JPS59574Y2 - 温度補償回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は測定量が温度によって変化する物理量を基準
温度における測定量に自動的に補正する温度補償回路に
関する。

例えば１０％ＨＣＩ或いは９４％Ｈ２ＳＯ４溶液等高導
電率の溶液の温度特性はそれぞれ固有なものであるため
精密な温度補償を行なうには、即ち成る温度で導電率を
測定してその基準温度の導電率を得るためには精密温度
補償を行なう必要があり、その場合、溶液の種類によっ
て温度係数を設定しなければならない。

このような温度補償を実現するためには、従来において
は温度に比例して変化する温度検出端、例えば熱電対や
測温抵抗等がらの信号を折線近似回路により処理し、演
算させていた。

或いは温度によって指数函数的に変化する特性のサーミ
スタを、そのいわめるＢ定数を選択して使用していた。

しかしながら前者の方法は回路が複雑でしがも溶液毎に
、即ち温度係数毎に温度補償回路の多数の回路要素の定
数を変更する必要があり、温度補償回路の汎用性がなが
った。

一方後者の方法は回路は比較的簡単であるが厳密に制約
されたＢ定数を持つサーミスタを用意することはサーミ
スタの製作技術上から難かしく、がっ多種のＢ定数のサ
ーミスタを揃えることは現実的に非常に困難であった。

この考案の目的は比較的簡単な回路で温度係数を変更す
ることができる温度補償回路を提供するものである。

この考案によれば温度補償されるべき入力信号と可変利
得回路の出力とを加算回路で加算し、その加算回路の出
力を温度変化によって変化する素子を通したものと、極
性反転したものとを上記可変利得回路にて加算すること
によって温度補償を行うと共に、上記可変利得回路の利
得を調整することによってその温度補償特性の温度係数
を変更することができるようにされる。

このようにして温度によって指数函数的に変化する物理
量の温度補償ができ、しかもその温度係数をも調整する
ことが簡単にできる。

温度が上昇すると測定値が変化する物理量、例えば導電
率のｔｏＣにおける値をａ（ｔ）とすると、一般にａ（
ｔ）＝ｆ （ｔ−ｔｏ） ａ （ｔｏ）となる。

コ・テｔｏは基準温度である。

一般に温度係数は２〜３０％であり、又温度補償範囲が
狭いのでｆ（ｔ（ｏ）は１に近い値となる。

従ってａ（ｔ）［１＋α（ｔｔｏ）−α（ｔｏ）） ａ
（ｔｏ）と書替えることができる。

測定値を成る基準温度ｔｏにおける値に補正するために
は なる計算をすれば良い。

この考案は上記（１）式の演算を自動的に行なって物理
量の温度補正を行ない、しがもα（１）を任意に簡単に
設定でき、つまり温度係数を自由に変えることができる
温度補償回路を提案するものでりる。

第１図に示すように入力端子１１からの温度補償される
べき信号は可変利得回路１２からの信号と加算回路１３
で加算される。

即ち入力端子１１よりの入力信号は抵抗器１４を通して
加算回路１３における演算増幅器１５の非反転入力端に
供給されると共に可変利得回路１２の出力が抵抗器１６
を通じて演算増幅器１５の非反転入力端に供給される。

加算回路１３においてその演算増幅器１５の非反転入力
端子は抵抗器１７を通じて共通電位点に接続され、反転
入力端子は抵抗器１８を通じて共通電位点に接続される
と共に抵抗器１９を通じて出力端に接続される。

この加算回路１３の出力つまり演算増幅器１５の出力は
出力端子２１に供給されると共に増幅器１５の出力は温
度によって抵抗値が変化する素子、例えばサーミスタ２
２を通したものと、反転された信号とが可変利得回路１
２で加算される。

即ち演算増幅器１５の出力端は温度によって抵抗値が変
化する素子２２を通じて可変利得回路１２の演算増幅器
２３の反転入力端に接続され、又増幅器１５の出力は抵
抗器２４を通じて反転回路２５を構成する演算増幅器２
６の反転入力端に供給される。

