JPS59775B2

JPS59775B2 - 温度変換器

Info

Publication number: JPS59775B2
Application number: JP4440379A
Authority: JP
Inventors: 博己千葉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-04-13
Filing date: 1979-04-13
Publication date: 1984-01-09
Also published as: JPS55136924A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、４線式測温抵抗体を使用した温度変換器に係
り、特に測温抵抗体が断線したとき、出力をパーツアウ
ト・アップスケールになるようにしたパーツアウト回路
を有する温度変換器に関する。

一般に自動制御系においては、測温抵抗体が疲労または
損傷などにより断線した場合、それを検出して何等かの
処置を構じて制御系が安全側に動作するようにしなけれ
ぱならない。

従つて、測温抵抗体式温度変換器においては、測温抵抗
体の断線が検出できるよう、出力信号を上限または下限
のいずれかの標準信号範囲外に振切らせる動作をする、
いわゆるパーツアウト回路を備えることが望ましい。第
１図に、４線式測温抵抗体と加減算器で構成された従来
の温度変換器の一例を示す。

第１図において、１は、一端に第１の電流供給用リード
線Ａ１及び第１の電圧検出用リード線Ｂ１が接続され、
他端に第２の電流供給用リード線Ａ２及び第２の電圧検
出用リード線Ｂ２が接続された４線式測温抵抗体で、抵
抗に、〜に。は検出端から変換器までの各々の前記リー
ド線Ａ１、Ｂ１、Ｂ２、Ａ２の等価抵抗である。２は、
定電流源で、電流供給用りード線Ａ１、Ａ２およびバイ
アス抵抗Ｒｂを介して測温抵抗体１に図示矢印で示す如
く一定電流ｉが供給されている。

ここに、バイアス抵抗Ｒｂは、一端が定電流源２及び加
減算器３の基準電位であるＣＯＭ線に接続され、他端が
電流供給用リード線Ａ２に接続されている。ＣＯＭ線を
基準電位として、電圧検出用リード線Ｂ１を介して発生
した電圧は、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１から成る低域フ
ィルタ回路を介して、加減算器３の高入力インピーダン
スを有する第１の正相入力端に加えられている。また、
電圧検出用リード線Ｂ２を介して発生した電圧は、抵抗
Ｒ２、コンデンサＣ２から成る低域フイルタ回路を介し
て、加減算器３の高入力インピーダンスを有する第２の
逆相入力端に加えられている。また、バイアス抵抗Ｒｂ
に発生した電圧は、加減算器３の高入力インピーダンス
を有する第３の逆相入力端に加えられている。ここに、
加減算器３は、ＣＯＭ線の基準電位として、前記第１の
正相入力端に加えられる電圧をｅ１、前記第２の逆相入
力端に加えられる電圧をＥ２、前記第３の逆相入力端に
加えられる電圧をＥ３、出力電圧をＥ。としたとき、各
入力に対する変換利得Ｇが共に等しい（１）式の演算を
行うように構成されている。ＥＯ＝Ｇ（ｅ１−Ｅ２−Ｅ
３）６″８゜゛゜゜゜゛″″（１）また、ＺＤは、定
電流源２の両端に接続されたゼナーダイオードで、測温
抵抗体１が断線した場合に、定電流源２の負荷が開放に
なり、加減算器３の入力端に過大電圧が印加されるのを
防止すると共に定電流源２自身の保護を行うためのもの
であるが、定電流源２、加減算器３の回路構成によつて
は必ずしも必要とするものではない。

なお、ゼナーダイオードＺＤのゼナ一電圧Ｖｚは、定常
時に測定回路に影響を与えないようにＶｚ》（ｒ１＋Ｒ
ｔ＋Ｒ４＋Ｒｂ）ｉに選ばれている。ここに、Ｒｔは測
温抵抗体１の抵抗値である。このように構成された第１
図の温度変換器において、測温抵抗体１の抵抗値Ｒｔは
（２）式で示される。Ｒｔ＝Ｒｔｂ＋ΔＲｔ・・・・・
・・・・・・・（２）ここに、Ｒｔｂは、測温抵抗体の
種類と測定温度範囲の下限値によつて定まる一定バイア
ス抵抗値、ΔＲｔは、測温抵抗体の種類と測定温度範囲
によつて定まる測定温度範囲の下限値からの温度変化に
対応した抵抗変化分である。

