JPS62145170A - 断線検出回路 - 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】 （発明の技術分野） 本発明は、プロセスの温度等を検出する湿度検出センサ
の検出端での断線を検出する断線検出回路の改良に関す
る。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕一般に、プロセ
スの温度を測定する温度検出センサにおいては、温度変
化に伴って抵抗値が変化する測温抵抗体を測定用ブリッ
ジ回路に接続し、上記測温抵抗体の抵抗値変化に応じた
測定用ブリッジ回路の出力変化により温度測定信号を得
るものとなっている。この際、上記測定用ブリッジ回路
には、測温抵抗体と測定用ブリッジ回路とを接続するケ
ーブルの断線検出を行なうために、ブリッジ用直流？ｔ
！の負極側に抵抗を接続し、また工種側にＰＮＰ型トラ
ンジスタのエミッタを接続し、これら抵抗とトランジス
タのコレクタとの間にホトカプラの発光ダイオードを接
続し、ざらにトランジスタのベースと測温抵抗体の両ψ
にとの間にそれぞれダイオードを接続した構成の断線検
出回路が段けられている。すなわち、通常は測定用ブリ
ッジ回路が平衡状態にあるので、各ダイオードのカンー
ド電位はＰＮＰ型トランジスタのコレクタ電位とほぼ同
一となっており、ＰＮＰ型１〜ランジスタは非導通状態
となっているが、測温抵抗体を接続するラインのいずれ
か１本でも断線すると、ダイオードの各カソード電位が
下がり、ＰＮＰ型トランジスタにベース電流が流れるの
でＰＮＰ型トランジスタは導通する。その結果、ホトカ
ブラの発光ダイオードが発光し、ホトカブラのホトトラ
ンジスタから断線検出信号が出力されて測温抵抗体の断
線検出が行なわれる。

しかるに、上述したような断線検出回路においては、温
度測定信号の基準電圧をコモンとして断線検出信号を出
力することができず、ホトカブラにより絶縁を行なって
別のラインから断線検出信号を出力しなければならなか
った。また、ホトカブラの消費電流が大きいため、例え
ば電源ラインと出力ラインとが共通の２１ｔｉｉ式計器
の断線検出回路として用いるには非常に不向きであった
。

そこで、このような問題点を解決するために、第３図に
示す如く、測温抵抗体１を接続点ａ、ｂ。

Ｃにて接続した測定用ブリッジ回路２に、直流電８３よ
りこのブリッジ回路２に供給される直ｍ電圧よりも僅か
に低い比較用電圧を作成する比較用電圧作成回路４と、
測温抵抗体１の両端の各電圧と上記比較用電圧とを比較
する比較回Ｍ５とを設け、この比較回路５の出力信号レ
ベルの変化をもって前記測温抵抗体１の接続ラインの断
線を検出する断線検出回路が提案されている（特願昭５
９−２２２７１３＠）。なお、第３図において、符号６
はｆｉｌｌ定用ブリッジ回路２から出力される温度測定
信号を増幅する増幅器である。

しかるに、この場合１．１１１　ｇ抵抗体１の両端の各
電圧と比較用電圧作成回路４により作成された比較用電
圧とを比較するために、比較回路５は、比較用電圧作成
回路４の出力端が非反転入力端子に接続され、測温抵抗
体１の一方の接続点ａが反転入力端子に接続された第１
のコンパレータ７ａと、前記比較用電圧作成回路４の出
力端が非反転入力端子に接続され、測温抵抗体１の他方
の接続点Ｃが反転入力端子に接続された第２のコンパレ
ータ７ｂと、各コンパレータ７ａ、７ｂの出力端にそれ
ぞれ接続されたダイオード８ａ、８ｂとを備える必要が
あり、複雑かつ高価な構成となるおそれがあった。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情に基いてなされたものであり、
その目的とするところは、簡単かつ安価な構成で小型化
が可能となる上、断線検出信号の電位を測定信号の基準
電位と共通にして出力して確実に断線を検出し得、さら
に消費電流の低減をはかり得る断線検出回路を提供する
ことにある。

〔発明の概要） 本発明は、上記目的を達成するために、被測定対象の状
態に応じて抵抗値が変化する測定用素子を有する測定用
ブリッジ回路に、この測定用ブリッジ回路の基＊ｍ電圧
源より比較用電圧を作成する比較用″層圧作成回路と、
この比較用電圧作成回路により作成された比較用電圧と
前記測定用ブリッジ回路の基準電圧源に直列に接続され
た抵抗素子による上記基準電圧源の降下電圧とを比較す
るに較！路とを設け、この比較回路の出力信号に基いて
前記淵定弔素ミの丹岐うノシＤ所線を検出するようにし
たものである。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例の構成を示す回路図である。

