JPH0377036A - 温度検出装置 - Google Patents
温度検出装置Info
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- JPH0377036A JPH0377036A JP1214002A JP21400289A JPH0377036A JP H0377036 A JPH0377036 A JP H0377036A JP 1214002 A JP1214002 A JP 1214002A JP 21400289 A JP21400289 A JP 21400289A JP H0377036 A JPH0377036 A JP H0377036A
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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
- G01K7/34—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using capacitative elements
- G01K7/343—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using capacitative elements the dielectric constant of which is temperature dependant
-
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- G01K7/34—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using capacitative elements
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、感熱線を測温素子として使用する温度検出装
置に関するものでああ。
置に関するものでああ。
感熱線とは、1対の同心円状の導体の間に高分子化合物
のサーミヌタを充填して線状に加工したもので、導体間
のインピーダンスが温度に対応して変化し7、高温では
インピーダンスが低く、低温ではインピーダンスが高く
なる性質を持ち、感熱線を用いた温度検出装置はこの性
質を利用して構成されている。
のサーミヌタを充填して線状に加工したもので、導体間
のインピーダンスが温度に対応して変化し7、高温では
インピーダンスが低く、低温ではインピーダンスが高く
なる性質を持ち、感熱線を用いた温度検出装置はこの性
質を利用して構成されている。
感熱線のインピーダンスは、主に、高分子化合物に含ま
れるイオンの移動による抵抗成分と導体間の静電容量に
よるものとから或す立ってトシ、このため感熱線を測温
素子として使用する場合には、イオンの偏在や静電容量
への電荷蓄積によって計測値に誤差が出たり、感熱線の
劣化を促進させたジしないように、正負対称な交流を印
加する必要があって通常は正3丸波である商用電源を印
加して計測している。従って感熱線のインピーダンスZ
はベクl−77表示することができ、これを直列等価回
路として考え、電源周波数の角速度をω、抵抗成分をR
1静電容量をCとすれば、次式のように表現できる。
れるイオンの移動による抵抗成分と導体間の静電容量に
よるものとから或す立ってトシ、このため感熱線を測温
素子として使用する場合には、イオンの偏在や静電容量
への電荷蓄積によって計測値に誤差が出たり、感熱線の
劣化を促進させたジしないように、正負対称な交流を印
加する必要があって通常は正3丸波である商用電源を印
加して計測している。従って感熱線のインピーダンスZ
はベクl−77表示することができ、これを直列等価回
路として考え、電源周波数の角速度をω、抵抗成分をR
1静電容量をCとすれば、次式のように表現できる。
て変化し、その結果とし、て左辺のZが温度に対応した
値を示すことになる。
値を示すことになる。
尚、感熱線には当然インダクタンス成分もあるが1.実
用上の感熱線の長さ(数ノー1−フ1z〜数十メ−)/
し)では抵抗成分や静電容量に比べて無視できるので(
1)式では省略し7ている。
用上の感熱線の長さ(数ノー1−フ1z〜数十メ−)/
し)では抵抗成分や静電容量に比べて無視できるので(
1)式では省略し7ている。
(1)式からインピーダンス2の絶苅値IZ[を求め従
来この種の温度検出装置では、感熱線のインピーダンス
を絶対値IZ1としてとらえ、これに電圧Eを印加して
流れる電流工の絶対値IIIを得、これを直流に変換し
、これらと別に得た直流の基準電流或いは基準電圧と比
較するという手段で温度を検出していた。
来この種の温度検出装置では、感熱線のインピーダンス
を絶対値IZ1としてとらえ、これに電圧Eを印加して
流れる電流工の絶対値IIIを得、これを直流に変換し
、これらと別に得た直流の基準電流或いは基準電圧と比
較するという手段で温度を検出していた。
感熱線のインピーダンスについて更に詳しく述べると次
のようになる。
のようになる。
感熱線の断面を第1図に示すように表現し、感熱線1の
長さを1)、内側導体101の外半径をa、外側導体1
02の内半径をb、高分子化合物103の固有抵抗を!
