JPH0625701B2 - ３線式抵抗温度センサの温度検出回路 - Google Patents
３線式抵抗温度センサの温度検出回路Info
- Publication number
- JPH0625701B2 JPH0625701B2 JP16748985A JP16748985A JPH0625701B2 JP H0625701 B2 JPH0625701 B2 JP H0625701B2 JP 16748985 A JP16748985 A JP 16748985A JP 16748985 A JP16748985 A JP 16748985A JP H0625701 B2 JPH0625701 B2 JP H0625701B2
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- JP
- Japan
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- resistance
- temperature sensor
- wire
- operational amplifier
- resistor
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- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、サーミスタセンサや白金（Ｐｔ）センサの
ような温度によつて抵抗値の変化する３線式抵抗型温度
センサの温度検出回路に関し、特に、温度センサのリー
ド線の抵抗値の影響を全く受けることなく、しかも温度
センサの抵抗値に正確に比例する出力を得ることができ
る３線式の抵抗型温度センサの温度検出回路に関する。
ような温度によつて抵抗値の変化する３線式抵抗型温度
センサの温度検出回路に関し、特に、温度センサのリー
ド線の抵抗値の影響を全く受けることなく、しかも温度
センサの抵抗値に正確に比例する出力を得ることができ
る３線式の抵抗型温度センサの温度検出回路に関する。
抵抗型温度センサは、雰囲気の温度に応じて自らの抵抗
値が変化するものであり、最もよく用いられている。こ
の種の温度センサを用いる温度検出回路は、温度センサ
の抵抗値の変化を正確に検出する必要がある。
値が変化するものであり、最もよく用いられている。こ
の種の温度センサを用いる温度検出回路は、温度センサ
の抵抗値の変化を正確に検出する必要がある。
従来この種の温度検出回路としては、ホイストンブリツ
ジ回路を構成し、これに定電圧源の電圧を印加して演算
増巾器にて演算増巾し、抵抗型温度センサの抵抗値の変
化に対応する電圧出力を得る方式がある。この従来方式
では、抵抗型温度宣センサの抵抗値変化をホイストンブ
リツジの不平衡の電圧変化として検出するために、温度
センサに流れる電流値が変化してしまい、抵抗型温度セ
ンサの抵抗値を正確に検出できない。この問題に対して
の従来方式の対応は、温度検出用回路として演算増巾器
に正帰還を加えて、抵抗型温度センサの抵抗値が増大し
たことによる印加電流の減少を、この正帰還に伴う電流
増加で補つている。この従来方式は正帰還のための抵抗
を追加するだけという極めて単純な構成により、差動出
力と温度センサの抵抗値との間に高精度の直線性が得ら
れる。
ジ回路を構成し、これに定電圧源の電圧を印加して演算
増巾器にて演算増巾し、抵抗型温度センサの抵抗値の変
化に対応する電圧出力を得る方式がある。この従来方式
では、抵抗型温度宣センサの抵抗値変化をホイストンブ
リツジの不平衡の電圧変化として検出するために、温度
センサに流れる電流値が変化してしまい、抵抗型温度セ
ンサの抵抗値を正確に検出できない。この問題に対して
の従来方式の対応は、温度検出用回路として演算増巾器
に正帰還を加えて、抵抗型温度センサの抵抗値が増大し
たことによる印加電流の減少を、この正帰還に伴う電流
増加で補つている。この従来方式は正帰還のための抵抗
を追加するだけという極めて単純な構成により、差動出
力と温度センサの抵抗値との間に高精度の直線性が得ら
れる。
従来の抵抗型温度センサの温度検出回路は以上のように