なお、第３図と同一部分には同一符号を付しである。同
図において１０は測定用ブリッジ回路であって、測温抵
抗体１は３本の接続ラインＸ、Ｙ、Ｚを介してこの測定
用ブリッジ回路１０の各接続点ａ、ｂ、ｃに接続されて
いる。上記測定用ブリッジ回路１０は、抵抗素子Ｒ１，
Ｒ２および一定の電流１１．Ｉ２を発生する定電流源１
１．１２とから構成されており、ブリッジ接続点Ｐ１．
Ｐ２間にはＭ流電１３と抵抗素子Ｒ３とが直列に接続さ
れている。また、ブリッジ接続点Ｐ３には増幅器６が接
続されており、この増幅器６からブリッジ接続点Ｐ４の
電位を基準とする電圧、すなわち測温抵抗体１の抵抗値
変化に応じた測定信号ＳＯを出力するものとなっている
。

一方、上記測定用ブリッジ回路１０には比較用電圧作成
回路２０が設けられている。この比較用電圧作成回路２
０は、直流電源３の電圧Ｅ１よりも僅かに低い比較用電
圧Ｅ２を作成するものであって、直流７４８３に並列に
抵抗素子Ｒ４と抵抗素子Ｒ５との直列回路が接続され、
抵抗素子Ｒ４と抵抗素子Ｒ５との接続点Ａをもって比較
用電圧Ｅ２としている。

また、第１図において３０は比較回路としてのコンパレ
ータであって、非反転入力端子３１には前記比較用“電
圧作成回路２０における抵抗素子Ｒ４，Ｒ５の接続点Ａ
が接続されており、反転入力端子３２には前記抵抗素子
Ｒ３と測温抵抗体１のブリッジ接続点すとの接続点Ｂが
接続されている。そして、上記接続点Ｂの電圧すなわち
抵抗素子Ｒ３による基準電圧源３の降下電圧Ｅ３を、接
続点Ａの電圧すなわち比較用電圧Ｅ２と比較し、断線検
出信号Ｓ１を出力するものとなっている。

次に、このように構成された回路の動作について説明す
る。測定用ブリッジ回路１０が平衡状態にある場合、す
なわち正常時には定電流源１１゜１２によりブリッジ両
端には直流の定電流１１゜１２が流れており、被測定対
象の温度に応じて変化する測温抵抗体１の抵抗値変化が
ブリッジ接続点Ｐ４の電位を基準とする直流電圧変化と
して取出され、測定信号ＳＯが贈幅器６にて増幅されて
出力されている。

また、このとき、コンパレータ３０の非反転入力端子３
１には比較用電圧作成回路２０における抵抗素子Ｒ４，
Ｒ５の接続点Ａの電位すなわち比較用電圧Ｅ２が加わり
、反転入力端子３２には抵抗素子Ｒ３と測湿抵抗体１の
ブリッジ接続点すとの接続点Ｂの電位すなわち抵抗素子
Ｒ３による基準電圧源１の降下電圧Ｅ３が加わっている
。ここで、上記降下電圧Ｅ３は Ｅ３−Ｅｌ−Ｒ３・（Ｉ　１　＋　Ｉ’　２　＞　　　
　・・・（１）で表わされ、測温抵抗体１の抵抗値が被
測定対象の温度により変化しても常に一定である。

次に、測温抵抗体１の接続ラインＸ、Ｙ、Ｚが断線した
場合について説明する。先ず接続ラインＸが断線すると
、定電流源１１側の電流１１が流れなくなるので、前記
接続点Ｂの電位すなわち降下電圧Ｅ３Ｘは Ｅ３ｘ＝Ｅ１−Ｒ３−１２−１’；５ となる。

また、接続ラインＺが断線すると、定電流源１２側の電
流Ｉ２が流れなくなるので、前記接続点Ｂの電位すなわ
ち降下電圧Ｅ３Ｚは Ｅ３ｚ＝Ｅ１−Ｒ３・Ｉ　１　　　　　　　　・（３と
なる。

さらに、接続ラインＹが断線すると、上記電流１１．１
２とも流れなくなるので、前記接続点Ｂの電位すなわち
降下電圧２３Ｖは Ｅ３ｙ＝Ｅ１　　　　　　　　　　　　　　・・・（勾
となる。

したがって、比較用電圧作成回路２０にて作成される比
較用電圧Ｅ２を、第（１）式にて表わされる正常時の降
下電圧Ｅ３と、第（２１式なｌ／）シ第（４）式にて表
わされる断線時の降下電圧Ｅ３ｘ、Ｅ３Ｚ。

Ｅ３Ｖとの間の電圧値に設定したならば、断線時にはコ
ンパレータ３０から出力される断線検出信号Ｓ１の信号
レベルが反転するので、この断線検出信号＄１を監視す
ることにより断線検出力（（牙なえる。

たとえば、基準電圧源３の電位Ｅ１を５［Ｖｌ、抵抗素
子Ｒ３の抵抗値を１００［Ω］、両市流源１１．１２か
らの定電流Ｉ１．Ｉ２をそれぞれ１［ｍＡ］とすると、
正常時の降下電圧Ｅ３は、第（１）式により４．８　［
Ｖｌとなり、接続ラインＸおよび２の断線時には降下電
圧Ｅ３ｘ、Ｅ３ｚとも４．９　［Ｖｌとなり、接続ライ
ンＹの断線時には降下電圧Ｅ３ｙは５．０［Ｖｌとなる
。したがって、比較用電圧Ｅ２を例えば４．８５　［Ｖ
ｌとなるように抵抗素子Ｒ４，Ｒ５を設定すると、断線
時にはコンパレータ３０から出力される断線検出信号Ｓ
１の出力レベルが反転する。

