JPH0989829A

JPH0989829A - 抵抗変換装置

Info

Publication number: JPH0989829A
Application number: JP7267683A
Authority: JP
Inventors: Daizo Yagi; 大三八木
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 1995-09-20
Filing date: 1995-09-20
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】温度補償を必要とする計測機器におけるセン
サプローブの温度補償用センサの抵抗と計器の基準抵抗
との整合を簡単にとることができる抵抗変換装置を提供
すること。【解決手段】負帰還抵抗Ｒ_F1，Ｒ_F2の抵抗値が互いに
等しい第１、第２の演算増幅器３１，３２を、それらの
反転入力端子３１１，３２１どうしを接続し、第１の演
算増幅器の非反転入力端子３１２を第１の外部接続端子
Ｔ₁₁に接続するとともに、第２の演算増幅器の非反転入
力端子３２２を第３の外部接続端子Ｔ₂₁に接続し、第１
の外部接続端子と第２の演算増幅器の出力側とを基準抵
抗Ｒ_Sを介して接続するとともに、第３の外部接続端子
と第１の演算増幅器の出力側とを、複数の抵抗が並列的
に接続されこのうちの一つが選択的に接続される抵抗群
Ｒ_Xを介して接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、抵抗変換装置に
係り、特に、ｐＨ計やＤＯ計あるいは導電率計など温度
補償が必要な測定機器に有用な抵抗変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ｐＨ計は、先端にセンサ部を形
成したセンサプローブと、このセンサプローブからの信
号を処理し、必要に応じてその結果を適宜表示したり、
メモリを行う計器（計器本体ともいう）とからなる。そ
して、センサプローブは、その先端に、ガラス電極、比
較電極、温度補償用センサを備えており、これらからの
出力は、図４に示すように、センサプローブ４１と計器
４２とにおいて、ガラス電極、比較電極、温度補償用セ
ンサのそれぞれの信号端子Ｇ、Ｒ、Ｔ、Ｔが対応してい
る。そして、ガラス電極および比較電極から検出される
電気信号は、ネルンスト式に基づいて求められる信号で
あり、ラボ用、工業用など各種センサともほぼ同一で互
換性がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、温度補償用
センサは、一般には、正特性測温抵抗体（ＰＴＲ）を用
いることが多いが、その抵抗は、センサの構造、用途に
よりメーカーごとに異なるものであった。このため、従
来より、センサプローブと計器とを同一機種のものをセ
ットして使用しなければならなかった。しかしながら、
多様な測定を必要とするユーザーにおいては、このよう
な制約のために、自由な選択が制限され、設備コストが
増加するなど不都合な面が多々あった。

【０００４】これに対して、測定精度が低下することを
覚悟して、温度補償機能を無視して異なる機種のセンサ
プローブと計器とを組み合わせて使用することもある
が、温度補償機能が十分ではないため、どうしても測定
精度に欠けるといった問題がある。

【０００５】上述のような問題は、ｐＨ計のみならず、
ＤＯ計や導電率計などの測定に際し温度補償を必要とす
る計測機器において一般に生じているところである。ま
た、異なる機種のセンサプローブと計器とを組み合わせ
て使用する場合のみならず、同機種のセンサプローブと
計器とを組み合わせて使用する場合においても、特殊な
用途においては仕様ごとに変更することがあり、稀に生
ずることもある。

【０００６】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、温度補償を必要とする計測機器におけるセン
サプローブの温度補償用センサの抵抗と計器の基準抵抗
との整合を簡単にとることができる抵抗変換装置を提供
することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の抵抗変換装置は、第１外部接続端子と第
２外部接続端子とが対になり、第３外部接続端子と第４
外部接続端子とが対になり、これらの外部接続端子対の
いずれか一方にセンサプローブに設けられた温度補償用
センサの信号出力端子が接続され、いずれか他方に計器
の信号入力端子が接続されるとともに、負帰還抵抗の抵
抗値が互いに等しい第１、第２の演算増幅器を、それら
の反転入力端子どうしを接続し、第１の演算増幅器の非
反転入力端子を第１の外部接続端子に接続するととも
に、第２の演算増幅器の非反転入力端子を第３の外部接
続端子に接続し、第１の外部接続端子と第２の演算増幅
器の出力側とを基準抵抗を介して接続するとともに、第
３の外部接続端子と第１の演算増幅器の出力側とを、複
数の抵抗が並列的に接続されこのうちの一つが選択的に
接続される抵抗群を介して接続し、さらに、第２の外部
接続端子と第４の外部接続端子とを接続している。

