JPS5816073Y2

JPS5816073Y2 - 抵抗・電気信号変換装置

Info

Publication number: JPS5816073Y2
Application number: JP17808276U
Authority: JP
Inventors: 稔田向
Original assignee: 横河電機株式会社
Priority date: 1976-12-28
Filing date: 1976-12-28
Publication date: 1983-04-01
Also published as: JPS5394165U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、例えば測温抵抗体や半導体ストレンゲージ等
の抵抗体に電流を流すことによって生ずる電圧を検出し
て抵抗変化を電気信号に変換する抵抗・電気信号変換装
置に関するものである。

一般にこの種の抵抗・電気信号変換装置においては、抵
抗体が遠隔の測定点に配置されており、変換用の電気回
路とは導線によって結ばれ導線の抵抗が抵抗体の抵抗と
直列になるため、導線抵抗の値が抵抗体の抵抗値に対し
て無視できなくなると変換結果に誤差を生ずる。

したがって従来様々の手段が抵抗体の導線抵抗の影響を
除去するために提案されているが、最近のように抵抗体
の抵抗値変化の非直線性を補正するために抵抗体に流す
電流を抵抗値変化に応じて変える場合には、導線抵抗の
影響を除去することが容易ではなかった。

そして直線化のための動作も導線抵抗の影響を受はスパ
ン誤差の原因となり高精度なものを得ることが困難であ
った。

さらに抵抗体が危険場所に配置される場合には変換回路
を本質安全防爆回路とする必要があり、従来は例えば特
願昭４６−４２８４２号に示されているように直線化の
ための演算抵抗を電流制限抵抗として用いなければなら
ず構成が複雑となる欠点があった。

本考案は、上述のごとき欠点のない新規な抵抗・電気信
号変換装置を提供するものである。

以下図面により本考案装置を抵抗体として白金測温抵抗
体を用いた実施例につき詳細に説明する。

第１図は本考案装置の一実施例を示す接続図である。

図において、Ｒｔは３線式の測温抵抗体で、１１．１２
，１３はその導線を、Ａ、Ｂ、Ｃはその端子を表わして
いる。

ＯＰ１〜ＯＰ４は各々演算増幅器、Ｒｂ０〜Ｒ５３は各
々バリヤ抵抗、Ｒ１−Ｒ１５は各々抵抗、Ｅｓは基準の
直流電源、ＶＲは可変抵抗素子で、フォートカプラＰＣ
が例示されている。

フォートカプラＰＣは発光素子ＣＤと受光素子ＣＲを有
し、発光素子ＣＤに流れる電流に応じて受光素子ＣＲの
抵抗値Ｒｏが変化する。

測温抵抗体Ｒｔには、演算増幅器ＯＰ２の入力インピー
ダンスが充分に大きいので、点Ｐ→バリヤ抵抗Ｒｂ１→
端子Ａ→導線１１→測温抵抗体Ｒｔ→導線１３→端子Ｃ
→バリヤ抵抗Ｒｂ３→基準電位点なる経路で電流１１が
供給されている。

よって点Ｐに生ずる電圧ｅ１および測温抵抗体Ｒｔの端
子Ｂに生ずる電圧ｅ２は、第４図の等価回路図に示すよ
うに、導線１１，１２，１３ノ抵抗値をそれぞれｒｌ、
ｒ２．ｒ３とすれば、（１）式および（２）式で与えら
れる。

ｅｌ”（Ｒｂ１＋ｒ１＋Ｒｔ＋ｒ３＋Ｒｂ３ン１１
（１）ｅ２− （ｒ３＋Ｒｂ３
）Ｌｌ（２）点Ｐに生ずる電圧ｅ１が演算増幅器ＯＰ１の入力端子（
−）に抵抗ＲＬＲ２で分圧された液加えられ、測温抵抗
体Ｒｔの端子Ｂに生ずる電圧ｅ２がバリヤ抵抗Ｒｂ□を
介して演算増幅器ＯＰ２の入力端子（＋）に加えられる
。

