JPH032532A - 測温抵抗体回路 - 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］」的］ （産業上の利用分野） この発明は、温度変化により抵抗値が変化する測温抵抗
体を利用して温度検出を行う測温抵抗体回路に関する。

（従来の技術） 従来の３線式測温抵抗体回路としては第４図に示す構成
のものが知られている。この従来の測温抵抗体回路は、
３本の導線抵抗値ｒｌ＋　　ｒ２＋ｒ３の等しい導線１
１，１゜、１３のうぢ１本の導線ｌ、には温度変化に比
例して抵抗値が変化する測温抵抗体Ｒ１ｄを接続し、こ
れらの導線ｌＩ＋１３の出力端Ａ、Ｃをブリッジ回路の
定電流１１゜１１（ＩＩ−１２）の流れる各々の端子に
接続し、測温抵抗体Ｒ，ｄを含まない残りの導線１２の
端子Ｂをブリッジ回路のｖｂの高圧側に接続する構成に
なっている。なお、抵抗Ｒ８はブリッジ回路の出力電圧
ｅ。が測温抵抗体Ｒ１ｄの０％温度においてＯＶ出力と
なるようにするために設けられたものである。

この従来の測温抵抗体回路では、通常状態で出力電圧Ｏ
Ｖであり、温度変化が生じると測温抵抗体Ｒ１ｄの抵抗
値か変化し、ブリッジ回路の＋側端子の電圧降下が起こ
り、出力電圧ｅ。とじて抵抗値変化に比例した出力が取
り出せるのである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の測温抵抗体回路では、
ブリッジ回路の両端の電流を常に等しい値とする必要か
あり、そのために２系統の定電流回路Ｉ、、Ｉ２が必要
となり、この定電流回路の回路構成が一般的に複雑なも
のであるために測温抵抗体回路の構成全体も複雑なもの
となり、同時に２系統の定電流を一定の精度に保つこと
も技術的に困難である問題点があった。

この発明はこのような従来の問題点に鑑みて成されたも
ので、１つの定電流回路により簡単な回路構成で３線式
測温抵抗体の導線抵抗の影響を受けず、安定した温度測
定ができる１１１１温抵抗体回路を提供することを目的
とする。

［発明の構成コ （課題を解決するだめの手段） この発明の測温抵抗体回路は、測温抵抗体Ｒ１ｄを含む
導線１１の出力端Ａに定電流回路１１を接続し、測温抵
抗体を含まない２本の導線１２１３の出力端Ｂ、Ｃ間に
１本の導線抵抗ｒによって生じる電圧降下ｅ、を増幅す
るゲイン２倍の非反転増幅器を設け、前記測温抵抗体Ｒ
＋ｄを含む導線１１の出力端Ａと前記増幅器の出力端と
の間の電位差ｅ。を前記測温抵抗体Ｒ−の温度による抵
抗値変化に比例した信号として取り出すようにしたもの
である。

（作用） この発明の測温抵抗体回路では、定電流回路からの定電
流■１により１本の導線抵抗ｒによって生じる電圧降下
ｅｌ（−１＋　　・ｒ）をゲイン２倍の増幅器が２ｅ＋
に増幅してその出力端に２ｅ＋の電圧を与える。

そして、測温抵抗体Ｒｌｄを含む導線１１の出力端には
、前記増幅器の入力端の電位ｅ１に対してさらに測温抵
抗体Ｒ１ｄと導線１３の導線抵抗ｒとに対して定電流■
、が流れるので電圧ｅ２として、ｅ２　　＝ｅＨ＋　　
ｌ　　（（ｒ　＋Ｒ＋＋＋）が得られ、出力電圧ｅ。は
、 ｅｏ−ｅ２　　　２ｅ＋ ＝　　［１１’　　ｒｌ　ｒｌ　　　　（ｒ＋Ｒｚ＋→
　］２　（■　１　・　「　） ＝　　１　　＋　　”　　Ｒ、ｄ となる。