【０００８】この場合、抵抗群のうちから一つの最適の
抵抗を自動的に選択するように構成してもよい。

【０００９】上記構成の抵抗変換装置においては、例え
ば、ある機種の計器を、それと異なる機種のセンサプロ
ーブと組み合わせて使用する場合、第１、第２の外部接
続端子を計器の信号入力端子に接続し、第３、第４の外
部接続端子にセンサプローブに設けられた温度補償用セ
ンサの信号出力端子に接続する。そして、計器に設けら
れた基準抵抗を、計器に適合する温度補償用センサの基
準温度（例えば２５℃）における抵抗値に設定すること
により、抵抗群を、センサプローブに適合する同温度に
おける抵抗値に選定する。

【００１０】このようにすることにより、第３、第４の
外部接続端子に接続される温度補償用センサの第１、第
２の外部接続端子側から見たインピーダンスが所望の値
となり、これによって、計器側の基準温度抵抗とセンサ
プローブの温度補償用センサの抵抗とのインピーダンス
の整合がとれ、所望の温度補償を行うことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の詳細を、図を参
照しながら説明する。

【００１２】図１および図２は、この発明の一つの実施
の形態を示すものである。まず、図２において、１０は
例えばｐＨ計のセンサプローブ、２０はｐＨ計の計器、
３０はこれらセンサプローブ１０と計器２０との間に介
装され、両者１０，２０を電気的に接続する抵抗変換装
置である。

【００１３】前記センサプローブ１０および計器２０の
構成は、従来のｐＨ計のそれと変わるところがない。す
なわち、１１はガラス電極信号出力端子、１２は比較電
極信号出力端子、１３１，１３２は温度補償用信号出力
端子である。また、２１はガラス電極信号入力端子、２
２は比較電極信号入力端子、２３１，２３２は温度補償
用信号出力端子である。

【００１４】次に、前記抵抗変換装置３０の構成を、図
１を参照しながら説明する。Ｔ₁₁，Ｔ₁₂，Ｔ₂₁，Ｔ₂₂，
Ｔ₁₃，Ｔ₁₄，Ｔ₂₃，Ｔ₂₄は抵抗変換装置３０に設けられ
る外部接続端子で、第１の外部接続端子Ｔ₁₁と第２の外
部接続端子Ｔ₁₂、第３の外部接続端子Ｔ₂₁と第４の外部
接続端子Ｔ₂₂、第５の外部接続端子Ｔ₁₃と第６の外部接
続端子Ｔ₁₄、第７の外部接続端子Ｔ₂₃と第８の外部接続
端子Ｔ₂₄がそれぞれ対になっている。そして、第１〜第
４の外部接続端子Ｔ₁₁，Ｔ₁₂，Ｔ₂₁，Ｔ₂₂が温度補償用
信号出力端子１３１，１３２、温度補償用信号入力端子
２３１，２３２に対応し、第５〜第８の外部接続端子Ｔ
₁₃，Ｔ₁₄，Ｔ₂₃，Ｔ₂₄がガラス電極信号出力端子１１、
比較電極信号出力端子１２、ガラス電極信号入力端子２
１、比較電極信号入力端子２２に対応している。

【００１５】３１，３２は第１、第２の演算増幅器で、
それらの負帰還抵抗Ｒ_F1，Ｒ_F2の抵抗値が互いに等しい
とともに、それらの反転入力端子３１１，３１２どうし
が点３３において互いに接続されている。そして、第１
の演算増幅器３１の非反転入力端子３１２が第１の外部
接続端子Ｔ₁₁に接続されている。また、第２の演算増幅
器３２の非反転入力端子３２２が第３の外部接続端子Ｔ
₂₁に接続されている。

