JPH03225233A - ３線式被測定抵抗体のバーンアウト回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、３線式被測定抵抗体を使用した温度・電気信
号変換器のバーンアウト回路に係り、特に被測定抵抗体
が断線した時、出力をプラス側、あるいはマイナス側に
振り切らせる動作となる様にしたバーンアウト回路に関
する。

〔従来の技術〕

一般に、プロセス自動制御系においては、測温抵抗体が
疲労、又は損傷などにより断線した場合、それを検出し
て何等かの処置をこうじて、制御系が安全側に動作する
様にしなければならない。この為、測温抵抗体式の温度
・電気信号変換器においては、測温抵抗体の断線を検出
する為、出力信号をプラス側、あるいはマイナス側のい
ずれかの標準信号範囲外に振り切らせる動作をする回路
を備える事が望ましい。これを一般的にバーンアウト回
路と称している。

一方、測温抵抗体式の温度・電気信号変換器の主要件と
しては、（１）被測定点に設置した被測定抵抗体と、計
器室に設置した変換器とを接続する為の導線抵抗の影響
を自動的に補償できる事。

（２）任意の測定範囲に対応した、所定の統一電気信号
（例えば、被測定抵抗体としてＪＩＳＣ１６０４白金測
温抵抗体Ｐｔ１００ΩａｔＯ°Ｃを用いて、測定範囲０
〜５０℃の温度を測定する場合は、１００〜１２０Ωの
入力抵抗変化に対してＤＣ４〜２０ｍＡの電気信号）に
変換し出力する事が必要である。この為、上記の例では
２０Ωの入力レンジに対して５倍相当の零点基準抵抗１
００Ωを電気的にバイアス処理して相殺できる事が必要
となる。

従来、上記２要件を達成する為の回路方式として、ブリ
ッチ方式、加減算器又は差動増幅器を用いた電圧降下方
式がある。後者の電圧降下方式の測温抵抗体式温度・電
気信号変換器におけるバーンアウト回路の実施例を第３
図に示す。１は一端に電流供給用リード線Ａを有し、他
端に電圧検出用リード線Ｂ１と共通リード線Ｂ２とを分
岐して有する３線式の測温抵抗体で、抵抗ｒ１〜ｒ３は
遠隔の測定点に設置された測温抵抗体１から変換器まで
の各々の前記リード線Ａ、Ｂｌ、Ｂ２の等価導線抵抗で
ある。２は定電流源で、定電流ｉは前記リード線Ａ、Ｂ
２、抵抗Ｒ５を介してＣＯＭ線４として前記定電流源２
へ戻る。ＣＯＭ線４を基準電位として電流供給用リード
線Ａに発生した電圧は、抵抗Ｒ１，コンデンサＣ１から
成る低域フィルタ回路を介して差動増幅器３の高入力イ
ンピーダンスを有する正相入力端へ加えられ、電圧検出
用リード線Ｂ１に発生した電圧は、抵抗Ｒ２，コンデン
サＣ２から成る低域フィルタ回路を介して、差動増幅器
３の高入力インピーダンスを有する逆相入力端に、それ
ぞれ加えられている。ここに。

差動増幅器３は、ＣＯＭ線４を基準電位として正相入力
端に加えられる電圧をｅｌ、逆相入力端に加えられる電
圧をｅｚ、出力電圧をｅＯとした時、（１）式の如き演
算を行う様に構成されている。

ｅｏ＝Ｇ（ｅｔ−２ｅｚ）　　　　　　　　　・・１１
）（１）式において、Ｇは差動増幅器３の変換利得であ
る。ここに、差動増幅器３を第５図に示す回路構成とし
ており第５図において、１１．１２は第１．第２の演算
増幅器又、Ｒ１１〜Ｒ１４は抵抗であり、図示の如く接
続されている。

第５図においてＲ１２＝Ｒ１３ ・　Ｒ１３＋Ｒ１４ とすれば となり、（１）式の入出力関係となる。

第３図において、５はバーンアウト動作方向切り換え回
路で前記測温抵抗体１が異常となった時、変換器出力を
プラス側に振り切らせる動作（以下これをバーンアウト
・アップスケールと称す）を行うか、マイナス側に振り
切らせる動作（以下これをバーンアウト・ダウンスケー
ルと称す）を行うかを選定するものである。６はバーン
アウト・アップスケール用の定電圧源で、ＣＯＭ線４と
バーンアウト動作方向切り換え回路５のＵ１２端子間に
図示極性で接続されている。７はバーンアウト・ダウン
スケール用の定電圧源で、ＣＯＭ線４とバーンアウト動
作方向切り換え回路５のＤ１２１２端子図示極性で接続
されている。バーンアウト動作方向切り換え回路５のＵ
ｌｌ端子およびＤｌｌ端子は、高抵抗Ｒ３を介して、前
記リード線Ｂ１と抵抗Ｒ２との交点に、Ｄ２１端子は前
記ノード線Ｂ１と抵抗Ｒ２の交点に、Ｕ２１端子は前記
差動増幅器３の逆相入力端に、Ｕ２２およびＢ２２はダ
イオードＤ３を介して、前記リード線Ｂ２と抵抗Ｒ５の
交点に、各々接続されている。

