JPH0377950B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、プロセスの温度などを検出する検出
端での断線を検出する断線検出回路の改良に関す
る。

〔発明の技術的背景〕

第４図はプロセスの温度を検出する温度検出セ
ンサの断線を検出する従来の断線検出回路の全体
構成図である。第４図において１は測温抵抗体で
あつて、この測温抵抗体１は例えばケーブルを介
して測定用ブリツジ回路２の各接続点３，４，５
に接続されている。この測定用ブリツジ回路２は
同一抗抵値の抵抗６，７，８，９から構成され、
接続点１０，１１間にブリツジ用直流電源１２が
接続されている。そして接続点１３に演算増幅器
（オペアンプ）１４が接続されて、このオペアン
プ１４から接続点１５を基準とした測定信号すな
わち測温抵抗体１の抵抗値変化に応じた測定用ブ
リツジ回路２の出力変化が得られるように構成さ
れている。

そこで、測温抵抗体１と測定用ブリツジ回路２
との間の断線検出は次のような回路構成のもので
行なわれている。すなわち、ブリツジ用直流電源
１２の負極側に抵抗２０を接続し、また正極側に
PNP型トランジスタ２１のエミツタを接続し、
これら抵抗２０とトランジスタ２１のコレクタと
の間にホトカプラ２２の発光ダイオード２３を接
続し、さらにトランジスタ２１のベースと測温抵
抗体１の両端との間にそれぞれダイオード２４，
２５を接続した構成のものである。通常は測定用
ブリツジ回路２が平衡状態にあるので、各ダイオ
ード２４，２５のカソード電位はPNP型トラン
ジスタ２１のコレクタ電位と略同一となつてお
り、PNP型トランジスタ２１はカツトオフ状態
すなわち非導通状態にある。

ところが、測温抵抗体１を接続する３本のライ
ン（ケーブル）のうちいずれか１本でも断線する
と、ダイオード２４，２５の各カソード電位が下
がり、PNP型トランジスタ２１にベース電流が
各ダイオード２４，２５を介して流れる。これに
よつて、PNP型トランジスタ２１は導通し、ホ
トカプラ２２の発光ダイオード２３が発光し、ホ
トカプラ２２のホトトランジスタ２６から断線検
出信号が出力される。

〔背景技術の問題点〕

ところで、上記断線検出回路では測定用ブリツ
ジ回路２にブリツジ用直流電源１２を接続すると
ともにオペアンプ１４に電力を供給する直流電源
を図示しないが接続している。つまり、ブリツジ
用直流電源１２とオペアンプ１４用の直流電源と
は別の電源となつている。

このため、オペアンプ１４から出力される測定
信号と断線検出信号とは互いに基準とする電位が
異なり、それぞれ別のラインから出力しなければ
ならない。

一方、測定信号は２線式伝送ラインにより４〜
20ｍＡの電流信号として伝送されるが、上記のよ
うに断線検出信号を測定信号と別ラインで伝送す
ると、２線式伝送ライン以外のラインを配線しな
ければならない。従つて、測定信号と断線検出信
号とを同電位を基準として出力できれば、別ライ
ンを配線しないで済む。

又、ホトカプラ２２は消費電流が大きいため第
４図に示す温度検出センサを低電力の計器、例え
ば電源ラインと出力ラインとが共通であつて温度
検出センサから出力される測定信号を４〜20ｍＡ
の電流信号に変換して出力する２線式計器に用い
るには非常に不向きである。つまり、２線式計器
に用いたとしてもホトカプラ２２作動による大き
な消費電流が２線式計器側に影響を与え、２線式
計器に不具合が発生することがある。

〔発明の目的〕

本発明は上記実情に基づいてなされたもので、
その目的とするところは、断線検出信号を測定信
号の基準電位と共通にして出力して確実に断線を
検出し得、かつ低電力の計器に適用することがで
きる断線検出回路を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、被測定対象の状態に応じて抵抗値が
変化する測定用素子を有する測定用ブリツジ回路
に、この測定用ブリツジ回路に供給する直流電圧
よりも僅かに低い比較用電圧を作成する比較用電
圧作成回路と、測定用素子の両端の各電圧と比較
用電圧作成回路により作成された比較用電圧とを
比較する比較回路とを設け、この比較回路の出力
信号を測定用ブリツジ回路から出力される測定信
号を増幅する増幅回路に与え、この増幅回路の出
力レベル変化をもつて前記測定用素子の接続ライ
ンの断線を検出する断線検出回路である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明に係る断線検出回路の一実施例に
ついて第１図を参照して説明する。第１図は本発
明の断線検出回路の構成図である。同図において
RTDは測温抵抗体であつて、この測温抵抗体
RTDは３本の接続ライン（実際にはケーブル）
Ｘ，Ｙ，Ｚを介して測定用ブリツジ回路３０の各
接続点イ，ロ，ハに接続されている。この測定用
ブリツジ回路３０は、同一抵抗値の抵抗Ｒ１，Ｒ
２，Ｒ３，Ｒ４から構成され、接続点３１，３２
間に直流電源３３が接続されている。そうして、
測定用ブリツジ回路３０の接続点３４が演算増幅
器（オペアンプ）３５の非反転入力端子に接続さ
れ、このオペアンプ３５から測定用ブリツジ回路
３０の接続点３６の電位を基準とする電圧、すな
わち測温抵抗体RTDの抵抗値変化に応じた測定
信号を出力するものとなつている。