演算増幅器２６の非反転入力端は共通電位点に接続され
、その反転入力端及び出力端間に帰還抵抗器２７が接続
される。

反転回路２５の出力つまり加算回路１３の出力が反転さ
れた信号は抵抗器２Ｂを通じて可変利得回路１２の増幅
器２３の反転入力端に供給される。

増幅器２３の非反転入力端は共通電位点に接続され、そ
の反転入力端及び出力端間に可変抵抗器２９が接続され
て演算増幅器２３と共に可変利得回路１２が構成される
。

今抵抗器１４．１６，１７．１Ｂ、１９，２４，２７．
２８．２９の各抵抗値をＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５
，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８゜Ｒα、サーミスタ２２の抵抗値を
Ｒｔとし、入力端子１１の入力電圧をＶｉ、出力端子２
１の出力電圧をｖｏ、演算増幅器２６の出力電圧をｅ２
、演算増幅器２３の出力電圧をｅ３とそれぞれすると、
演算増幅器１５．２３．２６はそのオープンループ利得
が非常に大きいので各増幅器の利得は外部抵抗だけで決
り、次の式が戊り立つ。

こ・でＲ２／／Ｒ３は抵抗器１６．１７の並列抵抗値、
Ｒｔ／／Ｒ３は抵抗器１４．１７の並列抵抗値である。

ｖｏの式においてその係数Ｒ４＋Ｒ５は加算回路１３の
４ 利得であり、（）内の第１項は入力端子１１がらの入力
信号Ｖｉが抵抗器１４と抵抗器１６及び１７の並列回路
とによって分圧されて演算増幅器１５に達した値であり
、又同様に第２項は抵抗器１６と抵抗器１４及び１７の
並列回路とによって演算増幅器２３の出力ｅ３が分圧さ
れて演算増幅器１５の入力端に達した値である。

ｅ３はサーミスタ２３を通じた加算回路の出力と反転回
路２５の出力とのそれぞれの利得倍されたものを加算し
たものである。

上記式においてＲ６−Ｒ７、つまり反転回路２５の利得
を１としてｅ２．ｅ３を消去すると、となる。

標準温度におけるサーミスタ２２の抵抗値Ｒｔ。

更に とすると、 となる。

物理量が温度に比例する場合はａ（ｔ）〔１＋α（ｔ
ｔｏ ）） ａ（ｔｏ ）と表わすことができる。

よって（２）式においてβ＝γ（ｔ −Ｔｏ ）とすれ
ば温度補償された出力が得られる。

このようにβ＝γ（ｔｔｏ）の関係のサーミスタ２２を
得ることは従来から行なわれていることである。

こ・で温度係数はＲαｂγとなるが、このＲαを調整す
ることによって温度係数を変化することができる。

又温度係数はＲαに比例するため可変抵抗器２９の調整
用摘回動角位置に対し等分目盛を付けておくことによっ
て予め較正しておけば温度係数を簡単に設定することが
できる。

βをｔ−４ｏに比例させるには例えば第２図に示すよう
にサーミスタ２２′と抵抗器３１との直列回路と並列に
抵抗器３２を接続し、これ等抵抗器３１゜３２の抵抗値
を適当な値に選んでこの回路を第１図における素子２２
の代りに使用すればβを温度差（ｔ −Ｔｏ ）に比例
させることができる。

