JPH0452529A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は温度センサーとしての測温抵抗体からの信号を
扱う測温抵抗体回路に係り、特に３線式の測温抵抗体回
路の改良に関する。

［従来の技術］ 従来、この種の測温抵抗体回路としては、例えば第２図
に示すように、測温抵抗体１の両端から延びる３本のリ
ード線のうち、第１のリード線３を第１の定電流源５お
よび可変抵抗ＶＲを介してプラス（＋）電源に接続し、
第２のリード線７をアースするとともに第３のリード線
９を第２の定電流源１１を介してマイナス（−）電源に
接続した構成を有している。

この構成では、第１の定電流源５からの定電流ｉ１が第
１のリード線３、測温抵抗体１および第２のリード線７
を介して回路アースに流れる一方、定電流１２が第２の
リード線７、第３のリード線９および第２の定電流源１
１を流れる。

そのため、測温抵抗体１の抵抗値をＲｘ、第１〜第３の
リード線３．７．９の配線抵抗値を各々ｒｌＳ　ｒ２、
ｒ３とするとともに、これら配線抵抗値ｒｌ、ｒ２、ｒ
３を互いに等しく　　（ｒ＝ｒｌ＝ｒ２＝ｒ３）すれば
、測温抵抗体１による測定電圧Ｖｘは次のようになる。

Ｖｘ＝ｒｌ　Ｘｉｌ　＋ＲｘＸ１ｌ　＋ｒ２　Ｘ　（ｉ
ｌｉ２） ＝ＲｘＸｉｌ　＋ｒ　（２ｉ１−ｉ２）・　・　　・　
・　・　（１） 従って、可変抵抗ＶＲを操作して２ｉ１＝ｉ２となるよ
うに定電流１２を調節すれば、（１）式％式％（２） となり、第１〜第３のリード線３〜９の配線抵抗値ｒ１
〜ｒ３の影響をキャンセルして測定電圧ＶＸから温度測
定できる。

また、第３図に示すような構成も知られている。

すなわち、測温抵抗体１を第１の定電流源１３を介して
プラス電源に接続し、測温抵抗体１と第１のリード線３
との接続点をスイッチＳＷの固定接点に接続し、第２の
リード線７をスイッチＳＷ。

の固定接点に接続し、第３のリード線９をアースし、ス
イッチｓｗ、ｓｗ’の可動接点を増幅回路１５を介して
Ａ／Ｄ変換回路１７に接続し、スイッチｓｗ、ｓｗ’を
選択的に切換え制御する制御回路１９にＡ／Ｄ変換回路
１７を接続した構成を有している。

この構成では、測温抵抗体１による測定電圧Ｖｙ、Ｖｚ
は、第１〜第３のリード線３〜９の配線抵抗値が互いに
等ければ、スイッチＳＷがＯＮ（閉、以下同じ）でｓｗ
’がＯＦＦ　（開、以下同じ）の場合と、スイッチＳＷ
がＯＦＦでＳＷ′がＯＮの場合では、 Ｖｙ＝ｉｌ　Ｘｒｌ　＋ｉｌ　ＸＲｘ＋ｉｌ　Ｘｒ３＝
ｉｌ　ＸＲｘ＋２　ｉｌ　Ｘｒ ・　・　　（２） Ｖｚ＝ｉｌ　　Ｘｒ３　　＝ｉｌ　　Ｘｒ・　・　・　
・　・　・　（３） となり、（２）および（３）式から次のようになる。

ｉＩ　　ＸＲｘ＝Ｖｙ−２Ｖｚ ・　・　　・　・　　（４） そのため、第２図の構成のように可変抵抗ＶＲの調節が
不要となるとともに第１〜第３のリード線３〜９の配線
抵抗をキャンセルした状態で、制御回路１９によって測
定温度の演算が可能となる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した第２図の構成では、定電流１２
を調節するために測定操作の初期段階において可変抵抗
ＶＲを厳密に調整しなければならず、誤差も生じ易い欠
点がある。

さらに、第３図の構成では、第１〜第３のリード線３〜
９が長くなって配線抵抗値ｒｌ、ｒ２、ｒ３が通常の値
よりも大きくなる場合や、本質安全防爆対策のために第
１〜第３のリード線３〜９の途中にセイフティバリアを
接続して実質的に配線抵抗値ｒｌＳｒ２、ｒ３が大きく
なる場合には、上述した（２）式の第２項ｒ２ｉ１Ｘｒ
Ｊが非常に大きな値となる。