さらに、前記リード線Ａと抵抗Ｒ１との交点から、ダイ
オードＤｉ、Ｄ２、抵抗Ｒ４の直列回路を介して、前記
差動増幅器３の逆相入力端に接続されている。

この様に構成された第３図の温度・電気信号変換器にお
いて、前記測温抵抗体１の抵抗値Ｒｔは次の式で示され
る。

Ｒｔ＝Ｒｔｂ＋ΔＲｔ　　　　　　　　　　・・・（２
）ここしこ、Ｒｔｂは測温抵抗体の種類と測定温度範囲
の下限値によって定まる一定バイアス抵抗値（零点基準
抵抗）、ΔＲｔは測温抵抗体の種類と測定温度範囲の下
限値からの温度変化に対応した抵抗変化分である。

まず、定常状態において、前記差動増幅器３の正相入力
端に加わる電圧ｅｌは ｅ＋＝（ｒ　１　＋Ｒｔ　ｂ＋ΔＲｔ　＋　ｒ　３＋Ｒ
５）ｉ・・・（３） 又、逆相入力端に加わる電圧ｅ２は ｅｚ＝ｃｒ３＋Ｒ５）ｉ　　　　　　　　　　−（４）
ここで、前記リード線Ａ、ＢｌおよびＢ２として同一線
種、同一線径、同一線長のものを用いてｒ＝ｒｌ＝ｒ２
＝ｒ３としく３）、　（４）式を（１）式に代入すれば
、 ｅｏ＝Ｇ（Ｒｔ　ｂ＋ΔＲｔ　−Ｒ５）ｉ　　　　＝４
５）（５）式において、測温抵抗体１に含まれる一定バ
イアス抵抗値Ｒｕｂとバイアス抵抗Ｒ５の値を等しくＲ
ｔｂ＝Ｒ５に選定すれば（６）式を得る。

ｅｏ＝Ｇ・ΔＲｔ−１・・・（６） かくの如く、定常状態においては、前記差動増幅器３の
出力として（６）式で示される如くリード線の抵抗ｒｌ
、ｒ２およびｒ３の影響を受ける事なく、測温抵抗体の
任意の範囲の抵抗変化ΔＲｔを所望の範囲の電気信号に
変換する事ができる。

ここに、（Ｒｔ　＋　ｒ　ｌ　）　ｉ　＜（ＶＤ１＋　
ＶＤりとなる様に、ダイオードＤ１の順方向降伏電圧Ｖ
ＤＩおよびダイオードＤ２の順方向降伏電圧ＶＤ２が選
定されている為、ダイオードＤｉ、Ｄ２、抵抗Ｒ４から
成る直列回路には、電流は流れない、直ちに、開放状態
となっている。又は、ｒ３・ｉ＜Ｖｏａとなる様、ダイ
オードＤ３の順方向降伏電圧Ｖｏａが選定されている為
、ダイオードＤ３は開放状態とおよび高抵抗Ｒ３を選定
しているので、定電圧源Ｅ１又はＥ２による影響はない
。

次に、第３図の温度・電気信号変換器において前記測温
抵抗体１の各種の異常状態における動作について第４図
を用いて説明する。なお、第３図に示した各々のリード
線の等価抵抗ｒｌ、ｒ２およびｒ３の値は、回路抵抗Ｒ
１，Ｒ２及びＲ５の値に比較して十分小さい値であり、
異常状態における動作を説明するに当って支障が無いの
で、第４図においては、リード線の抵抗ｒ１〜ｒ３は省
略して示した。

まず、第３図のバーンアウト動作方向切り換え回路５が
、バーンアウト・アップスケールに選定された状態での
測温抵抗体１の各種異常状態における動作について、第
４図（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。この時、バーン
アウト動作方向切り換え回路５は、Ｕｌｌ端子とＵ１２
１２端子およびＵ２１端子とＵ２２２２端子短絡し、Ｄ
ｌｌ端子とＤ１２１２端子およびＤ２１端子とＤ２２端
子間を開放にする。なお、前記差動増幅器３の出力ｅｏ
を確実にバーンアウト・アップスケールにする条件は、
（１）式および（６）式から明らかな様に（７）式で示
される。

