JPH0743624Y2 - 温度測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この考案は、測温抵抗体によって温度を測定する装置に
関し、特に高精度で測定出来る装置に関するものであ
る。

〈従来技術〉 第２に測温抵抗体を用いた温度測定装置を示す。この図
において、測温抵抗体１の一端は線路２を介して端子３
に、他端はそれぞれ線路４、５を介して端子６、７に接
続されている。r1〜r3は線路２、４、５の抵抗値であ
る。定電圧Ｖ₀は抵抗８の一端に印加され、この抵抗８
の他端は端子３に接続される。また、抵抗９の一端は端
子７に、他端は共通電位点に接続される。Ｒ_sは抵抗９
の抵抗値、r4は抵抗９の他端と共通電位点の間をつなぐ
線路の抵抗値である。従って、抵抗８→線路２→測温抵
抗体１→線路５→抵抗９の経路には大きさＩ_sの電流が
流れる。10はセレクタであり、端子３、６、７及び抵抗
９の他端の電圧Ｖ_A、Ｖ_b、Ｖ_B、Ｖ_Zを選択して増幅器11
に入力する。増幅器11の利得は抵抗12、13によって決め
られる。増幅器11の出力はAD変換部14でデジタル信号に
変換され、マイクロプロセッサ15に入力される。マイク
ロプロセッサ15は所定の演算を行って温度を算出すると
共に、セレクタ10を制御する。

この様な温度測定装置では、抵抗８→線路２→測温抵抗
体１→線路５→抵抗９→共通電位点の経路で大きさＩ_s
の電流が流れるので、測温抵抗体１の抵抗値をＲ_tとす
ると、下式が成立する。

Ｖ_A＝Ｉ_s（r1＋Ｒ_t＋r3＋Ｒ_s）＋Ｖ_Z Ｖ_b＝Ｉ_s（r3＋Ｒ_s）＋Ｖ_Z Ｖ_B＝Ｉ_sＲ_s＋Ｖ_Z Ｖ_Z＝Ｉ_sr4 従って、 Ｒ_t＝（Ｖ_A＋Ｖ_B−2V_b）・Ｒ_s／ （Ｖ_B−Ｖ_Z） ………（１） が成立する。但し、r1＝r3とする。マイクロプロセッサ
15はセレクタ10を制御して電圧Ｖ_A、Ｖ_b、Ｖ_B、Ｖ_Zを順
次増幅器11に入力し、デジタル変換されたデータを取り
込み、前記（１）式の演算を行って温度を算出する。

〈考案が解決すべき課題〉 しかしながら、この様な温度測定装置では、AD変換部14
の桁数を多くしても、温度の精度を高くすることが出来
ないという課題があった。たとえば、Ｒ_t＝０〜350Ω、
Ｒ_s＝300Ωとすると、Ｖ_A、Ｖ_b、Ｖ_BはＲ_tの変化に従っ
て変化するので、演算の過程で精度が低下する。その
為、AD変換部14として15ビットのものを用いても、14ビ
ット分の精度しか得られなかった。

〈考案の目的〉 この考案の目的は、高精度で温度が測定出来る温度測定
装置を提供する事にある。

〈課題を解決する為の手段〉 前記課題を解決するために本考案では、３線式測温抵抗
体に抵抗を介して電圧源から電流を供給し、かつこの３
線式測温抵抗体の他端を共通電位点に接続して、前記抵
抗の一端及び前記３線式抵抗体の各端子の電圧を選択し
て増幅器に入力し、かつこの増幅器の利得を入力される
電圧によって変えるようにしたものである。

〈作用〉 測温抵抗体の抵抗変化によってその値が変化する信号を
数を少なくし、かつ信号の大きさに最適な利得を選択す
るようにした。

〈実施例〉 第１図に本考案に係る温度測定装置の一実施例を示す。
なお、第２図と同じ要素には同一符号を付し、説明を省
略する。第１図において、20は電圧源であり、一定電圧
を出力する。21は抵抗値Ｒ_sを有する抵抗であり、その
一端が電圧源20の出力に、他端が端子３に接続されてい
る。また、端子７は直接に共通電位点GNDに接続され
る。セレクタ10は電圧源20と抵抗21の接続点Ｓの電圧Ｖ
_s及び端子３、６、７の電圧Ｖ_A、Ｖ_b、Ｖ_Bを順次選択す
る。このセレクタ10はマイクロプロセッサ15からの信号
S1によって制御される。23、24は抵抗であり、直列接続
されて増幅器11の出力と共通電位点間に接続される。22
はスイッチ群であり、スイッチ221及び222から構成され
る。これらスイッチ221、222の一端は増幅器11の反転入
力端子に接続され、他端はそれぞれ増幅器11の出力、抵
抗23と24の接続点に接続される。従って、スイッチ221
がオンになると増幅器11の利得は１になり、スイッチ22
2がオンになると抵抗23と24の抵抗値の比に基づく利得
になる。スイッチ群22はマイクロプロセッサ15からの信
号S2によって制御される。