構成されているので、この直線性は直線性誤差が約０．
３％程度のある程度高精度であるものの、実際的にも理
論的にもこの誤差を消滅させることができないという問
題点があり、しかも抵抗型温度センサの取付け位置の変
動に伴うリード線の抵抗値の変化に従つてこの直線性の
精度が悪い方へ変化してしまうなどの問題点があつた。
構成されているので、この直線性は直線性誤差が約０．
３％程度のある程度高精度であるものの、実際的にも理
論的にもこの誤差を消滅させることができないという問
題点があり、しかも抵抗型温度センサの取付け位置の変
動に伴うリード線の抵抗値の変化に従つてこの直線性の
精度が悪い方へ変化してしまうなどの問題点があつた。
また、この他にもホイストンブリツジを定電圧で駆動せ
ずに、ホイストンブリツジの各岐路を定電流源による定
電流で駆動させるという方式もある。この従来方式は、
抵抗型温度センサ抵抗値を電圧値にある程度正確に変換
できるという利点はあるものの、全く同じ特性を有する
定電流源を２個必要とするため装置価格が高くなり、実
用的でないなどの問題点があつた。
ずに、ホイストンブリツジの各岐路を定電流源による定
電流で駆動させるという方式もある。この従来方式は、
抵抗型温度センサ抵抗値を電圧値にある程度正確に変換
できるという利点はあるものの、全く同じ特性を有する
定電流源を２個必要とするため装置価格が高くなり、実
用的でないなどの問題点があつた。
この発明は上述の問題点を解消すべくなされたもので、
３線式抵抗型温度センサの抵抗値と温度検出出力との間
の関係の直線性を高精度とししかもリード線の抵抗値の
変化に影響されない精度の高い温度検出が可能でしかも
廉価な３線式抵抗型温度センサの温度検出回路を得るこ
とを目的とする。
３線式抵抗型温度センサの抵抗値と温度検出出力との間
の関係の直線性を高精度とししかもリード線の抵抗値の
変化に影響されない精度の高い温度検出が可能でしかも
廉価な３線式抵抗型温度センサの温度検出回路を得るこ
とを目的とする。
上記目的を達成するために、この発明は、所定の電圧を
３線式抵抗型温度センサの両側で高圧側および低圧側に
分圧する分圧回路と、夫々の非反転入力端子が前記高圧
側および低圧側に夫々接続された一対の第１および第２
の演算増幅器と、この第１の演算増幅器の出力側とその
非反転入力端子とに接続された帰還抵抗と、前記第１お
よび第２の演算増幅器の夫々の出力に比例した信号を前
記第１および第２の演算増幅器の夫々の反転入力端子側
に出力する反転入力信号発生回路と、前記第１および第
２の演算増幅器の両出力の差をとつて増幅して出力する
出力回路とを備えたものである。
３線式抵抗型温度センサの両側で高圧側および低圧側に
分圧する分圧回路と、夫々の非反転入力端子が前記高圧
側および低圧側に夫々接続された一対の第１および第２
の演算増幅器と、この第１の演算増幅器の出力側とその
非反転入力端子とに接続された帰還抵抗と、前記第１お
よび第２の演算増幅器の夫々の出力に比例した信号を前
記第１および第２の演算増幅器の夫々の反転入力端子側
に出力する反転入力信号発生回路と、前記第１および第
２の演算増幅器の両出力の差をとつて増幅して出力する
出力回路とを備えたものである。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図はこの発明の一実施例を示し、図において、１は
定電圧回路、２は分圧用抵抗、３は３本のリード線を有
して温度により抵抗が変化する３線式抵抗型温度セン
サ、４，５，６は３線式抵抗型温度センサ３のリード
線、７は分圧用抵抗であり、定電圧回路１と接地との間
に抵抗２、第１のリード線４、３線式の抵抗型温度セン
サ３、第２のリード線５、抵抗７がこの順で直列接続さ
れている。８は第１の演算増幅器であり、出力側と接地
との間に抵抗９と同１０とが直列接続され、両者の接続
点ａがその（−）入力端子に接続され、その（＋）入力
端子は抵抗２と第１のリード線４との接続点ｂに接続さ
れている。演算増幅器８の出力側とその（＋）入力端子
との間に接続された帰還抵抗１１と演算増幅器８とによ