（ｅｌ−２ｅ２）＞ΔＲｔｓ−１・・・（７）ここに、
ΔＲｔｓは測定温度範囲の下限値から上限値までの温度
変化スパンに対応した測温抵抗体１の抵抗値変化スパン
である。

まず、測温抵抗体１の素線が断線した場合には第３図に
示した回路は、第４図（、）の様に表される。この時、
差動増幅器３の正相入力端は高インピーダンスであるか
ら、定電流源２からの一定電流ｉは、図示矢印の如く、
Ｄ１→Ｄ２→Ｒ４→Ｄ３→Ｒ５に流れる。従って、差動
増幅器３の正相入力端に加わる電圧ｅ１は次の様に表さ
れる。

ｅ１＝Ｖｏｔ＋Ｖｏｚ＋Ｖｏ３＋（Ｒ４＋Ｒ５）ｉ−（
８）ここに、Ｖｏｌ＋　Ｖｏ２．　Ｖｏａは、各々ダイ
オードＤｉ、Ｄ２．Ｄ３の順方向降伏電圧である。

一方、差動増幅器３の逆相入力端に加わる電圧ｅ２は次
の様に表される。

ｅ　ｚ：　Ｖｏ３＋　Ｒ５・ｉ　　　　　　　　　−（
９）ここで、Ｖｏ＝Ｖｏ１＝ＶＤ２＝Ｖｏｓ　となる様
に、ダイオードＤｉ、Ｄ２．Ｄ３を選定し、Ｒ４＝Ｒ５
となる様に抵抗Ｒ４，Ｒ５を選定し、（８）。

（９）式を（７）式に代入すれば、 Ｖｏ＞ΔＲｔ　ｓ−ｉ　　　　　　　　　　　−（ｔｏ
）ここで、ダイオードＤＩ、Ｄ２．Ｄ３の順方向降伏電
圧Ｖｏｓｔ　Ｖｏ２．　ＶｏａがΔＲｔＳ−１に比べて
、十分大きな値に選定されていれば、差動増幅器３の出
力電圧ｅ。は、プラス側に振り切れる。

次に、測温抵抗体ｌの電流供給用リード線Ａが断線した
場合には、第３図に示した回路は、第４図（ｂ）の様に
表される。これは、前述の測温抵抗体１の素線が断線し
た場合と同じ動作を行うので説明を省略する。

次に、測温抵抗体１の電圧検出用リード線Ｂ１が断線し
た場合には、第３図に示した回路は、第４図（ｃ）の様
に表される。この時、定電流源２からの一定電流ｉは、
定常時と同様に、図示矢印の如く測温抵抗体１の抵抗Ｒ
ｔ、バイアス抵抗Ｒ５に流れて、差動増幅器３の正相入
力端に加わる電圧ｅ１は（３）式で示される定常時の正
規の電圧と同じである。一方、定常時に差動増幅器３の
逆相入力端に印加されていた（４）式で示される電圧ｅ
２は、前記リード線Ｂ１の断線時、抵抗Ｒ３と直列に接
続された定電圧源６（Ｅｌ）により、Ｃ２→Ｒ２→Ｒ３
と電流ｉＢが流れ、（Ｒ２＋Ｒ３）＜Ｚ２であるため、 。２＝　Ｅ　２　（１、（Ｒ２＋Ｒ３１・）　　　　、
＝（１１、となる。ここに、Ｚ２は差動増幅器３の逆相
入力端の入力インピーダンスである。差動増幅器３の出
力ｅｏをバーンアウト・アップスケールにする条件は（
７）式に示す通りであるから、（１１）式を（７）式に
代入して ・・・（１２） ここで、一般にバーンアウト時間が６０秒以下である事
を考慮して、定電圧源Ｅ２．抵抗Ｒ３，Ｒ２を選定すれ
ば、任意の時間後にバーンアウト・アップスケールにす
る事ができる。

次に、測温抵抗体１の共通リード線Ｂ２が断線した場合
には、第３図に示した回路は、第４図（ｄ）の様に表さ
れる。これは、前述の測温抵抗体１の電流供給用リード
線Ａが断線した場合と同じ動作を行うので説明を省略す
る。

次に、第３図のバーンアウト動作方向切り換え回路５が
、バーンアウト・ダウンスケールに選定された状態での
測温抵抗体１の各種異異状態における動作について、第
４図（ｅ）〜（ｈ）を用いて説明する。この時、バーン
アウト動作方向切り換え回路５は、Ｄｌｌ端子とＤ１２
１２端子およびＤ２１端子とＤ２２２２端子短絡にし、
Ｕｌｌ端子とＵ１２端子、およびＵ２１端子とＵ２２２
２端子開放にする。なお、差動増幅器３の出力ｅ。