まず、定常状態において、ゼナーダイオードＺＤは遮断
状態にあるから、加減算器３に加わるそれぞれの電圧は
次式で表わされる。

ｅ１＝（Ｒｔｂ＋ΔＲｔ＋Ｒ４＋Ｒｂ）ｉ・・・・・・
（３）Ｅ２＝（Ｒ４＋Ｒｂ）ｉ・・・・・・
・・・・・・（４）Ｅ３二Ｒｂ−１・・・
・・・・・・・・・（５）これら（３）〜（５）式の関
係を（１）式に代入すれば、ＥＯ＝Ｇ（Ｒｔｂ＋ΔＲｔ
−Ｒｂ）ｉ・・・・・・・・・（６）（６）式において
、測温抵抗体１に含まれる一定バイアス抵抗値Ｒｔｂと
バイアス抵抗Ｒｂの値を等しくＲｂ＝Ｒｔｂ・・・・・
・・・・・・・（７）に選べば（８）式が得られる。

ＥＯ＝Ｇ・ΔＲｔ−１゜゜゜゜゜゜゛゜゜゛゜（８）か
くの如く定常状態においては、加減算器３の出力として
（８）式で示される如く、リード線の抵抗の影響を受け
ることなく、測温抵抗体の任意の範囲の抵抗変化Ｒｔを
所望の範囲の電気信号に変換することができる。

次に、第１図の従来例において、測温抵抗体１の各種の
異常状態における動作について第２図を用いて説明する
。

なお、第１図に示した各々のリード線の等価抵抗Ｒ，〜
Ｒ４の値は回路抵抗Ｒｌ，Ｒ２およびＲｂの値に比較し
て十分小さい値であり、異常状態における動作を説明す
るに当つて支障が無いので、第２図においてはリード線
の抵抗ｒ１〜Ｒ４は省略して示した。まず、測温抵抗体
１の第１の電流供給用リード線Ａ１が断線した場合には
、第１図に示した回路は第２図ａのように表わされる。

このときの定電流源２からの一定電流１はゼナーダイオ
ードＺＤのみに流れ、加減算器３の各入力に印加されて
いた電圧Ｅｌ，ｅ２およびＥ３はすべて零となる。この
ため、加減算器３の出力Ｅ。も零となる。次に、測温抵
抗体１の第１の電圧検出用リード線Ｂ１が断線した場合
は、第１図に示した回路は第２図ｂのように表わされる
。このときの定電流源２からの一定流源１は図示矢印の
如く、ΔＲｔ，Ｒｂに流れ、電圧Ｅ２、およびＥ３は（
４）式および（５）式で示した定常時の正規の電圧であ
る。しかし、高入力インピーダンスを有する加減算器３
の第１の正相入力端は開放状態となり、線路のノイズ等
により、加減算器３の出力Ｅ。は不定となる。また、測
温抵抗体１の第２の電圧検出用リード線Ｂ２が断線した
場合は、第１図に示した回路は第２図ｃのように表わさ
れる。この場合もリード線Ｂ１断線のときと同様一定電
流１は図示矢印の如く、Ｒｔ，Ｒｂに流れ、電圧Ｅ，お
よびＥ３は（３）式および（５）式で示した定常時の正
規の電圧である。しかし、高入力インピーダンスを有す
る加減算器３の第２の逆相入力端は開放状態となり、線
路のノイズ等により、加減算器３の出力Ｅ。は不定とな
る。また、測温抵抗体１の第２の電流供給用リード線Ａ
２が断線した場合には、第１図に示した回路は第２図ｄ
のように表わされる。

加減算器３の入力インピーダンスは非常に高いので、こ
のときの定電流源２からの一定電流１は、図示矢印の如
くゼナーダイオードＺＤのみに流れ、ゼナ一電圧Ｖｚを
発生する。このゼナ一電圧Ｖｚは、抵抗Ｒ１を介して加
減算器３の第１の正相入力端に印加され、又、測温抵抗
体１の抵抗Ｒｔおよび抵抗Ｒ２を介して加減算器３の第
２の逆相入力端に印加される。ここに、抵抗Ｒｌ，Ｒ２
およびＲｔの値に比較して加減算器３の入力インピーダ
ンスは非常に大きな値であるから、ｅ１−Ｅ２−Ｖｚと
なる。また、加減算器３の第３の逆相入力端の電圧Ｅ３
は零となる。これらの電圧ｅ１〜Ｅ３の値を（１）式に
代入することにより明らかな如く、加減算器３の出力Ｅ
。は零となる。最後に、測温抵抗体１の抵抗素線Ｒｔが
断線した場合には、第１図に示した回路は第２図ｅのよ
うに表わされる。