、誘電率をεとし7、端末効果を無視すると、抵抗成分
R及び静電容量Cは次のようになる。
長さを1)、内側導体101の外半径をa、外側導体1
02の内半径をb、高分子化合物103の固有抵抗を!
、誘電率をεとし7、端末効果を無視すると、抵抗成分
R及び静電容量Cは次のようになる。
一方感熱線は、電気毛布等に使用されるなどの用途上の
制約から柔軟性が重視されてむり、内側導体101は合
成繊維の心に細線やリボン状導体を巻き付けたものが採
用され、又、外側導体もこれに準じた構造がとられてい
る。従って製造上、導体の外半径aと内半径すを寸法的
に精度良く加工することは極めて困難で、(3)式及び
(4)式で示される抵抗成分R及び静電容量Cの結果と
して得られる(1)式及び(2)式で示されるインピー
ダンスZ及びその絶対値IZIもかなりバラつく。例え
ば、長さLが5メー)/しの場合には±30%、10メ
ー)/しの場合でも±20%位の精度しか得られていな
い。このため実用に際しては、感熱線を所定の長さに切
断した後選別し7たり、温度検出装置と接続して現物合
せを行なって適合させている。
制約から柔軟性が重視されてむり、内側導体101は合
成繊維の心に細線やリボン状導体を巻き付けたものが採
用され、又、外側導体もこれに準じた構造がとられてい
る。従って製造上、導体の外半径aと内半径すを寸法的
に精度良く加工することは極めて困難で、(3)式及び
(4)式で示される抵抗成分R及び静電容量Cの結果と
して得られる(1)式及び(2)式で示されるインピー
ダンスZ及びその絶対値IZIもかなりバラつく。例え
ば、長さLが5メー)/しの場合には±30%、10メ
ー)/しの場合でも±20%位の精度しか得られていな
い。このため実用に際しては、感熱線を所定の長さに切
断した後選別し7たり、温度検出装置と接続して現物合
せを行なって適合させている。
本発明はこのような不便を解消し、感熱線の寸法精度に
関係なく正しい温度検出が行なえる装置を提供すること
を目的に為されたものである。
関係なく正しい温度検出が行なえる装置を提供すること
を目的に為されたものである。
即ち、(1)式を、(2)式を用いて書き換えるど、
Z=iZic Os5”−jlzls in! ” −
(s)7 1 イ1iシ アーtan−* @e * s (5)
ωCR となる。
(s)7 1 イ1iシ アーtan−* @e * s (5)
ωCR となる。
これらの式の導出過程は省略するが、
なる関係から明らかであろう。
更に(6)式に(3)、(4)両式を代入して整己とで
、高分子化合物103の固有抵抗fと誘電率εは高分子
化合物そのものの物性によって決遣る定数であって感熱
線1の寸法とは全く無関係であり、角速度のは電源の周
波数によって決唸る定数である。従って(7)式で示さ
れるデは感熱線の・を法とは全く関係のない数値となう
、これが温度と対応していることになる。
、高分子化合物103の固有抵抗fと誘電率εは高分子
化合物そのものの物性によって決遣る定数であって感熱
線1の寸法とは全く無関係であり、角速度のは電源の周
波数によって決唸る定数である。従って(7)式で示さ
れるデは感熱線の・を法とは全く関係のない数値となう
、これが温度と対応していることになる。
一方fは、感熱線1に印加される電圧ベク)/しEとそ
の時感熱線iに流れる電流ベクトルエの位相角に相当す
る。このことから位相角アを利用すれば、感熱線の・十
法精度とは無関係に、精度の高い温度検出ができること
になる。
の時感熱線iに流れる電流ベクトルエの位相角に相当す
る。このことから位相角アを利用すれば、感熱線の・十
法精度とは無関係に、精度の高い温度検出ができること
になる。
第2図は本発明の具体例の1つであって、感熱線1に保
護用の抵抗5を通して交流電源2を印加し、感熱線lに
印加される瞬時電圧■のゼロポイントをゼロ電圧検出部
3で、感熱線1に流れる電流1のゼロポイントをゼロ電
流検出部4でそれぞれ検出し、その両ゼロポイントの区
間をゼロポイント区間計測部7で計測し、その結果を出
ツノ部8によって、その後に接続される機器に適合した
信号形態に変換して出力するものである。
護用の抵抗5を通して交流電源2を印加し、感熱線lに
印加される瞬時電圧■のゼロポイントをゼロ電圧検出部
3で、感熱線1に流れる電流1のゼロポイントをゼロ電
流検出部4でそれぞれ検出し、その両ゼロポイントの区
間をゼロポイント区間計測部7で計測し、その結果を出
ツノ部8によって、その後に接続される機器に適合した
