JPS5814966B2 - 熱電対の基準接点温度補償回路 - Google Patents
熱電対の基準接点温度補償回路Info
- Publication number
- JPS5814966B2 JPS5814966B2 JP3363877A JP3363877A JPS5814966B2 JP S5814966 B2 JPS5814966 B2 JP S5814966B2 JP 3363877 A JP3363877 A JP 3363877A JP 3363877 A JP3363877 A JP 3363877A JP S5814966 B2 JPS5814966 B2 JP S5814966B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bridge circuit
- temperature
- resistance
- reference junction
- thermocouple
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、熱電対の基準接点温度補償回路に関し、特に
補償誤差のない高精度の基準接点温度補償が行えるよう
にすることを目的としたものである。
補償誤差のない高精度の基準接点温度補償が行えるよう
にすることを目的としたものである。
周知のように、熱電対の熱起電力は、測温接点の温度と
基準接点の温度とによって定まり、熱起電力が測温接点
の温度によって一義的に定まるためには、基準接点の温
度を０℃に保たなければならない。
基準接点の温度とによって定まり、熱起電力が測温接点
の温度によって一義的に定まるためには、基準接点の温
度を０℃に保たなければならない。
しかしながら、熱電対を工業計測に用・る場合には、基
準接点温度を０℃に保つことは面倒であるため、一般に
は熱電対またはその補償導線が接続される計器端子を基
準接点としている。
準接点温度を０℃に保つことは面倒であるため、一般に
は熱電対またはその補償導線が接続される計器端子を基
準接点としている。
この場合、計器端子の周囲温度即ち基準接点温度が変化
すれば、熱電対の熱起電力が変化するので、第１図に示
すような基準接点温度補償回路を用いて、基準接点の温
度補償を自動的に行うようにしている。
すれば、熱電対の熱起電力が変化するので、第１図に示
すような基準接点温度補償回路を用いて、基準接点の温
度補償を自動的に行うようにしている。
第１図において、Ｒ１は銅、白金等のような抵抗温度係
数の大きい抵抗素子であって、熱電対Ｔの基準接点の近
傍に配置される。
数の大きい抵抗素子であって、熱電対Ｔの基準接点の近
傍に配置される。
またＲ２−Ｒ４はマンガニン等のような抵抗温度係数の
小さい抵抗素子であって、上記抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４によ
りブリツジ回路を構成している。
小さい抵抗素子であって、上記抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４によ
りブリツジ回路を構成している。
このブリッジ回路には直流電流より直流定電流または直
流定電圧が供給されており、熱電対Ｔの基準接点温度に
おげろ熱起電力に相当するブリッジ回路の出力電圧Ｖが
、熱電対の熱起電力Ｅに加算されるように構成されてい
る。
流定電圧が供給されており、熱電対Ｔの基準接点温度に
おげろ熱起電力に相当するブリッジ回路の出力電圧Ｖが
、熱電対の熱起電力Ｅに加算されるように構成されてい
る。
ここで基準接点温度の変化によって熱電対Ｔの熱起電力
Ｅが変化すれば、これに伴って抵抗素子Ｒ１の抵抗値が
変化するので、その結果ブリッジ回路の出力電圧Ｖが変