を確実にバーンアウト・ダウンスケールにする為には、
（１）式のｅｏの値が、（６）式のΔＲｔ＝０の時のｅ
。の値よりも小さい値、直ちに（１２）式の条件で示さ
れる。

（ｅ　１−２　ｅ　ｚ）＜　Ｏ→ｅｌ〈２ｅｚ　　　　
・・・（１２）まず、測温抵抗体１の素線が断線した場
合には、第３図に示した回路は、第４図（ｅ）の様に表
される。この時、差動増幅器３の正相、逆相入力端の入
力インピーダンスは非常に高く、又、バイアス抵抗Ｒ５
の値に比較して抵抗Ｒ３の値は高インピーダンスに選定
されているから、定電流源２からの一定？！！流１は、
図示矢印の如ぐ、Ｄ１→Ｄ２→Ｒ４→Ｒ２→Ｒ５の順に
流れる。そして、差動増幅器３の正相入力端に加わる電
圧ｅ１および逆相入力端に加わる電圧ｅ２は、各々次式
で表される。

・・・（１３） 又、前述の如＜、Ｒ５＝Ｒｔｂであるから、この関係と
（１３）式を、（１２）式の条件に代入して（１４）式
を得る。

ＶＬ１１＋ＶＤ２＋（Ｒ４−Ｒｔ　ｂ）ｉ　＜Ｒ２・ｉ
・・（１４） （１４）式の条件を満足する様に抵抗Ｒ２の値を選定す
る事によって、バーンアウト・ダウンスケールにする事
ができる。

次に、測温抵抗体１の電流供給用リード線Ａが断線した
場合には、第３図に示した回路は、第４図（ｆ）の様に
表される。これは、前述の測温抵抗体の素線が断線した
場合と同じ動作を行うので、説明を省略する。

次に、測温抵抗体１の電圧検出用リード線Ｂ１が断線し
た場合には、第３図に示した回路は、第４図（ｇ）の様
に表される。この時の定電流源２からの一定電流ｉは、
定常時と同様に図示矢印の如く測温抵抗体１の抵抗Ｒｔ
、バイアス抵抗Ｒ５に流れて、差動増幅器３の正相入力
端に加わる電圧ｅ１は、（３）式で示される定常時の正
規電圧と同じである。一方、定常時に差動増幅器３の逆
相入力端に印加されていた（４）式で示される電圧ｅ２
は、前記リード線Ｂ１の断線時、抵抗Ｒ３と直列に接続
された定電圧源７　（Ｒ２）により、Ｒ３→Ｒ２→Ｃ２
と電流ｉＢが流れ、 （Ｒ２＋Ｒ３）＜２２であるため、 ｅ　２＝　Ｅ　１　（１−Ｅ　（Ｒ２＋ｐｓ＋つ　　　
−（１５）となる。差動増幅器３の出力ｅｏをバーンア
ウト・ダウンスケールにする条件は（１２）式に示す通
りであるから、（１５）式を（１２）式に代入してここ
で、一般にバーンアウト時間が６０秒以下である事を考
慮して、定電圧源Ｅｌ、抵抗Ｒ３゜Ｒ２を選定すれば、
任意の時間後にバーンアウト・ダウンスケールにする事
ができる。

次に、測温抵抗体１の共通リード線Ｂ２が断線した場合
には、第３図に示した回路は、第４図（ｈ）の様に表さ
れる。バイアス抵抗Ｒ５の値に比較して、抵抗Ｒ３の値
は非常に大きく、しかも（Ｖｏ３＋Ｒｔ　ｂ・１）（Ｅ
ｌに選定されているので、この時の定電流ｇ２からの一
定電流１は、図示矢印の如く、Ｒｔ−＋Ｄ３→Ｒ５と流
れる。そして、差動増幅器３に加わる電圧ｅ１およびｅ
２は（１７）式で表される。

ここで、（２）式およびＲ５＝Ｒｔｂの関係と（１７）
式を（１２）式の条件に代入して（１８）式を得る。

ΔＲｔ−ｉ　＜　ＶＯ２−（１８） 従って（１８）式の条件を満足する事によって、バーン
アウト・ダウンスケールにする事ができる。

〔発明が解決しようとする課題〕 上記の如く、従来の３線式被測定抵抗体を用いた温度・
電気信号変換器においては、被測定抵抗体の断線による
各種の異常状態が発生した時のバーンアウト回路におい
て、構成部品が多く複雑になり小形化できない、原価高
となる問題があった。

