JPS6212873A - 多点三線式測定回路 - 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〕 この発明は、複数の各種抵抗式測温体等の抵抗値変化分
を、電圧信号に変換し測定する多点三線式測定回路に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来、複数の抵抗式測温体等の抵抗値変化分を、電圧信
号に変換し測定する場合、導線抵抗の影響を除く為に、
複数の各入力回路には、アナログスイッチを含む三線式
測定回路が使用されていた。

この三線式測定回路には、定電圧ブリッジによる　　゛
ものと＃、定電流ブリッジによるものがあるが、定電圧
ブリッジでは、抵抗式測温体に流れる電流　　□が抵抗
式測温体の抵抗変化によって変わるため、抵抗変化に比
例し比出力電圧は得られない。

そこで、抵抗式測温体に流れる電流が常に一定　　□と
なる定電流ブリッジによる三線式測定回路が工〈便用さ
れていた。

この従来の定電流ブリッジによる多点三線式測定回路の
一例について、第３図に基づき説明する。

第３図より、定電流ブリッジによる多点三線式測定回路
は、三線式の抵抗式測温体（１）と、導線抵抗（ｚ）　
、　（８）、（４）、基準抵抗（５）、アナログスイッ
チ保護用抵抗（ａ）、　（７）％　アナログスイッチ（
９）、αθよシなる複数の入力回路（Ａ）　、　（Ｂ）
　、　（Ｃ）・・・と、演算増幅器（２）、出力端子θ
田それに定電流源に）、（至）により構成されている。

ここで、抵抗式測温体（１）の抵抗値ｔ−ａｔｓ導線抵
抗（２）、　＋８）　、（４）を各々Ｒｔ□ｌ　Ｒ１２
１”Ｒ３、基準抵抗（５）をＲ８、 アナログスイッチ保護用抵抗（６）ｔ　（γ）を各々Ｒ
１，Ｒ２゜ アナログスイッチ（９）、（至）のＯＮ抵抗値を各々Ｒ
ＯＮＩＩＲＯＭ２、 定電流源負→、邸）の電流値を各々Ｉ０．Ｉ、、演算増
幅器（２）の入力点（１６）　、　（１７）の電圧値を
各々Ｖ□、ｖ２、 出力端子０８）の電圧値をＶ。、 とし、演算増幅器（助が演算式Ｖ。＝Ｖ□−ｖ２　　を
満足するように構成され、その入力インピーダンスがＲ
ｔｌＲｏｌＲｌ、Ｒ２１ＲＬｌｌＲ０ｌＲＲ３１ＲＯＭ
ＩＩＲＯＮ２に比べかなり太きいならば、アナログスイ
ッチにより選択された１つの入力回路に対して下記算式
が成立する０”ｌ　”　（Ｒｔ＋Ｒ１＋Ｒｔ１＋ＲＯＮ
Ｉ）・Ｉ　エ＋Ｒｔ３・（Ｉ□＋Ｉ、）ｖ２＝（Ｒｏ＋
Ｒ２＋Ｒｔ２＋ＲｏＮ２）弓２＋Ｒ，＊（工□＋Ｉ、）
ｖｏ＝ｖ１−ｖ２ ：　（Ｒ，＋Ｒ，＋ＲＬ、＋Ｒ８Ｍ、）・工、−（Ｒｏ
＋Ｒ２＋Ｒｔ２＋ＲＯＭ、）・工。

ここで、ｌ１＝Ｉ、＝Ｉ、Ｒ１”　Ｒ２、ＲＯＮＩ　＝
　”ＯＨ２となるように、回路定数を決定すると、 ｖＯ”　（Ｒｔ＋Ｒ１□−ＲＯ−Ｒ１２）・工となり、
配線の導線抵抗が等しい、すなわちＲｔ□＝　Ｒｔ□で
あれば ｖｏ＝　（Ｒ，−Ｒｏ）・工 となり、Ｒ２の抵抗値変化分をΔＲとし、　Ｒｔ＝Ｒｏ
＋ΔＲの関係が成立するように各抵抗値を選ぶことによ
り、 ｖ０＝　（Ｒｔ、−Ｒ６）・Ｉ　＝　（Ｒｏ＋ΔＲ−Ｒ
ｏ）・工＝ΔＲ・工となる。

