JPS61156499A - 測温抵抗体用多点温度検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、測温抵抗体用多点温度検出回路に関し、更に
詳しくは、導線抵抗の影響を排除した測温抵抗体用多点
温度検出回路に関する。

（従来の技術） 測温抵抗体は、その材質として白金を用いた温度検出素
子で、その抵抗値が温度によって変化することを利用し
ている。測温抵抗体を温度検出素子として用いる場合、
熱雷対のように基準接点補償を行う必要がない等の簡便
さから、各方面で多用されている。第４図は、測温抵抗
体を用いた多点温度検出回路の従来例を示す図である。

図において、Ｒｔｌ乃至Ｒｔｎ（ｎは整数。以下同じ）
は３線式の測温抵抗体、Ｒｚ　ｔ　、Ｒ１２、Ｒｔ　ｓ
は測温抵抗体Ｒｔ１と共にブリッジＢ　Ｇ　１を構成す
る抵抗である。Ｒｎ１．　Ｒｎ２．　Ｒｎ３についても
、同様である。

ブリッジＢ　Ｇ　ｌの抵抗Ｒ１１とＲｔ２の接続点には
、ブリッジ回路用電源Ｅが接続されている。

ブリッジＢＧｎについても、同様である。、Ｓｌ乃至３
ｎは、各ブリッジＢ　Ｇ　ｔ〜ＢＧｎの出力を切換える
スイッチで、８１〜Ｓｎは、マルチプレクサを構成して
いる。Ｒ１とＲ３及びＲ２とＲ４はそれぞれマルチプレ
クサのＨ，Ｌ出力ラインに接続された抵抗、ＵｌはＲ１
とＲ３及びＲ２とＲ４の接続点の電圧を入力とする増幅
器である。抵抗Ｒ３の他端は接地され、抵抗Ｒ４の他端
は増幅器Ｕ１の出力に接続され、帰還回路を構成してい
る。

Ｕ２は、増幅５ＬＩｔの出力を受けてディジタルデータ
に変換するＡ／Ｄ変換器、Ｕ３は該Ａ／Ｄ変換器Ｕ２の
出力を受けて演算処理を行い、温度を算出するプロセッ
サである。プロセッサＵ３としては、例えばマイクロコ
ンピュータが用いられる。

このように構成された回路の動作を概説すると、以下の
通りである。

各ブリッジＢ　Ｇ　ｔ〜ＢＧｎは、基準温度（例えば０
℃）時において出力が０になるように調整しておくと、
周囲温度に応じた電圧信号を発生する。

これらブリッジ出力は、マルチプレクサにより順次、切
換えられて増幅器Ｕ１に送られる。増幅器Ｕｚは入力信
号を増幅する。増幅器Ｕ１の出力は、続＜Ａ／Ｄ変換器
Ｕ２によってディジタルデータに変換される。このディ
ジタルデータは、温度に対して非線形であるので、プロ
セッサＵ３は線形化演算を行って、実際の温度値に変換
する。

（発明が解決しようとする問題点） 従来のこの種の回路においては、各ブリッジ毎に精密抵
抗３本＜ＢＧｒの場合について考えるとＲ１＞　、　Ｒ
ｔ　２１　Ｒｔ　ｓ　）が必要になり極めて高価な回路
になる。更に、精密抵抗として巻線抵抗を用いるものと
すると、各チャネル毎に巻線抵抗３本を設ける必要があ
る。この結果、巻線抵抗がプリント板上のほとんどを占
めてしまいプリント板の利用率も悪くなってしまう。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであって、
その目的は、各測定チャネル毎に精密抵抗を必要とせず
従って安価な構成の多点Ｓ度検出回路を、精度をおとす
ことなく実現することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記した問題点を解決する本発明は、複数個の測温抵抗
体にゼロサプレス用抵抗を介して定電流を流すための定
電流源と、該定電流源の出力を各測温抵抗体に与える第
１のマルチプレクサと、各測温抵抗体の出力を該第１の
マルチプレクサと連動じて切換える第２のマルチプレク
サと、該第２のマルチプレクサ出力を受けて導線抵抗の
影響を打消すように入力抵抗及び帰還抵抗の抵抗値が定
められた増幅器とにより構成され、該増幅器の出力をそ
の出力とすることを特徴とするものである。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示す電気回路図である。第
４図と同一のものは同一の番号を付して示す。図におい
て、Ｒｏｌ乃至Ｒ，）ｎはそれぞ°れ３線式測濡抵抗体
Ｒｔｘ〜Ｒｔｎの１線に接続されたゼロサプレス用抵抗
、８１は各測温抵抗体に定電流を流すための定電流源、
Ｓ　Ｉ　１乃至Ｓｌｎは定電流源８１の出力を各測温抵
抗体Ｒｔｔ−Ｒｔｎに供給するためのスイッチである。