又、入力スパンに応じて、バイアス電圧等の値を選定し
なければならず、入力スパン毎に、定電圧源の電圧を変
える必要があった。さらに、アップモード、ダウンモー
ドの切替えをスイッチで行う必要があり作業効率が悪か
った。

本発明の目的は、３線式被測定抵抗体を用いた、温度・
電気信号変換器において、上記の様な従来回路の欠点を
解決する為、測温抵抗体の素線および、いずれかのリー
ド線が断線した場合、変換器の出力を、指定された方向
の標準信号範囲外に振り切らせるバーンアウト機能を、
簡単な回路構成で実現する事にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の要点は、被測定抵抗体の配線抵抗の補償演算の
ためにＭＰＵを用いると共に、前記被測定抵抗体と増幅
器とを結ぶ測定回路間に２ケの抵抗、および一方向性半
導体素子で構成した直並列回路を設け、前記被測定抵抗
の素線又はリード線断線により測定回路が開路されたと
きに、前記被測定抵抗体に一定電流を供給するための定
電流源からの電流方向を前記一方向性半導体素子および
前記抵抗により切り替えて前記回路に流し、前記被測定
抵抗の電圧検出用端子に対応する印加電圧を一定方向に
変化させ、前記ＭＰＵにより断線を検出できるようにし
た点にある。

〔作用〕

すなわち、前記被測定抵抗体からの配線抵抗は一定であ
り、正常時の前記被測定抵抗体の電圧検出用端子の電圧
も一定であるので、前記電圧検出用端子に対応する電圧
の変化率をＭＰＵで監視すれば前記被測定抵抗の断線を
容易に検出でき、ＭＰＵの出力を強制的に上限または下
限に振り切らせることができる。

〔実施例〕

以下、本発明によるバーンアウト回路について第１図に
示す実施例を用いて詳しく説明する。

第１図において、１は一端に電流供給用リード線Ａを有
し、他端に電圧検出用リード線Ｂ１と共通リード線Ｂ２
とを分岐して有する３線式の測温抵抗体で、抵抗ｒ１〜
ｒ３は遠隔の測定点に設置された測温抵抗体１から変換
器までの各々の前記リード線Ａ、Ｂｌ、Ｂ２の等価導線
抵抗である。

２は定電流源で、前記リード線Ａ、Ｂ２を介して測温抵
抗体１に図示矢印の如く供給されており、定電流ｌはＣ
０Ｍ線９として定電流源２へ戻る。

電流供給用リード線Ａに発生した電圧は、抵抗Ｒ１，コ
ンデンサＣ１から成る低域フィルタ回路を介して、高イ
ンピーダンスを有する差動増幅器４の入力端ｅｌへ加え
られ、前記差動増幅器４の出力ｅｏｔは、複数のアナロ
グ入力ラインを切り換える入力切り換え回路６を介して
アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器７
によってデジタルデータに変換され、ＭＰＵ８に取り込
まれる。

又、Ｃ０Ｍ線９を基準電位として電圧検出用リード線Ｂ
１に発生した電圧は、抵抗Ｒ２，コンデンサＣ２から成
る低域フィルタ回路を介して高インピーダンスを有する
差動増幅器５の入力端ｅ２へ加えられ、前記差動増幅器
５の出力ｅ０２は、前記入力切り換え回路６を介して、
前記Ａ／Ｄ変換器７によってデジタルデータに変換され
、ＭＰＵ８に取り込まれる。又、ダイオードＤ１は抵抗
Ｒ１と前記リード線Ａの交点と、前記差動増幅器５の入
力端間に、ダイオードＤ２は、抵抗Ｒ２と前記リード線
Ｂ１の交点と、前記Ｃ０Ｍ線９に、各々図示極性で接続
されている。又、高抵抗Ｒ３は、前記リード線Ａと前記
リード線Ｂ１との間に接続されている。又、ＲＯはバイ
アス抵抗で、前記共通リード線Ｂ２から定電流源２に至
る回路間に接続されている。

この様に構成された第１図の温度・電気信号変換器にお
いて、前記測温抵抗体１の抵抗Ｒｔは、次の式で示され
る。

Ｒｔ＝Ｒｔｂ＋ΔＲｔ　　　　　　　　　・・・（１９
）ここに、Ｒｔｂは測温抵抗体１の種類と測定温度範囲
の下限値によって定まる一定バイアス抵抗値ΔＲｔは測
温抵抗体１の種類と測定温度範囲の下限値からの温度変
化に対応した抵抗変化分である。