この場合もリード線Ａ２が断線したときと同様に、一定
電流１はゼナーダイオードＺＤのみに流れてゼナ一電圧
Ｖｚを発生する。このゼナ一電圧Ｖｚは抵抗Ｒ１を介し
て加減算器３の第１の正相入力端に加わる。すなわちｅ
１＝Ｚとなる。ここに、ゼナ一電圧Ｖｚの値は（３）式
で示す定常状態の信号電圧ｅ１に比べて十分大きく選ば
れている。一方、加減算器３のその他の第２、第３の逆
相入力端の電圧Ｅ２，ｅ３はいずれも零となる。これら
の電圧ｅ１〜Ｅ３の値を（１）式に代入することにより
明らかな如く、加減算器３の出力Ｅ。はプラス側に振切
れる。以後これをパーツアウト・アツプスケールという
。以上のように、従来の４線式測温抵抗体を用いた温度
変換器においては、測温抵抗体断線による各種の異常状
態が発生したとき、その出力の方向が定まらず、特に電
流供給用リード線Ａ１またはＡ２が断線した場合は、出
力は零となり、定常時の入力抵抗ΔＲｔ＝０（温度測定
範囲の下限値）のときの出力との判別ができないなど、
異常時に制御系を安全側に動作させる方向を選択できな
い欠点があつた。

本発明の目的は、上記のような従来回路の欠点を無くし
、４線式測温抵抗体断線による各種の異常状態が発生し
た場合に、温度変換器の出力を確実に上限に振切らせる
動作をする、いわゆるパーツアウトアップスケールにな
るようにしたパーツアウト回路を有する温度変換器を簡
単な構成で実現することにある。

本発明の要点は、一端に第１の電流供給用りード線及び
第１の電圧検出用リード線が接続され、他端に第２の電
流供給用リード線及び第２の電圧検出用リード線が接続
された４線式の測温抵抗体と、前記第１、第２の電流供
給用リード線を介して前記測温抵抗体に一定電流を流す
定電流源と、前記測温抵抗体に発生した電圧が前記第１
、第２の電圧検出用リード線及び前記第２の電流供給用
リード線を介して入力される高入力インピーダンスの加
減算器とからなる温度変換器において、前記第１の電圧
検出用リード線と前記加減算器との間に第１の抵抗を設
け、前記第２の電圧検出用リード線と前記加減算器との
間に第２の抵抗を設け、前記第１の抵抗の前記加減算器
側と前記第１の電流供給用リード線との間に第１の一方
向性半導体素子を設け、前記第２の抵抗の前記加減算器
側と前記第２の電流供給用リード線との間に第２の一方
向性半導体素子を設け、前記第１の抵抗の前記第１の電
圧検出用リード線側と前記第２の電流供給用リード線と
の間に第３の抵抗と第１の電圧源を設け、前記第２の抵
抗の前記第２の電圧検出用リード線側と前記第２の電流
供給用リード線との間に第４の抵抗と第２の電圧源を設
け、前記第１の電流供給用リード線が断線した場合は、
前記定電流源からの一定電流を前記第１の一方向性半導
体素子を介して前記第１の抵抗に流すことによつて発生
した電圧を、また前記第２の電流供給用リード線が断線
した場合には、前記定電流源からの一定電流を前記第２
の一方向性半導体素子を介して前記第２の抵抗に流すこ
とによつて発生した電圧を、それぞれ前記加減算器に加
え、よつて出力を強制的にパーツアウト・アツブスケー
ルになるようにした点にある。

以下、本発明によるパーツアウト回路を有する温度変換
器について第３図に示す実施例を用いて詳しく説明する
。

なお、第３図において第１図と同一部分は同一符号を用
いて示す。第３図において、第１図と異なる点は次の通
りである。第１の電圧検出用リード線Ｒ１と抵抗Ｒ１と
の接続点と、加減算器３の基準電位ＣＯＭ間に、高イン
ピーダンスの抵抗Ｒ３と電圧値ａなる電圧源４の直列回
路が図示極性で接続され、抵抗Ｒ１と加減算器３の第１
の正相入力端との接続点と、第１の電流供給用リード線
Ａ１と定電流源２との接続点との間に、一方向性の半導
体素子、例えばダイオードＤ１が図示極性で接続されて
いる。また、第２の電圧検出用リード線Ｂ２と抵抗Ｒ２
との接続点と、基準電位ＣＯＭ間に、高インピーダンス
の抵抗Ｒ４と電圧値（−Ｖｂ）なる電圧流５の直列回路
が図示極性で接続され、抵抗Ｒ２と加減算器３の第２の
逆相入力端の接続点と、第２の電流供給用リード線Ａ２
とバイアス抵抗Ｒｂとの接続点の間に第２の一方向性半
導体素子、例えばダイオードＤ２が接続されていること
であるｏその他は第１図の回路構成とまつたく同一であ
る。ここに、ダイオードＤ１の順方向降伏電圧Ｄ１は、
ＶＤｌ〉Ｒ，・１に選ばれ、ダイオードＤ２の順方向降
伏電圧Ｖ。２は、ＶＯ２〉Ｒ４・ｉに選ばれている。