り差動増幅器が構成されている。１２は第２の演算増幅
器であり、その出力側と接地との間に分圧用抵抗１３と
同１４とが直列接続され、両者の接続点ｃがその（＋）
入力端子に接続され、その（＋）入力端子は第３のリー
ド線６を介して３線式抵抗型温度センサ３とその第２の
リード線５との接続点ｄに接続されている。１５は出力
回路例えば第３の演算増幅器であり、第１の演算増幅器
８と第２の演算増幅器１２との出力の差をとつて増幅し
て出力する。
定電圧回路、２は分圧用抵抗、３は３本のリード線を有
して温度により抵抗が変化する３線式抵抗型温度セン
サ、４，５，６は３線式抵抗型温度センサ３のリード
線、７は分圧用抵抗であり、定電圧回路１と接地との間
に抵抗２、第１のリード線４、３線式の抵抗型温度セン
サ３、第２のリード線５、抵抗７がこの順で直列接続さ
れている。８は第１の演算増幅器であり、出力側と接地
との間に抵抗９と同１０とが直列接続され、両者の接続
点ａがその（−）入力端子に接続され、その（＋）入力
端子は抵抗２と第１のリード線４との接続点ｂに接続さ
れている。演算増幅器８の出力側とその（＋）入力端子
との間に接続された帰還抵抗１１と演算増幅器８とによ
り差動増幅器が構成されている。１２は第２の演算増幅
器であり、その出力側と接地との間に分圧用抵抗１３と
同１４とが直列接続され、両者の接続点ｃがその（＋）
入力端子に接続され、その（＋）入力端子は第３のリー
ド線６を介して３線式抵抗型温度センサ３とその第２の
リード線５との接続点ｄに接続されている。１５は出力
回路例えば第３の演算増幅器であり、第１の演算増幅器
８と第２の演算増幅器１２との出力の差をとつて増幅し
て出力する。
ここで、抵抗１４，同１３，同１０，同９，同２，同１
１および同７の抵抗値は夫々ｒ1，ｒ2，ｒ3，ｒ4，
ｒ5，ｒ6およびｒ7とする。また、第１〜第３のリード
線４〜６の各抵抗値は全てｒ０とし、３線式抵抗型温度
センサ３の抵抗値はＲとする。また、定電圧回路１の出
力電圧をｖｚとし、帰還抵抗１１に流れる電流をｉ６と
し、ｂ点から抵抗型温度センサ３および抵抗７を通つて
接地に到る電流をｉ０とし、分圧用抵抗２を流れる電流
を（ｉ0−ｉ6）とし、第１の演算増幅器８の出力ｖ０と
し、第２の演算増幅器１２の出力をｖ１とする。差動増
幅器の第１の演算増幅器８の（＋），（−）入力端子は
イマジナリシヨート状態にあるので、出力電圧ｖ0は抵
抗１０と抵抗１１とにかかる電圧の和に等しいことから
次式が成立する。
１および同７の抵抗値は夫々ｒ1，ｒ2，ｒ3，ｒ4，
ｒ5，ｒ6およびｒ7とする。また、第１〜第３のリード
線４〜６の各抵抗値は全てｒ０とし、３線式抵抗型温度
センサ３の抵抗値はＲとする。また、定電圧回路１の出
力電圧をｖｚとし、帰還抵抗１１に流れる電流をｉ６と
し、ｂ点から抵抗型温度センサ３および抵抗７を通つて
接地に到る電流をｉ０とし、分圧用抵抗２を流れる電流
を（ｉ0−ｉ6）とし、第１の演算増幅器８の出力ｖ０と
し、第２の演算増幅器１２の出力をｖ１とする。差動増
幅器の第１の演算増幅器８の（＋），（−）入力端子は
イマジナリシヨート状態にあるので、出力電圧ｖ0は抵
抗１０と抵抗１１とにかかる電圧の和に等しいことから
次式が成立する。
また、ｂ点の電圧はａ点の電圧に等しいことから、 (2)式の右辺は電流ｉ０が第１のリード線４→３線式抵
抗型温度センサ３→第２のリード線５→抵抗７を流れる
ことによるｂ点の電圧である。また、ｂ点の電圧は定電
圧回路１の電圧ｖｚから抵抗２に流れる電流（ｉ0−
ｉ6）による電圧降下分を差引いた値に等しく、イマジ
ナリシヨート状態からｂ点電圧はａ点電圧に等しいこと
から (3)式より 第２の演算増幅器１２もイマジナリシヨート状態にあ
り、ｃ点電位はｄ点電位に等しいことから、 が成立する。
抗型温度センサ３→第２のリード線５→抵抗７を流れる
ことによるｂ点の電圧である。また、ｂ点の電圧は定電
圧回路１の電圧ｖｚから抵抗２に流れる電流（ｉ0−
ｉ6）による電圧降下分を差引いた値に等しく、イマジ
ナリシヨート状態からｂ点電圧はａ点電圧に等しいこと
から (3)式より 第２の演算増幅器１２もイマジナリシヨート状態にあ