すなわち、定電流ブリッジによる多点三線式測定回路で
は、アナログスイッチで選択された１つの入力回路にお
いて、導線抵抗、及びアナログスイッチのＯＮ抵抗、ア
ナログスイッチ保護用抵抗の影！＃を除き、抵抗式測温
体の抵抗値変化分のみを電圧信号に変換できる。なお、
実際の回路では演算増幅器（抑において、信号の増幅を
行なうので厳密な意味では、”　＝Ａ（ｖｌ−”２Ｘ　
Ａ　：増幅度）という演算てなるのであるが、ここでは
、増幅度Ａは、主要な項目ではないので、説明の便宜上
Ａ＝１として説明し、以下も同様とする。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の多点三線式測定回路では、アナログスイッチで選
択された１つの入力回路において、定電圧ブリッジの場
合、抵抗式測温体に流れる。電流が抵抗式測温体の抵抗
変化によって変わるため、抵抗変化に比例した出力電圧
が得られなかった。また、定電流ブリッジの場合、定電
流源が２つ必要で、この２つの定電流源が完全に等しく
ないと、導線抵抗、及びアナログスイッチのＯＮ抵抗、
アナログスイッチ保護用抵抗の影響が表われ、抵抗式測
温体の抵抗値変化分のみを電圧信号に変換するのが不可
能となるなどの問題点があった。

この発明は、上記のよりな゛問題点を解消する為になさ
れたもので、定電流源を１つとし、アナログスイッチで
選択され次１つの入力回路において各導線抵抗、各アナ
ログスイッチのＯＮ抵抗、各アナログスイッチ保護用抵
抗がそれぞれ等しい場合、定電流源の大きさに関係なく
、導線抵抗、及びアナログスイッチのＯＮ抵抗、アナロ
グスイッチ保護用抵抗の影響を除き、抵抗式測温体の抵
抗値変化分のみを電圧信号に変換可能に多点三線式測定
回路を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る多点三線式測定回路は、アナログスイッ
チで選択され７′ｃ１つの入力回路だおいて、ブリッジ
回路は構成せずに、１つの定電流源により％　１つの定
電流路を構成し、そこに発生するある２点の電圧の演算
処理により、定電流源の大きさに関係なく、導線抵抗、
及びアナログスイッチＯＮ抵抗、アナログスイッチ保護
用抵抗の影響を除き、抵抗式測温体の抵抗値変化分のみ
を電圧信号に変換できる回路としたものである。

〔作用〕

この発明における多点三線式測定回路は、アナログスイ
ッチで選択された１つの入力回路において、１つの定電
流源と１つの基準抵抗、２つのアナログスイッチＯＮ抵
抗、２つのアナログスイッチ保護用抵抗、及び１つの抵
抗式測温体と２つの導線抵抗より、１つの定電流路を構
成し、この定電流路の２点の電圧のうち、ある１点の電
圧ｖｌは２　Ｘ　（Ｒｔ＋Ｒ＋Ｒｏ、）　Ｘ　Ｉ　（Ｒ
ｔ：導線抵抗、Ｒ：アナログスイッチ保護用抵抗、ＲＯ
Ｍ：アナログスイッチＯＮ抵抗、工：定電流値）項を含
み、他の１点の電圧ｖ２は（Ｒｔ＋Ｒ−）’ＲｏＮ）　
Ｘ　Ｉ項を含む為、それらの演算処理を行なうことによ
り、導線抵抗、アナログスイッチＯＮ抵抗、アナログス
イッチ保護用抵抗の影響を打ち消す。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を第３図と同一部分は同一符
号を附して示す第１囚に基づいて説明する。第１図にお
いて、この実施例の多点三線式測定回路は、三線式の抵
抗式測温体（１）と、導線抵抗（２）　、、　（８１、
（４）、基準抵抗（５）、アナログスイッチ保護用抵抗
（６）、　（γ）　、　（８）、アナログスイッチ（９
）、　（１０）　、　０１）よりなる複数の入力回路（
Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）・・・と、演算増幅器（
２）、出力端子Ｃｌ１１）それに定電流源０番）により
構成されて−る。