信号形態に変換して出力するものである。
通常交流電源2の電圧は、実効値で数十〜百ボμト程度
に選ばれて釦り、トランジスタ301及び401、ダイ
オード302及び402のスレショーpド電圧は直流値
で0.7ボルト以下であるからこれを無視すると、感熱
線lに印加される瞬時電圧■とこれに流れる瞬時電流1
のそれぞれのゼロポイントは、トランジスタ301及び
401のコレクタ電圧の立上りエツジ及び立下りエツジ
として検出できる。これを動作波形図で示すと第3図の
ようになる。即ち横軸に時間をとって、感熱線1に印加
される瞬時電圧Vとこれに流れる瞬時電流1を表わすと
第3図(a)のようになる。
に選ばれて釦り、トランジスタ301及び401、ダイ
オード302及び402のスレショーpド電圧は直流値
で0.7ボルト以下であるからこれを無視すると、感熱
線lに印加される瞬時電圧■とこれに流れる瞬時電流1
のそれぞれのゼロポイントは、トランジスタ301及び
401のコレクタ電圧の立上りエツジ及び立下りエツジ
として検出できる。これを動作波形図で示すと第3図の
ようになる。即ち横軸に時間をとって、感熱線1に印加
される瞬時電圧Vとこれに流れる瞬時電流1を表わすと
第3図(a)のようになる。
又、それぞれの時刻に対応するトランジスタ301のコ
レクタ電圧は同図(”b)に、トランジスタ401のコ
レクタ電圧は同図(C)に示すようになる。これをそれ
ぞれ論理[B及びCとすれば、位相角デはB@C=1又
はB@C=1である区間に相当することになる。この両
区間は、トランジスタ301.401のそれぞれのベー
ス・エミッタ間に逆極性にダイオード302.402が
接続されているため瞬時電圧V及び瞬時電流1は共に正
負対称となってかつ、等しくなる。又、瞬時電圧Vのゼ
ロポイントと瞬時電流iのゼロポイント相互の区間は、
総て位相角デと1:1の対応をしている。このため都合
の良いゼロポイントを選んでその区間の長さを計測すれ
ば位相角デを知ることができる。
レクタ電圧は同図(”b)に、トランジスタ401のコ
レクタ電圧は同図(C)に示すようになる。これをそれ
ぞれ論理[B及びCとすれば、位相角デはB@C=1又
はB@C=1である区間に相当することになる。この両
区間は、トランジスタ301.401のそれぞれのベー
ス・エミッタ間に逆極性にダイオード302.402が
接続されているため瞬時電圧V及び瞬時電流1は共に正
負対称となってかつ、等しくなる。又、瞬時電圧Vのゼ
ロポイントと瞬時電流iのゼロポイント相互の区間は、
総て位相角デと1:1の対応をしている。このため都合
の良いゼロポイントを選んでその区間の長さを計測すれ
ば位相角デを知ることができる。
この区間の長さの計測は、周知の回路技術を用いて多種
多様に実現できる。第2図の例では、N○T素子701
とAND素子702によってB・C=1なる区間だけ発
振器703の信号をカウンタ704で計数し、C=1又
はその立上υエツジの信号でカウンタ704をリセット
するようにしている。このようにすれば、lへpツごと
にB・C=1なる区間長さ即ち位相角デを連続して計測
することができ、感熱線1の応答性を考えれば充分すぎ
る応答性を得ることができる。
多様に実現できる。第2図の例では、N○T素子701
とAND素子702によってB・C=1なる区間だけ発
振器703の信号をカウンタ704で計数し、C=1又
はその立上υエツジの信号でカウンタ704をリセット
するようにしている。このようにすれば、lへpツごと
にB・C=1なる区間長さ即ち位相角デを連続して計測
することができ、感熱線1の応答性を考えれば充分すぎ
る応答性を得ることができる。
第4図に示す具体例では、NOT素子711及びAND
素子712でB@C=1の期間AND素子712から電
圧を出力させ、これを積分回路713で積分して位相角
アの大きさに対応した電圧を得、これを電圧計測部71
5で計測して目的を達している。積分回路713に蓄積
される電荷はC=1の期間にトランジスタ714で放電
して次計測に備えるようにしている。
素子712でB@C=1の期間AND素子712から電
圧を出力させ、これを積分回路713で積分して位相角
アの大きさに対応した電圧を得、これを電圧計測部71
5で計測して目的を達している。積分回路713に蓄積
される電荷はC=1の期間にトランジスタ714で放電
して次計測に備えるようにしている。
尚、カウンタなどのデジタル処理回路では、レベル変化
を取り扱うよりパルスの形で信号を取り扱う方が一般的
であるが、信号B、Cをそれぞれ微分回路を通した後ダ
