JPH062127Y2

JPH062127Y2 - 温度センサ

Info

Publication number: JPH062127Y2
Application number: JP410488U
Authority: JP
Inventors: 士郎中川; 義男五島; 富夫加藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1988-01-16
Filing date: 1988-01-16
Publication date: 1994-01-19
Anticipated expiration: 2003-01-16
Also published as: JPH01110334U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、感温磁性体のキューリー点付近の温度変化に
対する急激な透磁率変化を利用してある特定の温度範囲
を精度良く測定することを可能にした温度センサに関す
る。

（従来の技術）従来の温度センサとして、一般的には、温度によって抵
抗値が変化するサーミスタが使用されている。

（考案が解決しようとする問題点）しかしサーミスタを用いた温度センサは、第１５図に示
すように、温度に対する抵抗Ｒの変化がゆるやかである
ため、ある温度T1以上あるいは以下であるかを測定する
場合、あるいはある特定の温度範囲、例えば＋５０℃〜
＋５２℃の温度を測定する用途に用いる場合、スレッシ
ョルドレベルＬ付近における該スレッショルドレベルＬ
と抵抗値Ｒとの差が小さく、サーミスタの出力処理回路
の温度依存性等によるスレッショルドレベルＬの変動等
にり、精度および分解能良く温度検出、測定ができない
という問題点があった。

また、サーミスタは、通電することによって温度を検出
するものであるから、使用期間の経過に伴ない劣化する
という問題点があった。

（問題点を解決するための手段）本考案の温度センサは、上記の問題点を解決するため、
発生磁界あるいは誘起電圧が相殺されるように巻線およ
び結線された一対の一次巻線（または二次巻線）を有す
る差動トランスとして構成され、前記一対の一次巻線
（または二次巻線）のうちの一方の巻線と、二次巻線
（または一次巻線）との間を感温磁性体により磁気的に
結合して構成したものである。

感温磁性体の取付け構造としては、巻線を施したボビン
内あるいは外に設ける構造が採用され、また感温磁性体
をボビンに位置調整自在に取付けられる。

また、差動トランスの出力処理回路の一例として、前記
差動トランス出力と駆動入力の位相を弁別する回路構成
が採用できる。

また、感温磁性体としては、１種類の感温磁性材料のみ
ではなく、キューリー点が異なる複数種類の感温磁性体
材料を混合したものが用いられ、また、キューリー点が
異なる複数種類の感温磁性体を組合わせたものも用いら
れる。

（実施例）第１図は本考案による温度センサの一実施例を示す構成
図であり、１はボビン、２は一次巻線、３，４は誘起電
圧が相殺される方向に巻線および結線された二次巻線、
５はボビン１内に位置調整自在に螺合して収容された感
温フェライト等からなる感温磁性体である。

第２図は第１図の回路図であり、７は一次巻線２に接続
された交流電源であり、前記感温磁性体５は、前記ボビ
ン１内の一次巻線２と一方の二次巻線４に対応する位置
に設けられているので、もれらの巻線２，４の磁気結合
を強くするように作用する。

第３図は前記感温磁性体５の温度に対する透磁率μの変
化の一例を示す図であり、感温磁性体５はキューリー点
付近において、ａに示すように、温度変化に伴なう透磁
率μの変化が急激であり、従って、この透磁率μの変化
が激しい曲線部ａを利用して例えば温度T1の検出を行な
う。すなわち、第２図において、一方の二次巻線３は、
感温磁性体５を介して一次巻線２に磁気的に結合された
他方の二次巻線４より巻数が多いが、透磁率がＬ以上で
あれば二次巻線４の方の誘起電圧が高くなるように構成
されている。

出力端子７，８間に現われる出力電圧ｏは、ｏ＝
３−４であるから、出力電圧ｏは、温度Ｔに対し、
第４図に示すように変化する。従って、出力電圧ｏを
入力電圧ｉに対して監視すれば、温度T1を検出するこ
とができる。第４図から分るように、設定温度T1の前後
における出力電圧ｏの変化が急激であり、温度を精度
よく測定できる。

