JPH11108774A - 電圧・抵抗発生測定装置 - Google Patents
電圧・抵抗発生測定装置Info
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- JPH11108774A JPH11108774A JP26553497A JP26553497A JPH11108774A JP H11108774 A JPH11108774 A JP H11108774A JP 26553497 A JP26553497 A JP 26553497A JP 26553497 A JP26553497 A JP 26553497A JP H11108774 A JPH11108774 A JP H11108774A
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Abstract
測温抵抗体または熱電対が接続される温度測定装置の校
正機能を1台の装置に組み込んだ電圧・抵抗発生測定装
置を提供する。 【解決手段】 演算増幅器よりなる電流電圧変換回路
と、変換係数が設定可能で電流電圧変換回路の出力に変
換係数を乗算して変換出力するD−A変換器と、2系統
の入力端子を有しこれら2入力の比率演算結果を変換出
力するA−D変換器と、基準電圧源と、抵抗測定用定電
流源と、信号発生モードと信号測定モードとを切り換え
る第1の切換スイッチ群と、抵抗モードと電圧モードと
を切り換える第2の切換スイッチ群とで構成した。
Description
に関し、特に測温抵抗体温度計を校正するための電子的
な等価抵抗発生機能、測温抵抗体による温度測定機能、
熱電対温度計を校正するための等価電圧発生機能、熱電
対による温度測定機能などを組み込んだ装置を簡単な回
路構成で実現するものである。
る工業計測分野における温度測定手段として、測温抵抗
体や熱電対が広く使われている。ここで、測温抵抗体は
測定対象である温度を測温抵抗体の抵抗値の変化として
測定するものであり、熱電対は測定対象である温度を熱
電対が出力する熱起電力の値から求めるものである。
ンサとして単体で取り扱われるものであり、温度測定に
あたっては測温抵抗体は抵抗値測定機能を有する測温抵
抗体温度測定装置の入力端子に着脱可能に接続され、熱
電対は電圧測定機能を有する熱電対温度測定装置の入力
端子に着脱可能に接続される。
測定装置は長期安定性に対する品質管理や回路設計上の
配慮がなされてはいるものの、長期間にわたって使用し
ている過程では測定場所の環境雰囲気ガスによる特性変
化や断線、回路部品の経時変化に起因する測定値の変化
などを生じることがあり、定期的にそれらの機能を点検
校正して変化の動向を把握することが望ましい。
装置の点検校正にあたっては、それぞれの対象に適合し
た点検校正用の複数の装置を用いている。例えば点検校
正の対象である抵抗値がRxの測温抵抗体に値が既知の
定電流Isを供給して測温抵抗体に生じる電圧降下V
(=Is・Rx)をデジタルボルトメータで測定してR
xの値を求めたり、測温抵抗体と直列に基準抵抗を接続
して測温抵抗体および基準抵抗の電圧降下をそれぞれ測
定しその比演算から測温抵抗体の抵抗値を求めることが
行われている。
よれば抵抗測定用に値の正確な独立した定電流源が必要
であり、後者の方法によれば値の正確な定電流源は不要
になるものの測温抵抗体が接続される温度測定装置の校
正には別途測温抵抗体に相当する抵抗発生装置を準備し
なければならない。
電対の熱起電力に相当するmVの電圧を発生する装置と
熱電対が発生するmVの熱起電力を精度よく測定できる
装置が必要になる。
混在することも多く、従来は複数の点検校正用装置を準
備して測定現場に出向かなければならないことから機動
性に欠けるという問題点があった。
になされたもので、その目的は、測温抵抗体と熱電対の
校正機能およびこれら測温抵抗体または熱電対が接続さ
れる温度測定装置の校正機能を1台の装置に組み込み、
かつそれぞれの機能に必要な回路素子を簡単な回路構成