化して熱起電力Ｅの変化を打ち消すように作用し、基準
接点の温度補償が自動的に行われることになる。
Ｅが変化すれば、これに伴って抵抗素子Ｒ１の抵抗値が
変化するので、その結果ブリッジ回路の出力電圧Ｖが変
化して熱起電力Ｅの変化を打ち消すように作用し、基準
接点の温度補償が自動的に行われることになる。
しかしながら、上記のように一個の感温抵抗素子で構成
した従来の基準接点温度補償回路においては、抵抗素子
Ｒ１の抵抗値が温度に対してほぼ直線的に変化するのに
対し、熱電対Ｔの熱起電力特性は温度に対してほぼ二次
曲線的に変化するので、ブリッジ回路の出力電圧Ｖは熱
電対Ｔの熱起電力特性と完全には一致せず、補償誤差を
生ずることになる。
した従来の基準接点温度補償回路においては、抵抗素子
Ｒ１の抵抗値が温度に対してほぼ直線的に変化するのに
対し、熱電対Ｔの熱起電力特性は温度に対してほぼ二次
曲線的に変化するので、ブリッジ回路の出力電圧Ｖは熱
電対Ｔの熱起電力特性と完全には一致せず、補償誤差を
生ずることになる。
本発明は、同一の抵抗温度係数を有する二個の感温抵抗
素子でブリッジ回路を構成することにより、ブリッジ回
路の出力電圧な熱電対の熱起電力特性に一致させ、補償
誤差のない高精度の基準接点温度補償が行えるようにし
たものである。
素子でブリッジ回路を構成することにより、ブリッジ回
路の出力電圧な熱電対の熱起電力特性に一致させ、補償
誤差のない高精度の基準接点温度補償が行えるようにし
たものである。
以下第２図に示す実施例に基づいて、本発明の詳細な説
明する。
明する。
第２図において、Ｒ１およびＲ５は夫々銅、白金等のよ
うな抵抗温度係数の大きい抵抗素子であって、同一の抵
抗温度係数を有し、熱電対の基準接点（図示せず）の近
傍に配置されており、夫々ブリッジ回路の対向する対辺
抵抗を構成している。
うな抵抗温度係数の大きい抵抗素子であって、同一の抵
抗温度係数を有し、熱電対の基準接点（図示せず）の近
傍に配置されており、夫々ブリッジ回路の対向する対辺
抵抗を構成している。
またブリッジ回路の他方の対辺抵抗Ｒ２およびＲ３は、
マンガニン等のような抵抗温度係数の小さい抵抗素子で
構成されている。
マンガニン等のような抵抗温度係数の小さい抵抗素子で
構成されている。
このブリッジ回路には、直流電源Ｃにより直流定電流ｉ
が供給されている。
が供給されている。
ここでＲ１−Ｒ５を夫々の抵抗素子の抵抗値としかつＲ
，＝ｎＲ１とすれば、ブリッジ回路の両辺を流れる電流
１１および１２は夫々次式で表される。
，＝ｎＲ１とすれば、ブリッジ回路の両辺を流れる電流
１１および１２は夫々次式で表される。
従ってブリッジ回路の出力電圧Ｖは次式で表される。
また基準接点温度の変化により、抵抗値Ｒ１が△Ｒ１だ
げ変化したとすれば、このときのブリッジ回路の出力電
圧Ｖ４−１次のようになる。
げ変化したとすれば、このときのブリッジ回路の出力電
圧Ｖ４−１次のようになる。
基準接点温度が０℃のときにブリッジ回路の出力電圧が
零になる条件は、（３）式から明らかなようにである。
零になる条件は、（３）式から明らかなようにである。
ブリッジ回路が上記の条件を満足しているものとすれば
、基準接点温度が０℃からｔ℃に変化して、抵抗値Ｒ１
がＲ１＋△Ｒ１に変化したときのブリッジ回路の出力電
圧△Ｖは、（４）式より次のように求められる。
、基準接点温度が０℃からｔ℃に変化して、抵抗値Ｒ１
がＲ１＋△Ｒ１に変化したときのブリッジ回路の出力電
圧△Ｖは、（４）式より次のように求められる。
ここで
（１＋ｎ）△Ｒ１＜（１＋ｎ）Ｒ，＋Ｒ２＋Ｒ３とすれ
ば、（６）式をテーラ−展開して、次の近似式が得られ
る。
ば、（６）式をテーラ−展開して、次の近似式が得られ
る。
ただしテーラ−展開式の第３項以下および−ｎ（１＋ｎ