ここで、抵抗式測温体の抵抗値をＲい 導線抵抗（２）　、　（ａ）　、（４）を各々ＲＬ□、
Ｒｔ２．Ｒｔ３、基準抵抗（５）をＲｏ、 アナログスイッチ保護用抵抗（６）、　（γ）　ｔ　（
Ｓ）を各々Ｒ工、　Ｒ２，Ｒ３、 アナログスイッチ（９）、α（＋１．（１ηのＯＮ抵抗
値を各々ＲＯＮｌｌＲＯＮ２”’０１３％定電流源に）
の電流値を工、 演算増幅器（２）の入力点ａ６）、αηの電圧値を各々
Ｖ工、ｖ２、 抵抗式測温体の端子μｓ）の電圧値をｖ３、出力端子α
Ｂ）の電圧値″ｆ：ｖ０、 とし、演算増幅器（２）が演算式ｖ０＝２ｖ２−ｖエ　
を満足するように構成され、その入力インピーダンスが
Ｒｔ、１ＲｏｆｉＲ１１Ｒ２”５”ｔｌ＃Ｒ１２ｅＲ１
：５ｅ”ＯＭｌｅＲＯＭ２＃”０Ｍ３に比へかなり大き
いならば、アナログスイッチにより選択された１つの入
力回路に対して、下記算式が成立する。

すなわち、導線抵抗（８）、アナログスイッチ保護用抵
抗（γ）、アナログスイッチ（至）には、演算増幅器（
２）の入力インピーダンスが大きい為、電流は流れず。

ｖ２＝ｖ３ となり、また、 ｖ　エ＝（Ｒｉ＋ＲＯ＋Ｒ１＋Ｒ３＋ＲＯＮ　ｘ＋Ｒｏ
　Ｎ３＋Ｒｔｘ＋Ｒｔｓ　）・工ｖ３＝　（Ｒ，＋Ｒ３
＋ＲｏＮ３＋Ｒ，）・工Ｖｏ＝　２Ｖ２−Ｖユ ＝２Ｖ３−Ｖよ ”　（Ｒｔ＋Ｒ３＋ＲＯＮ３＋Ｒｔ３”ＲＯ−Ｒ１−Ｒ
ＯＮＩ−Ｒｔｌ）・Ｉとなる。ここで、Ｒ□＝　Ｒ３、
ＲＯＮＩ　”　ＲＯＭ３　　となる工うに回路定数を決
定すると、 ■。＝（Ｒ２＋Ｒｔ３−Ｒｏ−Ｒｔ□）弓となり、配線
の導線抵抗が等しχへ、すなわちＲｔ□＝Ｒｔ３であれ
ば、 ｖｏ＝　（Ｒ，−Ｒ６）・工 馬の抵抗値変化分をΔＲとし、Ｒｔ＝Ｒｏ＋ΔＲの関係
が成立するよ５に各抵抗値を選ぶことにより、ｖ０＝　
（Ｒ，−Ｒｏ）・工＝　（Ｒ０＋ΔＲ−Ｒｏ）・工＝Δ
Ｒ・工となる。

すなわち、定電流ブリッジによる多点三線式測定回路で
は、アナログスイッチで選択された１つの入力回路にお
いて、導線抵抗、及びアナログスイッチのＯＮ抵抗、ア
ナログスイッチ保護用抵抗の影響を除き、抵抗式測温体
の抵抗値変化分のみを電圧信号に変換できる。