さて、この測定用ブリツジ回路３０には比較用
電圧作成回路４０が設けられている。この比較用
電圧作成回路４０は、直流電源３３の電圧V_refよ
りも低くかつ接続点３６の電圧（零ボルト）より
も高い比較用電圧を作成するもので、第１図に示
すように直流電源３３に並列に抵抗４１と直流電
源３３の正極側がカソードとなるダイオード４２
との直列回路が接続され、抵抗４１とダイオード
４２の接続点の電圧をもつて比較用電圧としてい
る。なお、比較用電圧はダイオード４２間の電圧
降下を0.6VとするとV_ref−0.6〔Ｖ〕となる。

５０は比較回路であつて、これは比較用電圧と
測温抵抗体RTDの両端の各電圧とを比較するも
ので次のような構成となつている。すなわち、比
較用電圧作成回路４０の出力端４３が非反転入力
端子に接続され接続点イが反転入力端子に接続さ
れた第１のコンパレータ５１と、前記出力端４３
が非反転入力端子に接続され接続点ハが反転入力
端子に接続された第２のコンパレータ５２と、各
コンパレータ５１，５２の出力端にそれぞれ接続
されたダイオード５３，５４とから構成されてい
る。

これら第１および第２のコンパレータ５１，５
２の各出力端は、ダイオード５３，５４を介して
共通接続されて切換スイツチSWに接続されてい
る。この切換スイツチSWは、各コンパレータ５
１，５２の出力信号がオペアンプ３５の非反転入
力端子または反転入力端子に送られるように切換
えるものである。すなわち、アツプ端子ａ１に切
換接続することによりオペアンプ３５の出力電圧
レベルが上昇し、ダウン端子ａ２に切換接続する
ことによりオペアンプ３５の出力レベルが下降す
る。

次に上記の如く構成された回路の動作について
説明する。測定用ブリツジ回路３０が平衡状態に
ある場合、各コンパレータ５１，５２の非反転入
力端子には、比較電圧作成回路４０により作成さ
れた比較電圧V_vef−0.6〔Ｖ〕が加わり、また反転
入力端子には接続点イ、ハの各電圧がそれぞれ加
わつている。なお、接続点イ、ハの各電圧は、測
定用ブリツジ回路３０が平衡状態にあるので、ほ
ぼ直流電源３３の電圧V_refと等しくなつている。
ここで、測温抵抗体RTDの電圧降下分が考えら
れるが、この測温抵抗体RTDの抵抗値は小さく
（100Ω程度）、この電圧降下分は無視できる。従
つて、各コンパレータ５１，５２の各入力電圧レ
ベルは反転入力端子の方が高く、各コンパレータ
５１，５２の出力は零ボルトとなつている。

次に測温抵抗体RTDの接続ラインＸ，Ｙ，Ｚ
が断線した場合について説明する。先ず、接続ラ
インＸが断線すると、測温抵抗体RTDに電流が
流れなくなり接続点イの電圧は零ボルトになる。
よつて、第１のコンパレータ５１の非反転入力端
子に加わる電圧は反転入力端子に加わる電圧より
も高くなり、第１のココンパレータ５１の出力は
ハイレベルとなる。次に接続ラインＹが断線する
と、接続ラインＸの断線時と同様に測温抵抗体
RTDに電流が流れなくなり、接続点イ，ハの電
圧が共に零ボルトになる。従つて、各コンパレー
タ５１，５２の非反転入力端子に加わる電圧は反
転入力端子に加わる電圧よりも高くなり、第１及
び第２のコンパレータ５１，５２の出力は共にハ
イレベルとなる。又、接続ラインＺが断線したと
すると、接続点ハの電圧が零ボルトになり、これ
により第２のコンパレヘタ５２の非反転入力端子
に加わる電圧は反転入力端子に加わる電圧よりも
高くなり、第２のコンパレータ５２の出力はハイ
レベルとなる。