）八Ｒ１３は充分小さく、無視できるものとする。
）八Ｒ１３は充分小さく、無視できるものとする。
また銅、白金等のような抵抗素子Ｒ１およびＲ６の抵抗
値は、室温付近の狭い温度範囲においては温度に対して
ほぼ直線的に変化するので、抵抗素子Ｒ１の抵抗温度係
数をＫとすれば、基準接点温度ｔｃにおける抵抗値の変
化分△Ｒ１は次式で表される。
値は、室温付近の狭い温度範囲においては温度に対して
ほぼ直線的に変化するので、抵抗素子Ｒ１の抵抗温度係
数をＫとすれば、基準接点温度ｔｃにおける抵抗値の変
化分△Ｒ１は次式で表される。
△Ｒ１＝ＫＲ１ｔ・・・（８）
従って（８）式を（７）式に代入すれば、基準接点温度
ｔｃにおけるブリッジ回路の出力電圧△Ｖは次式％式％ （９）式において、Ｒ１−Ｒ３、Ｋおよびｎは定数であ
るから、△Ｖは基準接点温度ｔの二次関数であり、次式
で表すことができる。
ｔｃにおけるブリッジ回路の出力電圧△Ｖは次式％式％ （９）式において、Ｒ１−Ｒ３、Ｋおよびｎは定数であ
るから、△Ｖは基準接点温度ｔの二次関数であり、次式
で表すことができる。
一方熱電対の熱起電力Ｅは、室温付近の狭い温度範囲に
おいては、次に示す温度ｔの二次関数で近似される。
おいては、次に示す温度ｔの二次関数で近似される。
ただしＸおよびＹは熱電対の種類によって定まる定数で
ある。
ある。
上記のように、ブリッジ回路の出力電圧△Ｖおよび熱電
対の熱起電力Ｅは共に温度の二次関数で表されるので、
△Ｖ＝Ｅとなるようにブリッジ回路の定数を定めれば、
ブリッジ回路の出力電圧が熱電体の熱起電力特性に一致
し、補償誤差のない高精度の基準接点温度補償を行うこ
とができる。
対の熱起電力Ｅは共に温度の二次関数で表されるので、
△Ｖ＝Ｅとなるようにブリッジ回路の定数を定めれば、
ブリッジ回路の出力電圧が熱電体の熱起電力特性に一致
し、補償誤差のない高精度の基準接点温度補償を行うこ
とができる。
△Ｖ＝Ｅとなる条件は、（１０）、（１１）式から明ら
かなように、Ａｉ＝ＸおよびＢｉ＝Ｙであるが、この式
は電流値ｉの項を含んでいるため、ＡおよびＢの値を一
義的に定めることができない。
かなように、Ａｉ＝ＸおよびＢｉ＝Ｙであるが、この式
は電流値ｉの項を含んでいるため、ＡおよびＢの値を一
義的に定めることができない。
そこで本発明においては、まづ（１０）式で示されるブ
リッジ回路の出力電圧△Ｖの一次の定数項と二次の定数
項との比をとって電流値ｉの項を消去し、この比が（１
１）式で示される熱起電力Ｅの一次の定数と二次の定数
との比に等しくなる条件即ちＡ／Ｂ＝Ｘ／Ｙとなる条件
を与えてＡおよびＢを定め、しかる後、（１０）式より
所定の温度ｔにおける△Ｖが、その温度における熱起電
力Ｅに等しくなるような電流値ｉを求めるようにしたも
のである。
リッジ回路の出力電圧△Ｖの一次の定数項と二次の定数
項との比をとって電流値ｉの項を消去し、この比が（１
１）式で示される熱起電力Ｅの一次の定数と二次の定数
との比に等しくなる条件即ちＡ／Ｂ＝Ｘ／Ｙとなる条件
を与えてＡおよびＢを定め、しかる後、（１０）式より
所定の温度ｔにおける△Ｖが、その温度における熱起電
力Ｅに等しくなるような電流値ｉを求めるようにしたも
のである。
即ち（９）式よりＡ／Ｂ＝Ｘ／Ｙの条件を求めれば、と
なる。
なる。
一方（５）式においてｎＲ１”−Ｒ２Ｒ３＝０の初期条
件が与えられているので、抵抗素子Ｒ１およびＲ５の０
℃における抵抗値を適当な値に選んでおけば、（５）お
よび（１２）式より抵抗素子Ｒ２およびＲ３の抵抗値を
定めることができる。
件が与えられているので、抵抗素子Ｒ１およびＲ５の０
℃における抵抗値を適当な値に選んでおけば、（５）お
よび（１２）式より抵抗素子Ｒ２およびＲ３の抵抗値を
定めることができる。