そこで、測温抵抗体Ｒ１ｄとしてその０％時の抵抗値Ｒ
８とじ、抵抗値変化分をΔＲ−とすると、上記の出力電
圧ｅ。は、 ｅｏ　＝ｌ、　　　　（Ｒｏ　　＋ΔＲｙ）−Ｉ、　　
−ΔＲ＋＋＋　　Ｉ　　＋　　”　　Ｒｏである。

そこで、この式の第２項の１１　・Ｒｏは定数項である
ので、あらかじめバイアスとしてこの値を出力電圧ｅ。

から差っ引くように回路を組むか、あるいは出力電圧ｅ
。の次段の処理で差つ引（処理を行うことにより、結果
として測温抵抗体の抵抗値変化に比例した出力電圧信号
として温度検出信号を得ることができることになる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説する。

第１図はこの発明の一実施例の回路構成を示しており、
３線式測温抵抗体回路として等しい導線抵抗ｒ＋　１　
２１　　’３　　（””ｒ）それぞれを有する導線ＩＩ
Ｉ　　１２＋　　１３が設けられ、測温抵抗体Ｒ＋ａを
含む導線１．の出力端子Ａは温度信号の＋端子となると
共に、この出力端子Ａに直流電源ｖｂから定電流を供給
する定電流回路■１か接続されている。

導線１２の出力端子Ｂにはゲイン２倍の非反転増幅器Ａ
、、が接続され、この増幅器Ａ□２の出力端が回路の温
度信号の一端子となっている。

導線ｌ、の出力端子Ｃは抵抗Ｒ８を介してＯＶラインに
接続されている。この抵抗Ｒ６の抵抗値は、測温抵抗体
Ｒ１６の測温範囲の０％相当の抵抗値としてあり、例え
ば測温抵抗体Ｒ＋　ｄがＰｔ１ＯＯΩ＠０℃のものであ
って、０〜１００℃の範囲の温度測定を行うとすれば、
測温抵抗体Ｒｌｄの０℃の抵抗値］００ΩをＲ６の値と
する。そして、この抵抗Ｒ８は、従来例で示した第４図
のプリツジ回路の抵抗Ｒ８と同じものである。

なお、抵抗Ｒ，，Ｒ２は増幅器Ａ□９に２倍のゲインを
与えるための抵抗である。

次に、上記の構成の測温抵抗体回路の動作について説明
する。

直流電源ｖｂから定電流回路からの定電流Ｉは、端子Ａ
から導線１１に流れ、導線１３、抵抗Ｒｏを通ってＯ■
ラインに流れる。なお、ゲイン２倍の非反転増幅器Ａ　
ｍｐの人力インピーダンスは極めて高いので、導線１２
には電流は流れないものと考えることができる。

そこで、導線１．の導線抵抗ｒ１の電圧降下をＩＩ　−
ｒｌ、測温抵抗体Ｒ１ｄの電圧降下を１１Ｒ＋ｄｓ導線
１３の導線抵抗ｒ３の電圧降下を１１・ｒ３、抵抗Ｒ６
の電圧降下を１１　・Ｒｏとし、増幅器Ａ。、の入力電
圧ｅ、とすると、０■ラインを基準とした出力電圧の→
−一端子よび一端子の電圧ｅ２　ｒ　　ｅ３はそれぞれ
、次のようになる。

まず増幅器Ａ、。の入力端子電圧ｅ１はｅ＋　＝Ｉ＋　
　　ｒ３＋１１　　・Ｒｏ　　−（］）であり、十端子
電圧ｅ２は ＝　１　＋　　・ｒｌ　＋　１＋　　・Ｒ＋＋＋＋＋−
ｒ３→−Ｉ　＋　”　Ｒｏ　−（２）である。そして一
端子電圧ｅ３は ＝２　　（１＋　　”　　ｒ　３　＋Ｉ＋　　”Ｒｏ　
　）＝　２　ｅ　１　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　・・・　（３）である。

ここで、出力電圧ｅ。はＯｖラインを基準とした子端子
電圧ｅ２と一端子電圧ｅ３との差になるので、 ｅｏ　　＝ｅ２　−ｅ３ ＝　（ＩＩ　　”　　ｒ＋　　＋Ｉ＋　　”Ｒｌｄ→−
ｒ、−ｒｓ＋１．　−Ｒｏ） ２　　（１１’　　ｒ３　　＋１．　　”Ｒ６）・・・
　（４） となる。