これらスイッチＳｌｚ〜Ｓｉｎは、第１のマルチプレク
サＭ１を構成している。

Ｓｔｔ乃至Ｓｔｎは、各測温抵抗体Ｒ１１〜Ｒｔｎの出
力を受けるスイッチで、これらスイッチＳ１１〜Ｓｔｎ
は第２のマルチプレクサＭ２を構成しており、第１のマ
ルチプレクサＭ１と連動してその接点が切換るようにな
っている。例えば、第１のマルチプレクサＭｌのスイッ
チＳ　Ｉ　ｔと第２のマルチプレクサＭ２のスイッチ８
１１とが同時にオンオフするようになっている。第２の
マルチプレクサＭ２の２次側スイッチは、それぞれ共通
接続されている。マルチプレクサＭ　１　、　Ｍ　２と
しては、例えばＦＥＴをアナログスイッチ素子として用
いたものが用いられる。これらマルチプレクサＭｌ　、
Ｍ２のスキャニングは、プロセッサＵ３により制御され
る。ＵＩＯは第２のマルチプレクサＭ２の２次側出力を
増幅する増幅器、Ｒｔ　ｃ　＋Ｒ１１は該増幅器ＵｔＯ
の入力抵抗、Ｒ１２は帰還抵抗である。

抵抗ＲＩＯＩＲ１１１Ｒ１２の一端は共通接続されて増
幅器ＵｔＯの負入力端子に入っている。

抵抗ＲＩＯの他端はスイッチ８１１のＡ側に接続され、
抵抗Ｒ１１の他端は接地されている。又、増幅器ＵｔＯ
の正入力端子は、スイッチＳ１ｔのＢ側に直接接続され
、出力はＡ／Ｄ変換器Ｕ２に入っている。尚、図中の測
温抵抗体Ｒｊ＋〜Ｒｔｎに示したｒは導線抵抗を示す。

このように構成された回路の動作を説明すれば、以下の
通りである。

プロセッサＵ３は、第１及び第２のマルチプレクサＭ＋
、Ｍ２にスキャニング制御信号を印加し、それぞれ第１
のチャネル相当スイッチＳＩ１．Ｓ１１から順次オンに
していく。今、第１のチャネル相当スイッチ８１１．Ｓ
ｌｌがオンになったときの、増幅器Ｕ＋ｏの出力Ｅｏを
求めてみる。図のＡ点、Ｂ点の電圧ＶＡ、Ｖａは、電流
源ＳＩの電流値をＩとするとそれぞれ次式で与えられる
。

ＶＡ−（２ｒ＋ＲＯ１＋Ｒｔｌ）Ｉ　　（１）Ｖａ＝（
ｒ＋Ｒｔｔ）ｒ　　　　　　−（２）尚、各抵抗の伯と
して、識別信号をそのまま用いた（この項、以下同じ）
。ＶＡは抵抗ＲｔｏとＲ１１とで分圧されて、増幅器Ｕ
ＩＯの負入力に入り、Ｖａは増幅器Ｕｔｃの°正入力に
そのまま入っている。

増幅器ＬＩ＋ｏの出力Ｅｏは、Ｖａの増幅出力とＶｓの
増幅出力をＩｌｎ　ＲＬ、たちのと考えることができる
。入力抵抗ＲＩＯの抵抗値をＲ１帰還抵抗Ｒ１２の抵抗
１ホ１をｋ　Ｒ（ｋは実数）とするとＶＡによる増幅器
Ｕｔｏの出力ＥＡは次式で与えられる。

