JPH055507Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、４辺の抵抗回路を有するブリツジ
回路に用いられ、４辺の抵抗回路の各抵抗素子又
はブリツジ回路に配線される接続線の断線あるい
は短絡事故を検知し警報する警報回路に関する。

〈従来技術〉 この考案の従来技術として第１図に電流バラン
ス式のブリツジ回路を示す。

Ａはブリツジ型検出器であり、r₁〜r₄は物理的
変化に対応して抵抗値が変化する抵抗素子、例え
ばガス分析計センサの物理量測定エレメントであ
り、これら抵抗素子はそれぞれr₁とr₂が、r₃とr₄
が互いに直列に接続され、この直列に接続された
両端が互いに結線され（ａ，ｂ）端子A₁，A₄と
なり、r₁とr₂及びr₃とr₄の中間接続部ｄ，ｅがそ
れぞれ端子A₂，A₃となつている。

Ｂは端子B₁〜B₄を有し、この各端子B₁〜B₄が
ブリツジ型検出器Ａの各端子A₁〜A₄に接続線Ｗ，
Ｘ，Ｙ，Ｚで接続されるようになつている測定回
路である。この測定回路Ｂは、ブリツジレギユレ
ータ１と出力回路２と監視回路３で構成されてい
る。

ブリツジレギユレータ１はブリツジ回路の端子
A₁，A₄に電圧を印加し、端子A₂，A₄を流入点と
し端子A₄を流出点として一対の電流I₁，I₂を供給
する構成となつている。即ち、端子B₁にプラス
が電圧供給線Wbで、端子B₄にマイナスが電圧供
給線Zbで接続された可変電源Ｅと、この可変電
源Ｅの電圧をセンス線Wa，Zaを介してセンス
し、可変電源Ｅを制御する比較器Q₅と、可変電
源Ｅのプラスにコレクタが接続されるトランジス
タQ₁，Q₂と、出力にトランジスタQ₁のベースが
接続され、反転入力端子にブリツジ型検出器Ａの
中間接続点ｄの電圧V₁を検知するために端子B₂
に接続されたセンス線Xaが接続されると共に高
抵抗R₃を介して電圧センス線Zaに接続され、非
反転入力端子に可変抵抗R_Vで調整された基準電
圧V_Rが接続された差動増幅器Q₃と、出力にトラ
ンジスタQ₂のベースが接続され、反転入力端子
にブリツジ型検出器Ａの中間接続点ｅの電圧V₂
を検知するために端子B₃に接続されたセンス線
Yaが接続されると共に高抵抗R₄を介して電圧セ
ンス線Zaに接続され、非反転入力端子に可変抵
抗R_Vを介して得られる基準電圧V_Rが接続された
差動増幅器Q₄とから構成される。尚、トランジ
スタQ₁のエミツタは抵抗R₁を介してブリツジ型
検出器Ａの中間接続点ｄへ電流を供給する電流供
給線Xbに接続され、トランジスタQ₂のエミツタ
は抵抗R₂を介してブリツジ型検出器Ａの中間接
続点ｅへ電流を供給する電流供給線Ybに接続さ
れている。

出力回路２は、抵抗R₁の両端に接続されこの
抵抗R₁に流れる電流I₁を検出する第１の電流増幅
回路２１と、抵抗R₂の両端に接続されこの抵抗
R₂に流れる電流I₂を検出する第２の電流増幅回路
２２と、これら第１と第２の電流増幅回路の出力
を入力しその差を出力端子２４に出力する増幅回
路２３とから構成される。この結果、測定物理量
の変化により抵抗素子r₁〜r₄の抵抗値がそれぞれ
変化し、ブリツジ型検出器Ａの中間接続点ｄには
電圧V₁が、中間接続点ｅには電圧V₂が（V₁≠
V₂）発生した場合、電圧V₁，V₂はセンス線Xa，
Yaでセンスされ差動増幅器Q₃，Q₄で基準電圧V_R
と比較される。この比較結果でトランジスタQ₁，
Q₂を制御し中間接続点ｄ，ｅの電圧をV₁＝V₂と
する。電流I₁，I₂は抵抗素子r₁〜r₄の変化量に関
連した値なので、電流I₁，I₂の差、即ち増幅回路
２３の出力は測定物理量の変化に等しいことにな
る。

監視回路３は上限の基準値３３が反転入力端子
に接続され非反転入力端子に出力端子２４が接続
され出力が上限警報端子３１に接続される比較器
Q₉と、下限の基準値３４が非反転入力端子に接
続され反転入力端子に出力端子２４が接続され出
力が下限警報端子３２に接続される比較器Q₁₀と
から構成され、出力回路２の出力値を監視し出力
値が一定値以上又は以下になつた場合に警報出力
を上限警報端子３１又は下限警報端子３２より出
力する。

