JPH0510720B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、測温抵抗体用多点温度検出回路に関
し、更に詳しくは、導線抵抗の影響を排除した測
温抵抗体用多点温度検出回路に関する。

（従来の技術） 測温抵抗体は、その材質として白金を用いた温
度検出素子で、その抵抗値が温度によつて変化す
ることを利用している。測温抵抗体を温度検出素
子として用いる場合、熱電対のように基準接点補
償を行う必要がない等の簡便さから、各方面で多
用されている。第４図は、測温抵抗体を用いた多
点温度検出回路の従来例を示す図である。図にお
いて、Rt1乃至Rtn（ｎは整数。以下同じ）は３線
式の測温抵抗体、R₁₁，R₁₂，R₁₃は測温抵抗体
Rt1と共にブリツジBG₁を構成する抵抗である。
Rn1，Rn2，Rn3についても、同様である。

ブリツジBG₁の抵抗R₁₁とR₁₂の接続点には、ブ
リツジ回路用電源Ｅが接続されている。ブリツジ
BGnについても、同様である。S₁乃至Snは、各
ブリツジBG₁〜BGnの出力を切換えるスイツチ
で、S₁〜Snは、マルチプレクサを構成している。
R₁とR₃及びR₂とR₄はそれぞれマルチプレクサの
Ｈ，Ｌ出力ラインに接続された抵抗、U₁はR₁と
R₃及びR₂とR₄の接続点の電圧を入力とする増幅
器である。抵抗R₃の他端は接地され、抵抗R₄の
他端は増幅器U₁の出力に接続され、帰還回路を
構成している。U₂は、増幅器U₁の出力を受けて
デイジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器、U₃
は該Ａ／Ｄ変換器U₂の出力を受けて演算処理を
行い、温度を算出するプロセツサである。プロセ
ツサU₃としては、例えばマイクロコンピユータ
が用いられる。このように構成された回路の動作
を概説すると、以下の通りである。

各ブリツジBG₁〜BGnは、基準温度（例えば０
℃）時において出力が０になるように調整してお
くと、周囲温度に応じた電圧信号を発生する。こ
れらブリツジ出力は、マルチプレクサにより順
次、切換えられて増幅器U₁に送られる。増幅器
U₁は入力信号を増幅する。増幅器U₁の出力は、
続くＡ／Ｄ変換器U₂によつてデイジタルデータ
に変換される。このデイジタルデータは、温度に
対して非線形であるので、プロセツサU₃は線形
化演算を行つて、実際の温度値に変換する。

（発明が解決しようとする問題点） 従来のこの種の回路においては、各ブリツジ毎
に精密抵抗３本（BG₁の場合について考えると
R₁₁，R₁₂，R₁₃）が必要になり極めて高価な回路
になる。更に、精密抵抗として巻線抵抗を用いる
ものとすると、各チヤネル毎に巻線抵抗３本を設
ける必要がある。この結果、巻線抵抗がプリント
板上のほとんどを占めてしまいプリント板の利用
率も悪くなつてしまう。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので
あつて、その目的は、各測定チヤネル毎に精密抵
抗を必要とせず従つて安価な構成の多点温度検出
回路を、精度をおとすことなく実現することにあ
る。

（問題点を解決するための手段） 前記した問題点を解決する本発明は、複数個の
測温抵抗体にゼロサプレス用抵抗を介して定電流
を流すための定電流源と、該定電流源の出力を各
測温抵抗体に与える第１のマルチプレクサと、各
測温抵抗体の出力を該第１のマルチプレクサと連
動して切換える第２のマルチプレクサと、該第２
のマルチプレクサ出力を受けて導線抵抗の影響を
打消すように入力抵抗及び帰還抵抗の抵抗値が定
められた増幅器とにより構成され、該増幅器の出
力をその出力とすることを特徴とするものであ
る。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す電気回路図で
ある。第４図と同一のものは同一の番号を付して
示す。図において、R₀₁乃至₀nはそれぞれ３線式
測温抵抗体Rt₁〜Rtnの１線に接続されたゼロプ
レス用抵抗、SIは各測温抵抗体に定電流を流すた
めの定電流源、SI₁乃至SInは定電流源SIの出力を
各測温抵抗体Rt₁〜Rtnに供給するためのスイツ
チである。これらスイツチSI₁〜SInは、第１のマ
ルチプレクサM₁を構成している。

S₁₁乃至S₁nは、各測温抵抗体Rt₁〜Rtnの出力
を受けるスイツチで、これらスイツチS₁₁〜S₁nは
第２のマルチプレクサM₂を構成しており、第１
のマルチプレクサM₁を連動してその接点が切換
るようになつている。例えば、第１のマルチプレ
クサM₁のスイツチSI₁と第２のマルチプレクサ
M₂のスイツチS₁₁とが同時にオンオフするように
なつている。第２のマルチプレクサM₂の２次側
スイツチは、それぞれ共通接続されている。マル
チプレクサM₁，M₂としては、例えばFETをアナ
ログスイツチ素子として用いたものが用いられ
る。これらマルチプレクサM₁，M₂のスキヤニン
グは、プロセツサU₃により制御される。U₁₀は第
２のマルチプレクサM₂の２次側出力を増幅する
増幅器、R₁₀，R₁₁は該増幅器U₁₀の入力抵抗、
R₁₂は帰還抵抗である。