他方、増幅回路１５やＡ／Ｄ変換回路１７は、一般に通
常の測定範囲の測定電圧Ｖｙ、Ｖｚが入力されるように
設計されている。

例えば測温抵抗体１として白金（ＰｔｌＯＯ）を用いた
場合に、測温抵抗体１周囲の温度が一２００℃ではその
抵抗値Ｒｘが１８．４９Ω、０°Ｃでは１００，００Ω
、６６０℃では３３２．６６Ωとなり、増幅回路１５お
よびＡ／Ｄ変換回路１７はこの範囲の測定に適するよう
に設計されている。

そのため、第１〜第３のリード線３〜９の配線抵抗値ｒ
１、ｒ２、ｒ３が非常に大きな値になると、増幅回路１
５およびＡ／Ｄ変換回路１７、特に増幅回路１５への入
力レベルがオーバーフローするおそれがあり、正確な測
定が困難となる心配がある。

本発明はこのような従来の欠点を解決するためになされ
たもので、初期調整が不要であるうえ、測定回路での入
力レベルがオーバーフローし難く、正確かつ扱いの簡単
な測温抵抗体回路の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ このような課題を解決するために本発明は、測温抵抗体
の一端に第１のリード線を、他端には第１のリード線に
等しい配線抵抗の第２および第３のリード線を有し、そ
の第２のリード線をアースし、第１のリード線に第１の
定電流源を接続し、第３のリード線に第２の定電流源を
接続し、第１のリード線と第１の定電流源の間に第１の
スイッチを挿入し、第３のリード線と第２の定電流源の
間に第２のスイッチを挿入し、第１のリード線と第１の
スイッチの間に第３のスイッチの一端を接続し、第３の
リード線と第２のスイッチの間に第４のスイッチの一端
が接続されている。

さらに、第３および第１のスイッチ、第４および第１の
スイッチ、並びに第３、第１および第２のスイッチの組
合せでそれらを同時に開閉動作させる制御回路と、第３
および第４のスイッチからこれらの開閉動作に応じて入
力した電圧値に基づいて測温抵抗体の両端電圧を演算す
る演算回路とを有して構成されている。

また、本発明は、第２の定電流源が第１の定電流源より
もほぼ２倍の定電流を供給する関係に設定する構成も可
能である。

［作　用コ このような手段を備えた本発明では、制御回路が第１お
よび第４のスイッチをＯＮに第２および第３のスイッチ
をＯＦＦに切換え制御すると、第１の定電流が第１の定
電流源、第１のリード線、測温抵抗体および第２のリー
ド線を流れ、第４のスイッチを介して測定電圧が演算回
路に出力される。

また、制御回路が第２および第３のスイッチをＯＮに第
１および第４のスイッチをＯＦＦに切換え制御すると、
第２の定電流が第２のリード線、第３のリード線および
第２の定電流源を流れ、第３のスイッチを介して測定電
圧が演算回路に出力される。

更に、制御回路が第１〜第３のスイッチをＯＮに第４の
スイッチをＯＦＦに切換え制御すると、上述した第１お
よび第２の定電流が流れるが、第２のリード線には第１
の定電流から第２の定電流を引いた電流が流れ、第３の
スイッチを介して測定電圧が演算回路に出力される。

そのため、第１の定電流から第２の定電流を引いた電流
分だけ演算回路への入力が小さくなる。

また、第２の定電流源が第１の定電流源のほぼ２倍の定
電流を供給する関係にあれば、その演算回路への入力の
減少が最も大きくなる。

［実　施　例コ 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

なお、従来例と共通する部分には同一の符号を付す。

第１図は本発明に係る測温抵抗体回路の一実施例を示す
回路図である。

図において、プラス電源から第１の定電流源５を介して
第１のスイッチＳＷＩの固定接点が接続されており、第
１のスイッチＳＷＩの可動接点は第１のリード線３を介
して測温抵抗体１の一端に接続されている。

測温抵抗体１の他端は第２のリード線７を介してアース
されるとともに第３のリード線９を介して第２のスイッ
チＳＷ２の固定接点に接続さており、これら測温抵抗体
１と第１〜第３のリード線３〜９によって３線式の測温
抵抗体構成となっている。