演算増幅器ＯＰ２は抵抗Ｒ５，Ｒ６により分圧帰還が施
されており、その出力ｅ３は次式で与えられる。

演算増幅器ＯＰ２の出力ｅ３が抵抗Ｒ３を介して演算増
幅器ＯＰ１の入力端子（＋）に加えられる。

演算増幅器ＯＰ１の出力は抵抗Ｒ７を介してフォートカ
プラＰＣの発光素子ＣＤに与えられる。

フォートカプラＰＣの受光素子ＣＲには電流１２が供給
されており、その両端電圧ｅ。

が演算増幅器ＯＰ１の入力端子（＋）に抵抗Ｒ４を介し
て加えられている。

ＯＰｌは可変抵抗素子ＶＲであるフォートカプラＰＣの
受光素子ＣＲの抵抗値をＲＯとすると、ｅｌおよびｅ３
との間で（４）式の関係が成立するように動作する。

よって、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の値を等しく選べ
ば、可変抵抗素子ＶＲの抵抗値Ｒｏは、となり、電圧ｅ１．ｅ３の差に比例したものとなる。

（５）式に（１）式、（２）式、（３）式を代入すると
、ＲＯはとなる。

そして測温抵抗体Ｒｔの導線１１，１２，１３の抵抗値
はほとんど等しくｒｌ−ｒ２＝ｒ３＝ｒであり、またバ
リヤ抵抗Ｒｂ０．Ｒ５２，Ｒｂ３の抵抗値も等しく選ば
れており、Ｒｂ１＝Ｒ５□＝Ｒｂ３＝Ｒｂであるので、
（６）式は（７）式の如く表わすことができる。

ここで、演算増幅器ＯＰ２の帰還回路の抵抗Ｒ５，Ｒ６
の抵抗値を等しくすれば、Ｒｏはとなり、可変抵抗素子ＶＲの抵抗値Ｒｏは測温抵抗体Ｒ
ｔの抵抗値と電流の比ｉ、／ｉ、、のみに比例し、導線
の抵抗ｒおよびバリヤ抵抗Ｒ６の影響を受けない。

すなわち演算増幅器ＯＰ１．ＯＰ２と演算抵抗Ｒ１〜Ｒ
６を用いて３線式測温抵抗体Ｒｔの抵抗値のみを２線式
の可変抵抗素子ＶＲの抵抗値Ｒｏに変換している。

一方演算増幅器ＯＰ３は、直流電圧Ｅｓおよび抵抗ＲＢ
、Ｒ９、Ｒ１ｏとによりフォートカプラＰＣの受光
素子ＣＲに電流１２を流すための電流源を形成し、かつ
ＣＲの両端電圧ｅ。

が入力端子（＋）に加えられているので゛、出力電流１
２は、となり、可変抵抗素子ＶＲであるフォートカプラＰＣの
受光素子ＣＲの抵抗値Ｒｏが大きくなる程増加する。

また演算増幅器ＯＰ４は抵抗Ｒ１□、Ｒ□２、Ｒ１
３１Ｒ］４．Ｒｔｓとともに、前記電流１２を検出し、
測温抵抗体Ｒｔに流す電流１１に変換する電流／電流変
換回路を構成しており、抵抗Ｒ，，Ｒ２の抵抗値を信号
源の測温抵抗体Ｒｔ、バリヤ抵抗Ｒ５および導線の抵抗
値ｒより充分に大きく選べば、抵抗Ｒ１５を流れる電流
が測温抵抗体Ｒｔを流れる電流１１となる。

抵抗Ｒ１５を流れる電流すなわち１１は、となる。

ここで、抵抗Ｒ１１，Ｒ工２．Ｒ工。、Ｒ工、の抵抗
値を等しく選べば、１□はとなり、ｉ２に比例した電流となる。

よって、可変抵抗素子ＶＲであるフォートカプラＰＣの
受光素子ＣＲの両端に生ずる出力電圧ｅ。

は、（８）式、（９）式および（１１）式より、ただし
、となり、測温抵抗体Ｒｔの抵抗値が大きくなる程増加率
が上がる。

したがって、Ｋの値を選ぶことによって温度に対して直
線的に増加する出力電圧ｅ。

を得ることができる。

このように可変抵抗素子ＶＲの抵抗値変化を利用して直
線化を行うようにしているので、導線の抵抗ｒおよびバ
リヤ抵抗Ｒｂの影響を受けずスパン誤差がなくなる。

また３個のバリヤ抵抗を測温抵抗体Ｒｔの各導線に直列
に接続することによって本質安全防爆回路を構成でき、
直線化のための演算回路の抵抗値に何ら制限を受けず、
全体構成が簡単になる。

なお、上述では可変抵抗素子ＶＲに流す電流１２をその
抵抗値Ｒｏに応じて変化させる場合を示したが、第２図
に示すように可変抵抗素子ＶＲには一定電流１２を流し
、測温抵抗体Ｒｔに可変抵抗素子ＶＲの抵抗値Ｒｏに応
じて変化する電流を流すようにしてもよい。