【００１６】そして、第２の演算増幅器３２の出力側
は、基準抵抗Ｒ_sを介して第１の外部接続端子Ｔ₁₁に接
続されている。この基準抵抗Ｒ_sの抵抗値の大きさは、
例えば、ある機種Ａのセンサプローブ１０の温度補償用
センサの抵抗値に相当する大きさに設定される。

【００１７】また、第１の演算増幅器３１の出力側と第
３の外部接続端子Ｔ₂₁との間には、互いに並列的に接続
された抵抗Ｒ_X1，Ｒ_X2，…，Ｒ_Xnからなる抵抗群Ｒ
_Xと、これらの抵抗Ｒ_X1，…，Ｒ_Xnのうちの一つを選択
的に接続する選択スイッチ３４とが直列に接続された状
態で設けられている。前記抵抗Ｒ_X1，…，Ｒ_Xnの抵抗値
の大きさは、例えば、他の機種Ｂのセンサプローブ１０
の温度補償用センサの抵抗値に相当する大きさに設定さ
れる。

【００１８】上記のように構成された抵抗変換装置３０
においては、第１の演算増幅器３１と第２の演算増幅器
３２とは、それらの負帰還抵抗Ｒ_F1，Ｒ_F2の抵抗値が互
いに等しく、かつそれらの反転入力端子３１１，３１２
どうしが点３３において互いに接続されているので、そ
れら３１，３２がともに負帰還状態にあるときは、４つ
の抵抗Ｒ_F1，Ｒ_F2，Ｒ_s，Ｒ_Xのそれぞれ両端に印加さ
れる電圧は、互いに等しくなる。したがって、このよう
な状態にあるとき、端子Ｔ₂₁，Ｔ₂₂に接続された抵抗の
インピーダンスは、端子Ｔ₁₁，Ｔ₁₂側から見ると、Ｒ_s
／Ｒ_X倍されることになる。

【００１９】そこで、図２に示すように、前記抵抗変換
装置３０を、例えば、機種Ａの計器２０と機種Ｂのセン
サプローブ１０との間に介装し、対応する端子どうしを
接続する。すなわち、第１、第２の外部接続端子Ｔ₁₁，
Ｔ₁₂を計器２０の温度補償用信号入力端子２３１，２３
２にそれぞれ接続し、第３、第４の外部接続端子Ｔ₂₁，
Ｔ₂₂をセンサプローブ１０の温度補償用信号出力端子１
３１，１３２に接続する。そして、第５、第６の外部接
続端子Ｔ₁₃，Ｔ₁₄を計器２０のガラス電極信号入力端子
２１、比較電極信号入力端子２２に接続するとともに、
第７、第８の外部接続端子Ｔ₂₃，Ｔ₂₄をガラス電極信号
出力端子１１、比較電極信号出力端子１２に接続する。

【００２０】この場合、機種Ｂのセンサプローブ１０に
おける温度補償用センサの抵抗は予め測定するなどして
判っている。この値をｒ_X1とする。したがって、上述し
たように、抵抗変換装置３０において、第１の演算増幅
器３１と第２の演算増幅器３２とが負帰還状態にあると
きは、前記抵抗値ｒ_X1の端子Ｔ₁₁，Ｔ₁₂側から見た大き
さは、Ｒ_s／Ｒ_X倍される。一方、抵抗変換装置３０に
は、前記抵抗値ｒ_X1を含む各種の大きさの抵抗Ｒ_X1，Ｒ
_X2，…，Ｒ_Xnが設けられているので、前記抵抗値ｒ_X1と
等しい抵抗Ｒ_X1が第１の演算増幅器３１と第３の外部接
続端子Ｔ₂₁との間に接続されるように、選択スイッチ３
４を操作すると、前記抵抗値ｒ_X1のＴ₁₁，Ｔ₁₂側から見
た大きさは、ｒ_X1×Ｒ_s／Ｒ_X1となる。そして、上述し
たように、ｒ_X1＝Ｒ_X1であるから、前記抵抗値ｒ_X1のＴ
₁₁，Ｔ₁₂側から見た大きさは、Ｒ_sとなる。