これら測温抵抗体１の抵抗値はＲｘに、第１〜第３のリ
ード線３〜９の配線抵抗値はｒｌ、ｒ２、ｒ３となって
おり、これら配線抵抗ｒｌ、ｒ２、ｒ３は互いに等しい
値ｒになっている。

第２のスイッチＳＷ２の可動接点は第２の定電流源１１
を介してマイナス電源に接続されている。

第１のスイッチＳＷ１の可動接点と第１のリード線３の
接続点には第３のスイッチＳＷ３の固定接点か接続され
、可動接点が増幅回路１５に接続されており、第３のリ
ード線９と第２のスイッチＳＷ２の固定接点の接続点に
は第４のスイッチＳＷ４の固定接点が接続され、可動接
点が同じく増幅回路１５に接続されている。

増幅回路１５は第３および第４のスイッチＳＷ３、ＳＷ
４からの測定電圧を増幅するアナログ回路であり、アナ
ログ増幅信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路
１７に接続され、このＡ／Ｄ変換回路１７は制御回路１
９に接続されている。

制御回路１９は、第１〜第４のスイッチＳＷｌ〜ＳＷ４
を切換え制御するとともに、Ａ／Ｄ変換回路１７の出力
信号から測温抵抗体１における温度を測定演算する演算
回路として機能しており、所定のプログラムに基づいて
それらの切換え制御や演算機、能を実行するＣＰＵ１９
ａ、このＣＰＵ１９ａの動作プログラムを格納したＲＯ
Ｍ１９ｂ。

ＣＰＵ１９ａにおける制御や演算過程のデータを一時的
に格納するＲＡＭｌ９　ｃ、入出力信号のインターフェ
ースであるｌ１０１９ｄからなるマイクロコンピュータ
で形成されている。

特に、制御回路１９は、以下の組合せで第１〜第４のス
イッチＳＷＩ〜ＳＷ４を切換え制御するとともに、それ
ら各切換え制御状態においてＡ／Ｄ変換回路１７からの
出力信号に基づいて測定演算する機能を有している。

すなわち、制御回路１９は、第１および第４のスイッチ
ＳＷ１、ＳＷ４をＯＮに第２および第３のスイッチＳＷ
２、ＳＷ３をＯＦＦに切換え制御し、第２および第３の
スイッチＳＷ２、ＳＷ３をＯＮに第１および第４のスイ
ッチＳＷ１、ＳＷ４をＯＦＦに切換え制御し、更に、第
１〜第３のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３をＯＮに第４のスイ
ッチＳＷ４をＯＦＦに切換え制御するようになっている
。

次に、このような構成の測温抵抗体回路の動作を説明す
る。

制御回路１９が第１および第４のスイッチ５ＷＩＳＳＷ
４をＯＮに、第２および第３のスイッチＳＷ２、ＳＷ３
をＯＦＦに切換えると、定電流１１が第１の定電流源５
、第１のリード線３、測温抵抗体１および第２のリード
線７から回路アースに流れ、第３のリード線９には定電
流１１が流れないので、増幅回路１５への測定電圧Ｖｘ
ｌはＶｘｌ＝ｉｌＸｒ　　　　−−・・−（５）となる
。

次に、第２および第３のスイッチＳＷ２、ＳＷ３をＯＮ
に、第１および第４のスイッチＳＷ１、ＳＷ４をＯＦＦ
に切換えると、定電流１２が回路アースから第２のリー
ド線７、第３のリード線９および第２の定電流源１１を
流れて測温抵抗体１には定電流１２が流れないので、増
幅回路１５への測定電圧Ｖｘ２は Ｖｘ２　＝　−ｉ２　ｘ　ｒ　　　　　　　　　（６）
となる。

さらに、第１〜第３のスイッチＳＷＩ〜ＳＷ３をＯＮに
、第４のスイッチＳＷ４をＯＦＦに切換えると、定電流
１１が第１の定電流源５、第１のリード線３および測温
抵抗体１に流れるとともに、第２のリード線７には１ｌ
−ｉ２分の電流が流れるので、増幅回路１５の測定電圧
Ｖｘ３はＶｘ３　＝ｉｌ　ｒ＋ｉ１．Ｒｘ＋　（ｉｔ　
−ｉ２　）ｒ＝ｉｌ　Ｒｘ＋　（２ｉ１−ｉ２）ｒ となり、この（７）式は ｉｌ　Ｒｘ＝Ｖｘ３−　（２ｉｌ　−ｉ２　）ｒ＝Ｖｘ
３−２Ｖｘｌ　−Ｖｘ２ となる。