上記と反対に、出力端子８，９に駆動入力電圧を印加
し、巻線３，４に発生する磁界が逆方向になるように
し、１つの巻線２側に誘起される電圧の位相を検出して
もよい。

第５図はより具体的な回路の構成例であり、３，４はコ
ンデンサ１２と共に発振回路を構成する一次巻線、２は
二次巻線、５は一次巻線４と二次巻線２との磁気結合を
行なわせる感温磁性体、１４は一次側回路の出力電圧
ｉを反転させると共に波形を成形する回路、１５は二次
側出力電圧ｏの波形成形回路、１６は両回路１４，１
５の否定排他的論理和回路として構成された位相比較
器、１７，１８は平滑回路を構成する抵抗およびコンデ
ンサ、１９は増幅器、２０は出力端子である。また、２
１は感度調整用可変抵抗、２２は温度微調整用可変コン
デンサである。

第６図は可変抵抗２１の抵抗値を大きくした場合のベク
トル図であり、一次巻線３，４に流れる電流によってそ
れぞれ二次巻線２に誘起される電圧を３２，４２、
出力電圧をｏとすると、ｏ＝３２−４２であり、３２と４２は位相が反転しており、感温磁
性体５の前記設定温度T1より低い温度においては、第６
図(A)に示すように、３２＜４２であるから、出力
電圧ｏは42と同位相である。一方、感温磁性体５の
前記設定温度T1より高い温度においては、第６図(B)に
示すように、３２＞４２となるから、出力電圧ｏ
は３２と同位相となる。すなわち、出力電圧ｏは温
度T1を境に位相が反転する。

第７図は温度がT1より低いときの位相比較器１６の入出
力波形図であり、▲▼，Eoはそれぞれ波形成形回路
１４，１５の出力波形、Eaは位相比較器１６の出力波形
を示す。このように、この場合の出力は低レベルであ
り、出力端子２０の電圧はオフである。

第８図は温度がT1より高いときの位相比較器１６の入出
力波形図であり、この場合はEoの位相が第７図の場合と
反転するので、位相比較器１６の出力は高レベルに保持
され、出力端子２０の電圧がオンとなる。

次に可変抵抗２１による感度調整について説明すると、
可変抵抗２１の抵抗値を小さくしていくと、第９図にお
いて、抵抗成分ｒが大となり、巻線３から巻線２に誘
起される電圧３２との合成ベクトルはｘのようにな
る。従って。温度がT1より低いときの４２との合成ベ
クトルで表示される出力電圧ｏは、温度T1より低いと
き（４２＝ａ）はｃのようになり、温度T1より高いと
き（４２＝ｂ）はｄのようになる。すなわち、４２
が温度上昇に伴なってａからｂへと小さくなっていく間
にｏはｃからｄへと角度を変化させていくことにな
る。

可変抵抗２１の抵抗値を調整すれば、第９図に示した
ｒが変化し、これに伴ない、第１０図において、一次側
と二次側の出力波形の位相のずれαを調整でき、この位
相のずれαは、位相比較器１６の出力Eaのパルス幅の大
小に関連するため、可変抵抗２１の調整によって出力端
子２０からの出力レベルを調整することが可能となる。

次に第１１図により可変コンデンサ２２による温度調整
について説明すると、該可変コンデンサ２２による一次
側から二次側へ伝播される電圧をｙで表示すれば、
ｏは、ｏ＝３２＋ｙ−４２で表わされ、ｙを変化させることにより、ｏがゼロ
となる点、すなわち前記設定温度T1を変えることが可能
となるのである。

第１２図は感温磁性体５Ａをボビン１の外側（端部）に
接着等により固着した例を示す。このように、ボビン１
の外側に感温磁性体５Ａを設ければ、温度検出対象物６
に感温磁性体５Ａを近接させた状態で働かせることがで
き、精度良く温度検出を行なうことができる。また、感
温磁性体５Ａよりキューリー点が著るしく高い磁性体５
Ｘを、巻線３，２間を磁気的に結合する手段として用い
ることにより、巻線の低減が可能であり、また第１２図
の例で示すように、該磁性体５Ｘを位置調整可能に設け
ることにより、第１１図で示した３２のレベルを調整
でき、検出温度の調整が可能となる。

第１３図は、ｆ〜ｊのように、キューリー点が少しずつ
異なる複数種類の感温磁性材料を混合し成形することに
より、全体でｋで示すように、曲線部ａの傾斜として所
望の傾斜が得られるようにしたものである。このように
傾斜部ａを設定すれば、前記検出温度T1の設定範囲を広
げることができる。