抵抗素子Ｒ１〜Ｒ５の抵抗値が定まれば、（９）式より
ＡおよびＢの値も定まるので、所定の温度ｔ℃において
△Ｖ＝Ｅとなる電流値ｉは（１０）式より容易に求める
ことができる。
ＡおよびＢの値も定まるので、所定の温度ｔ℃において
△Ｖ＝Ｅとなる電流値ｉは（１０）式より容易に求める
ことができる。
なお一般には、Ｒ１＝Ｒ５とした方が製作も容易であり
、計算式も簡略化されるので、通常はＲ１−Ｒ５となる
ように抵抗値が選ばれる。
、計算式も簡略化されるので、通常はＲ１−Ｒ５となる
ように抵抗値が選ばれる。
このときの（５）および（１２）の条件式は夫々次式で
表される。
表される。
またこのときのＡおよびＢは次のようになる。
次に本発明によりＣＡ熱電対の基準接点温度補償回路の
定数を求めた具体例を示す。
定数を求めた具体例を示す。
なお感温抵抗素子Ｒ１およびＲ６は、通常５〜２０オ一
ム程度のものが用いられるが、ここでは０℃においてＲ
１＝Ｒ５＝１０オームの抵抗値を有する銅抵抗を使用す
るものとした。
ム程度のものが用いられるが、ここでは０℃においてＲ
１＝Ｒ５＝１０オームの抵抗値を有する銅抵抗を使用す
るものとした。
なおＣＡ熱電対においては、Ｘ＝３９．５６Ｘ１０−”
ＡＹ＝１７．７３Ｘ１０−６であり、銅抵抗の抵抗温度
係数は、Ｋ＝４．２００Ｘ１０−３である。
ＡＹ＝１７．７３Ｘ１０−６であり、銅抵抗の抵抗温度
係数は、Ｋ＝４．２００Ｘ１０−３である。
従って（５′）式より
（１２’）式より
（１５１，（１６）式の連立方程式を解いてＲ２および
Ｒ３を求めれば、Ｒ２＝３．６８（オーム）Ｒ３＝２７
．１７（オーム）が得られる。
Ｒ３を求めれば、Ｒ２＝３．６８（オーム）Ｒ３＝２７
．１７（オーム）が得られる。
次に（Ｒ３）および（１４）式によりＡおよびＢの値を
求めれば次のようになる。
求めれば次のようになる。
ここで基準接点温度補償の範囲は、通常室温付近の０〜
５０℃程度の範囲であるため、基準接点温度５０℃にお
ける△Ｖが、５０℃におけるＣＡ３熱電対の熱起電力Ｅ
＝２．０２２ｍＶに等しくなる電流値ｉを（１０）式よ
り求めれば、次の値が得られる。
５０℃程度の範囲であるため、基準接点温度５０℃にお
ける△Ｖが、５０℃におけるＣＡ３熱電対の熱起電力Ｅ
＝２．０２２ｍＶに等しくなる電流値ｉを（１０）式よ
り求めれば、次の値が得られる。
上記のようにしてすべての定数が定められたブリッジ回
路の出力電圧△Ｖを、（１０）式により１０℃ごとに算
出した値と、ＣＡ熱電対の熱起電力Ｅとの比較を下表に
示す。
路の出力電圧△Ｖを、（１０）式により１０℃ごとに算
出した値と、ＣＡ熱電対の熱起電力Ｅとの比較を下表に
示す。
下表から明らかなように、△Ｖ−Ｅ即ち補償誤差は１μ
Ｖ以下であり、完全に無視し得る程度のものである。
Ｖ以下であり、完全に無視し得る程度のものである。
以上述べたように、本発明によれば、通常のブリッジ回
路を用いた簡単な回路構成で、補償誤差のない高精度の
基準接点温度補償を行うことが可能になり、またブリッ
ジ回路の各辺の抵抗値は、あらかじめ計算によって正確
に算出されるので、個々の抵抗素子を所定の値に調整す
るだけでよく製作も容易である。
路を用いた簡単な回路構成で、補償誤差のない高精度の
基準接点温度補償を行うことが可能になり、またブリッ
ジ回路の各辺の抵抗値は、あらかじめ計算によって正確
に算出されるので、個々の抵抗素子を所定の値に調整す
るだけでよく製作も容易である。
なお具体例に示すように、抵抗値の調整精度は１／１０
０オ一ム程度でよく、それ程困難な作業ではない。
０オ一ム程度でよく、それ程困難な作業ではない。
第１図は従来の基準接点温度補償回路、第２図は本発明
の一実施例を示すブリッジ回路である。 Ｔ・・・・・・熱電対、Ｒ１，Ｒ５・・・・・・抵抗温