り、ｃ点電位はｄ点電位に等しいことから、 が成立する。
(2)式と(5)式からｉ０を消去して、 但し、 また、(4)式と(5)式とからｉ０を消去して、 但し、 である。
(6)式と(7)式からｖ0−ｖ1＝Δｖを求めると、 ここで、Ｋ＝Ｂ 即ち 且つ2B−Ａ＋１＝０ 即ち が満足されるように、抵抗値ｒ1，ｒ2，ｒ3，ｒ4，
ｒ5，ｒ6が選定されると(8)式は、 となる。これにＡ＝２Ｂ＋１を代入して整理すると、 となる。ここで、 とｒ7は一定値なのでΔｖは３線式抵抗型温度センサ３
の抵抗値Ｒに完全に比例する。
ｒ5，ｒ6が選定されると(8)式は、 となる。これにＡ＝２Ｂ＋１を代入して整理すると、 となる。ここで、 とｒ7は一定値なのでΔｖは３線式抵抗型温度センサ３
の抵抗値Ｒに完全に比例する。
すなわち、第１の演算増巾器８の出力ｖ0と、第２の演
算増巾器１２の出力ｖ1との差分値Δｖは、３線式抵抗
型温度センサ３の抵抗値Ｒに理論的にも実際的にも完全
に比例することになる。即ち、第３の演算増幅器１５の
増幅率、例えばμ＝１を(10)式の両辺にかけると(10)式
はそのまま成立し、左辺の式は第３の演算増幅器１５の
出力信号であり、それは抵抗値Ｒと完全に比例関係にあ
る。しかも、このΔｖにはリード線の抵抗ｒ０の要素が
全く入つてこないことから、３線式抵抗型温度センサ３
の取付け位置を変更するようなことがあつても、何ら誤
差が生ずることはない。
算増巾器１２の出力ｖ1との差分値Δｖは、３線式抵抗
型温度センサ３の抵抗値Ｒに理論的にも実際的にも完全
に比例することになる。即ち、第３の演算増幅器１５の
増幅率、例えばμ＝１を(10)式の両辺にかけると(10)式
はそのまま成立し、左辺の式は第３の演算増幅器１５の
出力信号であり、それは抵抗値Ｒと完全に比例関係にあ
る。しかも、このΔｖにはリード線の抵抗ｒ０の要素が
全く入つてこないことから、３線式抵抗型温度センサ３
の取付け位置を変更するようなことがあつても、何ら誤
差が生ずることはない。
次に、３線式抵抗型温度センサ３が断線した場合につい
て述べる。３線式抵抗型温度センサ３がバーンアウト即
ち断線すると第１の演算増幅器８の出力電圧ｖ０は非常
に大きくなり、第２の演算増幅器１２の出力電圧ｖ1は
非常に小さくなる。このため、Δｖ＝ｖ0−ｖ1は非常に
増大する。また、(10)式から Δｖ∝（Ｒ−ｒ７） であり、Δｖが非常に大きくなることは抵抗値Ｒが非常
に大きくなつたと判断される（この場合には測定器の針
が振りきれる）。従つて、温度の上昇に伴つて抵抗値の
大きくなるような特性の３線式抵抗型温度センサに対し
てはバーンアウトに対して安全サイドが確保される。
て述べる。３線式抵抗型温度センサ３がバーンアウト即
ち断線すると第１の演算増幅器８の出力電圧ｖ０は非常
に大きくなり、第２の演算増幅器１２の出力電圧ｖ1は
非常に小さくなる。このため、Δｖ＝ｖ0−ｖ1は非常に
増大する。また、(10)式から Δｖ∝（Ｒ−ｒ７） であり、Δｖが非常に大きくなることは抵抗値Ｒが非常
に大きくなつたと判断される（この場合には測定器の針
が振りきれる）。従つて、温度の上昇に伴つて抵抗値の
大きくなるような特性の３線式抵抗型温度センサに対し
てはバーンアウトに対して安全サイドが確保される。
以上説明したように、この発明は、３線式抵抗型温度セ
ンサの抵抗値とこの抵抗値の変化を利用して検出した温
度検出信号の出力との関係が完全な直線性を有し、しか
も温度検出信号の出力はリード線の抵抗値と全く無関係
となるので高精度の温度検出が可能であり、しかも３線
式抵抗型温度センサのバーンアウトに対しても安全であ
る効果がある。
ンサの抵抗値とこの抵抗値の変化を利用して検出した温
度検出信号の出力との関係が完全な直線性を有し、しか
も温度検出信号の出力はリード線の抵抗値と全く無関係
となるので高精度の温度検出が可能であり、しかも３線
式抵抗型温度センサのバーンアウトに対しても安全であ
る効果がある。
第１図はこの発明の一実施例の回路図である。 図において、１は定電圧回路、２は分圧用抵抗（第１の
抵抗）、３は３線式抵抗型温度センサ、４，５，６はリ