まず、定常状態において、差動増幅器４の入力端に加わ
る電圧ｅ１は・ ｅｘ＝（ｒ　１　＋Ｒｔ　ｂ＋ΔＲｔ＋ｒ３＋Ｒｏ）ｉ
・・（２０） となり、差動増幅器４の出力電圧８ｏ１はｅｏ□＝　Ｇ
　（ｒ　１　＋　Ｒｔｂ＋ΔＲｔ＋ｒ３＋Ｒｏ）ｉ・・
（２１） 又、差動増幅器５の入力端に加わる電圧ｅ２はｅ２＝（
ｒ３＋Ｒｏ）ｉ　　　　　　　　　　−（２２）となり
、差動増幅器５の出力電圧ｅ０２はｅｏｚ＝Ｇ（ｒ　３
　＋Ｒｏ）ｉ　　　　　　　　　・（２３）となる。そ
して、ＭＰＵ８は、（２４）式に示す演算を行い、変換
器出力ｅｏｕｔ　を出力する様にプログラムされている
。

ｅｏｕｉ＝　ｅｏｌ　−２’ｅｏｊＺ　　　　　　　　
　　　、・Ｂ４）ここで、前記リード、１％Ａ、Ｂｌお
よびＢ２として同一線種、同一線径、同一線長のものを
用いて、ｒ＝ｒｌ＝ｒ２＝ｒ３とし、（２１）、　（２
３）式を（２４）式に代入して（２５）式を得る。

ｅ　ｏｕｔ　＝　Ｇ　（Ｒｔ　ｂ＋ΔＲｔ−Ｒｏ）ｉ　
　　−（２５）（２５）式において、測温抵抗体１に含
まれる一定バイアス抵抗値Ｒｔｂとバイアス抵抗Ｒｏの
値を等しく　Ｒｔ　ｂ　＝　Ｒｏに選定すれば、（２６
）式を得る。

ｅ　０１１　Ｌ　＝　Ｇ　・ΔＲｔ−ｉ　　　　　　　
　　−（２６）かくの如く、定常状態においては、前記
リード線の抵抗ｒｌ、ｒ２およびｒ３の影響を受ける事
なく測温抵抗体１の任意の範囲の抵抗変化ΔＲｔに対す
る変換器出力ｅ。、１．が得られる。この動作を周期的
に行う事により、温度・電気信号変換動作を行う。

ここに、（ｒ　１＋Ｒｔ）ｉ＜Ｖｏｌとなる様に、ダイ
オードＤ１の順方向降伏電圧Ｖｏｚを選定すれば、ダイ
オードＤ１には電流は流れない。直ちに開放状態となっ
ている。又、（ｒ３＋Ｒｏ）＜Ｒ３となる様に、抵抗Ｒ
３を選定すれば、抵抗Ｒ３を接続した事による定電流１
の分流は考えなくてもよい。

又、（ｒ３＋Ｒｏ）ｉ＜Ｖｏｌとなる様にダイオードＤ
２の順方向降伏電圧ＶＤ２が選定されている為、ダイオ
ードＤ２は開放状態となっている。又、ＭＰＵ８は、第
６図に示すフローチャートの様に処理すべくプログラム
されている。定常状態において、差動増幅器５の出力ｅ
。２取り込み処理２１後、差動増幅器４の出力ｅ０１取
り込み処理２３を行い、これらのデータに基づき、配線
抵抗の補償演算処理２４を行い、変換器出力する様に、
演算周期毎にプログラムが流れている。

なお、第１図に示す各素子の定数は、例えば。

以下の様に設定される。

・・・（２７） （２７）式の定数とした時の定常状態における、差動増
幅器４からの標準信号範囲内の最大出力値ｅａｔ（ｍａ
ｘ）、最小出力値ｅｏｔ（ｍｉｎ）は、（２１）式より
明らかな様に となる。又、差動増幅器５からの出力ｅ。２は、（２３
）式より明らかな様に ｅｏｚ＝０．２２Ｇ　　　　　　　　　　　　−（２９
）となる。従って、ＭＰＵ８からの標準信号範囲内の最
大出力値ｅ。ｕｖ（ＩｌａＸ）および最小出力値ｅｏｕ
ｔ（＋＋＋ｉｎ）は、（２６）式より明らかな様にとな
る。

第１図において、前記差動増幅器５からの出力ｅ０２は
、（２３）式からも明らかな様に、前記リード線Ｂ２の
配線抵抗ｒ３とバイアス抵抗ＲＯの両端電圧に比例する
値である。一般に、配線抵抗の温度影響は、４％／１０
℃程度であり、１時間に最大１０℃の温度変化があった
としても、ＭＰＵの１演算局期ｔを０．１秒とすれば、
ＭＰｔＪの１演算周期に配線抵抗のうける温度影響は、
約Ｉ×１０−４％程度であり、（２３）式より、温度変
化による差動増幅器５の出力ｅ０２の変化ΔｅｏｘはΔ
ｅｏｚ＝　２．２　Ｘ　１０−７Ｇ　　　　　　　−（
３１）となる。