また第２図においては、測温抵抗体Ｒｔの端子Ａをバリ
ヤ抵抗Ｒｂ３を介して基準電位点に接続し、端子Ｃをバ
リヤ抵抗Ｒｂ１を介して点Ｐに接続するとともに、点Ｐ
に生ずる電圧ｅ１を抵抗Ｒ１を介して演算増幅器ＯＰ１
の入力端子（−）に加え、端子Ｂに生ずる電圧ｅ２をバ
リヤ抵抗Ｒ６２を介して演算増幅器ＯＰ１の入力端子（
＋）に加え、また可変抵抗素子ＶＲの両端電圧ｅ。

を抵抗Ｒ４を介して演算増幅器ＯＰ１の入力端子（−）
に加え、かつ抵抗Ｒ１，Ｒ４の抵抗値を等しく選ぶこと
によって、２線式の可変抵抗素子ＶＲの抵抗値Ｒｏを３
線式測温抵抗体Ｒｔの抵抗値のみに比例させている。

またフォートカプラＰＣとして２個の受光素子ＣＲ，Ｃ
Ｒ’を用いて、一方を帰還用、他方を出力用としてもよ
い。

この場合第３図に示すように、受光素子ＣＲに電流１２
を流す電流源とＣＲ’に電流ｉ３を流す電流源を別にす
れば、入出力間の絶縁ができ、また測温抵抗体Ｒｔおよ
び受光素子ＣＲにはそれぞれ一定の電流１１，１２を流
し、受光素子ＣＲ’にその抵抗値Ｒｏに応じて変化する
電流１３（−Ｒ１７ＥＳ’／ＲｘｃＲ１８ＲｏＲ
１７）を流すようにして直線化を行なってもよい。

さらに第３図においては、受光素子ＣＲに流れる電流１
２を測温抵抗体Ｒｔに流れる電流１２とは逆極性にする
ことにより、測温抵抗体Ｒｔの接続を第１図と同じで演
算増幅器ＯＰ２を省略しである。

なお上述では、可変抵抗素子ＶＲとしてフォートカプラ
ＰＣを例示したが、電界効果トランジスタ等必要に応じ
て他の素子を用いることができる。

また抵抗体としては白金測温抵抗体以外の測温抵抗体や
半導体ストレンゲージ等を用いることができる。

さらに本質安全防爆回路を構成する必要がないときはバ
リヤ抵抗Ｒｂ、、Ｒｂ□、Ｒｂ３を省略できることは言
うまでもない。

以上説明したように本考案においては、３線式の抵抗体
の抵抗値を２線式の可変抵抗素子の抵抗値に変換し、こ
の可変抵抗素子の抵抗値を利用して直線化を行なうよう
にしているので、抵抗体の導線抵抗やバリヤ抵抗の影響
を受けずに直線化を行なうことのできる新規な抵抗・電
気信号変換装置を簡単な構成で実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置の一実施例を示す接続図、第２図お
よび第３図は本考案装置の他の実施例を示す接続図、第
４図は本考案装置の動作説明のための等価回路図である
。Ｒｔ・・・・・・抵抗体、ＶＲ・・・・・・可変抵抗素
子、ＯＰ１〜ＯＰ４・・・・・・演算増幅器、Ｒ１〜Ｒ
１Ｂ・・・・・・抵抗、Ｒ６１〜Ｒｂ３・・・・・・バ
リヤ抵抗、Ｅｓ、Ｅｓ’・・・・・・直流電源、ＰＣ
・・・・・・フォートカプララ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

３線式の抵抗体と、この抵抗体に電流を供給する手段と
、前記抵抗体の基準電位点に接続されている導線以外の
他の２本の導線の端子にそれぞれ生ずる電圧またはこれ
に関連する電圧が演算抵抗を介して差動的に加えられる
演算増幅器と、この演算増幅器の出力により抵抗値が変
化する可変抵抗素子と、この可変抵抗素子に電流を供給
する手段と、前記可変抵抗素子の抵抗値に応じた電圧を
演算抵抗を介して前記演算増幅器に加える手段とを有し
、前記演算抵抗を選択して３線式抵抗体の抵抗値を２線
式の可変抵抗素子の抵抗値に変換するとともに、この可
変抵抗素子の抵抗値を利用して直線化を行なうようにし
たことを特徴とする抵抗・電気信号変換装置。