を示す概
念的回路図で、ある一つの温度T1で、])点とQ点の
電位を共にOvとさせるようにした場合の一尖施例であ
る。ホイートストン・ブリッジの四辺とらずへて、サー
ミスタThs、 The、 Th、、 Th、で構成し
である。’rhsは、被測体の温度検出用サーミスタで
、Theは、従来からの周囲温度補償用θノサーミスタ
’t’h、、 ’rhtは、共に、周囲湛度変化時のT
bsと’I’hcとのサーミスタ定数の違いに括づくホ
イートストン・ブリッジの0点の電位変化を補償するた
めのサーミスタである。rlとr、とは、温度係数の極
めて小さい抵抗で、基中となる電圧を発生させるための
むのである。DAl、DA2及びI) A 3は、差動
増幅回路である。
サーミスタThsとして、サーミスタ定数T(g = 
4013に、温度1゛+ = 25℃のときのサーミス
タ抵抗Els83、16にΩ、サーミスタ’I’hcと
して、サーミスタ定数Bc =4020に、 ’r、−
25℃のときの抵抗Rc83.09にΩ、サーミスク’
rh、として、サーミスタ定数B、=4016に、 T
、=25℃のときの抵抗R1g3.03にΩ、サーミス
タ’rhtとして、サーミスタ定数口、=4012に、
 T、・25℃のときの抵抗R。
=83.07にΩを用いて、第2図のホイートストン・
ブリッジを構成した。抵抗r、は、r1=50にΩの]
−リ定抵抗、「、は、40にΩの固定抵抗と20にΩの
可変抵抗から成る直列接続抵抗とし、直流電源Eを3v
とした。差動増幅回路DAIは10倍、差動増幅阿路D
A2は、10倍す、度の可変増幅度の増幅器で、共に、
高人力インピーダンスの差動増幅器である。又、差動増
幅回路DA3は、P liの電圧変化を10倍、Q点の
電圧変化を5〜20倍まで増幅度を変化できる差動増幅
器である。
このサーミスタの温度補償−路は、次のようにして、調
整する。先ず、 ・っの周囲温度T1(例、iばTl=
25℃)で、DAIの出力であるP点の電位が、Ovに
ムるように、■1変抵抗「、を調整する。次にDA2の
差動人力の−・方の増幅度を調整して、Q点の電位が、
OvになるようにJ#幣する。このとき、I) A 3
の出力v0もOvとなる。
これは1、I)A3の人力であるP点、Q点の電位が、
共にOvであるから、DA3の増幅度とは、無関係に出
力V、がOvとなるからである。次に、他の周囲温度1
゛、(例えば、1” 、 −= 85℃)でCよ、ホイ
ートストン・ブリフジの各辺のサーミスタのサーミスタ
定数の違いに基づく不平微電圧により、P点及びQ点の
電位がOvからずれるが、I) A 3により、P点の
発生電圧を10倍、Q点の電圧を適当に増幅して、DA
3の差動出力v0がOvになるように調整する。このよ
うにして、二つの異なった温度T、とTtで独)′Lに
、サーミスタ定数の違いに基づくホイートストン・ブリ
ッジの不平衡出力を差動増幅(ロ)路により打ち消すこ
とができる。
理論計算によれば、差動増幅回路の全体の増幅度を10
0倍にしたときのサーミスタ定数の違いのみに捕づく補
償しきれない最終出力電圧V、は、」−述の条件のサー
ミスタを用いたとき、0℃から100℃までの温度範囲
で1μV以下となるはずだが、実際のサーミスタを用い
た実験結果では、最大0.1mVの出力とな−)た。二
の理論と実験の違いは、実際のサーミスタのサーミスタ
定敗口が一定値ではなく、温度依存性を有するためと思
われる。しかし、第1図に示すような、従来の方式の場
合には、差動増幅101路の100倍の増幅度で、実験
的に50mV程度の出力となったので、本発明の方式が
、サーミスタの温度補償に、非常に6゛効となることが
わかる。サーミスタ定数Bが、温度依存性を有しないか
、または温度依存性が非常に小さいサーミスタを用いる
ならば、理論通りの非常に小さな補償しきれない出力(
誤差出力)となるはずである。
−L述の実施例では、簡単のためにP点とQ点の電位を
、T、=25℃で共にOVになるように、差動増幅1!
[DA2の増幅度を14整したが、実際には、差動増幅
回路DA3の差動人力が、共に、ある温度T、(例えば
、T、=25℃)で、Ovになればよい。このためには
、温度1゛、において、ある基準電圧VP+とP点の電
位とを等電位とさせ、その差動出力をDA3の一方の差
動人力とし、また、ある基型電圧VQ+とQ点の電位と
を等電位にさせ、その差動出力をDA3の他方の差動人
力にさせるとよい。 もちろん、これら二つの基準電圧
VPtとVQ+とを等しくさせてもよいし、前述の実施
例では、V P+ = V Q+ = OVとしたに過
ぎない。
L述の実施例では、初段の差動増幅回路DAI。
DA2の出力であるP点とQ点の電位を温度Tで共にO
vなるように調整し、更にT、とは異なる温度T、で、
独立に、最終の差動増幅回路であるI) A 3の出力
v0がOvになるように調整したが、■)点とQ点の電
位を、それぞれの基準電位(OVでもよい)と比較させ
て、それぞれの差動出力電ハミがある温度T、でOvに
なるようにさせ、更に、同様にして、後に接続された多
段の差動増幅1111路のそれぞれの段毎に、その差動
出力が温度T*、’r3.T4・・・・の異なる温度で
、Ovになるようして、P点側及びQ点側を差動増幅し
てゆけば、その差動増幅[!1路の段数だけの異収る温