入力測定信号の物理量が温度に対して指数函数的に変化
する場合はａ （ｔ ）＝ｅＰ （ｔ、−ｔｏ） ｘａ
（ｔｏ ）と表わされる。

このような関係のものは例えば導電率その他色々なもの
が存在している。

この場合においては（２）式においてβ＝ｅｐ３ｔ−ｔ
０ゝとすればよく、その場合は（２）式は となる。

この場合Ｒαを変化させることによってｐより小さい係
数ｑに対して（３）式は ■ｏ工ａｅｑ（ｔ ｊ Ｏ）Ｖ、 （４
）と近似させることができる。

即ち指数函数的に変化するものに対する温度補償ができ
る。

このβをｅＰ（ｔ−ｔｏゝの関係にするには第２図にお
ける抵抗器３１．３２の抵抗値を調整すればよく、この
ようなことは従来からも知られている。

第３図に、ｐ＝＝Ｑ。０４ｔＯ−１０≦ｔ≦ｔｏ＋１０
におけるａｅ ｑ （ｔ、−ｔ、０１と（３）式との誤
差を示す。

即ち本来欲しイ直は（４）式でお勤＜（３）式の特性を
示し、都±５°Ｃの範囲内でその誤差が０．５％以下で
、補償喰い場合はち±５°Ｃで２０％以上の誤差を土間
場合と比較して十分補償することができる。

この場合にｐが小さく、かつ温度補償範囲が狭いという
制約があるが、温度に対して指数函数的に変化する物理
量を温度補償することができる。

又（３）及び（４）式においてｑはＲαｐに比例するめ
で抵抗器２９の抵抗値を調整することによって温度係数
を簡単に変えることができる。

尚第４図に示すように可変利得回路１２の利得を調整す
るには演算増幅器２３の出力を可変抵抗器２９を通じて
共通電位点に接続し、その可動子を抵抗器３３を通じて
演算増幅器・２３の反転入力端に接続し、その可変抵抗
器２９の可動子を調節するようにしてもよい。

以上述べたようにこの考案による温度補償回路によれば
測定量が温度に比例して変化する場合、或いは指数函数
的に変化する場合においても温度補償することができる
。

しかもその温度係数を可変抵抗器２９を調整することに
よって簡単に調整することができる。

このように温度係数を調整しても基準温度においてはβ
−１となり（２）式において■。

はａＶｉとなって一定であり、つまり温度係数を変化さ
せてもスパンは変化しない。

又温度係数は抵抗器２９の抵抗値に比例するため、上述
したようにその調整つまみの回動位置に等分目盛を付け
ることによって簡単に目的値に設定することができる。

更に温度に比例して変化する物理量に対しても温度補償
ができ、かつその温度係数を変更することができる。

尚上述において温度による抵抗値の変化する素子として
はサーミスタの代りに温度に比例的に変化する信号を出
す温度検出端を使用すれば温度による比例的に変化する
温度特性の補償回路となる。

この場合も一種の検出端と一個の回路素子を変更するこ
とによってその温度検出端の温度係数より小さい範囲内
において任意の温度係数を設定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案による温度補償回路の例を示す接続図
、第２図はその温度によって抵抗値が変化する素子の例
を示す図、第３図はこの回路の温度によって物理量が指
数函数的に変化する場合の誤差を示す曲線図、第４図は
この考案の温度補償回路の一部の変形を示す図である。 １１：入力端子、１２：可変利得回路、１３：加算回路
、 ２５：反転回路、 ２２：温度によって抵抗値が変 化する素子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 入力端子と可変利得回路の出力側とに接続され、上記入
   力端子からの入力信号と上記可変利得回路の出力とを加
   算する加算回路と、その加算回路の出力側に一端が接続
   され、温度により抵抗値が変化する素子と、上記加算回
   路の出力側に接続され、その加算回路の出力を極性反転
   して出力する反転回路と、その反転回路の出力側及び上
   記素子の他端に入力側が接続され、上記反転回路の出力
   と上記素子を通じて供給される上記加算回路の出力とを
   加算すると共に、利得を変化することができる上記可変
   利得回路と、上記加算回路の出力側に接続され、温度補
   償された信号が得られる出力端子とを有し、補償しよう
   とする上記入力信号の温度係数に応じて上記可変利得回
   路の利得を設定するようにした温度補償回路。