と切換回路とで共通に使用するようにした電圧・抵抗発
生測定装置を提供することにある。
ために、本発明のうちで請求項1記載の発明は、演算増
幅器よりなる電流電圧変換回路と、変換係数が設定可能
で電流電圧変換回路の出力に変換係数を乗算して変換出
力するD−A変換器と、2系統の入力端子を有しこれら
2入力の比率演算結果を変換出力するA−D変換器と、
基準電圧源と、抵抗測定用定電流源と、信号発生モード
と信号測定モードとを切り換える第1の切換スイッチ群
と、抵抗モードと電圧モードとを切り換える第2の切換
スイッチ群とで構成され、信号発生モードでは電流電圧
変換回路の出力をD−A変換器に加え、信号測定モード
ではA−D変換器の一方の入力端子に電流電圧変換回路
の出力を加えるとともに他方の入力端子に被測定信号を
加え、抵抗モードでは電流電圧変換回路を構成する演算
増幅器の非反転入力端子を共通電位点に接続するととも
に反転入力端子には抵抗測定電流を加え、電圧モードで
は電流電圧変換回路を構成する演算増幅器の非反転入力
端子に基準電圧源の出力を加えることを特徴とする。
抵抗信号測定、電圧信号発生および電圧信号測定の機能
を少ない回路素子で組み込むことができ、簡単な切り換
え回路でこれらの機能の中から任意の機能を選択でき
る。
求項1の電圧・抵抗発生測定装置において、抵抗信号発
生モードに測温抵抗体の等価抵抗発生機能を設け、抵抗
信号測定モードに測温抵抗体を温度センサとする温度測
定機能を設けたことを特徴とする。
測定装置の保守調整などを実際の測温抵抗体を用いるこ
となく高精度に行うことができ、測温抵抗体があれば直
ちに温度を測定でき、また測温抵抗体が接続される温度
測定装置の故障の有無を測温抵抗体で温度を実測して測
定結果を比較することにより確認できる。
求項1の電圧・抵抗発生測定装置において、電圧信号発
生モードに熱電対の等価熱起電力発生機能を設け、電圧
信号測定モードに熱電対を温度センサとする温度測定機
能を設けたことを特徴とする。
装置の保守調整などを実際の熱電対を用いることなく高
精度に行うことができ、熱電対があれば直ちに温度を測
定でき、また熱電対が接続される温度測定装置の故障の
有無を熱電対で温度を実測して測定結果を比較すること
により確認できる。
求項1の電圧・抵抗発生測定装置において、信号測定モ
ードの測定結果をD−A変換器からアナログ信号として
取り出すことを特徴とする。
果を必要に応じてレコーダ等で記録できる。本発明のう
ちで請求項5記載の発明は、リード線抵抗r1〜r3を
有する測温抵抗体の3本のリード線がそれぞれ接続され
る3個の端子Ta,Tb,Tcと、端子Taとバッファ
アンプを構成する演算増幅器A2の非反転入力端子の間
に接続されたアナログスイッチS1と、端子Tcと演算
増幅器A2の非反転入力端子の間に接続されたアナログ
スイッチS2と、端子Tbと演算増幅器A2の非反転入
力端子の間に接続されたアナログスイッチS3と、端子
Taに接続された定電流源8と、反転入力端子には端子
Tbが直接接続されるとともに抵抗r4(r1=r2=
r,r4>>r3)を介して端子Tcが接続された電流
電圧変換回路を構成する演算増幅器A1と、バッファア
ンプの出力と電流電圧変換回路の出力の比率演算結果を
変換出力するA−D変換器と、アナログスイッチS1〜
S3を順次選択的にオンにしたときの各検出電圧V1,
V2,V3を取り込みV1−2・V2−V3の演算を行
うマイクロプロセッサとを具備し、測温抵抗体が3線式
接続の場合にはリード線抵抗とオフセットの補償が行わ
れ、2線式接続の場合にはオフセット補償のみが行われ
ることを特徴とする。
定が行われて3線式接続の場合にはリード線抵抗の影響
を補償した3線測定が行われ、これらは特別なスイッチ
切り換え操作なしに入力接続を自動識別することによっ
て実行される。
より説明する。図1は本発明に係わる電圧・抵抗発生測
定装置の一実施例を示す回路構成図である。図におい
て、T1,T2は装置の入出力端子である。S1a,S1b
は電圧レンジmVまたは抵抗レンジΩを選択する切換ス