度で、サーミスタの温度補償が完全にできることになる
。このようにすれば、多数の異なる温度で、完全に、サ
ーミスタ定数の違いによる不)V−衡出力を打ち消すこ
とができるので、大きな温度範囲に渡り、サーミスタの
周囲温度補償が、高精度で行うことができる。また、−
E述の実施例では、ホイートストン・ブリフジの出力感
度をEげるため、初段の差動増幅回路である差動増幅回
路DAI。
DA2の比較基準電位として、F点選び、この基準電位
を温度T、での0点の電位に等しくさせたが、差動増幅
回路DAI、DA2の比較基準電位をアース電位Ovに
なるようにしても良い。上述の実施例では、ホイートス
トン・ブリッジへの供給電圧として、直流を用いている
が、これを交流に置きHえても、本質的に変わらムいこ
とは、明らかである。
〔発明の効果〕
本発明は、以1−.述べたように構成されるので、以ド
に7Fすような効果を奏ケる。
ホイートストン・ブリッジの四辺とも周囲温度1゛に対
して指数関数的μ抵抗変化をするサーミスタのみで構成
しであるので、周囲温度に対して、名辺とも同様な抵抗
変化をずろことになりホイートストン・ブリフジの出力
を差動増幅することにより、容易に高請度のサーミスタ
の周11F!温度の補償が117能である。又、差動増
幅回路を多段にすることにより、二つまたは、それ以]
二の温度で独正に、最終段出力■。をOvにすることが
uJ能で、広い温度範囲に渡り、高晴度でサーミスタの
温度補償ができる。
以上のように、本発明の方式によれば、周囲温度の影響
を極めて小さくできるので、次のような高精度温度計測
などへの応用が可能となる。
四個の同一形状のマイクロエアブリッジ構造のサーミス
タボロメータをIG技術を用いて近接して設け、これら
の四個のサーミスタボロメータでホイートストン・ブリ
フジを形成して、本発明の実施例第2図のようへ回路を
構成する。更に、これらの四個のサーミスタボロメータ
と近接して、かつ、同一・基板上に直接周囲温度検出用
のマイクロエアブリッジ構造ではないサーミスタを同時
に形成すれば、これらの五個のサーミスタは、非常に近
いサーミスタ定数【(や抵抗植にすることができるので
、上述の実施例の場合より、更に高請度の温度補償が可
能となる。変動する周囲温度の中であっても、このよう
にして構成したサーミスタボロメータのうらの−・つで
ある温度検出用サーミスタ’rhsに、体温などの生活
空間温度の物体からの微弱な赤線ふく射光を照射し、昇
温させることにより、本発明のサーミスタの温度補償方
式と組み合わせて、被測温体の高精度温度計測が可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図(よ、従来用いられていたサーミスタの温度補償
回路、第2図は、本発明のサーミスタの温度補償方式を
説明するための概念的な回路図である。 Ths・・・温度検出用サーミスタ、  The・・・
温度補償用サーミスタ、  ’I’h、、 Th?・・
・サーミスタ+  nl、 Rf、  r to  r
 to  r ・・・温度係数の小さい抵抗、 E・・
・電源、  DAI、DA2.DA3・・・差動増幅回
路 特許出廓人  木材 光熱 第 1週 第 ズ 丁ニ 統 浦 正 す11I: 平成2年9月14日 1、−1叶1の表引 −1<成1年特許願第324683号 2゜ 発明の名称 サーミスタの温度補償方式 補正をする古 °ハ件との関係

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  四辺ともサーミスタのみで構成したホイートストン・
    ブリッジにおいて、該ホイートストン・ブリッジの出力
    を増幅する差動増幅回路に、少なくとも二つの異なる温
    度において、上記四辺のサーミスタのサーミスタ定数の
    違いに基づく不平衡出力が、上記差動増幅回路の増幅度
    調整により独立に零になるような回路機能を持たせたこ
    とを特徴とするサーミスタの温度補償方式。
JP32468389A 1989-12-14 1989-12-14 サーミスタの温度補償方式 Pending JPH03185319A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0663647A3 (en) * 1994-01-12 1998-07-29 Canon Kabushiki Kaisha Temperature phase shift circuit and coordinate input apparatus
WO2017131160A1 (ja) * 2016-01-27 2017-08-03 三菱マテリアル株式会社 温度検出回路

Cited By (3)

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US5990720A (en) * 1994-01-12 1999-11-23 Canon Kabushiki Kaisha Temperature phase shift circuit and coordinate input apparatus
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