この実施例では、測温抵抗体１に流れる電流をＩ_sとす
ると、 Ｖ_s＝Ｉ_sＲ_s＋Ｖ_A Ｖ_A＝（r1＋r3＋Ｒ_t）Ｉ_s＋Ｖ_B （Ｖ_b−Ｖ_B）＝r1・Ｉ_s の関係がある。従って、r1＝r3とすると、 Ｒ_t＝Ｒ_s（Ｖ_A＋Ｖ_B−2V_b）／ （Ｖ_s−Ｖ_A） ………（２） によりＲ_tが求められる。

次に、この実施例の動作を説明する。なお、電圧源20の
出力電圧を2.5V、抵抗21、23、24の抵抗値をそれぞれ5.
8kΩ、94kΩ、6kΩとする。また、AD変換部14はフルス
ケール2.5Vで変換するものとする。この回路定数では、
測温抵抗体１に流れる電流は約0.4mA、増幅器11の利得
は１または100/6、端子３の電圧Ｖ_A＝０〜0.14Vにな
る。また、Ｖ_s、Ｖ_b、Ｖ_Bは測温抵抗体１の抵抗値にか
かわらず、ほぼ2.5V、0Vであり、ほぼ一定値になる。最
初にセレクタ10によりＶ_sを増幅器11に入力してデジタ
ル信号に変換し、マイクロプロセッサ15に入力する。こ
のとき、スイッチ221をオンにして増幅器11の利得を１
とする。次にＶ_Aを増幅器11に入力して、増幅器11の利
得１及び100/6の両方でデジタル信号に変換する。次
に、増幅器11の利得を100/6にしてＶ_b及びＶ_Bをデジタ
ル信号に変換する。すなわち、Ｖ_sはほぼ2.5VなのでAD
変換部14のフルスケール付近で変換できるように増幅器
の利得を１とし、Ｖ_b、Ｖ_Bはほぼ0Vなので増幅器11の利
得を高くして変換する。Ｖ_s、Ｖ_b、Ｖ_Bをデジタル変換
した値をそれぞれＣ_s、Ｃ_b、Ｃ_Bとし、増幅器11の利得
を１にしてＶ_Aを変換した値をＣ_A′、100/6にして変換
した値をＣ_Aとすると、前記（２）式から温度演算手段
であるマイクロプロセッサ15の出力C₀は Ｃ₀＝｛（Ｃ_A＋Ｃ_B−2C_b）Ｒ_s／ （Ｃ_s−Ｃ_A′）｝・6/100 が成立する。すなわち、分子は増幅器11の利得を高くし
て変換し、分母は利得を低くして変換して、分解能を高
めるようにする。

なお、この実施例における抵抗値、利得などの値は一例
であり、状況に応じて適宜選択することが出来る。

また、電圧源20の出力電圧は必ずしも一定である必要は
ない。

〈考案の効果〉 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、この
考案では測温抵抗体に抵抗を介して電圧源から電流を供
給し、この電圧源の出力電圧及び測温抵抗体の各端子の
電圧を利得が可変出来る増幅器で増幅してデジタル信号
に変換すると共に、この増幅器の利得を変えるようにし
た。その為、測温抵抗体の抵抗値をAD変換部の分解能の
限度の精度で測定する事が出来るので、高精度で温度を
測定する事が出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る温度測定装置の一実施例を示す構
成図、第２図は従来の温度測定装置の構成図である。 １……測温抵抗体、10……セレクタ、11……増幅器、14
……AD変換部、15……マイクロプロセッサ、20……電圧
源、21,23,24……抵抗、22……スイッチ群、221,222…
…スイッチ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電圧源と、この電圧源の出力端にその一端
   が接続される抵抗と、この抵抗の他端がその一端に接続
   され、他端の一つが共通電位点に接続される３線式測温
   抵抗体と、前記抵抗の一端及び前記３線式抵抗体の各端
   子の電圧が選択的に入力され、この入力に対応してその
   利得が変更される増幅器と、この増幅器の出力信号をデ
   ジタル信号に変換するAD変換部と、前記３線式抵抗体の
   各端子の電圧を選択するためのセレクタ信号及び前記増
   幅器の利得選択信号を出力し、これらの信号に連動して
   出力される前記AD変換部からの各デジタル出力信号を入
   力信号とし、前記各デジタル信号及び増幅器の利得を用
   いた所定の演算をおこなうことにより温度信号を出力す
   る温度演算手段とを設けたことを特徴とする温度測定装
   置。