イオードで極性をそろえて利用すれば、その目的に沿う
ことができる。
を取り扱うよりパルスの形で信号を取り扱う方が一般的
であるが、信号B、Cをそれぞれ微分回路を通した後ダ
イオードで極性をそろえて利用すれば、その目的に沿う
ことができる。
又、ゼロ電圧検出部3及びゼロ電流検出部4は、第5図
に示すように、電圧又は電流をダイオードブリッジ41
2で両波整流してトランジスタ411に与えるような構
成でも良い。この場合のトランジスタ411のコレクタ
電圧は、ゼロポイントでパルス波形として得られ、パル
ス処理技術を適用しやすいが、トランジスタ411の電
源6と交流電源2の1線とを共通化しにくい欠点がある
。
に示すように、電圧又は電流をダイオードブリッジ41
2で両波整流してトランジスタ411に与えるような構
成でも良い。この場合のトランジスタ411のコレクタ
電圧は、ゼロポイントでパルス波形として得られ、パル
ス処理技術を適用しやすいが、トランジスタ411の電
源6と交流電源2の1線とを共通化しにくい欠点がある
。
いずれの具体例を採用するにしても、感熱線はかなり高
インピーダンスを示す素子であるから、トランジスタは
電界効果形などの高入力インピーダンス素子を使用する
ことが望ましい。
インピーダンスを示す素子であるから、トランジスタは
電界効果形などの高入力インピーダンス素子を使用する
ことが望ましい。
位相角yを計測する方法は上述以外に瞬時電圧又は瞬時
電流の適当なレベルの点、例えば最大値の点を測定して
も良いように思えるが、感熱線は非線形要素を多分に含
んでいるためこれに流れる電流が歪んでおり、その波形
率等も温度によって異なる。このため、ゼロポイント以
外の点で位相角を計測すると誤差が大きくなるので注意
を要する。この電流の歪については、上述の説明では煩
雑になるため無視したが、これは等価正桟波で説明して
いると理解されたい。
電流の適当なレベルの点、例えば最大値の点を測定して
も良いように思えるが、感熱線は非線形要素を多分に含
んでいるためこれに流れる電流が歪んでおり、その波形
率等も温度によって異なる。このため、ゼロポイント以
外の点で位相角を計測すると誤差が大きくなるので注意
を要する。この電流の歪については、上述の説明では煩
雑になるため無視したが、これは等価正桟波で説明して
いると理解されたい。
(7)式で分るように、電源の周波数が変れば当然位相
角りも変る。従って上述した計測値も変化するが、これ
はB又はCが1又はOの区間の長さを別途測定して補正
すれば良い。
角りも変る。従って上述した計測値も変化するが、これ
はB又はCが1又はOの区間の長さを別途測定して補正
すれば良い。
以±曵明したように、本発明によれば、ゼロ電圧検出部
3及びゼロ電流検出部4によって、感熱線1に印加され
る瞬時電圧Vとこれに流れる瞬時電流iのそれぞれのゼ
ロポイントを検出し、その区間の長さをゼロポイント区
間計測部7で計測して位相角yと対応する計測値を得る
という方法で、感熱線の寸法精度と無関係に正確な温度
を検出できる温度検出装置が得られる。
3及びゼロ電流検出部4によって、感熱線1に印加され
る瞬時電圧Vとこれに流れる瞬時電流iのそれぞれのゼ
ロポイントを検出し、その区間の長さをゼロポイント区
間計測部7で計測して位相角yと対応する計測値を得る
という方法で、感熱線の寸法精度と無関係に正確な温度
を検出できる温度検出装置が得られる。
第1図は感熱線の断面図、第2図は本発明による温度検
出装置の1具体例の回路図、第3図は第2図に示す具体
例に釦ける動作波形図、第4図及び第5図は本発明の他
の具体例の回路図である。 1・・・感熱線、2・・・交流電源、3・・・ゼロ電圧
検出部、4・番・ゼo電流検黒部、5・Φ・抵抗、6・
11@直流電源、76*mゼロポイント区間計測部、8
・・も出力部、■11・・感熱線に印加される瞬時電圧
、’J−e *・感熱線に流れる瞬時電流。
出装置の1具体例の回路図、第3図は第2図に示す具体
例に釦ける動作波形図、第4図及び第5図は本発明の他
の具体例の回路図である。 1・・・感熱線、2・・・交流電源、3・・・ゼロ電圧
検出部、4・番・ゼo電流検黒部、5・Φ・抵抗、6・
11@直流電源、76*mゼロポイント区間計測部、8
・・も出力部、■11・・感熱線に印加される瞬時電圧
、’J−e *・感熱線に流れる瞬時電流。
Claims (1)
- ゼロ電圧検出部3及びゼロ電流検出部4によって、感熱
線1に印加される瞬時電圧vとこれに流れる瞬時電流i