次に、第１図の温度・電気信号変換器において前記測温
抵抗体１の各種異常状態における動作について第２図（
ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。なお、第２図（、）〜
（ｄ）において、第１図と同一部分は、同一符号を用い
て示す。第２図（ａ）〜（ｄ）において、第１図の入力
切り換え回路６、およびＡ／Ｄ変換器７は、バーンアウ
ト動作の説明においては必要ない為、省略して示す。

まず、測温抵抗体１の素線が断線した場合には第１図に
示した回路は、第２図（ａ）の様に表される。この時、
定電流源２からの一定電流ｉは、図示矢印の如く、Ｄ１
→Ｒ２→ｒ２→ｒ３→ＲＯに流れる。従って、差動増幅
器５の出力ｅｏｚは、ｅ０２＝Ｇ（Ｒ２＋ｒ２＋ｒ３＋
ＲＯ）ｉ　　・＝（３２）となり、（２７）式の定数を
（３２）式に代入して（３３）式を得る。

ｅ　０２＝　２　、６４　Ｇ　　　　　　　　　　　　
　−（３３）ここに、定常時における差動増幅器５の出
力ｅ０２は、０．４４Ｇ　であるので、ｅｏ’２の変化
Δｅ０２は Δｅｏ２＝２．２Ｇ　　　　　　　　　　　　・−・（
３４）である。ここに、定常状態でのｅ。２の変化Δｅ
ｏ２は、（３１）式Ｌ−示す様に、２，２　Ｘ　１０−
７Ｇ　テあるのでＭＰＵによるバーンアウト検出判定基
準Δｅｓを例えば、安全率を５倍として Δｅｓ＝　ｌ　、　Ｉ　Ｘ　１０−ＢＧ　　　　　　　
　−（３５）とすれば、（３４）、　（３５）式より明
らがな様に、Δｅｓ＜Δｅ０２となり、バーンアウトを
検出する事ができる。

次に、測温抵抗体１の電流供給用リード線Ａが断線した
場合には、第１図に示した回路は、第２図（ｂ）の様に
表される。これは、前述の測温抵抗体１の素線が断線し
た場合と同じ動作を行うので説明を省略する。

次に、測温抵抗体１の電圧検出用リード線Ｂ１が断線し
た場合には、第１図に示した回路は、第２図（ｃ）の様
に表される。定常状態でのｅ。２は（２３）式であるの
で、電圧検出用リード線Ｂ１が断線した場合のｅｏ２は
、漏れ電流ｉＢがＲ３→Ｒ２→Ｃ２と流れる事により、 ・・・（３６） となる。１演算周期の差動増幅器５の出力ｅ。２の変化
Δｅｏ２は、（３６）式に（２７）式のｒ　１　、　Ｒ
ｔ　（ｍｉｎ）。

Ｒ１，Ｒ３，Ｃ２，ｔを代入して計算すれば、Δｅｏ２
＝０．２２　（１−を−尭°°”）６弁５　Ｘ　１０−
’Ｇ・・（３７） となる、　（３５）、　（３７）式よりΔｅｓ＜Δｅｏ
２でありバーンアウトを検出する事ができる。

次に、測温抵抗体１の共通リード線Ｂ２が断線した場合
には、第１図の回路は、第２図（ｄ）の様に表される。

この時、定電流源２からの一定電流ｉは図示矢印の如く
、ｒ１→Ｒｔ　−＋　ｒ　２→Ｄ２と流れる。従って、
差動増幅器５の出力ｅｏｚはｅ　ｏ２：　Ｇ−ＶＤ２　
　　　　　　　　　　−　（３８）ここに、ダイオード
Ｄ２の順方向降伏電圧Ｖｏｚは（２７）式より、０．７
２Ｖ　に選定されているから、差動増幅器５からの出力
ｅ。２は、０．７２Ｇ　　となり Δｅｏｚ＝　０．５　Ｇ　　　　　　　　　　　　　　
　　−（３９）（３５）、　（３９）式より、Δｅｓ＜
Δｅｏ２となり、バーンアウトを検出する事ができる。

以上の様に、バーンアウトを検出し、ＭＰＵにあらかじ
め設定されているバーンアウト動作方向（バーンアウト
・アップスケール又は、バーンアウト・ダウンスケール
）に基づき、変換器出力ｅｏｕｔを上限又は下限に振り
切らせる事ができる。