イッチであり、2個の切換スイッチは連動して切り換え
られる。S2a〜S2dは信号発生モードSと測定モードM
とを選択する切換スイッチであり、4個の切換スイッチ
は連動して切り換えられる。端子T1には切換スイッチ
S1bの可動接点が接続され、端子T2には切換スイッチ
S2c,S2dの可動接点が接続されている。
と抵抗Rとで構成されていて、端子T1に印加される抵
抗測定電流iを電圧V1に変換する。増幅器A1の非反
転入力端子は切換スイッチS1aの可動接点に接続され、
反転入力端子は切換スイッチS1bの一方の固定接点Ω
に接続されるとともに抵抗Rの一端に接続されている。
該抵抗Rの他端は増幅器A1の出力端子に接続されてい
る。
ッチS1bの固定接点mVは共通電位点に接続されてい
る。切換スイッチS1aの固定接点mVには基準電圧源V
refのプラス端子が接続されている。該電流電圧変換
回路1の出力端子はD−A変換器2に接続されるととも
に、A−D変換器3の基準電圧VREFの入力端子に接続
されている。D−A変換器2としては、パルス幅(PW
M)で入出力関係が設定できる乗算型のものを用いる。
D−A変換器2の出力端子は切換スイッチS2aの固定接
点Sに接続されるとともに演算増幅器で構成されるバッ
ファアンプ4を介して出力端子T3に接続されている。
該出力端子T3には例えばアナログ信号を記録するため
のレコーダを接続する。
プである。該バッファアンプ5を構成する演算増幅器の
非反転入力端子は切換スイッチS2bの固定接点Sに接続
されるとともに切換スイッチS2dの固定接点Mに接続さ
れ、反転入力端子は切換スイッチS2bの固定接点Mに接
続されるとともに切換スイッチS2dの固定接点Sに接続
され、さらに出力端子は切換スイッチS2aの固定接点M
と切換スイッチS2cの固定接点SおよびA−D変換器3
の電圧VINの入力端子に接続されている。ここでA−D
変換器3は入力される電圧VINと基準電圧VREFとのレ
シオ演算を行ってその演算結果をマイクロプロセッサ6
に出力する。
ータを出力するとともにD−A変換器2にパルス幅制御
信号PWMを出力する。8は抵抗測定用の内蔵定電流源
であり、スイッチSWを介して切換スイッチS 2cの固定
接点Mに接続されている。
1a,S1bの可動接点を固定接点Ωに切り換えることによ
り抵抗モードになり、固定接点mVに切り換えることに
より電圧モードになる。そして、抵抗モードにおいて切
換スイッチS2a〜S2dの可動接点を固定接点Sに切り換
えることにより図2に示すような抵抗発生モードになっ
て固定接点Mに切り換えることにより図3に示すような
抵抗測定モードになり、電圧モードにおいて切換スイッ
チS2a〜S2dの可動接点を固定接点Sに切り換えること
により図4に示すような電圧発生モードになって固定接
点Mに切り換えることにより図5に示すような電圧測定
モードになる。
モードの動作を説明する。図2に示す抵抗発生モードに
おいて、被校正対象の抵抗測定装置から加えられる抵抗
測定電流Iは電流電圧変換回路1により電圧V1に変換
されてD−A変換器2に入力される。ここで、D−A変
換器2に設定される変換係数をkとすると、端子T1,
T2間の出力電圧V0は、 V0=k・I・R になる。そして、Req=V0、I=k・Rにより、任意
の等価抵抗Reqを端子T1,T2間に得ることができ
る。
A変換器2の変換係数kを測温抵抗体の等価抵抗を発生
できるようにマイクロプロセッサで設定することによ
り、測温抵抗体シミュレータとしての機能を持たせるこ
とができる。
測定装置の保守調整などを実際の測温抵抗体を用いるこ
となく高精度に行うことができる。図3に示す抵抗測定
モードでは、定電流源8の出力電流iは端子T1,T2
間に接続される被測定抵抗Rxに印加され、該被測定抵
抗Rxを流れる電流iは電流電圧変換回路1により電圧
に変換されて端子T1側の電圧としてA−D変換器3の
基準電圧端子VREFに入力される。端子T2側の電圧は
バッファアンプ5を介してA−D変換器3の電圧端子V