【００２１】つまり、計器２０側の基準温度抵抗の大き
さとセンサプローブ１０の温度補償用センサの抵抗とに
おけるインピーダンスの整合がとれ、所望の温度補償を
行うことができる。

【００２２】このように、上記抵抗変換装置３０によれ
ば、機種Ａの計器２０に対して機種Ｂのセンサプローブ
１０を任意に組み合わせて使用することができ、所望の
温度補償を行った状態でｐＨ測定が可能になるが、機種
Ａのセンサプローブ１０に対して機種Ｂの計器２０を接
続することも可能となる。この場合、センサプローブ１
０を第１、第２の外部接続端子Ｔ₁₁，Ｔ₁₂に接続し、計
器２０を第３、第４の外部接続端子Ｔ₂₁，Ｔ₂₂に接続す
る。つまり、この場合、上記図２に示した状態と入、出
力関係が逆になっている。すなわち、この発明の抵抗変
換装置３０は、入力側と出力側とが対象である、所謂対
称回路となっている。

【００２３】なお、上述の実施の形態においては、第５
〜第８の外部接続端子Ｔ₁₃，Ｔ₁₄，Ｔ₂₃，Ｔ₂₄を抵抗変
換装置３０に設けているが、このようにする必要はな
く、センサプローブ１０側のガラス電極信号出力端子１
１、比較電極信号出力端子１２と、計器２０側のガラス
電極信号入力端子２１、比較電極信号入力端子２２とを
直接接続するようにしてもよい。

【００２４】この発明は、上述の実施の形態に限られる
ものではなく、種々に変形して実施することができる。
例えば、複数の抵抗Ｒ_X1，Ｒ_X2，…，Ｒ_Xnから一つの抵
抗を選択する場合、自動的に選択が行われるようにして
もよい。

【００２５】図３は、抵抗群Ｒ_Xのうちから一つの最適
の抵抗を自動的に選択するようにした抵抗変換装置３０
Ａの一例を示し、この図３において、Ｓ₁，Ｓ₂，…，
Ｓ_nは抵抗群Ｒ_Xを構成する各抵抗Ｒ_X1，Ｒ_X2，…，Ｒ
_Xnにそれぞれ直列に接続される常開接点である。３５は
ウインドウコンパレータで、互いに並列接続された二つ
の比較器３５１，３５２とからなり、その信号入力端は
基準抵抗Ｒ_sと第２の演算増幅器３２の出力側との接続
点３６に接続されている。Ｅ₁，Ｅ₂は比較器３５１，
３５２にそれぞれ入力される基準電圧を示している。

【００２６】また、３７はウインドウコンパレータ３５
からの出力により動作するアップダウンカウンタで、そ
の端子Ｑ₁，Ｑ₂，…，Ｑ_nからは、前記常開接点
Ｓ₁，Ｓ₂，…，Ｓ_nをそれぞれ閉路させる信号が出力
される。

【００２７】上記図３に示した抵抗変換装置３０Ａによ
って、自動選択できるのは例えば次のような条件の場合
である。すなわち、ｐＨ値の測定においては、その被検
液の測定温度範囲は、−１０℃〜１１０℃と考えられ
る。そして、２５℃における温度係数が３３００ｐｐｍ
／℃であるとすると、センサプローブ１０の温度補償用
センサの抵抗値の取り得る範囲は、０．３３％／℃×
（−３５℃〜８５℃）から、−１２％〜＋２８％である
と考えられる。そして、各機種の温度補償用センサの抵
抗値が等しいか、かなり、近似している場合は判別が不
能であるが、一般には、３５０Ω、１ＫΩ、６．８ＫΩ
といったように、機種により抵抗値が互いにかけ離れて
設定されているので、上記抵抗変換装置３０Ａによっ
て、抵抗の自動選択を行うことができる。

