JPH089618Y2 - サーミスタ温度変換回路 - Google Patents
サーミスタ温度変換回路Info
- Publication number
- JPH089618Y2 JPH089618Y2 JP12135689U JP12135689U JPH089618Y2 JP H089618 Y2 JPH089618 Y2 JP H089618Y2 JP 12135689 U JP12135689 U JP 12135689U JP 12135689 U JP12135689 U JP 12135689U JP H089618 Y2 JPH089618 Y2 JP H089618Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermistor
- voltage
- temperature
- circuit
- conversion circuit
- Prior art date
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、温度信号を周波数に変換し、温度計や体温
計としてデジタル表示する場合等に使用される前置増幅
器、更に詳しくはサーミスタの温度信号を電圧信号に変
換する回路に関する。
計としてデジタル表示する場合等に使用される前置増幅
器、更に詳しくはサーミスタの温度信号を電圧信号に変
換する回路に関する。
（従来の技術） 近年、精度の向上とともに内部インピーダンスの高い
サーミスタが測温体として多用されるようになってき
た。
サーミスタが測温体として多用されるようになってき
た。
これは、大きな温度信号が得られ処理回路が非常に簡
単に構成できるためであるが、反面、温度に対する抵抗
変化が指数関数的であり、広い温度範囲にわたり計測し
ようとすると通常の定電圧駆動や定電流駆動では誤差が
非常に大きくなり、狭い温度範囲にしか適用できない欠
点がある。
単に構成できるためであるが、反面、温度に対する抵抗
変化が指数関数的であり、広い温度範囲にわたり計測し
ようとすると通常の定電圧駆動や定電流駆動では誤差が
非常に大きくなり、狭い温度範囲にしか適用できない欠
点がある。
これに対し、従来、第４図（ａ）に示すような定電流
回路の基本ともいえる回路が提案されている。但し、演
算増幅器１の出力にトランジスタＱ1のベースが接続さ
れるが、基準抵抗が接続されるべき位置にサーミスタＲ
THが接続される。
回路の基本ともいえる回路が提案されている。但し、演
算増幅器１の出力にトランジスタＱ1のベースが接続さ
れるが、基準抵抗が接続されるべき位置にサーミスタＲ
THが接続される。
また、演算増幅器１の非反転入力には抵抗Ｒ2,R3で分
圧された基準電圧kVaが印加される。ここで２は基準電
圧Vaを供給する定電圧回路である。
圧された基準電圧kVaが印加される。ここで２は基準電
圧Vaを供給する定電圧回路である。
このような構成において、定電流は負荷抵抗Ｒ1に供
給され、一般にはＲ1の端子電圧を出力とするのである
が、このサーミスタ温度変換回路では電圧Vrを出力とし
て検出する。
給され、一般にはＲ1の端子電圧を出力とするのである
が、このサーミスタ温度変換回路では電圧Vrを出力とし
て検出する。
この出力電圧Vrと温度との関係を第５図に示す。これ
を見ると、温度変化に対する電圧変化が比較的滑らかで
あり、サーミスタを定電圧で駆動した場合や定電流で駆
動した場合には見られない平滑な特徴を有する。
を見ると、温度変化に対する電圧変化が比較的滑らかで
あり、サーミスタを定電圧で駆動した場合や定電流で駆
動した場合には見られない平滑な特徴を有する。
また、第４図（ａ）に接続されている同図（ｂ）にお
ける電圧・周波数変換回路の動作は、抵抗Ｒ4，コンデ
ンサーＣ1で構成される積分回路の充電電圧と前段の出
力電圧Vrが電圧比較器３で比較され、両電圧の一致によ
り電圧比較器３の出力が反転しモノステーブル・マルチ
バイブレーター４が駆動され、一定幅のパルスが出力さ
れると同時にコンデンサーＣ1がスイッチ５により放電
され初期状態に戻る。
ける電圧・周波数変換回路の動作は、抵抗Ｒ4，コンデ
ンサーＣ1で構成される積分回路の充電電圧と前段の出
力電圧Vrが電圧比較器３で比較され、両電圧の一致によ
り電圧比較器３の出力が反転しモノステーブル・マルチ
バイブレーター４が駆動され、一定幅のパルスが出力さ
れると同時にコンデンサーＣ1がスイッチ５により放電
され初期状態に戻る。
ここで明らかなように、出力電圧Vrの大きさによりパ
ルス間隔が変わり電圧が周波数に変換される。
ルス間隔が変わり電圧が周波数に変換される。