ード線（第１〜第３のリード線）、７は分圧用抵抗、８
は第１の演算増幅器、９は抵抗（第３の抵抗）、１０は
抵抗（第４の抵抗）、１１は帰還抵抗、１２は第２の演
算増幅器、１３は抵抗（第５の抵抗）、１４は抵抗（第
６の抵抗）、１５は出力回路。
抵抗）、３は３線式抵抗型温度センサ、４，５，６はリ
ード線（第１〜第３のリード線）、７は分圧用抵抗、８
は第１の演算増幅器、９は抵抗（第３の抵抗）、１０は
抵抗（第４の抵抗）、１１は帰還抵抗、１２は第２の演
算増幅器、１３は抵抗（第５の抵抗）、１４は抵抗（第
６の抵抗）、１５は出力回路。
Claims (1)
- 【請求項１】第１のリード線を第１の抵抗を介して定電
圧源に接続し第２のリード線を第２の抵抗を介して接地
に接続した３線式抵抗型温度センサと、非反転入力端子
を前記第１の抵抗と前記第１のリード線との接続点に接
続した第１の演算増幅器と、非反転入力端子を前記３線
式抵抗型温度センサの第３のリード線を介して前記第２
のリード線と前記第２の抵抗との接続点に接続した第２
の演算増幅器と、前記第１の演算増幅器の出力端とその
非反転入力端子間に接続した帰還抵抗と、前記第１の演
算増幅器の出力側と接地間に直列接続した第３および第
４の抵抗と、前記第２の演算増幅器の出力側と接地間に
直列接続した第５および第６の抵抗と、前記第１および
第２の演算増幅器の両出力の差をとって出力する出力回
路とを備え、前記第５および第６の抵抗の夫々の抵抗値
をｒ２，ｒ１とし、前記第３および第４の抵抗の夫々の
抵抗値をｒ４，ｒ３とし、前記第１の抵抗の抵抗値をｒ
５とし、前記帰還抵抗の抵抗値をｒ６とすると、 の関係が成立する構成としたことを特徴とする３線式抵
抗型温度センサの温度検出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16748985A JPH0625701B2 (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | ３線式抵抗温度センサの温度検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16748985A JPH0625701B2 (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | ３線式抵抗温度センサの温度検出回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6228627A JPS6228627A (ja) | 1987-02-06 |
| JPH0625701B2 true JPH0625701B2 (ja) | 1994-04-06 |
Family
ID=15850626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16748985A Expired - Lifetime JPH0625701B2 (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | ３線式抵抗温度センサの温度検出回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0625701B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110108380A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-08-09 | 无锡市百川科技股份有限公司 | 一种应用于纺织加弹机中联苯加热箱的精密测温系统 |
-
1985
- 1985-07-31 JP JP16748985A patent/JPH0625701B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6228627A (ja) | 1987-02-06 |
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