のそれぞれのゼロポイントを検出し、その区間をゼロポ
イント区間計測部7で計測するよう構成した温度検出装
置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1214002A JPH0833328B2 (ja) | 1989-08-19 | 1989-08-19 | 温度検出装置 |
| KR1019920700335A KR920704109A (ko) | 1989-08-19 | 1990-08-14 | 온도 검출장치 |
| EP19900912031 EP0487730A4 (en) | 1989-08-19 | 1990-08-14 | Temperature detector |
| PCT/JP1990/001033 WO1991002956A1 (en) | 1989-08-19 | 1990-08-14 | Temperature detector |
| US07/829,063 US5257864A (en) | 1989-08-19 | 1990-08-14 | Temperature detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1214002A JPH0833328B2 (ja) | 1989-08-19 | 1989-08-19 | 温度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0377036A true JPH0377036A (ja) | 1991-04-02 |
| JPH0833328B2 JPH0833328B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=16648637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1214002A Expired - Lifetime JPH0833328B2 (ja) | 1989-08-19 | 1989-08-19 | 温度検出装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5257864A (ja) |
| EP (1) | EP0487730A4 (ja) |
| JP (1) | JPH0833328B2 (ja) |
| KR (1) | KR920704109A (ja) |
| WO (1) | WO1991002956A1 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2284483A (en) * | 1993-12-03 | 1995-06-07 | Graviner Ltd Kidde | Temperature detecting method and system |
| DE19821773C1 (de) * | 1998-05-14 | 1999-10-07 | Reinhausen Maschf Scheubeck | Meßwertaufnehmer zur Temperaturmessung an ölgefüllten Betriebsmitteln und dafür geeignetes Verfahren zur Temperaturmessung |
| GB0126014D0 (en) | 2001-10-30 | 2001-12-19 | Sensopad Technologies Ltd | Modulated field position sensor |
| US7196604B2 (en) | 2001-05-30 | 2007-03-27 | Tt Electronics Technology Limited | Sensing apparatus and method |
| AU2003271973A1 (en) | 2002-10-16 | 2004-05-04 | Tt Electronics Technology Limited | Position sensing apparatus and method |
| GB2394293A (en) | 2002-10-16 | 2004-04-21 | Gentech Invest Group Ag | Inductive sensing apparatus and method |
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