JPH032533A - 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】 ［発明の目的］ （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５図に示す構成
のものが知られている。この従来のｍｌｌ低抵抗体回路
、３木の導線抵抗値’ｌ＋　　ｒ２ｒ３の等しい導線１
．．１２．１３のうち１本の導線１１には温度変化に比
例して抵抗値が変化する測温抵抗体Ｒ，ｄ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施工、。

１１（ＩＩ＝１２）の流れる各々の端子に接続し、測温
抵抗体Ｒ１，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Ｒ，イの抵抗
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ｌ〜で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が
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ので成されｔも
ので、１つの定電流回路による簡単な回路構成で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
定かできる測温抵抗体回路を提供することを目的とする
。

［発明の構成］ （課題を角ｑ決するための手段） この発明の測温抵抗体回路は、測温抵抗体Ｒ自を含む導
線ｌ、の出力端に定電流回路１１を接続し、前記測温抵
抗体Ｒｚ＋を含まない一方の導線１２の出力端に１本の
導線抵抗ｒによって生じる電圧降下■１　・ｒを増幅す
るゲイン２倍の非反転増幅器を設け、この増幅器の反転
入力側に前記Ａｌ１１温抵抗体Ｒ１ｄを含む導線Ｉ、の
測温抵抗体による電圧降下■１　・Ｒｌｄと２本の導線
抵抗による電圧降下２１．　　・ｒとを加算入力するよ
うに接続し、前記増幅器の出力端と前記測温抵抗体を含
まない他方の導線１３の出力端との間の電位差ｅｌ、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
ｅ＋（−Ｉ＋　　・ｒ）をゲイン２倍の非反転増幅器が
２ｅ、に増幅する。これと同時にゲイン２倍の非反転増
幅器の反転入力側に与えられる測温抵抗体による電圧降
下■１　・ＲＩｄと２本の導線抵抗による電圧降下２Ｉ
ｌ　−ｒとの加算入力（１１・Ｒ１ｄ＋２■１　・ｒ）
はゲイン１の出力となるために、非反転増幅器の出力電
圧ｅｏは、次のようになる。

ｅｏ　　＝２１１　　・　ｒ　　　　（Ｉ＋　　・　Ｒ
ｔｄ＋２Ｉ＋　　・　ｒ）＝−■　１　・　Ｒ 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ΔＲ１ｄとすると、上記の出力
電圧ｅ。は、 ｅｏ−１＋　　　（Ｒｏ　＋ΔＲ目） −一　■　１　・　ΔＲ、ｄ　　Ｉ　　１　’　　Ｒ。

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。の次段の処理で差っ引く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’Ｉ＋　　
２＋　　ｒ３　（＝ｒ）それぞれを有する導線１．、Ｉ
□、■、が設けられ、測温抵抗体Ｒ１ｄを含む導線１１
の出力端子Ａに直流電源ｖｂから定電流Ｉ、を供給する
定電流回路が接続されている。

導線１２の出力端子Ｂにはゲイン２倍の非反転増幅器Ａ
Ｍ、が接続され、この増幅器Ａ１の出力端が回路の温度
信号の子端子となっている。

そして、このゲイン２倍の非反転増幅器Ａ□、の反転入
力側には前記測温抵抗体Ｒ１ｄの導線１１の出力端子Ａ
が接続される。

導線１３の出力端子Ｃは直流バイアスを与えるための抵
抗Ｒ８を介してＯｖラインに接続されている。この抵抗
Ｒ８の抵抗値は、測温抵抗体Ｒ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，イがＰｔ１０
０Ω＠　Ｏ’Ｃのものであって、０〜１００°Ｃの範囲
の温度測定を行うとすれば、測温抵抗体Ｒ１ｄの０℃の
抵抗値］ｏｏΩをＲ８の値とする。そして、この抵抗Ｒ
８は、従来例で示した第５図のブリッジ回路の抵抗Ｒ６
と同一である。

なお、抵抗Ｒ，，Ｒ２は増幅器Ａ　＠　ｐ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の定電流回路からの定電流１１は、端子Ａ
から導線ＩＩに流れ、導線１３、抵抗Ｒ８を通ってＯＶ
ラインに流れる。なお、ゲイン２倍の非反転増幅器Ａ１
の入力インピーダンスは極めて高いので、導線Ｉ２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ｌ、の導線抵抗ｒ１の電圧降下を１１　・
ｒｌ、測温抵抗体Ｒ，ｄの電圧降下をＩ。