INに入力される。A−D変換器3は以下のようにこれら
入力電圧VINと基準電圧VREFの比率演算を行って変換
出力する。
抗Rxの抵抗測定値は基準抵抗Rとの比として定電流源
8の出力電流iの値とは無関係に求めることができる。
クロプロセッサ内部にリニアライズ機能を持たせること
により、測温抵抗体を温度センサとする温度測定機能を
持たせることができる。
度を測定でき、また測温抵抗体が接続される温度測定装
置の故障の有無を測温抵抗体で温度を実測して測定結果
を比較することにより確認できる。
A変換器2には電流電圧変換回路1を介して基準電圧源
Vrefの出力電圧がV1=Vrefとして入力される。これ
により、D−A変換器2の変換係数kの設定に応じて任
意の電圧を発生させることができる。
対の熱起電力に相当するmVを発生できるように設定す
ることにより、熱電対シミュレータとしての機能を持た
せることができる。
装置の保守調整などをダイヤル抵抗器等を用いることな
く高精度に行うことができる。図5に示す電圧測定モー
ドにおいて、A−D変換器3の基準電圧端子VREFには
電流電圧変換回路1を介して基準電圧源Vrefの出力
電圧が入力され、A−D変換器3の電圧端子VINにはバ
ッファアンプ5を介して端子T2側の電圧Vxが入力さ
れる。これにより、A−D変換器3はVx/Vrefの
比率演算を行って変換出力する。
測定として基準接点補償とマイクロプロセッサ内部にリ
ニアライズ機能を持たせることにり、熱電対を温度セン
サとする温度測定機能を持たせることができる。
測定でき、また熱電対が接続される温度測定装置の故障
の有無を熱電対で温度を実測して測定結果を比較するこ
とにより確認できる。
4線式のいずれで測定するかの抵抗測定切り換えは一般
には切り換え回路で行われているが、本発明のように簡
単な操作を意図した装置では被測定対象を接続すること
により自動的に識別して測定できることが望ましい。
に着目した測温抵抗体測定回路の具体例図であり、図1
と共通部分には同一符号を付けている。図において、R
xは被測定対象の測温抵抗体であり、3本のリード線は
それぞれ端子Ta,Tb,Tcに接続されている。r1
〜r3はリード線抵抗、r4は抵抗であり、r1=r2
=r,r4>>r3とする。S1〜S3はアナログスイ
ッチであり、S1は端子Taとバッファアンプ5(演算
増幅器A2)の非反転入力端子の間に接続され、S2は
端子Tcとバッファアンプ5の非反転入力端子の間に接
続され、S3は端子Tbとバッファアンプ5の非反転入
力端子の間に接続されている。演算増幅器A1の反転入
力端子には端子Tbが直接接続されるとともに抵抗r4
を介して端子Tcが接続されている。端子Taには定電
流源8が接続されている。Vos1は演算増幅器A1のオ
フセット電圧、Vos2は演算増幅器A2のオフセット電
圧である。
チS1〜S3を順次選択的にオンにし、各検出電圧V
1,V2,V3をバッファアンプ5を介してA−D変換
器3にVINとして加える。A−D変換器3の基準電圧V
REFとしてi・Rが印加される。マイクロプロセッサ6
は、次式の演算を行う。
セットの補償が行われて2線式接続の場合にはオフセッ
ト補償のみが行われる。実際の使用にあたってはこれら
3線式接続と2線式接続を意識しなくてもよく、装置が
測温抵抗体の接続状態を自動識別して演算処理を実行す
る。
って各検出電圧V1,V2,V3は以下のようになる。 V1=Vos1+(Rx+2r)i+Vos2 V2=Vos1 +Vos2 V3=Vos1 +Vos2 そして演算結果は(Rx+2r)iになる。
V3は以下のようになる。 V1=Vos1+(Rx+2r)i+Vos2 V2=Vos1 +r・i+Vos2 V3=Vos1 +Vos2 そして演算結果はRx・iになる。
対するVINの比が変換される。すなわち3線式の場合の
A−D変換結果は、 になる。
なる。まず2線式接続の場合には端子Tcがオープンに
なっても抵抗r4を通してV 2が測定される。