【００２８】例えば、説明を簡単にするため、前記端子
Ｔ₁₁の電圧が２５℃において約１００ｍＶとすると、一
方の比較器３５１の基準電圧Ｅ₁は−１２ｍＶとし、他
方の比較器３５２の基準電圧Ｅ₂は、＋２８ｍＶとす
る。そして、前記点３６における電圧が、−１２ｍＶ〜
＋２８ｍＶの範囲外なら、ウインドウコンパレータ３５
の出力によってアップダウンカウンタ３７が駆動され、
前記範囲（−１２ｍＶ〜＋２８ｍＶ）に入るまで、常開
接点Ｓ₁，Ｓ₂，…，Ｓ_nが切り換えられるのである。

【００２９】なお、この抵抗変換装置３０Ａも、前記抵
抗変換装置３０と同様に対称回路であることはいうまで
もない。

【００３０】また、上記各実施の形態において、基準抵
抗Ｒ_sについても抵抗値が異なる複数の抵抗から選択す
る構造にしてもよく、このように構成した場合、異なる
機種間において任意に組み合わせを行うことができる。

【００３１】さらに、この発明の抵抗変換装置３０，３
０Ａは、ＤＯ計や導電率計などの測定に際し温度補償を
必要とする計測機器にも同様に適用できる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、所望の温度補償を行うことができるのは勿論のこ
と、計器側の基準温度抵抗とセンサプローブの温度補償
用センサの抵抗とのインピーダンスの整合がとれ、計器
とセンサプローブとを任意に組み合わせて使用すること
ができ、計器とセンサプローブとの選択の幅が大いに広
がり、より広範囲に精度の高い測定を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態における抵抗変換
装置の構成を概略的に示す図である。

【図２】前記抵抗変換装置をセンサプローブと計器との
間に介装した状態を概略的に示す図である。

【図３】この発明の第２の実施の形態における抵抗変換
装置の構成を概略的に示す図である。

【図４】従来技術を説明するための図である。

【符号の説明】

１０…センサプローブ、１３１，１３２…温度補償用セ
ンサの信号出力端子、２０…計器、２３１，２３２…計
器の信号入力端子、３０，３０Ａ…抵抗変換装置、３１
…第１の演算増幅器、３２…第２の演算増幅器、３１
１，３２１…反転入力端子、３１２…第１の演算増幅器
の非反転入力端子、３２２…第２の演算増幅器の非反転
入力端子、Ｒ_F1，Ｒ_F2…負帰還抵抗、Ｒ_S…基準抵抗、
Ｒ_X…抵抗群、Ｔ₁₁…第１の外部接続端子、Ｔ₁₂…第２
の外部接続端子、Ｔ₂₁…第３の外部接続端子、Ｔ₂₂…第
４の外部接続端子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１外部接続端子と第２外部接続端子と
が対になり、第３外部接続端子と第４外部接続端子とが
対になり、これらの外部接続端子対のいずれか一方にセ
ンサプローブに設けられた温度補償用センサの信号出力
端子が接続され、いずれか他方に計器の信号入力端子が
接続されるとともに、負帰還抵抗の抵抗値が互いに等し
い第１、第２の演算増幅器を、それらの反転入力端子ど
うしを接続し、第１の演算増幅器の非反転入力端子を第
１の外部接続端子に接続するとともに、第２の演算増幅
器の非反転入力端子を第３の外部接続端子に接続し、第
１の外部接続端子と第２の演算増幅器の出力側とを基準
抵抗を介して接続するとともに、第３の外部接続端子と
第１の演算増幅器の出力側とを、複数の抵抗が並列的に
接続されこのうちの一つが選択的に接続される抵抗群を
介して接続し、さらに、第２の外部接続端子と第４の外
部接続端子とを接続したことを特徴とする抵抗変換装
置。
【請求項２】抵抗群のうちから一つの最適の抵抗を自
動的に選択するように構成してなる請求項１に記載の抵
抗変換装置。