JPH03115821A - 温度測定装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、サーミスタによる温度測定装置、特 に、サーミスタの抵抗値の変化を検出して所望のサーミ
スタ素子の基準抵抗値とＢ定数とを入力する手段を備え
た、汎用性の高い装置に関する。

［従来の技術］ サーミスタは、温度測定のために古くから用いられてき
た。これは主として遷移金属酸化物から成る半導体の抵
抗値が温度上昇とともに著しく変化する特性を利用した
ものである。この温度−抵抗特性は、一般に次の非線形
式で表現できる。

Ｒ−Ｒ−ｅｘｐＢ　（１／Ｔ−１／Ｔ　　）Ｏ０ （１） ここで、Ｒは温度Ｔ　［Ｋ］の時の抵抗値、Ｒｏは温度
Ｔ　　［Ｋ］の時の抵抗値、Ｂはサーミスタ定数（Ｂ定
数）［Ｋ］を表す。

サーミスタ素子を温度センサとして使用した温度測定装
置は、まさに（１）式で表現される特性に着目した抵抗
／温度変換装置といえる。但し、サーミスタの抵抗値、
Ｂ定数は成分・構造・製造条件等により大きく変わり、
特に選んだものでない限り、抵抗値で土２％、Ｂ定数で
±１％のばらっき以内に抑えることは困難である。従っ
て、従来は装置内にそのサーミスタ素子固有の補正回路
を設は素子を互換したり、特別に作った換算表で互換し
ていた。

これに対して素子部を薄膜サーミスタとして、抵抗値、
Ｂ定数のバラツキが小さく、それ故に補正回路のいらな
い互換性の高いサーミスタ素子を製造する試みも成され
ている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の技術には次のような問題点があっ
た。

（１）補正回路は、その設計上使用するサーミスタ素子
固有のものであるので、その装置においては、もはや別
のサーミスタ素子を使用することができない。つまり、
従来の抵抗／温度変換装置は、使用するサーミスタに関
して汎用性に欠ける。また、換算表を素子部に作成する
労力も要した。

（２）素子部を薄膜サーミスタとしても、サーミスタの
成分・構造・製造条件等による抵抗値、Ｂ定数のバラツ
キが生じ、上記の問題が残る。

（３）量産製品としてのサーミスタ素子の温度−抵抗特
性を検査するためには、同一基準の下でこれを評価する
必要がある。従って、汎用性の高い抵抗／温度変換装置
は必須である。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもの
であり、使用するサーミスタの抵抗値及びＢ定数を演算
手段に入力することにより使用する或いは検査されるサ
ーミスタに関して汎用性の高い温度測定装置を提供する
ことを目的とする。

［！！１題を解決するための手段］ 本発明に係る温度測定装置は、所望のサーミスタ素子の
サーミスタの抵抗値の変化を検出して演算手段により温
度に換算する温度測定装置において、この素子のサーミ
スタの基準抵抗値及びＢ定数を演算手段へ入力する入力
手段を設けたものである。

［作　用］ 上述の（１）式を、（２）式から（５）式又は（６）式
へと変形する。

Ｒ＝Ｒ−ｅｘｐＢ　［１／　（２７３，１５＋ｔ）ｔ　
　　　　　　ｔ。

−１／　（２７３，１５＋　ｔ　０ ） ］ （２） （Ｒ，／Ｒｔ０）　−Ｂ −１／　　（２７３，１５＋ ［１／　　（２７３，１５＋　　ｔ　）ｔ）］　　　　
　　（３） １／　（２７３，１５＋　ｔ）　−（１／Ｂ）・！Ｉ　
　（Ｒ，／Ｒ，。） 口 ＋　１　／　　（２７３，１５＋　ｔ　　　）　　　　
　　　　（４）ｔ　−−２７３，１５ （１／Ｂ）・Ｎ、（Ｒ，／Ｒｔ０）＋１／（２７３，１
５＋ｔｏ）　　　（５゜ここで、ＢはサーミスタのＢ定
数［Ｋ］　、Ｒ。

は温度ｔ　　［℃］における抵抗値、Ｒｔｏは温度ｔ。

［”Ｃ］における抵抗値（基準抵抗値）を表す。

β ここで、ａ　＝　（Ｂ　−１ｏｇ／　（２７３，１５＋
　ｔ　　）　）一９ｏｇＲ、β−Ｂ　−Ｄ　ａｇｅ、　
　７−−２７３．１５であｔ。

る。

本発明において、演算手段は（５）式、又は（６）式の
ような（５）式の変形式に基づき、抵抗値の変化（Ｒｔ
／Ｒｔｏ）により温度ｔ　　［”Ｃ］を求める。

この時、この演算手段には、サーミスタ素子のサーミス
タの基準抵抗値とＢ定数とが特別に設けた入力手段によ
り入力される。これにより、一つの装置において、サー
ミスタに関して個別に基準抵抗値とＢ定数とを設定でき
る。それ故、ある素子から別の素子に代えて使用する場
合や多くの素子を次々に検査して行く場合等においては
、特定の素子ごとに装置を設定するまでもなく、測定の
都度個々基準抵抗値とＢ定数を入力しさえすれば、−台
の装置で間に合わせることができる。