になる。 V2=i・r(r4/r3+r4)+(Vos1+Vos2) =i・r{1(1+r3/r4)}+(Vos1+Vos2) ここでr4>>r3であることから、 V2=i・r+(Vos1+Vos2) になる。
続の場合には2線測定が行われて3線式接続の場合には
リード線抵抗の影響を補償した3線測定が行われ、これ
らは特別なスイッチ切り換え操作なしに入力接続を自動
識別することによって実行される。
で得ることができ、定電流源の出力電流iの値に影響さ
れることなく高精度の測定が可能になる。さらに入力回
路の増幅器のオフセット成分Vos1,Vos2は理論的に補
正されることになり、誤差要因にはならない。
項1記載の発明によれば、1台の装置に抵抗信号発生、
抵抗信号測定、電圧信号発生および電圧信号測定の機能
を少ない回路素子で組み込むことができ、簡単な切り換
え回路でこれらの機能の中から任意の機能を選択でき
る。
ば、測温抵抗体が接続される温度測定装置の保守調整な
どを実際の測温抵抗体を用いることなく高精度に行うこ
とができ、測温抵抗体があれば直ちに温度を測定でき、
また測温抵抗体が接続される温度測定装置の故障の有無
を測温抵抗体で温度を実測して測定結果を比較すること
により確認できる。
ば、熱電対が接続される温度測定装置の保守調整などを
実際の熱電対を用いることなく高精度に行うことがで
き、熱電対があれば直ちに温度を測定でき、また熱電対
が接続される温度測定装置の故障の有無を熱電対で温度
を実測して測定結果を比較することにより確認できる。
ば、抵抗や電圧や温度等の測定結果を必要に応じてレコ
ーダ等で記録できる。そして本発明のうちで請求項5記
載の発明によれば、測温抵抗体が2線式接続の場合には
2線測定が行われて3線式接続の場合にはリード線抵抗
の影響を補償した3線測定が行われ、これらは特別なス
イッチ切り換え操作なしに入力接続を自動識別すること
によって実行される。
施例を示す回路構成図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 演算増幅器よりなる電流電圧変換回路
と、変換係数が設定可能で電流電圧変換回路の出力に変
換係数を乗算して変換出力するD−A変換器と、2系統
の入力端子を有しこれら2入力の比率演算結果を変換出
力するA−D変換器と、基準電圧源と、抵抗測定用定電
流源と、信号発生モードと信号測定モードとを切り換え
る第1の切換スイッチ群と、抵抗モードと電圧モードと
を切り換える第2の切換スイッチ群とで構成され、 信号発生モードでは電流電圧変換回路の出力をD−A変
換器に加え、信号測定モードではA−D変換器の一方の
入力端子に電流電圧変換回路の出力を加えるとともに他
方の入力端子に被測定信号を加え、 抵抗モードでは電流電圧変換回路を構成する演算増幅器
の非反転入力端子を共通電位点に接続するとともに反転
入力端子には抵抗測定電流を加え、 電圧モードでは電流電圧変換回路を構成する演算増幅器
の非反転入力端子に基準電圧源の出力を加えることを特
徴とする電圧・抵抗発生測定装置。 - 【請求項2】 請求項1の電圧・抵抗発生測定装置にお
いて、 抵抗信号発生モードに測温抵抗体の等価抵抗発生機能を
設け、抵抗信号測定モードに測温抵抗体を温度センサと
する温度測定機能を設けたことを特徴とする電圧・抵抗
発生測定装置。 - 【請求項3】 請求項1の電圧・抵抗発生測定装置にお
いて、 電圧信号発生モードに熱電対の等価熱起電力発生機能を
設け、電圧信号測定モードに熱電対を温度センサとする
温度測定機能を設けたことを特徴とする電圧・抵抗発生
測定装置。 - 【請求項4】 請求項1の電圧・抵抗発生測定装置にお
いて、 信号測定モードの測定結果をD−A変換器からアナログ
信号として取り出すことを特徴とする電圧・抵抗発生測
定装置。 - 【請求項5】 リード線抵抗r1〜r3を有する測温抵
抗体の3本のリード線がそれぞれ接続される3個の端子
Ta,Tb,Tcと、 端子Taとバッファアンプを構成する演算増幅器A2の
非反転入力端子の間に接続されたアナログスイッチS1