ところでこのような回路において抵抗素子r₁〜
r₄と接続線Ｘ，Ｙが断線した場合は電流I₁又はI₂
が多く流れるようになり、増幅回路２３の出力値
が異常な値となるので監視回路２３の比較器Q₉
又はQ₁₀のいずれかの出力がハイレベルとなり警
報出力が出る。一方接続線Ｗ（又はＺ）が断線し
た場合は、ブリツジの中間接続部ｅ，ｄに流れ込
む電流I₁，I₂は共に大きく（又は小さく）なる。
従つて増幅回路２３で電流I₁，I₂の差をとると正
常動作範囲内の出力値が出力される場合があり、
この出力値が監視回路３の上限の基準値３３又は
下限の基準値３４以内の場合には警報が出ないと
いう問題点があつた。

〈本考案の目的〉 この考案の目的は、上述の従来技術の問題点を
解決するために成されたものであつて、簡単な回
路を付加することで４辺の抵抗回路の各抵抗素子
と全ての接続線の断線或いは短絡が確実に検知で
きるようにした警報回路を提供することにある。

即ち、この考案の回路構成を、ブリツジ回路又
はブリツジレギユレータのいずれかにバイアス回
路を設けると共に、出力回路の一対の電流増幅回
路の少なくとも一方にリミツト回路を付加するよ
うにした。

〈考案の実施例〉 以下この考案の具体的実施例を第２図を用いて
説明する。尚、第１図と同一の部分・機能は同一
番号・記号を用い、その説明は省略する。

Wa′，Za′は可変電圧Ｅの電圧をセンスするセ
ンス線であり、Xa′，Ya′はブリツジ型検出器Ａ
の端子A₂，A₃の電圧をセンスするセンス線であ
る。この第２図の接続方法は第１図と基本的には
同じであるがブリツジ型検出器A′と測定回路
B′との間が例えば300ｍというような長距離とな
つた場合、第１図のような接続方法では接続線の
抵抗値等が原因となつて正確な測定ができなくな
るおそれがある。この場合は図に示すような方法
をとることで接続線部分における電位降下を防ぐ
ことができる。この考案はこのような接続方法の
場合にも有効なものである。

抵抗R₅，R₆は以下に述べるリミツト回路αで
発生するリミツト電圧e₁，e₁＋e₂を得るために電
流I₁，I₂にバイアス量を加わえるために設けられ
たバイアス回路である。尚図では抵抗素子r₄に並
列にバイアス抵抗R₅が、抵抗素子r₂に並列にバイ
アス抵抗R₆がそれぞれ設けられた構成のブリツ
ジ型検出器A′となつているが、最初からバイア
ス量を加味した抵抗値に抵抗素子を構成するよう
にしてもよいことは勿論、バイアス抵抗R₅，R₆
をブリツジレギユレータ１に設けてもよい。

２０は出力回路であり、第１図の出力回路２と
相違する点はリミツト回路αを第１の電流増幅回
路２１１内に設置したことにある（リミツト回路
αは第２の電流増幅回路２２に設けてもよい）。
即ち、差動増幅器Q₆の出力は抵抗R₈を介して出
力され、この出力は接続点Ｔに接続されるゼナー
ダイオードZ₁，Z₂及び抵抗R₉で構成したリミツ
ト回路α（ゼナーダイオードZ₁の両端の電圧をe₁
としZ₂の両端の電圧をe₂としバイアス電圧をe_bと
した場合に、通常時差動増幅器Q₆の出力e_b1はe_b
±Δeとなつているものが、異常時はe₁又はe₁＋e₂
にリミツトされる）に導かれると共に、帰還抵抗
R₇を介して差動増幅器Q₆の反転入力端子に帰還
される。

今、例えば抵抗R₁とR₂に流れる電流I₁，I₂を常
に26ｍＡとするようにバイアス抵抗R₅，R₆を選
定し、第１及び第２の電流増幅回路２１１，２２
のゲインを１とし、電流I₁，I₂の電流変化分を最
大２ｍＡとし、抵抗R₁，R₂を200Ωとすると、差
動増幅器Q₆，Q₇の出力電圧は｛電流変化分が無
い場合のR₁，R₂での発生電圧（バイアス電圧）｝
±｛電流変化分によるR₁，R₂での発生電圧（スパ
ン電圧）｝であるから （26ｍＡ×200Ω）±（２ｍＡ×200Ω） ＝5.2V±0.4V ……(1) となる。増幅回路２３は、第１の電流増幅回路２
１１と第２の電流増幅回路２２の差動分０〜
0.8Vを例えば０〜4Vに増幅して出力する。

ここでゼナーダイオードZ₁の電圧e₁の値を第１
の電流増幅回路２１１内の差動増幅器Q₆のバイ
アス電圧からスパン電圧を引いた値よりも低い
値、例えば4Vに設定する。このとき、第１の電
流増幅回路２１１の出力状態を、正常動作電位を
“ｅ”とした時、ｅに対してプラス側異常電圧を
“e₁＋e₂”、マイナス側異常電圧を“e₁”とし、ま
た、第２の電流増幅回路２２の出力状態を、正常
動作電位ｅに対してプラス側異常電圧を“Ｖ（＞
e₁＋e₂）”、マイナス側異常電圧を０とする。