そこで、各コンパレータ５１，５２から出力さ
れるハイレベルの信号を切換スイツチSWを介し
てオペアンプ３５に加えることにより、オペアン
プ３５から断線検出信号が出力される。この場
合、各コンパレータ５１，５２に供給する電源電
圧を直流電源３３の電圧V_refよりも高く設定すれ
ば、各コンパレータ５１，５２の出力信号（ハイ
レベル）は電圧V_refよりも高く設定した電圧レベ
ルとなる。そして、切換スイツチSWの切換接続
により各コンパレータ５１，５２の出力信号がオ
ペアンプ３５の非反転入力端子に送られれば、オ
ペアンプ３５の出力は上昇して飽和し、また反転
入力端子に送られればオペアンプ３５の出力は下
降して飽和する。したがつて、オペアンプ３５の
出力電圧レベルの変化を監視すれば断線の検出が
できる。

このように本発明の回路においては、測定用ブ
リツジ回路３０に、この測定用ブリツジ回路３０
に直流電圧を供給する直流電源３３の電圧V_refよ
りも0.6〔Ｖ〕低い比較用電圧を作成する比較用電
圧作成回路４０を設け、この比較用電圧と測温抵
抗体RTDの接続点イ，ハの各電圧とを第１およ
び第２のコンパレータ５１，５２により比較し、
これらコンパレータ５１，５２の出力信号（ハイ
レベル）をオペアンプ３５に加えて、このオペア
ンプ３５の出力レベル変化により測温抵抗体
RTDの接続ラインＸ，Ｙ，Ｚ断線を検出するよ
うにしたので、従来のようにホトカプラを用いる
ことなく断線検出ができ、その断線検出信号は測
定信号と同様に測定用ブリツジ回路３０の接続点
３６の電圧を基準として得ている。そして、ホト
カプラを使用していないため消費電力が従来の回
路と比較して数十分の１に減少し、低電力を要求
する２線式計器に適用することができる。さら
に、各コンパレータ５１，５２にローパワーのも
のを使用して構成すれば、非常に低消費電力な断
線検出回路とすることができる。

なお、本発明の回路に次のような断線報知手段
を設けることができる。第２図はリレーを用いた
断線報知手段であつて、これは各コンパレータ５
１，５２の出力端にダイオード５３，５４を介し
てリレーのコイルRyを接続して構成し、各コン
パレータ５３，５４からハイレベルの信号が出力
されたときにリレーコイルR_yが励磁され、リレ
ー接点R_y-cが切換わるようにしたもので、断線検
出を接点出力として得ることができる。

また、第３図に示す断線報知手段は、ランプ表
示を用いたもので、第２図に示す手段と同様に各
コンパレータ５１，５２の出力端にダイオード５
３，５４を介して抵抗RXとパイロツトランプ
RLとの直列回路を接続した構成となつている。
この手段では断線時にパイロツトランプPLが点
灯することになる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、測定用ブリツジ回路に、この
測定用ブリツジ回路に供給する直流電圧よりも僅
かに低い比較用電圧を作成する比較用電圧作成回
路を設け、この回路の比較用電圧と測定用ブリツ
ジ回路の測定用素子の両端における各電圧を比較
回路により比較し、この比較回路の出力を測定用
ブリツジ回路からの測定信号を増幅する増幅回路
に加え、この増幅回路の出力レベル変化をもつて
断線を検出するので、断線検出信号を測定信号の
基準電位と共通にして出力して確実に断線を検出
し得、かつ低電力の計器に適用できる断線検出回
路を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る断線検出回路の一実施例
を示す構成図、第２図および第３図は第１図に示
す回路に適用する断線報知手段の具体例を示す構
成図、第４図は従来の断線検出回路の構成図であ
る。 ３０……測定用ブリツチ回路、３３……直流電
源、３５……演算増幅器、４０……比較用電圧作
成回路、４１……抵抗、４２……ダイオード、５
０……比較回路、５１……第１のコンパレータ、
５２……第２のコンパレータ、５３，５４……ダ
イオード、RTD……測温抵抗体、Ｘ，Ｙ，Ｚ…
…接続ライン、SW……切換スイツチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被測定対象の状態に応じて抵抗値が変化する
   測定用素子を一辺に有し、この測定用素子の抵抗
   変化に応じた測定信号を出力する測定用ブリツジ
   回路と、この測定用ブリツジ回路に供給する直流
   電圧よりも低い比較用電圧を作成する比較用電圧
   作成回路と、前記測定用素子の両端に現れる各電
   圧と前記比較用電圧作成回路により作成された比
   較用電圧とを比較する比較回路と、この比較回路
   の出力信号と前記測定用ブリツジ回路から出力さ
   れる測定信号とを入力する増幅回路とを具備し、
   この増幅回路の出力レベル変化により前記測定用
   素子の接続ラインの断線を検出することを特徴と
   する断線検出回路。