さらに、ｒ、＝ｒ２　＝ｒ３−ｒであるので、上の式（
４）は次のように簡単になる。

＝　　（２Ｉ、　　　　ｒ＋Ｉ、　　・　Ｒ＋５４−１
＋　　−Ｒｏ）２　（■　１　・　ｒ　＋　Ｉ　１　・
　Ｒｏ　）−Ｉ　　Ｉ−Ｒ，、−Ｉ、　　−Ｒ６ ＝　　Ｉ　　Ｉ　　　（Ｒ、Ｒｏ　　）　　　　　　　
　−（５）ここで、抵抗ＲＯを測温抵抗体Ｒ１ｄの抵抗
値と等しい値にすると、つまり、０％比出力には出力電
圧ｅ。は０となり、温度上昇により測温抵抗体Ｒ１ｄの
抵抗値がΔＲ１，ｌたけ変化すると、Δ　ＲＩｄ＝Ｒ１
ｄ−Ｒ６ であるので、 ｅｏ＝Ｉ、　　・ΔＲ１ｄ　　　　　　　　・−（６）
となる。

このようにして導かれた式（６）は、出力電圧ｅｏとし
て、導線抵抗’ｌ＋　　２＋’３の影響を全く受けない
で、測温抵抗体Ｒ１ｄの温度による抵抗値変化に比例し
た値を取り出ずことがてきることを示している。したが
って、この実施例では、定電流回路を１つだけ用いて温
度変化に比例した電圧値として取り出すことかでき、従
来例のように定電流回路を２つ用いるときのような電流
精度に細かい配慮を払わずとも高い精度で温度測定がで
きることになる。

第２図はこの発明の他の実施例を示しており、第１図に
示した実施例における抵抗Ｒ６に変えて直流バイアスＶ
。を与えるバイアス回路を導線１３の出力端子ＣとＯＶ
ラインとの間に設けた実施例である。

この実施例では、子端子の電圧ｅ２は ｅ　　２　＝１．　　　　（ｒ、＋Ｒ＋ｄ＋ｒ　３　）
＋Ｖ。

−Ｉ　　）　　　　（２ｒ　　＋　Ｒｔ　ｄ）　　＋Ｖ
　。

＝２１＋　　”　　ｒ　　＋　　１１　　ｓ　　Ｒ，、
＋ｖｏ　＋＋＋　　（７）となる。また、一端子の電圧
ｅ３は ｅ　　３　＝２ｅ。

＝２　　（１＋　　・ｒ３　　＋ｖｏ）＝２　　（１，
”　　ｒ＋Ｖｏ　） ＝２１　＋　　・ｒ＋２Ｖ。

・・・　（８） である。

したがって、出力電圧ｅ。は ｅｏ　　　＝　　ｅ　２　−６３ ＝２１＋−ｒ＋Ｉ、、Ｒ，、＋ｖ。

２１　＋　　２　Ｖ　Ｏ ＝１．　−Ｒ，−Ｖ、　　　　　　　　　　−（９）と
なる。

この式（９）において、直流バイアスＶ。は、定電流１
１が抵抗Ｒ８を流れるときの電圧降下１１　・Ｒｏと等
しい値としているので、Ｖｏ　　”’　　Ｉ　　＋　　
’　　Ｒ。

であり、 ｅｏ　　＝　Ｉ　　１　’　　Ｒｔｄ　　Ｖ。

−Ｉ　　１　”　　Ｒｌｄ　　ｌ　　＋　　”　　Ｒ。

＝　　■　、　　　　（Ｒｔｄ−ＲＯ）となる。

この出力電圧ｅ。は、第１図に示した実施例における式
（６）の結果と同じてあり、したがって、この第２図に
示す実施例においても式（７）に示したように測温抵抗
体Ｒ１，の抵抗値変化ΔＲ−に比例した電圧値として温
度信号を取り出すことができるのである。

なお、この第２図に示した実施例においては、直流バイ
アスＶ。を出力端子Ｃと０■ラインとの間に設けたが、
増幅器Ａ。、の抵抗Ｒ２とＯＶラインとの間に逆極性に
挿入することも可能である。

