JPS586079Y2 - 抵抗電気信号変換装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、抵抗電気信号変換装置に関するものであって
、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値変化を
電気信号の変化に変換する装置において、抵抗体の導線
抵抗の影響を除くとともに温度等に対応した抵抗値の変
化を直線的な電気信号の変化に変換できるようにしたも
のである。

一般に、この種の装置では、抵抗体が遠隔の測定点に配
置され、変換用の電気回路とは導線によって結ばれてお
り、導線の抵抗が抵抗体と直列になっている。

したがって、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、そのままでは変換結果に誤差を生じ
ることになる。

また、温度等に対応した抵抗値の変化は、直線的な電気
信号の変化に変換できることが望ましい。

これらの点に着目した従来の装置として、例えば特開昭
４９−８２３７６号公報に記載された装置がある。

この装置は、２個の演算増幅器を用い、測温抵抗体の抵
抗値の変化に応じて測温抵抗体に流れる電流を変化させ
て温度に比例した出力電圧を得るようにするとともに、
測温抵抗体の導線抵抗が基準抵抗及び測温抵抗体に等し
く加算されるようにして測温抵抗体に流れる電流と基準
抵抗に流れる電流とを等しくし、測温抵抗体の導線抵抗
の影響を取り除くようにしたものである。

しかし、このような従来の装置によれば、測温抵抗体に
流れる電流と基準抵抗に流れる電流の大きさが異なると
測温抵抗体の導線抵抗による誤差を生じることになり、
好ましくない。

本考案は、このような従来の装置の欠点も解決したもの
であって、以下、図面により詳細に説明する。

第１図は、本考案の一実施例を示す回路図であって、Ｒ
１は３線式の測温抵抗体、ａ、ｂ、ｃは各導線の端子、
ｒ、〜ｒ３は各導線の抵抗を表わしている。

本実施例では、測温抵抗体Ｒｔとして、温度上昇に対し
て抵抗値の増加率が徐々に減少する白金の例を示してい
る。

ＯＰｌは電流源回路を構成する第１の演算増幅器であっ
て、非反転入力端子（ト）は共通電位点に接続され、出
力端子と共通電位点間には抵抗体Ｒｔの両端の第１の導
線ｒ１、第３の導線ｒ３．基準抵抗Ｒｚ、Ｒｓおよび基
準電源Ｅｓが直列に接続され、反転入力端子（へ）には
演算抵抗Ｒ２を介して基準電源Ｅｓに接続された基準抵
抗Ｒｓと導線ｒ８に接続された基準抵抗Ｒｚとの接続点
ｄが接続されている。

Ｏ１２は差動増幅器を構成する第２の演算増幅器であっ
て、非反転入力端子（ト）は抵抗体Ｒｔの第２の導線ｒ
２の端子すに接続され、反転入力端子に）は演算抵抗Ｒ
３を介して抵抗体Ｒｔの第１の導線ｒ１の端子ａに接続
され、出力端子は抵抗Ｒｏを介してトランジスタＱのベ
ースに接続されている。

トランジスタＱは電圧電流変換回路を構成するものであ
って、そのコレクタは負荷であるパラシングユニツ１−
ＢＵの巻線りを介して電源子に接続され、そのエミッタ
は抵抗Ｒを介して共通電位点に接続されている。

そして、電圧電流変換回路の抵抗Ｒ１とトランジスタＱ
のエミッタとの接続点は、演算抵抗Ｒ１を介して第１の
演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子（へ）に接続されると
ともに、演算抵抗Ｒ４を介して第２の演算増幅器のＯ１
２の反転入力端子（へ）に接続されている。

このように構成された回路の動作について説明する。

第１図の回路において、電流源回路を構成する第１の演
算増幅器ＯＰ１に着目すると、電流電源回路は第２図の
ようになる。

ここで、各演算増幅器を理想増幅器とする。

今、演算増幅器ＯＰｌ（７Ｊ叉転入力端子に）に一定電
圧Ｅｃ’に加えるものとすると、演算増幅器ＯＰ１の出
力インピーダンスは零なので抵抗Ｒ３から先の回路の影
響は無視でき、演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子（１
）の入力抵抗は無限大なので導線抵抗ｒ２より先は開放
と考えられる。

そして、ｄ点の電位をＥｄとし、抵抗Ｒ１゜Ｒ２を流れ
る電流をＩｘとすると、演算増幅器ＯＰ１の各入力の電
位は等しいので、 となり、 となる。

従って、基準抵抗Ｒｓを流れる電流Ｉｓ’とし、基準抵
抗Ｒｚ、導線抵抗ｒ３）測温抵抗Ｒｔ及び導線抵抗ｒ１
を流れる電流をＩｓとすると、ｌ５＝Ｉｓ’＋Ｉｘとな
り、 となる。