と、 端子Tcと演算増幅器A2の非反転入力端子の間に接続
されたアナログスイッチS2と、 端子Tbと演算増幅器A2の非反転入力端子の間に接続
されたアナログスイッチS3と、 端子Taに接続された定電流源8と、 反転入力端子には端子Tbが直接接続されるとともに抵
抗r4(r1=r2=r,r4>>r3)を介して端子T
cが接続された電流電圧変換回路を構成する演算増幅器
A1と、 バッファアンプの出力と電流電圧変換回路の出力の比率
演算結果を変換出力するA−D変換器と、 アナログスイッチS1〜S3を順次選択的にオンにした
ときの各検出電圧V1,V2,V3を取り込みV1−2
・V2+V3の演算を行うマイクロプロセッサとを具備
し、 測温抵抗体が3線式接続の場合にはリード線抵抗とオフ
セットの補償が行われ、2線式接続の場合にはオフセッ
ト補償のみが行われることを特徴とする電圧・抵抗発生
測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26553497A JP3937364B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 電圧・抵抗発生測定装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP26553497A JP3937364B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 電圧・抵抗発生測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11108774A true JPH11108774A (ja) | 1999-04-23 |
JP3937364B2 JP3937364B2 (ja) | 2007-06-27 |
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ID=17418468
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP26553497A Expired - Fee Related JP3937364B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 電圧・抵抗発生測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3937364B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104810122A (zh) * | 2015-04-14 | 2015-07-29 | 常州信息职业技术学院 | 程控精密电阻箱 |
CN110618300A (zh) * | 2019-09-18 | 2019-12-27 | 宿州市泰华仪表有限公司 | 一种模拟电阻的电路 |
CN117782369A (zh) * | 2023-12-27 | 2024-03-29 | 上海钧嵌传感技术有限公司 | 一种rtd线制数量的测量电路及方法 |
-
1997
- 1997-09-30 JP JP26553497A patent/JP3937364B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN110618300A (zh) * | 2019-09-18 | 2019-12-27 | 宿州市泰华仪表有限公司 | 一种模拟电阻的电路 |
CN117782369A (zh) * | 2023-12-27 | 2024-03-29 | 上海钧嵌传感技术有限公司 | 一种rtd线制数量的测量电路及方法 |
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JP3937364B2 (ja) | 2007-06-27 |
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