Ｒｌｄ、導線１３の導線抵抗ｒ３の電圧降下をＩｒ３、
抵抗Ｒ６の電圧降下を１１　・Ｒ″０とし、増幅器Ａｏ
、の入力電圧ｅ１とすると、Ｏｖラインを基準とした出
力」一端子としての増幅器Ａ、１の出力端子の電圧”２
＋　は次のようになる。

ます増幅器Ａ、、２の入力端子電圧ｅ１はｅ＋　　−Ｉ
Ｉ　　＊　　ｒ　３−＋　　Ｉ　、　　＊　　Ｒｏ　　
　　　・＋＋　　（］）であり、これがゲイン２倍の非
反転増幅器Ａ。、により２倍に増幅されるので、この入
力電圧ｅ１に対する出力電圧Ｅ１は Ｅ、＝２ｅ。

＝２（Ｉ＋’ｒ３→−１１’Ｒｏ） ＝２　（Ｉ、−ｒ＋Ｉ、−Ｒｏ　）　　−（３）となる
。

また、測温抵抗体Ｒ１ｄを含む導線１１の出力端子Ａか
ら非反転増幅器Ａ−の反転入力側に！ｊ、えられる電圧
ｅ２は ｅ　　２　＝Ｉ＋　　・　Ｒｉｄ＋１１　　・　ｒ。

−Ｉ−Ｉ、　　・　ｒ　　３　＋１．　　・　Ｒ６＝　
　１１　・　Ｒ＋ｄ＋１１　　”Ｒ（、＋２１１　　”
　　ｒであり、これが増幅器Ａ　ｍｐを通ることにより
反転することになり、その電圧出力Ｅ２は Ｒ２−一　ｅ　２ ＝　　　（１＋　　・　Ｒ１ｄ＋１＋　　’Ｒ。

→−２１，ｒ） ・・　（５） となる。

そして、非反転増幅器Ａ、、では、その出力Ｅ１とＲ２
との加算値が出力電圧ｅ。となるので、ｅｏ＝Ｅ、　十
Ｅ２ ＝２　　（ＩＩ　　・　ｒ、＋Ｉ、　　−Ｒ，）（Ｉ　
１　・　Ｒ，ｄ＋　Ｉ　、　・　Ｒ６＋２１　、　・　
ｒ） ■ Ｒｔｄ＋　　１　１　”　　Ｒ０ ■ （Ｒｌｄ Ｒｏ） ・・・　（６） ここて、抵抗Ｒ６を測温抵抗体Ｒ１ｄの抵抗値と等しい
値にすると、つまり、０％時に出力電圧ｅ。が０となり
、温度上昇により測温抵抗体Ｒ１ｄの抵抗値がΔＲ１ｄ
だけ変化するように設定しておくと、 Δ　Ｒ１ｄ−Ｒｌｄ−Ｒ６ であるので、 ｅｏ＝−Ｉ、　　・ΔＲ１ｄ となる。

このようにして導かれた式（７）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
た値として取り出すことがで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温度信号を取り出
すことができ、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
度の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、測温抵抗体Ｒ１６を含む導線１、の出
力端子Ａの電圧、したがって増幅器Ａ、、。

の反転入力側の電圧ｅ２は ｅ２＝　Ｉ　＋　　　（ｒ＋　＋Ｒ＋ｄ＋　ｒ３　）　
十Ｖ。

＝１　　＋　　　　（２ｒ　　＋　ＲＩｄ）　　＋　Ｖ
。

＝２１．　−　ｒ＋１．　　・　Ｒ１ｄ＋Ｖｏ　・・・
　（８）となる。

また、増幅器Ａ、ｐの子端子の電圧ｅ１はｅ、　　−１
，−ｒ３　　＋Ｖ。

−Ｉ、　　・　ｒ＋Ｖ（、・・・　（９）である。

したがって、出力電圧ｅ。は ｅｏ　　日−ｅ　２　＋２ｅ。

−−（２１）　　・ｒ　　＋　　Ｉ　　Ｈ・Ｒｌｄ＋　
Ｖ　ｏ　　）＋２（１，・　ｒ＋Ｖｏ　） ｍ−１１・　Ｒ、、＋Ｖｏ　　　　　　　　−（］−０
）となる。

この式（１０）において、直流バイアスＶ。は、定電流
Ｉ、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、−Ｒ６ であり、 ｅ　ｏ　＝−Ｉ、　　・　Ｒ１ｄ＋Ｖ。