ＥＡ−〜（ｋＲ／Ｒ）ＶＡ　　　　　　（３）次に、接
地抵抗Ｒ１ｔの抵抗値をＩＩＩＲ（Ｉｌｌは実数）とす
るとＶＢによる増幅器Ｕｔｏの出力Ｅａは次式で与えら
れる。

Ｅａ　＝　［１＋　（ｋ　Ｒ／Ｒ／／ｍ　Ｒ）］Ｖａ但
し、Ｒ／／ｍＲは抵抗ＲｔｃとＲｔｔの並列合成抵抗値
を表わす。（１）〜（４）式より増幅器Ｕ１ｏの出力Ｅ
ｏは次式のように表わされる。

ＥＯ＝ＥＡ　＋［Ｅａ ＝［１工（、ｋＲ／Ｒ／／ｍＲ）ＩＸ （ｒ　＋Ｒｔ　１）　ｒ −（ｋ　Ｒ／Ｒ） （２ｒ＋Ｒｏ　ｔ　＋Ｒｊ　ｔ　）　ｒ（５）式は更に
次のように変形することができる。

Ｅｃ＝［１＋（（ｍ＋１）ｋ／ｍ）ｌｘ（’　　＋Ｒｔ
　　ｔ　　）　　１ −ｋ　　（２ｒ　　＋Ｒｏ　　ｔ　　＋Ｒｔ　　ｔ　　
）　　Ｔ＝ＥＲｔ＋　　（１＋（ｍ＋１）ｋ、／＋）−
ｋ（Ｒｏｚ’、Ｒｔｔ）　　コ　　ｒ↓　（１＋　　（
１＋１　）ｋ　、／ｆｆｌ　　−２ｋ　　）　　（ｒ今
、（６）式の第２項がＯになるように信とｋを決めると １本（ｋ　、／ｍ　＞　−ｋ　　　　　　　　　　（７
）となるようにすればよい。この結果、（６）式の右辺
第２項はＯになり、ＥＯは次式のように簡略化される。

Ｅｏ＝ｋ　　（Ｒｔｔ−Ｒｏｔ　）１　　　　　（８）
（８）式より明らかなように、導線抵抗１゛の影響は排
除されていることがわかる。ゼロサプレス用抵抗Ｒｏｌ
の値を所定の基準温度における測温抵抗体Ｒｔ１の抵抗
値と等しくなるようにしておけば、以後、増幅器ＵｔＯ
は、周囲温度に応じた備差信号のみを出力する。この出
力を、△／Ｄ変換器Ｕ２でディジタルデータに変換し、
続くプロセッサＵ３で演算処理を行うことにより導線抵
抗の影響を受けない正確な温度を求めることができる。

本発明によれ・ば、基準抵抗としては、各チャネル毎に
ゼロサプレス用抵抗１個のみでよく、従って、精度をお
とすことなく安価な回路を実現することができる。

上述の説明においては、ゼロサプレス用抵抗を、定電流
の注入点近辺に設けた場合を例にとって説明したが、第
２図に示すように接地側に設けてもよい。しかしながら
、ゼロサプレス用抵抗をどの装置に設けるかで、耐コモ
ンモード特性が異なってくる。第３図はコモンモード特
性を説明するための図である。（イ）は第１図の、（ロ
）は第２図のそれぞれ等価回路図である。図において、
Ｒ×は測温抵抗体、Ｒ８はゼロサプレス用抵抗、ＳＩは
定電流源、Ｕは増幅器、Ｅｎは同相電圧、Ｃは浮遊容置
である。