また、このような回路における周波数の直線からの誤
差は、第６図のグラフが示すように、100℃の測定範囲
で１℃を越え、誤差の方向もマイナス方向のみである。
差は、第６図のグラフが示すように、100℃の測定範囲
で１℃を越え、誤差の方向もマイナス方向のみである。
（考案が解決しようとする課題） このように従来のサーミスタ温度変換器は、サーミス
タ温度変換回路と電圧・周波数変換回路の特性上の合致
性が悪く、又、負荷抵抗を変えて調整しても、それらは
改善されず自由度の低い回路構成であり、計測回路に適
用するには不十分であった。
タ温度変換回路と電圧・周波数変換回路の特性上の合致
性が悪く、又、負荷抵抗を変えて調整しても、それらは
改善されず自由度の低い回路構成であり、計測回路に適
用するには不十分であった。
（課題を解決するための手段） 本考案によるサーミスタ温度変換回路は前述の課題を
解決するために、演算増幅器の非反転入力には基準電源
が接続され、反転入力とグランド間には基準抵抗の替わ
りにサーミスタが接続され、出力にはトランジスタのベ
ースが接続され、更にトランジスタのエミッターは前記
演算増幅器の反転入力に接続され、コレクターは負荷抵
抗を介して任意の電源に接続され、前記トランジスタの
コレクターと負荷抵抗の接続点から温度変換信号が得ら
れる回路において、前記演算増幅器の反転入力に任意の
バイアス電圧を印加するように構成される。
解決するために、演算増幅器の非反転入力には基準電源
が接続され、反転入力とグランド間には基準抵抗の替わ
りにサーミスタが接続され、出力にはトランジスタのベ
ースが接続され、更にトランジスタのエミッターは前記
演算増幅器の反転入力に接続され、コレクターは負荷抵
抗を介して任意の電源に接続され、前記トランジスタの
コレクターと負荷抵抗の接続点から温度変換信号が得ら
れる回路において、前記演算増幅器の反転入力に任意の
バイアス電圧を印加するように構成される。
（作用） 前記のように構成されたサーミスタ温度変換回路は、
温度に対する抵抗値が指数関数的に変化するサーミスタ
にバイアス電圧を印加するので、低温におけるバイアス
作用と高温におけるバイアス作用とでは作用の大きさが
異なり、温度に対する出力電圧の特性を変えることが可
能となり、後段の信号処理を容易にし、且つ得られる総
合特性の向上を実現できる自由度の高いサーミスタ温度
変換回路を提供できる。
温度に対する抵抗値が指数関数的に変化するサーミスタ
にバイアス電圧を印加するので、低温におけるバイアス
作用と高温におけるバイアス作用とでは作用の大きさが
異なり、温度に対する出力電圧の特性を変えることが可
能となり、後段の信号処理を容易にし、且つ得られる総
合特性の向上を実現できる自由度の高いサーミスタ温度
変換回路を提供できる。
（実施例） 以下、図面を参照して本考案を更に詳しく説明する。
第１図は、本考案による回路を用いたサーミスタ温度
変換器の一実施例を示す回路図であり、同図（ａ）は、
サーミスタ温度変換回路，同図（ｂ）は、電圧・周波数
変換回路である。
変換器の一実施例を示す回路図であり、同図（ａ）は、
サーミスタ温度変換回路，同図（ｂ）は、電圧・周波数
変換回路である。
第２図は、本考案の実施例における出力電圧Vrと温度
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
第３図は、本考案の実施例における出力電圧Vrと電圧
・周波数変換回路の出力ｆ0の直線性誤差を示すグラフ
である。
・周波数変換回路の出力ｆ0の直線性誤差を示すグラフ
である。
本考案の実施例では、第１図（ａ）に示すように、抵
抗ＲBを接続し、演算増幅器１の反転入力の正のバイア
スを加えるようにする。
抗ＲBを接続し、演算増幅器１の反転入力の正のバイア
スを加えるようにする。
後段には、同図（ｂ）に示す電圧・周波数変換回路を
接続し温度に対する周波数の直線性誤差を測定し前段回
路と後段回路の合致を評価し前記バイアス効果の自由度
の高さを評価する。
接続し温度に対する周波数の直線性誤差を測定し前段回
路と後段回路の合致を評価し前記バイアス効果の自由度
の高さを評価する。
ここで使用するサーミスタＲTHの電気的特性は、Ｒ
（０℃）＝6KΩ,R（50℃）＝909.3Ω,R（100℃）＝215.
6Ω,B定数（０〜100℃）＝3340Kである。またVa＝5.000
V,kVa＝0.147Vになるよう抵抗Ｒ2,R3を調整した。更
に、Ｒ1＝6.8KΩ,RB＝1.867MΩとしたが、これらの値は
０℃,50℃,100℃の３点において周波数の直線性誤差が
ゼロとなるよう選ばれている。
（０℃）＝6KΩ,R（50℃）＝909.3Ω,R（100℃）＝215.