又、第２図の実施例で用いたダイオードＤ２は定電流ｇ
２が開放しても支障がないものであれば、必ずしも、必
要とするものではない。この時、定電流源２の開放電圧
をＥｉ２とすれば、ｅｏ２＝Ｅｉ２（１−Ｅ−１ｒｌ＋
Ｒ１＋’ｒ２＋Ｒ２１ｃ２ｔ）Ｑ・・・（４０） となる。ここに、Ｅｉ２にＩＯＶとし、　（２７）式の
定数を（４０）式に代入して計算すればｅｏｚ＝９．９
７Ｇ となり Δｅｏ２＝　９　、７５　Ｇ　　　　　　　　　　　＝
・（４１）（３５）、　（４１）式よりΔｅｓ＜Δｅｏ
２となり、ＭＰＵで、バーンアウトを容易に検出する事
ができる。

又、差動増幅器５の出力ｅｏｚのＭＰＵ演算周期１回の
変化量だけで、バーンアウト検出を行う方法としたが、
この限りではない。定常状態のΔｅｏ２に基づき、ＭＰ
Ｕプログラムにより行う方法であればよい。例えば、差
動増幅器５の出力ｅ０２が、ある一定の標準範囲を超え
た場合に、バーンアウト検出としてもよい事はもちろん
である。

〔発明の効果〕

かくの如く、本発明によるバーンアウト回路によれば、
被測定抵抗断線による各種の異常状態が発生した時、出
力をバーンアウトアップスケール又はダウンスケールの
いずれかの安定な方向に動作させることができ、制御系
を保護することができる。しかも、高精度を要求されな
い抵抗２ケおよび、ダイオード１ケを付加するのみであ
り、回路構成が簡単で、かつ安価に実現でき、工業計測
上有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るバーンアウト回路を備えた測温抵
抗体式温度変換器の一実施例回路図、第２図（、）〜（
ｄ）は第１図に示す実施例の異常時における等価回路図
、第３図は従来の測温抵抗体式温度変換器におけるバー
ンアラ１〜回路図、第４図（ａ）〜（ｈ）は第３図に示
す実施例の異常時における等価回路図、第５図は第３図
、第４図に示す差動増幅器３の等価回路図、第６図は第
１図に示す実施例のバーンアウト処理の動作フローであ
る。 ＲＯ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３・・・抵抗、Ｃ１，Ｃ２・・・
コンデンサ、Ｄｉ、Ｄ２・・・ダイオード、４，５・・
・差動増幅器、６・・・入力切換回路、７・・・アナロ
グ／デジタル変換器、８・・・マイクロプロセッシング
ユニ第２図 第２図 第３図 ｅＪ＝ｅｒ−２ｅｚ 第４図 Ｍ４図 第４図 第４図 弔 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、一端に電流供給用リード線を有し、他端に電圧検出
   用リード線と共通リード線とを分岐して有する３線式被
   測定抵抗体と、前記電流供給用リード線と前記共通リー
   ド線とを介して前記抵抗体に電流を供給するための定電
   流源と、前記定電流源の負側端子の電位を基準電位とし
   て前記電流供給用リード線を介して発生した電圧を入力
   とする第１の増幅器と、前記電圧検出用リード線を介し
   て発生した電圧を入力とする第２の増幅器と、前記増幅
   器の出力信号をアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄ変換
   器と、前記Ａ／Ｄ変換器の出力を入力とするマイクロプ
   ロセッシングユニット（以下ＭＰＵと称す）を具備し、
   前記ＭＰＵは前記電流供給用リード線からの電圧に対応
   した第１のデジタル入力信号と前記電圧検出用リード線
   からの電圧に対応した第２のデジタル入力信号とを一定
   の周期（以後演算周期と称す）で取り込むとともに、前
   記第１のデジタル入力信号と、前記第２のデジタル入力
   信号をもとに、前記被測定抵抗体からの配線抵抗分を補
   償演算し、前記被測定抵抗体の抵抗変化分のみに対応し
   た信号を出力するように成した温度・電気信号変換器に
   おいて、前記電圧検出用リード線から前記第２の増幅器
   に至る回路間に、第１の抵抗を接続すると共に、前記電
   流供給用リード線と前記電圧検出用リード線との間に、
   第２の抵抗を接続すると共に、前記電流供給用リード線
   と前記第２の増幅器の入力端子間に一方向性半導体素子
   を接続し、前記ＭＰＵは演算周期毎の前記第２のデジタ
   ル入力信号の変化率を計算し、前記３本のリード線を有
   する被測定抵抗体のいずれかのリード線が断線した時に
   変化率があらかじめ定められた値以上と成すことによつ
   て、前記ＭＰＵの出力を強制的に、上限または下限に振
   切らせるように成したことを特徴とする３線式被測定抵
   抗体のバーンアウト回路。