抵抗R₁₀，R₁₁，R₁₂の一端は共通接続されて増
幅器U₁₀の負入力端子に入つている。抵抗R₁₀の
他端はスイツチS₁₁のＡ側に接続され、抵抗R₁₁の
他端は接地されている。又、増幅器U₁₀の正入力
端子は、スイツチS₁₁のＢ側に直接接続され、出
力はＡ／Ｄ変換器U₂に入つている。尚、図中の
測温抵抗体Rt₁〜Rtnに示したｒは導線抵抗を示
す。このように構成された回路の動作を説明すれ
ば、以下の通りである。

プロセツサU₃は、第１及び第２のマルチプレ
クサM₁，M₂にスキヤニング制御信号を印加し、
それぞれ第１のチヤネル相当スイツチSI₁，S₁₁か
ら順次オンにしていく。今、第１のチヤネル相当
スイツチSI₁，S₁₁がオンになつたときの、増幅器
U₁₀の出力E₀を求めてみる。図のＡ点，Ｂ点の電
圧V_A，V_Bは、電流源SIの電流値をＩとするとそ
れぞれ次式で与えられる。

V_A＝（2r＋R₀₁＋Rt₁） (1) V_B＝（ｒ＋Rt₁）Ｉ (2) 尚、各抵抗の値として、識別信号をそのまま用い
た（この項、以下同じ）。V_Aは抵抗R₁₀とR₁₁とで
分圧されて、増幅器U₁₀の負入力に入り、V_Bは増
幅器U₁₀の正入力にそのまま入つている。

増幅器U₁₀の出力E₀は、V_Aの増幅出力とV_Bの
増幅出力を加算したものと考えることができる。
入力抵抗R₁₀の抵抗値をＲ、帰還抵抗R₁₂の抵抗
値をkR（ｋは実数）とするとV_Aによる増幅器U₁₀
の出力E_Aは次式で与えられる。

E_A＝−（kR／Ｒ）V_A (3) 次に、接地抵抗R₁₁の抵抗値をmR（ｍは実数）と
するとV_Bによる増幅器U₁₀の出力E_Bは次式で与え
られる。

E_B＝［１＋（kR／ＲmR）］V_B (4) 但し、ＲmRは抵抗R₁₀とR₁₁の並列合成抵抗値
を表わす。(1)〜(4)式より増幅器U₁₀の出力E₀は次
式のように表わされる。

E₀＝E_A＋E_B＝［１＋（kR／ＲmR）］×（ｒ＋Rt₁）
１−（kR／Ｒ）（2r＋R₀₁＋Rt₁）Ｉ(5) (5)式は更に次のように変形することができる。

E₀＝［１＋｛（ｍ＋１）ｋ／ｍ｝］×（ｒ＋Rt₁）Ｉ−
ｋ（2r＋R₀₁＋Rt₁）Ｉ ＝［Rt₁｛１＋（ｍ＋１）ｋ／ｍ｝−ｋ（R₀₁＋Rt₁）
］Ｉ＋｛１＋（ｍ＋１）ｋ／ｍ−2k｝］Ir(6) 今、(6)式の第２項が０になるようにｍとｋを決め
ると １＋（ｋ／ｍ）＝ｋ (7) となるようにすればよい。この結果、(6)式の右辺
第２項は０になり、E₀は次式のように簡略化さ
れる。

E₀＝ｋ（Rt₁−R₀₁）Ｉ (8) (8)式より明らかなように、導線抵抗ｒの影響は
排除されていることがわかる。ゼロサプレス用抵
抗R₀₁の値を所定の基準温度における測温抵抗体
Rt₁の抵抗値と等しくなるようにしておけば、以
後、増幅器U₁₀は、周囲温度に応じた偏差信号の
みを出力する。この出力をＡ／Ｄ変換器U₂でデ
イジタルデータに変換し、続くプロセツサU₃で
演算処理を行うことにより導線抵抗の影響を受け
ない正確な温度を求めることができる。本発明に
よれば、基準抵抗としては、各チヤネル毎にゼロ
サプレス用抵抗１個のみでよく、従つて、精度を
おとすことなく安価な回路を実現することができ
る。

上述の説明においては、ゼロサプレス用抵抗
を、定電流の注入点近辺に設けた場合を例にとつ
て説明したが、第２図に示すように接地側に設け
てもよい。しかしながら、ゼロサプレス用抵抗の
どの位置に設けるかで、耐コモンモード特性が異
なつてくる。第３図はコモンモード特性を説明す
るための図である。イは第１図の、ロは第２図の
それぞれ等価回路図である。図において、Rxは
測温抵抗体、Rsはゼロサプレス用抵抗、SIは定
電流源、Ｕは増幅器、Enは同相電圧、Ｃは浮遊
容量である。