第３図はこの発明のさらに他の実施例を示【、ており、
第１図に示した回路構成から直流バイアスを与えるだめ
の抵抗Ｒ８を省略した回路構成にしてしたものである。

そして、この実施例では、Ａ端子の子端子電圧ｅ２は ｅ　２−＝１＋　　’　　（ｒ　、　＋ＲＩｄ＋　　ｒ
３　　）＝２１１　　φ　ｒ＋１１　　・　Ｒ であり、増幅器Ａ１の入力電圧ｅ、−はｅ　　　＝１．
　　・ｒ３＝Ｉ、　　拳ｒであるので、増幅器Ａ０．の
出力端子である端子 電圧ｅ３−は Ｃ３＝２ｅ、　＝２１＋・ｒ である。したがって、出力電圧ｅ。−はｅ　Ｏｌ＋＋　
ｅ　２　　　−　ｅ　３−２　１１　　”　　ｒ　　＋
　　１１　　”Ｒｌｄ　　２　　Ｉｔ　　”　　ｒ＝１
．　　・　Ｒ となる。

これは、出力電圧ｅ。′が測温抵抗体の絶対抵抗値に比
例した電圧値か測定温度信号となることを示している。

そこで、Ｒ，ｄ−Ｒｏ＋ΔＲ１ｄであるので、」１記の
ｅ。　は、 ｅｏ−＝１１　　　　（Ｒ，→−△Ｒ，ｄ）＝Ｉ＋　　
−Ｒｏ　＋ｒ、　　−Δ　Ｒ１１１となる。

ここで、■、・Ｒｏ　＝Ｃ（一定）なので、ｅｏ　　＝
Ｉ、　　・ΔＲ、、＋　Ｃ ］　２ であり、あらかじめ出力電圧値ｅ。′について一定値Ｃ
を差っ引く操作をするようにしておくならば、 ｅ　ｏ　　　−ｅ　ｏ　　　−Ｃ −（Ｉ　１１　ΔＲ＋ｄ＋ｃ）　　−ｃ＝　１　　　・
　△　Ｒ となり、第１−図および第２図に示した各実施例と同様
の温度測定信号を電圧値として取り出すことができるこ
とになる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、１本の導線抵抗の電圧
降下に対する２倍のゲインの非反転増幅器を測温抵抗体
の含まれていない導線間に設け、測温抵抗体の含まれて
いる導線の出力端子とそれを含んでいない導線とに定電
流回路を接続し、ａｐ＋温抵温体抗体まれている導線の
出力端と増幅器の出力端との間の電位差を出力電圧値と
するので、出力電圧として測温抵抗体の温度変化により
生ずる抵抗値変化に比例する電圧値を温度測定信号とし
て取り出すことができ、従来のように定電流回路を２つ
必要とせず、１一つの定電流回路により温度測定ができ
、回路構成の簡素化と精度の向上とが図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の回路図、第２図はこの発
明の他の実施例の回路図、第３図はこの発明のさらに他
の実施例の回路図、第４図は従来例の回路図である。 １＋、１２．１３・・導線 ’Ｉ＋　　’２＋　　’３・・導線抵抗１１・・・定電
流回路　　Ａ１・・増幅器ｅＯ＋　　ｅＯ−・・・出力
電圧 Ｒ１，・測温抵抗体　Ｒ６・・抵抗体 Ｖｏ・−直流ハイアス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ３線式測温抵抗体に電流を流し、温度による測温抵抗体
   の抵抗値変化を電圧に変換して取り出す測温抵抗体回路
   において、測温抵抗体を含む導線の出力端に定電流回路
   を接続し、測温抵抗体を含まない２本の導線の出力端間
   に１線の導線抵抗によって生じる電圧降下を増幅するゲ
   イン２倍の非反転増幅器を設け、前記測温抵抗体を含む
   導線の出力端と前記増幅器の出力端との間の電位差を前
   記測温抵抗体の温度による抵抗値変化に比例した信号と
   して取り出すようにして成る測温抵抗体回路。