JPS6042626A - 熱電対利用温度測定装置の冷接点補償回路 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 この発明は熱電対利用温度測定装置の冷接点補償回路、
即ち、熱電対の冷接点の温度に対応する熱起電力に相当
する信号を発生する冷接点補償回路に関するものである
。

熱電対の熱起電力は測温接点と冷接点との温度差により
て生じる。つまり、熱電対の起電力を温度に換算した場
合には、測温接点と冷接点との間の温度差が出て来る。

処で９通常は、温度測定をする場合には、測温接点と冷
接点との温度差のみを検出だけでは足らず、測温接点の
実際の温度を検出する必要がある場合が殆んどであり、
従って。

とのよ５に測温接点の実際の温度を測定するためには、
冷接点の温度、即ち周囲温度に対応する熱起電力に相当
する信号をめ、この信号と上記温度差による起電力に加
算し、この加算した信号量から測温接点の実際の温度、
つまり被測温部の実際の温度をめる必要がある。即ち、
被測温部の実際の温度を測定するためには、上記のよう
な冷接点の温度に対応する熱起電力に相当する信号を発
生する所謂冷接点補償回路が必要なのであって。

この発明はこのような冷接点補償回路に関するものであ
る。

〔従来技術〕

従来のとの程合接点補償回路を第１図により説明する。

第１図において、（１）及び（２）は何れも抵抗値がＲ
４の第１及び第２の抵抗、（３）は温度係数なα、温度
をｔとした場合の抵抗値がＲ８（１＋α・ｔ）で表わさ
れる測温抵抗で、熱電対の冷接点部（図示せず）の温度
を検出するものである。（４）は抵抗値がＲ８の第３の
抵抗、（５）は演算増幅器で１反転入力端子（５ａ）と
非反転入力端子（９））とを有している。（６）は電圧
値が町の基準電圧電源で、直流電源（３） である、（７）は直流の出力電圧Ｅ。Ａを出力する出力
端子、（８）は上記第１〜第３の抵抗（１）　＋２１　
＋４１と測温抵抗（３）と演算増幅器（５）とにより構
成されたブリッジ回路で上記基準電圧源（６）から基準
電圧Ｂｒが供給されている。　（８ａ）（Ｒｈ）はこの
ブリッジ回路（８）の電圧比較端子部である。

次に、この第１図の回路の動作を説明する。

測温抵抗（３）はその温度が０℃の時には抵抗値が几。

どなるので、ブリッジ回路（８）は平衡状態となる。

従って、その電圧比較端子部（８ａ）（８ｂ）間の電位
差はＯであり、出力端子（７）の出力電圧も０である。

次に、測温抵抗（３）はその温度が０℃から上昇あるい
は下降すると、抵抗値が変化する。即ちブリッジ回路（
８）の−枝路の抵抗値が変化する。従って。

ブリッジ回路（８）は不平衡状態となって、測温抵抗（
３）の抵抗値の変化に比例して電圧比較端子（ａａ）（
８ｂ）間に電位差が生じ、この電位差圧応じて演算増幅
器（５）から電圧信号Ｂ。Ａが出力される。この出力電
圧Ｅ。Ａは次のように表わされる。即ち。

（４） となり、この（２）式で表わされるように、温度に対し
て直線的に変化する。

次いで、この第１図の回路における冷接点補償誤差につ
いて言及する。下記の表１には、ｙ（Ｉｏ）熱電対の規
準熱起電力を、　ＪＩ８０１６θ２により示し。

表２には・表１０熱電対の規準熱起電力に相当する電圧
値を、第１図の回路のＡ＝０．０５１７として出力する
値を示す、こへで、第１図の回路の場合において、　Ｊ
（１０）の熱電対につき２例えば−１０°〜１００℃に
亘る広い温度範囲で冷接点の補償誤差をめてみると、冷
接点の補償誤差は１００℃で最大−ｆｉ、　０９８ｍＶ
の誤差を生じており、これを温度換算すると約１．８℃
の誤差を生じることになる。つまり。

この第１図の回路は冷接点補償を極く一般的な２３℃±
２０ｄｅｆＩのような狭い温度範囲で行なう場合には補
償誤差は小さいが２例えば、車載用温度計等（５） Ｋその温度センサとして熱電対を使用する場合には、車
の広範な利用形態から、冷接点部が広い温度範囲に亘っ
て周囲温度の影響を受けるので、補償誤差が増大し、高
精度な温度測定をすることができないという欠点があっ
た。