度係数の大きい抵抗素子、Ｒ２−Ｒ４・・・・・・抵抗
温度係数の小さい抵抗素子、■・・・・・・ブリッジ回
路の出力電圧、ｉ・・・・・・直流定電流、Ｃ・・・・
・・直流電源。
の一実施例を示すブリッジ回路である。 Ｔ・・・・・・熱電対、Ｒ１，Ｒ５・・・・・・抵抗温
度係数の大きい抵抗素子、Ｒ２−Ｒ４・・・・・・抵抗
温度係数の小さい抵抗素子、■・・・・・・ブリッジ回
路の出力電圧、ｉ・・・・・・直流定電流、Ｃ・・・・
・・直流電源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 直流電源よりホイートストンブリッジに直流定電流
を供給するブリッジ回路で構成され、かつ下記（ａ）〜
（ｄ）の構成および手段により、ブリッジ回路各辺の抵
抗値およびブリッジ回路に供給する電流値を定めるよう
にしたことを特徴とする熱電対の基準接点温度補償回路
。 （ａ）ブリッジ回路の対向する一方の対辺Ｒ２，Ｒ３を
、夫々抵抗温度係数の大きい同一の抵抗温度係数を有す
る抵抗素子で構成する。 ｒｂ＞ブリッジ回路の他方の対辺Ｒ，，ｎＲ，を、夫夫
抵抗温度係数の小さい抵抗素子で構成する。 （ｃ）基準接点温度０℃においてブリッジ回路の出力電
圧が零になる条件と、温度（１）の二次関数（ここでＫ
は定数、ｉはブリッジ回路め電流値）で表わされるブリ
ッジ回路の出力電圧の一次の定数項と二次の定数項との
比が、同様に温度の二次関数で表される熱電対の熱起電
力の一次の定数と二次の定数との比に等しくなる条件と
を求め、上記条件よりブリッジ回路各辺の抵抗値を定め
る。 （ｄ）Ｖかる後、所定の温度におけるブリッジ回路の出
力電圧が、その温度におけ冷熱電対の熱起電力に等しく
なる条件よりブリッジ回路に供給する電流値を定める。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3363877A JPS5814966B2 (ja) | 1977-03-25 | 1977-03-25 | 熱電対の基準接点温度補償回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3363877A JPS5814966B2 (ja) | 1977-03-25 | 1977-03-25 | 熱電対の基準接点温度補償回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53118184A JPS53118184A (en) | 1978-10-16 |
| JPS5814966B2 true JPS5814966B2 (ja) | 1983-03-23 |
Family
ID=12391985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3363877A Expired JPS5814966B2 (ja) | 1977-03-25 | 1977-03-25 | 熱電対の基準接点温度補償回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5814966B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6388733U (ja) * | 1986-11-29 | 1988-06-09 |
-
1977
- 1977-03-25 JP JP3363877A patent/JPS5814966B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53118184A (en) | 1978-10-16 |
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