6Ω,B定数（０〜100℃）＝3340Kである。またVa＝5.000
V,kVa＝0.147Vになるよう抵抗Ｒ2,R3を調整した。更
に、Ｒ1＝6.8KΩ,RB＝1.867MΩとしたが、これらの値は
０℃,50℃,100℃の３点において周波数の直線性誤差が
ゼロとなるよう選ばれている。
次に電圧・周波数変換回路は、Ｒ4＝28.567KΩ,C1＝1
000pFとし、モノステーブル・マルチバイブレーター４
の発振パルス幅は266μｓとし、スイッチ５はトランジ
スタで構成した。
000pFとし、モノステーブル・マルチバイブレーター４
の発振パルス幅は266μｓとし、スイッチ５はトランジ
スタで構成した。
このような回路定数において発振周波数ｆ0は、０℃
で2731.5Hz,50℃で3231.5Hz,100℃で3731.5Hzとなりサ
ーミスタ温度変換回路の出力電圧Vrと電圧・周波数変換
回路の出力ｆ0の直線性誤差を第１図，第２図，第３図
によって説明する。
で2731.5Hz,50℃で3231.5Hz,100℃で3731.5Hzとなりサ
ーミスタ温度変換回路の出力電圧Vrと電圧・周波数変換
回路の出力ｆ0の直線性誤差を第１図，第２図，第３図
によって説明する。
第１図及び第２図において、サーミスタＲTHが低温
で、抵抗値が高い場合はサーミスタＲTHを流れる電流は
小さいのでバイアス抵抗ＲBを通ってサーミスタＲTHに
流れるバイアス電流は、サーミスタＲTHの端子電圧を変
えないようサーミスタ電流を大きく減少させ、その結果
出力電圧Vrを大きく増加させる。
で、抵抗値が高い場合はサーミスタＲTHを流れる電流は
小さいのでバイアス抵抗ＲBを通ってサーミスタＲTHに
流れるバイアス電流は、サーミスタＲTHの端子電圧を変
えないようサーミスタ電流を大きく減少させ、その結果
出力電圧Vrを大きく増加させる。
また、サーミスタＲTHが高温で、抵抗値が低い場合は
バイアス電流がサーミスタ電流に与える影響はそれ程大
きくないので出力電圧Vrは大きくは増加しない。
バイアス電流がサーミスタ電流に与える影響はそれ程大
きくないので出力電圧Vrは大きくは増加しない。
こうして変形された出力電圧Vrのカーブは、抵抗
Ｒ4，コンデンサーＣ1の充電カーブとよく一致するよう
になり本実施例の回路定数では、０℃,50℃,100℃で両
方のカーブが一致するようになる。
Ｒ4，コンデンサーＣ1の充電カーブとよく一致するよう
になり本実施例の回路定数では、０℃,50℃,100℃で両
方のカーブが一致するようになる。
本実施例による回路の直線性誤差は、上記の作用によ
って、第３図に示すように低温側ではプラス側に、高温
側ではマイナス側に配分されるようになり、前段のサー
ミスタ温度変換回路と後段の電圧・周波数変換回路の合
致性が著しく改善されている。これらの作用は、バイア
ス抵抗ＲBを演算増幅器１の非反転入力である仮想ゼロ
点に接続したことによる。
って、第３図に示すように低温側ではプラス側に、高温
側ではマイナス側に配分されるようになり、前段のサー
ミスタ温度変換回路と後段の電圧・周波数変換回路の合
致性が著しく改善されている。これらの作用は、バイア
ス抵抗ＲBを演算増幅器１の非反転入力である仮想ゼロ
点に接続したことによる。
本考案によるサーミスタ温度変換回路は本実施例の他
に、 （１） 出力電圧Vrを折れ線近似回路に導き、その出力
を演算増幅器１の反転入力にバイアスとして加えれば、
極めて簡単なリニアライズド・アンプを構成できる。
に、 （１） 出力電圧Vrを折れ線近似回路に導き、その出力
を演算増幅器１の反転入力にバイアスとして加えれば、
極めて簡単なリニアライズド・アンプを構成できる。
（２） 二つのサーミスタ温度変換回路を用いて特定の
温度差が生じた場合、電圧比較器の出力を反転させるい
わゆる差温制御においても抵抗ＲBとＲ1を適切に選ぶこ
とにより広い温度範囲にわたり差温精度を失わない精密
な制御が可能である。
温度差が生じた場合、電圧比較器の出力を反転させるい
わゆる差温制御においても抵抗ＲBとＲ1を適切に選ぶこ
とにより広い温度範囲にわたり差温精度を失わない精密
な制御が可能である。
等の応用が容易に実現できることは明らかである。
尚、本実施例ではプラスのバイアスを加えたが、マイ
ナスのバイアスを加えても同様であり、又、Ｑ1として
トランジスタを用いたがFETトランジスタを用いても同
様であり、電源の極性を変えても両電源を用いても同様
な効果が得られるのは明らかである。
ナスのバイアスを加えても同様であり、又、Ｑ1として
トランジスタを用いたがFETトランジスタを用いても同
様であり、電源の極性を変えても両電源を用いても同様
な効果が得られるのは明らかである。
（考案の効果） 以上説明したように本考案によれば、演算増幅器とト
ランジスタより成る定電流回路においてサーミスタの接
続位置と出力の位置を変えた上で演算増幅器の反転入力
に任意のバイアス電流を加えることにより、温度に対す
る出力電圧の特性を変えることが可能となり後段の信号
処理を容易にし、且つ得られる総合特性の著しい向上を
実現できる極めて自由度の高いサーミスタ温度変換回路
を提供できる。
ランジスタより成る定電流回路においてサーミスタの接
続位置と出力の位置を変えた上で演算増幅器の反転入力
に任意のバイアス電流を加えることにより、温度に対す
る出力電圧の特性を変えることが可能となり後段の信号
処理を容易にし、且つ得られる総合特性の著しい向上を
実現できる極めて自由度の高いサーミスタ温度変換回路