表１ 表２ （７） 〔発明の概要〕 この発明は、上記のような従来の回路の欠点を解消し９
周囲温度の影響による検出誤差を抑制することを目的と
してなされたもので、熱電対の熱起電力が温度に対して
双曲線的に変化することに着眼し、ブリッジ回路の出力
を補償抵抗を介してブリッジ回路にフィードバックする
フィードバック回路を設けるととＫより、熱電対の冷接
点の温度に対応する熱起電力に近似した信号を発生して
冷接点補償を行なう熱電対利用温度測定装置の冷接点補
償回路を提供するものである。

〔発明の実施例〕

第２図はこの発明の一実施例を示す接続図で。

同図において、符号（＋１　（２１（３１（４１（５）
　（５ａＸ５ｂ）　（６）　（７）　（８）　（８ａ）
（８ｈ）は第１図に示す従来の回路と同様に、（１）及
び（２）は何れも抵抗値がＲ１の第１及び第２の抵抗、
（３）は温度係数なα、温度なｔとした場合の抵抗値が
Ｒｏ（１＋α・ｔ）で表わされる測温抵抗で、熱電対の
冷接点部（図示せず）の温度を検出するものである。（
４）は抵抗値がＲ８の第３の抵抗、（５）は演算増（８
） 幅器で９反転入力端子（５ａ）と非反転入力端子（５ｂ
）とを有している。（６）は電圧値がＥ、の基準電圧電
源で、直流電源である。（７）は直流の出力電圧Ｂ。Ｂ
を出力する出力端子、（８）は上記第１〜第３の抵抗０
）（２１（４）と測温抵抗（３）と演算増幅器（５）と
Ｋより構成されたブリッジ回路で、上記基準電圧源（６
）から基準電圧Ｂｒが供給されている。　（８ａ）（８
ｂ）はこのブリッジ回路（８）の電圧比較端子部、（９
）は抵抗値が（ｎ−１）Ｒ２の補償抵抗、　０１は抵抗
値がＲ２の補償抵抗。

Ｉは上記両補償抵抗（９）ａ・の接続点即ち分圧点、　
（１３は加算回路で１反転増幅の機能も有している。　
ｔ’ｓは上記演算増幅器（５）の出力Ｅ。Ｂをブリッジ
回路（８）Ｋフィードバックするフィードバック回路で
、上記補償抵抗（９１ａＩ及び加算回路（１３で構成さ
れている。

上記ブリッジ回路（８）の出力電圧Ｂ。Ｂは、補償抵抗
＋９１０（Ｉにより分圧され、更にこの分圧されたブリ
ッジ回路（８）の出力電圧Ｅ。Ｂの一部即ち９分圧点Ｉ
の電圧と基準電圧源（６）の電圧町とを加算回路α邊が
加算すると共に極性を反転して出力し、この加算回路員
の出力が、上記ブリッジ回路（８）への供給電圧となる
ように構成されている。

次に第２図の動作を説明する。この第２図の回路におい
て、ブリッジ回路（８）の−枝路にある測温抵抗（３）
の抵抗値はその温度が０℃のときＲ８となり。

ブリッジ回路（８）は平衡状態となり、電圧比較端子部
（８ａ）（８ｂ）間の電位差は０であり、従って出力端
子（７）の出力電圧も０〔ｖ〕となっているが、測温抵
抗（３）はその温度が上昇あるいは下降することにより
抵抗値が、上昇あるいは下降し、ブリッジ回路（８）が
不平衡状態となる。こ〜で、上記平衡状態となれば、上
記測温抵抗（３）の抵抗値の変化に応じて出力端子（７
）に出力電圧Ｅ。Ｂが発生するのであるが。

この出力Ｅ。Ｂの一部がブリッジ回路（８）の基準電圧
源（６）の電圧町に加算回路ＯＸ６により加算されると
。

等制約に基準電圧源（６）の電圧は、温度変化に比例し
て高められることとなり、ブリッジ回路（８）の出力Ｅ
。Ｂは、温度に対して双曲線カーブとなるように変化す
る。

と〜で第２図の出力Ｅ。Ｂをめてみると・−１−０−ｔ
　””””””””””””””””””−（４１とな
る。（４）式で示すように、ブリッジ回路（８）の出力
Ｅ。Ｂは双曲線カーブで表わされ、（４）式において。