イ，ロ共、図のａ，ｂ端子は、高入力インピー
ダンス回路に入るので、コモンモード特性のモデ
ルとしては、図に示すようにコンデンサＣを介し
ての容量結合によりｄ点にコモンモード電圧En
を印加するようにするのがよい。又、増幅器Ｕと
しては、それぞれの入力電圧をE_H，EIとしたと
き出力E₀がイの場合には E₀＝2El−E_H となるように、ロの場合には E₀＝E_H−2El となるように構成されているものとする。このよ
うに構成されていると、その出力E₀は何れも E₀＝（Rx−Rs）ｉ (9) と表わせる。ここで、ｉは定電流源SIの出力電流
である。

今、浮遊容量Ｃとして0.1μF程度のものを考え
ると、50Hzにおける抵抗値は32KΩとなる。ま
ず、ロに示す等価回路についてコモンモード電圧
Enの周波数として、50Hzのコモンモードが0.1μF
の容量結合で加わるものとする。このとき、E_H，
Elはそれぞれ次式で表わされる。

E_H＝（Rx＋Rs＋2r）ｉ＋（ｒ＋Rs）・En／（32×10³＋
ｒ＋Rs）(10) El＝（Rs＋ｒ）ｉ＋（ｒ＋Rs）・En／（32×10³＋ｒ＋R
s）(11) これから、出力E₀は次式のようになる。

E₀＝E_H−2El＝（Rx−Rs）ｉ−（ｒ＋Rs）・En／（32×1
0³＋ｒ＋Rs）(12) (12)式の右辺第２項が誤差項である。En＝5V，Rs
＝100Ω，ｒ＝16Ωとして(12)式より誤差項を求め
てみると、誤差分は18mVとなる。一方、イ図の
場合は、誤差分は （ｒ＋En）／（32×10³＋ｒ） で表わせるので、2.5mVとなる。従つて、ロより
もイの方が耐コモモードノイズ特性は良好である
ことがわかる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、
温度信号を測温抵抗体と基準抵抗との抵抗値の差
分として、各チヤネル毎に取出せるような構成に
すると共に、導線抵抗の影響も排除することによ
り、高精度且つ低価格の測温抵抗体用多点温度検
出回路を実現することができる。

また、本発明によれば、多数の測温抵抗体から
の温度信号を扱うにもかかわらず、全体回路の中
で、ただ１つの増幅器を用いるだけでよく、従つ
て構成が簡単で安価に実現できるという格別な効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電気回路図、
第２図は本発明の他の実施例を示す電気回路図、
第３図はコモンモード特性の説明図、第４図は従
来回路例を示す図である。 Rt₁〜Rtn…測温抵抗体、R₁₁〜Rn₃，R₁〜R₄，
R₁₀〜R₁₂…抵抗、R₀₁R₀n…ゼロサプレス用抵抗、
S₁〜Sn，SI₁〜SIn，S₁₁〜S₁n…スイツチ、U₁，
Un…増幅器、U₂…Ａ／Ｄ変換器、U₃…プロセツ
サ、Sl…定電流源、Ｅ…電源、M₁，M₂…マルチ
プレクサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 測温抵抗体の一端に接続される第１、第２の
   リード線と他端に接続される第３のリード線とを
   有する３線式の測温抵抗体を複数個備え、これら
   の各測温抵抗体からの温度信号を検出する測温抵
   抗体用多点温度検出回路であつて、 前記第１または第３のリード線に直列に挿入接
   続したゼロサプレス用抵抗と、 ゼロサプレス用抵抗と測温抵抗体の直列回路に
   定電流を流すための定電流源と、 定電流源の出力を各測温抵抗体に順次切り換え
   て与える第１のマルチプレクサと、 第１のマルチプレクサと連動して切り換えら
   れ、第１のマルチプレクサを介して定電流が流れ
   ている測温抵抗体の第１、第２のリード線の出力
   信号をそれぞれ取り出す第２のマルチプレクサ
   と、 入力抵抗Ｒ１０を介して第２のマルチプレクサ
   で取り出された第１のリード線からの信号と入力
   抵抗Ｒ１１を介して第３のリード線が接続される
   接地ラインからの信号とがそれぞれ印加される一
   つの入力端子と、第２のマルチプレクサで取り出
   された第２のリード線からの信号が印加される他
   の一つの入力端子とを有する増幅器と、 この増幅器の一つの入力端子と出力端子の間に
   接続された帰還抵抗Ｒ１２とで構成され、 前記各リード線の導線抵抗の影響を打ち消すよ
   うに前記各入力抵抗と帰還抵抗の抵抗値を選定
   し、増幅器の出力信号を各測温抵抗体からの温度
   信号として得るようにしたことを特徴とする測温
   抵抗体用多点温度検出回路。