第１４図は、透磁率の温度特性の異なる２つの感温磁性
体５Ｂ，５Ｃを一体に組合わせてなるものであり、この
ような構成としても、両感温磁性体５Ｂ，５Ｃを合成し
た所望の特性のものが得られる。

また、センサ出力を複数の電圧弁別回路で弁別すること
により、設定温度の上限、下限その他の出力を取り出す
ことができる。

なお、本考案の効果の一部を考えれば、第３図の特性の
右上がりの部分を用いても、温度センシングは可能であ
る。

（考案の効果）請求項１の温度センサは、感温磁性体のキューリー点付
近の急激な透磁率の変化を利用しているので、ある特定
温度範囲を分解能良く測定することができる。具体的に
は、例えば感温磁性体のキューリー点により決定される
−１０℃ないし＋１３０℃間の任意の温度の近傍を０．
１℃以下の分解能で測定可能である。従って、温度スイ
ッチとして用いる場合には、ヒステリシスのないスイッ
チが構成できる。また、感温磁性体には通電しないた
め、通電による劣化の問題もない。

請求項２の温度センサは、感温磁性体を差動トランスの
ボビン内に設けたので、強い磁気結合が得られ、また小
形でまとまりの良い温度センサが構成できる。

また、請求項３の温度センサは、感温磁性体が前記差動
トランスのボビン内に位置調整自在に螺合して設けられ
ているので、検出温度の調整を行なうことが可能であ
る。

また、請求項４の温度センサは、前記感温磁性体を前記
差動トランスのボビン外に設けたので、温度測定対象に
感温磁性体を近接させ、精度良く温度測定を行なうこと
ができる。

また、請求項５の温度センサは、差動トランス出力と駆
動入力の位相を弁別する回路構成を有するため、温度検
出を分解能良好に行なうことができる。

また、請求項６または７の温度センサは、キューリー点
が異なる複数種類感温磁性体材料を混合または組合わせ
たので、キューリー点付近の透磁率の温度に対する変化
が任意に設定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による温度センサの一実施例を示す構成
図、第２図は第１図の回路図、第３図は該実施例に用い
る感温磁性体の透磁率と温度との関係図、第４図は第２
図の回路の出力電圧と温度との関係図、第５図は本考案
の具体的回路例を示す図、第６図(A),(B)は第５図の回
路の作用を説明するベクトル図、第７図および第８図は
第５図の回路の作用を説明する波形図、第９図は第５図
の回路の感度調整機能を説明するベクトル図、第１０図
は同じく波形図、第１１図は第５図の回路の温度調整機
能を説明するベクトル図、第１２図は本考案の温度セン
サの他の構成例図、第１３図は本考案における特性の異
なる複数種類の感温磁性体の合成例を示す透磁率と温度
との関係図、第１４図は本考案における特性の異なる複
数種類の感温磁性体の組合わせ例を示す斜視図、第１５
図は従来の温度センサに用いられるサーミスタの抵抗値
と温度との関係図である。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】発生磁界あるいは誘起電圧が相殺されるよ
うに巻線および結線された一対の一次巻線（または二次
巻線）を有する差動トランスとして構成され、前記一対
の一次巻線（または二次巻線）のうちの一方の巻線と、
二次巻線（または一次巻線）との間を感温磁性体により
磁気的に結合した温度センサ。
【請求項２】前記感温磁性体を前記差動トランスのボビ
ン内に設けた請求項１記載の温度センサ。
【請求項３】前記感温磁性体が前記差動トランスのボビ
ン内に位置調整自在に螺合して設けられた請求項２記載
の温度センサ。
【請求項４】前記感温磁性体を前記差動トランスのボビ
ン外に設けた請求項１記載の温度センサ。
【請求項５】前記差動トランス出力と駆動入力の位相を
弁別する回路構成を有する請求項１ないし４のいずれか
に記載の温度センサ。
【請求項６】前記感温磁性体が、キューリー点が異なる
複数種類の感温磁性体材料を混合したものでなる請求項
１ないし５のいずれかに記載の温度センサ。
【請求項７】前記感温磁性体が、キューリー点が異なる
複数種類の感温磁性体を組合わせたものでなる請求項１
ないし５のいずれかに記載の温度センサ。