ＢとＯとを適当な値に選択すれば、熱電対（図示せず）
の熱起電力の温度特性を近似することができる。

上記、ｙ（Ｉｏ）熱電対の場合について１例えば上記＋
４１式におけるＢと０とを。

Ｂ＝５．０７５６Ｘ１０　、Ｏ＝３．６５２６Ｘ１０’
となるように設定し、上記第２図の実施例の場合の出力
Ｂ。Ｂをめてみると、下記の表３のように表わされる。

この場合の最大誤差は一１０ｔにおいて−０，００５（
ｍＶ　）となっており、これを温度に換算（１１） すると約０．１℃となり、第１図に示す従来の回路の最
大誤差即ち１．８℃と比較すると、約１８倍もの改善が
みられる。

表３ （１２） このように９周囲源度の広範囲に亘る変化によって熱電
対の冷接点部の温度が広範囲に亘って変化することがあ
っても、極めて高精度に、熱電対における起電力の温度
特性徹近似することができるため、冷接点の補償温度範
囲の広い、しかも補償誤差の少ない冷接点補償回路を得
ることができる。

なお、上記第２図の実施例では加算回路ｏりを用いた場
合を例示したが、第３図に示すように、加算回路を使用
せずに、ブリッジ回路（８）の出力Ｅ。Ｂを、抵抗値Ｒ
５の補償抵抗ａ４を有するフィードバック回路（Ｉ３に
よってブリッジ回路（８）の一方の電圧比較端子（８ｂ
）即ち演算増幅器（５）の非反転入端子（５ｂ）にフィ
ードバックしても、第２図の実施例と同様の効果を奏す
る。

〔発明の効果〕

この発明は上述のように、−枝路に測温抵抗を有したブ
リッジ回路と、このブリッジ回路に基準電圧を与える基
準電圧源とを有した熱電対利用温度測定装置の冷接点補
償回路において、上記ブ（１３） リッジ回路の出力を補償抵抗を介して上記ブリッジ回路
にフィードバックするフィードバック回路を設けたので
、従来の冷接点補償回路に比べて。

補償誤差を十分小さくでき、また広い温度範囲に亘って
冷接点補償ができる効果がある。

補償回路な示す接続図、第２図はこの発明による熱電対
利用温度測定装置の冷接点補償回路の一実施例を示す接
続図、第３図はこの発明の他の実施例を示す接続図であ
る。

図において、（３）は測温抵抗、（６）は基準電圧源。

（８）はブリッジ回路、　＋９１ＱＬＱ４）は補償抵抗
、　０１はフィードバック回路９輪は加算回路、　（８
ａ）（ａｂ）は電圧比較端子、（５）は演算増幅器、（
７）は出力端子＃　（５ａ）は反転入力端子、、　（ｓ
ｂ）は非反転入力端子である。

なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

代理人大岩　増　雄（ほか２名） Ｃ１ムＡ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１）　−枝路に測温抵抗を有したブリッジ回路と。 このブリッジ回路に基準電圧を与える基準電圧源とを有
   した熱電対利用温度測定装置の冷接点補償回路において
   、上記ブリッジ回路の出力を補償抵抗を介して上記ブリ
   ッジ回路にフィードバックするフィードバック回路を設
   けたことを特徴とする熱電対利用温度測定装置の冷接点
   補償回路。 （２）　フィードバック回路は基準電圧とブリッジ回路
   の出力電圧とを加算する加算回路を有し、上記ブリッジ
   回路は上記加算回路の出力と熱電対の冷接点の温度に比
   例する電圧との積に相当する電圧を出力するブリッジ回
   路であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の熱電対利用温度測定装置の冷接点補償回路。 （３）　ブリッジ回路はその電圧比較端子間に演算増幅
   器を有し、この演算増幅器の出力端子と反転入力端子と
   の間に測温抵抗が接続されていると共Ｋｊ上記演算回路
   の出力端子と非反転入力端子との間に補償抵抗を有した
   フィードバック回路が接続さ名ていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の熱電対利用温度測定装置
   の冷接点補償回路。