−一　■　１　・　Ｒ１，Ｉ＋　■　１　・　Ｒ６＝　
　　１　　＋　　　　（ＲＩｄ　　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）の結果と同じであり、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，ｌの抵抗値変化ΔＲ１，Ｉ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。

第３図はこの発明のさらに他の実施例を示しており、第
１図に示した実施例の回路において、非反転増幅器Ａ□
の反転入力側にバッファアンプＡ１□を接続した構成で
ある。このバッファアンプＡ、２２の接続により、非反
転増幅器Ａ□１のゲインが測温抵抗体Ｒ９６および導線
抵抗ｒＩ＋ｒ３、抵抗Ｒ８の影響を受けないために、フ
ィードバック抵抗Ｒ，，Ｒ２を小さくできる。なお、こ
のバッファアンプＡ　ｇｑ　ｐ　２は第２図の実施例に
おいても同様に非反転増幅器Ａ□の反転入力側に設ける
ことができる。

第４図はこの発明のさらに他の実施例を示しており、第
１図に示した回路構成から直流バイアスを与えるための
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、非反転増幅器Ａ　ｍｐの反転
入力側に接続されるＡ端子電圧ｅ２−はｅ２　　　　＝
　　Ｉ　　１　　　　（ｒ　　）　　＋Ｒ１ｄ＋　　ｒ
３　　）−２１，−ｒ＋Ｉ、　　−Ｒ＋ｄ コ２ であり、非反転増幅器Ａ、の通常入力側に接続されるＢ
端子電圧ｅ、−は ｅＩ＝１＋・ｒ３＝１１・ｒ であるので、増幅器Ａ−の出力電圧ｅ。−はｅｏ　　冊
−ｅ２　　＋２ｅｌ ＝　（２１１’　ｒ＋Ｉｌ　”Ｒｌｄ）＋２１．争ｒ ＝−１１・Ｒｌｄ となる。

これは、出力電圧ｅ。−が測温抵抗体の絶対抵抗値Ｒ１
ｄに比例した電圧値が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、上記の出
力電圧ｅ。−は、 ｅ　　ｏ　　　　＝Ｉ　　Ｈ（Ｒｏ　　＋ΔＲ，，）＝
−Ｉ、　　−Ｒｏ　−Ｉ、　　◆　ΔＲ１ｄとなる。

そして、■１　・Ｒｏ−Ｃ（一定）なので、ｅｏ Ｉ　１　・　ΔＲ１ｄ であり、出力電圧値ｅ。−について一定値Ｃをあらかじ
め加算する操作をするようにしておくならば、 ｅｏ　　　　−ｅ　　ｏ　　　＋Ｃ ＝（１＋　　・　△Ｒ，イーＣ）＋Ｃ ＝−Ｉ　　　　・　Δ　Ｒ となり、第１−図ないし第３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１本の導線に設け、測温抵抗体の含ま
れている導線の出力端子に定電流回路を接続し、さらに
測温抵抗体の含まれている導線の出力端を非反転増幅器
の反転入力側に接続して測温抵抗体と２本の導線抵抗と
によると電圧降下を加算入力するようにしているので、
出力電圧として測温抵抗体の温度変化により生ず］５ 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」二とが図れる。

【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図はこの発明のさらに他の実施
例の回路図、第５図は従来例の回路図である。 １、．１２，１．・・・導線 ’Ｉ＋　　’２＋　　ｒ３・・・導線抵抗１１・・・定
電流回路　　Ａ、ｎ、・・・増幅器ｅｏ、ｅｏ−・・・
出力電圧 Ｒｌｄ・・測温抵抗体　　Ｒ６・・・抵抗体■。・・・
直流バイアス 代理人ブｆ’ｌ！！！十三好秀和

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、前記測温抵抗体を含む導線の出力端に定電流
   回路を接続し、前記測温抵抗体を含まない一方の導線の
   出力端に１本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、この増幅器の反
   転入力側に前記測温抵抗体を含む導線の測温抵抗体によ
   る電圧降下と２本の導線抵抗による電圧降下とを加算入
   力するように接続し、前記増幅器の出力端と前記測温抵
   抗体を含まない他方の導線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。