さらに、第２図はこの発明の他の実施例を示し、例えば
入力回路（（転）において、三線の中、接続線側に基準
抵抗（６）を設けて、演算増幅器（増においてはｖｏ＝
ｖ１、またはＶ１−２Ｖ２ｖ２を満足するよ５構成すれ
ば第１図実施例と同様な効果が期待できる。すなわち、
導線抵抗（３）、アナログスイッチ法護用抵抗（γ）、
アナログスイッチσ０）ニは演算増幅器（旧の入力イン
ピーダンスが大きい為、電流は流れず、ｖ２＝ｖ３ となり、ま次、 Ｖ□＝　（Ｒ，＋Ｒｏ＋Ｒ□＋Ｒ３＋ＲＯＮｌ＋ＲｏＮ
３＋Ｒｔ□＋Ｒｔ３）弓ｖ３＝（Ｒｏ＋Ｒ３＋ＲＯＮ３
＋Ｒｔ３）・工Ｖｏ＝＝　ｖｘ　−２Ｖ２ ＝＝　Ｖｌ−２Ｖ３ ””　（Ｒｔ＋Ｒ１＋ＲＯＩＬ＋Ｒｔｌ−ＲＯ−Ｒ３−
ＲＯＮ３−Ｒｂ２）弓となる。ここで、Ｒ工＝　Ｒ３、
ＲＯＩＬ　＝ＲＯＮ３　　となるように回路定数を決定
すると、 ｖＯ”　（Ｒｔ＋Ｒｔ１””’０−ＲＬ３）・工となり
、配線の導線抵抗が等しい、すなわちＲｔ□”　Ｒｂ２
　　であれば、 ｖｏ＝　（Ｒ，−Ｒｏ）・Ｉ への抵抗値変化分をΔＲとし、Ｒｔ＝Ｒｏ＋ΔＲの関係
が成立するように各抵抗値を選ぶことにより、ｖｏ＝　
（Ｒ，−Ｒｏ）・Ｉ＝（Ｒｏ＋ΔＲ−Ｒｏ）ｅ丁＝ΔＲ
・工となり、このような定電流ブリッジによる多点三線
式測定回路においてもアナログスイッチで選択された１
つの入力回路において、導線抵抗、及びアナログスイッ
チのＯＮ抵抗、アナログスイッチ保護用抵抗の影響を除
き、抵抗式測温体の抵抗値変化分のみを電圧信号に変換
できる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、多点三線式測定回路
において、アナログスイッチで選択された１つの入力回
路は、ブリッジ回路は構成せずに１つの定電流源により
１つの定電流路を構成し、その定電流源の大きさに関係
なく導線抵抗、アナログスイッチＯＮ抵抗、アナログス
イッチ保護用抵抗の影響を除き、抵抗式測温体の抵抗値
変化分のみを電圧信号に変換できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図はそれぞれこの発明の一実施例による多
点三線式測定回路を示す回路図、第３図は従来の定電流
ブリッジによる多点三線式測定回路を示す回路図である
。 図中、（１）は抵抗式測温体、（２）、　（８）　、（
４）は導線抵抗、（５）は基準抵抗、（６）、　（γ）
　、　（８）は保護抵抗、（９）。 αｎ、ｏ１Ｊｈアナログスイッチ、（２）は演算増幅器
、α→は定電流源である。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す０

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定対象となる抵抗式測温体の両端にそれぞれア
   ナログスイッチとその保護抵抗を接続すると共に、その
   いずれか端側にさらに基準抵抗およびアナログスイッチ
   とその保護抵抗を接続して三線式の入力回路を複数備え
   ると共に、前記複数の入力回路の各々でアナログスイッ
   チの切り換えによつて定電流路を構成する為の１つの定
   電流源と、前記定電流路の２点の電圧に基づいて演算処
   理を行ない、導線抵抗、アナログスイッチのＯＮ抵抗及
   びその保護抵抗の影響を打ち消す為の１つの演算増幅器
   よりなる多点三線式測定回路。
2. （２）上記演算増幅器は、三線式入力回路のいずれかの
   線に基準抵抗を設けるかによつて、上記定電流路の２点
   の電圧で２・（Ｒ＿ｌ＋Ｒ＿Ｏ＿Ｎ＋Ｒ）・Ｉ（Ｒ＿ｌ
   ：接続導線抵抗、Ｒ＿Ｏ＿Ｎ：アナログスイッチＯＮ抵
   抗、Ｒ：アナログスイッチ保護抵抗）項を含んだある１
   点の電圧Ｖ＿１と（Ｒ＿ｌ＋Ｒ＿Ｏ＿Ｎ＋Ｒ）・Ｉ項を
   含んだ他の１点の電圧Ｖ＿２に基づいて２Ｖ＿２−Ｖ＿
   １、またはＶ＿１−２Ｖ＿２の演算処理を行なうことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多点三線式測定
   回路。