次に、差動増幅器を構成する第２の演算増幅器ＯＰ２に
着目すると、第３図のようになる。

第３図において、ｂ点の電位をＥｂとすると、 Ｅｂ＝Ｅｄ−Ｉ ｓ （ｒ３ ＋ Ｒｚ ）
（３）となり、ａ点の電位をＥａとすると、 Ｅａ＝Ｅｄ−Ｉｓ（ｒ３＋Ｒｚ＋Ｒｔ＋ｒ１）
（４）となる。

ここで、前述のように、演算増幅器ＯＰ１の出力インピ
ーダンスは零、演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子（１
）の入力抵抗は無限大となるので、演算増幅器ＯＰ２は
第４図のようになる。

この第４図から、 となり、 Ｅｔは、 となる。

この（６）式に（３） ｔ （４）式を代入すると、と
なる。

一方、（２）式からＥｃは、となり、（１）式からＥｄ
は、 となる。

そして・（９）式を（７）式に代入すると、となる。

ここで、Ｒ３＝Ｒ４とし、ｒ１〜ｒ３も等しいものとす
ると、（１０）式から、 となる。

この（１１）式から明らかなように、出力電圧Ｅｔは、
導線抵抗ｒ１〜ｒ３の影響を全く受けないことになる。

ところで、（１１）式では、演算増幅器ＯＰ１の反転入
力端子（へ）には一定電圧Ｅｃを加えているので、出力
電圧Ｅｔは抵抗体Ｒ１７）変化に対応した出力となって
いる。

本実施例では、白金測温抵抗体を用いているので、抵抗
体Ｒｔの抵抗値の増加に応じて抵抗体Ｒｔに流れる電流
Ｉｓ’に増加させることにより出力電圧Ｅｔの変化率を
増加させることができ、温度変化に対して直線的に変化
する電気信号Ｅｔを得ることができる。

そこで、本考案装置では、出力電圧Ｅｔ’に演算増幅器
ＯＰ１の反転入力端子（→に帰還している。

すなわち、（２）式において、Ｅｃの代わりにＥｔとお
くと、 となる。

この０２）式ヲ０１）式に代入すると、 となる。

なお、第１図において、抗抗Ｒ７の値は、帰還電圧Ｅｆ
＝Ｒ，ｌＩｌが出力電圧Ｅｔと等しくなるように設定し
ておく、また、この抵抗Ｒ１の値は、電流Ｉｌが演算抵
抗Ｒ１＋ Ｒ４側に流れて誤差とならないようにＲ１＜
Ｒ１，Ｒ４’を満足するようにする。

これらから明らかなように、本発明によれば、抵抗体の
導線抵抗の影響を受けることがなく、かつ温度等の変化
に対して直線的に変化する電気信号を得ることができる
抵抗電気信号変換装置が、比較的簡単な回路構成で実現
できる。

なお、本実施例では、測温抵抗体として温度上昇に対し
て抵抗値の増加率が減少する白金の例について説明した
が、ニッケル等のように温度上昇に対して抵抗値の減少
率が減少する測温抵抗体を用いる場合には、第１図にお
ける抵抗体Ｒｔと基準抵抗Ｒｚｋ入れかえるとともに、
電圧電流変換回路の接続を変え、測温抵抗体Ｒｔの抵抗
値が大きくなるのにしたがって出力電圧Ｅｔが減少する
ようにすればよい。

これにより、本実施例と同様に、抵抗体の導線抵抗の影
響を受けることがなく、かつ温度変化に対して直線的に
変化する電気信号を発生する装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す回路図、第２図〜第４
図は第１図の各部を機能別に分割して示した要部回路図
である。 Ｒｔ・・・・・・測温抵抗体、ＯＰ□、Ｏ２０・・・・
・・演算増幅器、Ｑ・・・・・・トランジスタ、Ｒ１−
Ｒ４・・・・・・演算抵抗ＢＵ・・・・・・バランシン
グユニット、Ｌ・・・・・・巻線、Ｒｚ 。 Ｒｓ・・・・・・基準抵抗、Ｅｓ・・・・・・基準電源
。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ３線式の抵抗体と、非反転入力端子が共通電位点に接続
   され、出力端子と共通電位点間に抵抗体の両端の第１、
   第３の導線および基準抵抗と基準電源を含む直列回路が
   接続され、反転入力端子には演算抵抗を介して抵抗体の
   導線と基準電源に接続された基準抵抗との接続点が接続
   された第１の演算増幅器よりなる電流源回路と、抵抗体
   の両端の第１、第３の導線間の電圧を差動的に検出する
   第２の演算増幅器よりなる差動増幅器と、差動増幅器の
   出力を電流に変換して負荷に加える電圧電流変換回路と
   、電圧電流変換回路の出力の一部を第１、第２の演算増
   幅器の反転入力端子にそれぞれ帰還する演算抵抗を具備
   した抵抗電気信号変換装置。