この場合、各接続線個々の断線と増幅回路２３
の出力関係は以下のようになる。

（Ｗの断線）I₁，I₂が増大し第１の電流増幅
回路２１１の出力がe₁＋e₂となり、第２の電流
増幅回路２２の出力がＶとなり増幅回路２３の
出力は（−）側に振り切れる。

（Wa′の断線）差動増幅器Q₃，Q₄の基準電
位V_R＝０となりI₁＝I₂＝０となる。従つて２１
１の出力はe₁となり２２の出力は０となり２３
の出力は（＋）側に振り切れる。

（Ｚ，Za′の断線）VR＝ＥとなりI₁＝I₂＝０
となり、と同様の結果になる。

（Xa′の断線）高抵抗R₃を介して端子B₂₁の
電圧は０となり、従つてI₁が増大し２１１の出
力はe₁＋e₂となり（２２の出力はｅ）、２３の
出力は（＋）側に振り切れる。

（Ya′の断線）高抵抗R₄を介して端子B₃₁の
電圧は０となりI₂が増大するので２２の出力は
Ｖとなり、２３の出力は（−）側に振り切れ
る。

（Ｘの断線）I₁＝０となり２１１の出力はe₁
となり（２２の出力はｅ）、２３の出力は（−）
側に振り切れる。ここで増幅器Q₃の入力端子
に点線で示すような保護用ダイオードD₁，D₂
がある場合は、基準電圧V_Rの電圧がV₁（I₁のバ
イアスが加わらない電圧値）までさがり、I₁＝
I₂＝０となり、と同様の結果となる。

（Ｙが断線）I₂＝０となり２２の出力は０と
なるので２３の出力は（＋）側に振り切れる。

となる。以上の関係をまとめると第３図Ａ，Ｂの
第２図の説明に供する図に示すＲようになる。つ
まり接続線Ｗ，Wa′，……Ｚのいずれの線が切れ
ても電流I₁，I₂の関係に基づき増幅回路２３の出
力は上限又は下限に振切れるから、この出力を監
視回路３で監視することで、当該監視回路３から
断線警報を出力することができる。

尚、第４図に２１２として示す第１の電流増幅
器は、第１図に示す第１の電流増幅器２１の出力
に抵抗R₆とリミツト回路αが接続されるような
構成であり、差動増幅器Q₆の出力異常時にこの
異常出力電圧をリミツトすることが可能である。
ブリツジ型検出器A′の抵抗素子r₁〜r₄は全てが物
理的変化に対応して変化するものを用いる必要は
無く、最低１つあればよい。以上述べた実施例に
おいては、いずれか一方の電流増幅回路にリミツ
ト回路を設けた場合で説明したが、これに限定さ
れるものではない。即ち二つの電流増幅回路のそ
れぞれにリミツト回路を設け、これ等リミツト回
路のリミツト電圧を異なる値に設定するようにす
れば、やはり上述したと同様の結果を得ることが
できる。そしてこのような構成は、上述した実施
例でいえば第２の電流増幅器２２の出力が（−）
側又は（＋）側に振り切れてはこまる場合に用い
ることができる。尚、上述では断線についてのみ
説明したが短絡についても同様に与えることがで
きることはいうまでもない。

以上述べたようにこの考案によれば、数少ない
素子を従来技術の回路に付加するだけで、ブリツ
ジ型検出器の各抵抗素子や個々の接続線の断線或
いは短絡に対して警報を発生させることができる
ので、これ等事故による発見も早くでき、しかも
迅速に処理ができる等、保守が容易な警報回路が
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術を説明するための電流バラン
ス式のブリツジ回路であり、第２図は本考案の具
体的実施例を示すための電流バランス式のブリツ
ジ回路であり、第３図Ａ及びＢは第２図の説明に
供する図であり、第４図は第２図出力回路の他の
実施例である。 Ａ……ブリツジ型検出器、１……ブリツジレギ
ユレータ、２，２０……出力回路、３……監視回
路、α……リミツト回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ４辺の抵抗回路を有するブリツジ回路と、該ブ
   リツジ回路の一対の対向する節間に電圧を印加し
   他の一対の節を流入点とし前記電圧の負極が接続
   される節を流出点として一対の電流を供給するブ
   リツジレギユレータと、前記一対の電流を夫々増
   幅する一対の電流増幅回路と該一対の電流増幅回
   路の出力を比較増幅する増幅器とを有する出力回
   路と、該出力回路の出力を監視し警報出力を出力
   する監視回路とを具備する警報回路において、前
   記ブリツジ回路又は前記ブリツジレギユレータに
   設けられ前記一対の電流にバイアス分を付加する
   バイアス回路と、前記一対の電流増幅回路の少な
   くとも一方に設けられた出力電圧を所定値にリミ
   ツトするリミツト回路とを具備することを特徴と
   する警報回路。