（イ）、（ロ）共、図のａ、ｂ端子は高入力インピーダ
ンス回路に入るので、コモンモード特性のモデルとして
は、図に示すようにコンデンサＣを介しての容量結合に
よりｄ点にコモンモード電圧Ｅｎを印加するようにする
のがよい。又、増幅器Ｕとしては、それぞれの入力電圧
をＥＨ，Ｅｌとしたとき出力Ｅｏが（イ）の場合にはＥ
Ｏ−２Ｅｌ−ＥＨ となるように、（ロ）の場合には ＥＯ＝ＥＨ−２ＥＩ となるように構成されているものとする。このように構
成されていると、その出力Ｅｏは何れもＥＯ＝　（Ｒｘ
　−Ｒｓ　）　ｉ　　　　　　　　（９）と表わせる。

ここで、ｉは定電流源ＳＩの出力電流である。

今、浮遊容ｆｆ１Ｃとして０．１μＦ程度のものを考え
ると、５０　Ｈｚにおける抵抗値は３２にΩとなる。ま
ず、（ロ）に示す等何回路についてコモンモード電圧Ｅ
ｎの周波数として、５０Ｈ２のコモンモードが０．１μ
Ｆの容！ｉ結合で加わるものとする。このとき、ＥＨ，
ＥＩはそれぞれ次式で表わされる。

ＥＨ−（ＲＸ　＋Ｒ８＋２ｒ　　）　　ｉ　　＋　（ｒ
　＋Ｒ８）−Ｅｎ／（３２Ｘ１０３　＋ｒ　　＋Ｒｓ　
　）Ｅｌ−（Ｒｓ＋ｒ）ｉ＋＜ｒ＋Ｒｓ） ・Ｅｎ　／　＜３２Ｘ１０”　　＋ｒ　　＋Ｒ８）これ
から、出力ＥＯは次式のようになる。

Ｅｏ　＝Ｅｈ　−２Ｅｌ −（ＲＸ　−Ｒ３）　ｉ　−（ｒ　＋Ｒｓ　）・Ｅｎ／
＜３２Ｘ１０３　＋ｒ　＋Ｒｓ　＞（１２）式の右辺第
２項が誤差項である。Ｅｎ−５Ｖ、Ｒｓ　−１０００，
ｒ　−１６ΩとしＴ　（１２）式より誤差項を求めてみ
ると、誤差分は１８ｍＶとなる。一方、（イ）図の場合
は、誤差分は＜ｒ　＋Ｅｎ　）／　（３２Ｘ１０”　＋
ｒ　）で表わせるので、２．５ｍＶとなる。従って、（
ロ）よりも（イ）の方が耐コモンモードノイズ特性は良
好であることがわかる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、温度信号
を測温抵抗体と基準抵抗との抵抗値の差分として、各チ
ャネル毎に取出せるような構成にすると共に、導線抵抗
の影響も排除することにより、高精度且つ低価格の測温
抵抗体用多点温度検出回路を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電気回路図、第２図は
本発明の他の実施例を示す電気回路図、第３図はコモン
モード特性の説明図、第４図は従来回路間を示す図であ
る。 Ｒｊｚ〜Ｒｔｎ・・・測温抵抗体 Ｒｔｔ＝Ｒｎ３．Ｒｔ〜Ｒ＋、Ｒｔｃ−Ｒｔ２・・・抵
抗 Ｒｏ　ｒ　Ｒｏ　ｎ・・・ゼロサプレス用抵抗８１〜Ｓ
ｎ　、５ｌｔ−３Ｉｎ　、Ｓｔ　１〜Ｓｔ　ｎ・・・ス
イッチ Ｕｓ　、ｕｎ・・・増幅器　Ｕ２・・・Ａ／Ｄ変換器Ｕ
３・・・ブロセッナ　　８１・・・定電流源Ｅ・・・電
源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数個の測温抵抗体にゼロサプレス用抵抗を介して定電
   流を流すための定電流源と、該定電流源の出力を各測温
   抵抗体に与える第１のマルチプレクサと、各測温抵抗体
   の出力を該第１のマルチプレクサと連動して切換える第
   ２のマルチプレクサと、該第２のマルチプレクサ出力を
   受けて導線抵抗の影響を打消すように入力抵抗及び帰還
   抵抗の抵抗値が定められた増幅器とにより構成され、該
   増幅器の出力をその出力とする測温抵抗体用多点温度検
   出回路。