JPH0377036A - 温度検出装置 - Google Patents

温度検出装置

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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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voltage
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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。

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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
(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。
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。
【図面の簡単な説明】
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。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP1214002A 1989-08-19 1989-08-19 温度検出装置 Expired - Lifetime JPH0833328B2 (ja)

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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
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