このように本実施例の断線検出回路においては、測定用
ブリッジ回路１０に、直流電源３に対して並列に抵抗素
子Ｒ４，Ｒ５からなる比較用電圧作成回路２０を接続す
ると共に、この直流電源３に対して直列に抵抗索子Ｒ３
を接続し、さらに、Ｌ記比較用電圧作成回路２０にて作
成された比較用電圧Ｅ２と上記抵抗素子Ｒ３による直流
電圧Ｉｆ！　３の降下電圧Ｅ３とを比較するコンパレー
タ３０を設けて、このコンパレータ３０の出力レベルの
変化を監視することにより断線検出を行なっている。

したがって、比較的簡単な構成で確実に断線を検出する
ことができ、安価に製作可能である上、回路全体の小型
化をはかり得る。また、コンパレータ３０から出力され
る断線検出信号Ｓ１は、測定信号ＳＯと同様に測定用ブ
リッジ回路１０のブリッジ接続点Ｐ４の電位を基準とし
て得ており、測定信号Ｓ１と同一のラインから断線検出
信号信号Ｓ１を得るようにすることも可能である。さら
に、ホトカプラを使用していないので消費電力は少なく
、低電力を要求する２線式計器に適用することができる
上、唯一のコンパレータ３０にローパワーなものを使用
して構成すれば、非常に低ｍ費電力な断線検出回路とす
ることができる。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

第２図は本発明の他の実施例の構成を示す回路図であっ
て、第１図に示す第１の実施例と異なる点は、比較回路
としてコンパレータ３０の代わりに差動増幅器４０を用
いた点である。この場合、差動増幅器４０の非反転入力
端子４１には前記接続点ＡＳ接続されており、反転入力
端子４２には前記接続点Ｂが抵抗素子Ｒ６を介して接続
されている。また、上記反転入力端子４２には差動増幅
器４０の出力すなわち断線検出信号Ｓ１が帰還用抵抗素
子’Ｒ７を介して供給されるようになっている。

そして、上記差＃Ｊ瑠輻幅器０のゲインを変化させて、
測温抵抗体１の接続ラインＸ、Ｙ、Ｚのいずれのライン
も断線を生じていないときには断線検出信号Ｓ１の信号
レベルをＯ［Ｖ］と調整しておく。こうすることにより
、上記接続ラインＸ、Ｙ。

Ｚが断線時に生じる接続点Ｂの電圧変化が断線本数に応
じて増幅して出力されるため、断線検出信号Ｓ１の信号
レベルに基いて接続ラインＸ、Ｙ。

Ｚの断線本数を知ることができる。

なお、本発明は前記実鮨例に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であ
るのは勿論である。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば、破測定対象の状
態に応じて抵抗値が変化する測定用素子を有する測定用
ブリッジ回路に、この測定用ブリッジ回路の基準電圧源
により比較用電圧を作成する比較用電圧作成回路と、こ
の比較用電圧作成回路により作成された比較用電圧と前
記測定用ブリッジ回路の基準電圧源に直列に接続された
抵抗素子による上記基準電圧源の降下電圧とを比較する
比較回路とを設け、この比較回路の出力信号に基いて前
記測定用素子の接続ラインの断線を検出するようにした
ので、簡単かつ安価な構成で小型化が可能となる上、断
線検出信号の電位を測定信号の基準電位と共通にして出
力して確実に断線を検出し得、さらに消費電流の低減を
はかり得る断線検出回路を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す回路図、第２図
は本発明の他の実施例の構成を示す回路図、第３図は従
来例の構成を示す回路図である。 １・・・測温抵抗体、３・・・基！￥電圧源、１０・・
・測定用ブリッジ回路、１１．１２・・・電流源、２０
・・・比較用電圧作成回路、３０・・・コンパレータ、
４０・・・差動増幅器、Ｒ１−Ｒ７・・・抵抗素子、ｘ
、ｙ、ｚ・・・接続ライン。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測定対象の状態に応じて抵抗値が変化する測定用素子
   を一辺に有し、この測定用素子の抵抗変化に応じた測定
   信号を出力する測定用ブリッジ回路と、この測定用ブリ
   ッジ回路の基準電圧源により比較用電圧を作成する比較
   用電圧作成回路と、前記測定用ブリッジ回路における基
   準電圧源と直列に接続された抵抗素子と、この抵抗素子
   による前記基準電圧源の降下電圧と前記比較用電圧作成
   回路により作成された比較用電圧とを比較する比較回路
   とを具備し、この比較回路の出力信号に基いて前記測定
   用素子の接続ラインの断線を検出するようにしたことを
   特徴とする断線検出回路。