そして、測定電圧Ｖｘｌ−Ｖｘ３が増幅回路１５および
Ａ／Ｄ変換回路１７を介して制御回路１９に取込まれて
演算され、温度が測定される。

このように本発明の測温抵抗体回路では、定電流１１と
１２を予め２ｉ１＝ｉ２に選定することにより、各第１
〜第３のリード線３〜７の配線抵抗値ｒｌ　Ｓｒ２　、
ｒ３　　（＝ｒ）がかなり大きくなっても、増幅回路１
５やＡ／Ｄ変換回路１７への入力電圧か大きくならず、
これらのオーバーフローが生じ難くなり、正確な測定が
可能となる。

しかも、上述した第２図の構成のように予め初期調整が
不要であり、扱いが簡素化されるし、第３図の構成中の
増幅回路１５やＡ／Ｄ変換回路１７を変更する必要もな
い。

なお、定電流１１．１２は正確に２ｉ１＝ｉ２の関係に
設定する必要はなく、２ｉ１＝ｉ２に選定してもよい。

このように設定することによって（２１ｌ−ｉ２　）ｒ
＝ｏとなって、Ｖｘ３＝ｉｌＸＲｘとなり、はぼ確実に
オーバーフローを防ぐことが可能である。

もっとも、定電流ｉ１．ｉ２を異ならせても、・従来に
比べればかなりの範囲でオーバーフローが生じ難くなる
。

ところで、上述した本発明の実施例では、増幅回路１３
、Ａ／Ｄ変換回路１７を制御回路（演算回路）１９とは
別個に形成する例を説明したが、本発明では演算回路の
構成は任意であり、例えば増幅回路１３およびＡ／Ｄ変
換回路１７を含めて形成可能である。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明は、初期調整が不要であるう
え、測温抵抗体の配線抵抗値が大きくなっても測定回路
での入力レベルがオーバーフローし難く、測定が正確と
なり、扱も簡単となる。

また、第２の定電流源からの定電流を第１の定電流源か
らのそれのほぼ２倍に設定すれば、オーバーフローしな
い範囲が最大となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る測温抵抗体回路の一実施例を示す
回路図、第２図および第３図は従来の測温抵抗体回路を
示す回路図である。 １・・・・・・・・・・・・・・・・・・測温抵抗体３
・・・・・・・・・・・・・・・・・・第１のリード線
５・・・・・・・・・・・・・・・・・・第１の定電流
源７・・・・・・・・・・・・・・・・・・第２のリー
ド線９・・・・・・・・・・・・・・・・・・第３のリ
ード線１１・・・・・・・・・・・・・・・・・・第２
の定電流源１３・・・・・・・・・・・・・・・・・・
定電流源１５・・・・・・・・・・・・・・・・・・増
幅回路１７・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ａ／
Ｄ変換回路１９・・・・・・・・・・・・・・・・・・
制御回路（演算回路）ｉｌ、ｉ２・・・・・・・・・第
１および第２の定電流（定電流） ｓｗ、ｓｗ’　・・・・・・スイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端に第１のリード線を、他端には前記第１のリ
   ード線に等しい配線抵抗の第２および第３のリード線を
   有し、前記第２のリード線をアースした測温抵抗体と、 前記第１のリード線に接続された第１の定電流源と、 前記第３のリード線に接続された第２の定電流源と、 前記第１のリード線と第１の定電流源の間に挿入された
   第１のスイッチと、 前記第３のリード線と第２の定電流源の間に挿入された
   第２のスイッチと、 前記第１のリード線と第１のスイッチの間に一端が接続
   された第３のスイッチと、 前記第３のリード線と第２のスイッチの間に一端が接続
   された第４のスイッチと、 前記第３および第１のスイッチ、前記第４および第１の
   スイッチ、並びに前記第３、第１および第２のスイッチ
   の組合せでそれらを同時に開閉動作させる制御回路と、 前記第３および第４のスイッチからこれらの開閉動作に
   応じて入力した電圧値に基づいて前記測温抵抗体の両端
   電圧を演算する演算回路と、を具備してなることを特徴
   とする測温抵抗体回路。
2. （２）前記第１および第２の定電流源は前記第２の定電
   流源の方がほぼ２倍の定電流を供給する関係にある請求
   項１記載の測温抵抗体回路。