を提供できる。
第１図は、本考案による回路を用いたサーミスタ温度変
換器の一実施例を示す回路図であり、同図（ａ）は、サ
ーミスタ温度変換回路，同図（ｂ）は、電圧・周波数変
換回路である。 第２図は、本考案の実施例における出力電圧Vrと温度と
の関係を示すグラフである。 第３図は、本考案の実施例における出力電圧Vrと電圧・
周波数変換回路の出力ｆ0の直線性誤差を示すグラフで
ある。 第４図は、従来のサーミスタ温度変換器の一例を示す回
路図であり、同図（ａ）は、サーミスタ温度変換回路，
同図（ｂ）は、電圧・周波数変換回路である。 第５図は、従来のサーミスタ温度変換回路における出力
電圧Vrと温度との関係を示すグラフである。 第６図は、従来のサーミスタ温度変換回路における出力
電圧Vrと電圧・周波数変換回路の出力ｆ0の直線性誤差
を示すグラフである。 １……演算増幅器 ２……定電圧回路 ３……電圧比較器 ４……モノステーブル・マルチバイブレーター ５……スイッチ
換器の一実施例を示す回路図であり、同図（ａ）は、サ
ーミスタ温度変換回路，同図（ｂ）は、電圧・周波数変
換回路である。 第２図は、本考案の実施例における出力電圧Vrと温度と
の関係を示すグラフである。 第３図は、本考案の実施例における出力電圧Vrと電圧・
周波数変換回路の出力ｆ0の直線性誤差を示すグラフで
ある。 第４図は、従来のサーミスタ温度変換器の一例を示す回
路図であり、同図（ａ）は、サーミスタ温度変換回路，
同図（ｂ）は、電圧・周波数変換回路である。 第５図は、従来のサーミスタ温度変換回路における出力
電圧Vrと温度との関係を示すグラフである。 第６図は、従来のサーミスタ温度変換回路における出力
電圧Vrと電圧・周波数変換回路の出力ｆ0の直線性誤差
を示すグラフである。 １……演算増幅器 ２……定電圧回路 ３……電圧比較器 ４……モノステーブル・マルチバイブレーター ５……スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−13515（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−95842（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−107138（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−145424（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−154122（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−203224（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】演算増幅器の非反転入力には基準電源が接
続され、反転入力とグランド間には基準抵抗の替わりに
サーミスタが接続され、出力にはトランジスタのベース
が接続され、更にトランジスタのエミッターは前記演算
増幅器の反転入力に接続され、コレクターは負荷抵抗を
介して任意の電源に接続され、前記トランジスタのコレ
クターと負荷抵抗の接続点から温度変換信号が得られる
回路において、前記演算増幅器の反転入力に任意のバイ
アス電圧を印加したことを特徴とするサーミスタ温度変
換回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12135689U JPH089618Y2 (ja) | 1989-10-17 | 1989-10-17 | サーミスタ温度変換回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12135689U JPH089618Y2 (ja) | 1989-10-17 | 1989-10-17 | サーミスタ温度変換回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0360041U JPH0360041U (ja) | 1991-06-13 |
| JPH089618Y2 true JPH089618Y2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=31669390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12135689U Expired - Lifetime JPH089618Y2 (ja) | 1989-10-17 | 1989-10-17 | サーミスタ温度変換回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH089618Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7089203B1 (ja) * | 2021-01-07 | 2022-06-22 | ミツミ電機株式会社 | 温度測定回路及び温度測定装置 |
-
1989
- 1989-10-17 JP JP12135689U patent/JPH089618Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0360041U (ja) | 1991-06-13 |
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