なお、（５）式の変形式は（６）式に限定されるもので
はなく、適宜他の変形式を利用することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例に係る温度測定装置の措成を
示すブロック図である。

この装置においては、Ｒｔｏの値に応じて任意に電流値
を設定できる定電流源２を用いて、所定温度範囲におけ
るＢの多値が既知のサーミスタ素子１を有する検知部に
定電流を流してｔ。−０［”Ｃ］の抵抗体たるサーミス
タの両端の電圧が一定値になるように予め設定しておく
、次に、Ｒを信号電圧Ｖ　として測定する。ｖｔ値は、
１　　　　　　　　　　　　　　１ Ａ／Ｄ変換器３を介してデジタル信号処理された後、Ｒ
ｔｏ設定デジタルスイッチ４、Ｂ定数設定デジタルスイ
ッチ５を介して予め入力されてあったＲ　値、Ｂ定数値
とともに演算回路６内で、を値ｔ。

に変換される。即ち、先ず、Ｒを参照電圧Ｖｔ。

ｔ。

に変換した後、次の（７）式に基づきｔ値を演算する。

β ここで、 α’　　−（Ｂ　’　Ｉ　Ｏｇ　／　２７３−１５）Ｉ
　Ｏｇ　ｖｔ　ｏであり、β及びγは（６）式と同じで
ある。

（７）式に基づいて演算されたｔ値は、デジタル温度表
示器７に、又はＤ／Ａ変換器８を介してアナログ信号に
処理された後温度記録計９に出力される。

なお、サーミスタの温度に対する抵抗値変化は大きく、
従って信号電圧ｖｔの変化も大きい。それ故、Ａ／Ｄ変
換器３には、高分解能が要求されるが、本実施例におい
ては、市販の高分解能Ａ／Ｄ変換用ＩＣで十分である。

低分解能のＡ／Ｄ変換器であっても、市販のデジタルボ
ルトメータで採用されているオートレンジ機能を利用す
れば、十分使用に耐える。

Ｒｔｏの値に応じて任意に電圧値を設定できる定電圧源
を用いて、Ｒ、Ｂの多値が既知のサーミｔ。

スタ素子１を有する検知部に定電圧をかけてｔ。

−０［”Ｃ］の抵抗体たるサーミスタに流れる電流が一
定値になるように予め設定しておき、Ｒｏを信号電流Ｉ
　として測定し、Ｉｔ値をオペアンプで増幅した後抵抗
を介して電圧ｖｔに変換した電圧ｖｔを用いて上記処理
を行ってもよい、また、信号は一貫してアナログ信号の
ままで処理しても措わず、この実施例に示された回路構
成に限定されるものではない。例えば演算回路６として
ログ・アンプを用いて構成することもできる。

また、演算回路６として専用のＤＳＰを用いた場合には
、Ｒｔｏ設定デジタルスイッチ４及びＢ定数設定デジタ
ルスイッチ５の代わりにそれらのデータを力するキーボ
ードで構成する事もできる。

［発明の効果〕 以上のように本発明によれば使用するサーミスタの抵抗
値とＢ定数を個々のサーミスタに応じて演算手段に人力
できるようにしたので、使用する或いは検査されるサー
ミスタに関して格別の回路を組む必要がなく、高汎用性
の温度測定装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る温度測定装置の構成を
示すブロック図である。 １：サーミスタ素子、２：定電流源、３：Ａ／Ｄ変換器
、４：Ｒｔｏ設定デジタルスイッチ、５；Ｂ定数設定デ
ジタルスイッチ、 ６　： 演算回路、 ７： デジタル温度表示器、 ８　； Ｄ／Ａ変換器、 ９　： 温度記録計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所望のサーミスタ素子のサーミスタの抵抗値の変化を検
   出し次式に基づく演算により温度換算する演算手段を有
   する温度測定装置において 前記サーミスタ素子のサーミスタの基準抵抗値及びＢ定
   数を前記演算手段へ入力する入力手段を設けたことを特
   徴とする温度測定装置。 ｔ＝１／｛（１／Ｂ）・ｌ＿ｎ（Ｒ＿ｔ／Ｒ＿ｔ＿０）
   ＋１／（２７３．１５＋ｔ＿０）｝−２７３．１５［Ｂ
   ：サーミスタのＢ定数［Ｋ］、Ｒ＿ｔ：温度ｔ［℃］に
   おける抵抗値、Ｒ＿ｔ＿０：温度ｔ＿０［℃］における
   抵抗値（基準抵抗値）、ｔ：測定温度［℃］］