また、抵抗Ｒ３の値はＲ３》（Ｒ２＋Ｒｔ＋Ｒ４＋Ｒｂ
）に選ばれると共に、定常時にＶａ／Ｒ３の電流がＲ２
→Ｒｔ−＋Ｒ４→Ｒｂに流れて測定誤差を生じないよう
にＶａ／Ｒ３《ｉなるように抵抗Ｒ３、電圧Ｖａの値を
選定している。また、抵抗Ｒ４の値はＲ４》（Ｒ３＋Ｒ
４＋Ｒｂ）、Ｒ２に選ばれると共に、定常時に一ｂ／Ｒ
４の電流がＲ３→Ｒ４→Ｒｂに流れて測定誤差を生じな
いように−Ｖｂ／Ｒ４《ｉなるように抵抗Ｒ３、電圧（
−Ｖｂ）の値を選定している。

かくの如く構成された第３図の回路において、定常状態
ではダイオードＤｌ，Ｄ２はいずれも遮断状態であり、
抵抗Ｒ３，Ｒ４の値も高インピーダンスで、Ｖａ／Ｒ３
，−Ｖｂ／Ｒ４の電流も無視できる。

したがつて、定常時にはダイオードＤｌ，Ｄ２、抵抗Ｒ
３，Ｒ４および電圧流４，５はいずれも回路から取外し
た状態と同様であり測定回路には影響を与えない。すな
わち、第１図の従来例と同様に、定電流源２からの一定
電流源は図示矢印の如くｒ１→Ｒｔ−＋Ｒ４→Ｒｂと流
れて、その動作、作用も第１図の従来例で詳しく述べた
ことと同一である。すなわち、定常状態においては加減
算器３の出力Ｅ。は（８）式で与えられ、正確に測定変
換が行なわれる。次に、第３図において、測温抵抗体の
各種の異常状態における動作について、第４図を用いて
説明する。

ここに、第３図に示した各々のリード線の等価抵抗ｒ１
〜Ｒ４の値は、回路抵抗Ｒ１〜Ｒ４，Ｒｂの値に比較し
て小さい値であり、異常状態における動作を説明するに
当つて支障が無いので、第４図においてはリード線の抵
抗ｒ１〜Ｒ４は省略して示してある。なお、加減算器３
の出力Ｅ。

を確実にパーツアウト・アツプスケールにするための条
件は、（１）式および（８）式の関係から明らかなよう
に（９）式で与えられる。ｅ１−Ｅ２−Ｅ３〉ΔＲｔｓ
−１・・・・・・・・・・・・（９）ここに、ΔＲ
ｔｓは測定温度範囲の下限値から上限値までの温度変化
スパンに対応した測温抵抗体１の抵抗値変化スパンであ
る。

まず、測温抵抗体１の第１の電流供給用リード線Ａ１が
断線した場合には、第３図に示した回路は第４図ａのよ
うに表わされる。

この場合、加減算器３の入力インピーダンスおよび抵抗
Ｒ３，Ｒ４の値は、測温抵抗体の抵抗Ｒｔｌバイアス抵
抗Ｒｂの値に比べて非常に大きいから、定電流源２から
の一定電流１は図示矢印の如く、Ｄ１→Ｒ，→Ｒｔ−＋
Ｒｂに流れて、加減算器３のそれぞれの入力端に加わる
電圧は、：こ：Σ酔Ｊ．ｔｉ＋Ｒｂ）ｉ｝．．．．．．
．．．．．．００）となる。

なお、ゼナージイオードＺＤのゼナ一電圧Ｖｚは、Ｖｚ
ＶＤｌ＋（Ｒ１＋Ｒｔ＋Ｒｂ）！に選定され、ゼナーダ
イオードＺＤは遮断状態になつている。（２）式、（７
）式の関係とσ０）式を（９）式に代入して（自）式を
得る。（Ｒ１＋ΔＲｔ）ｉ〉ΔＲｔｓ−１・・・・
・・・・・・・・（自）０１）式から明らかなように、
パーツアウト動作の最悪条件である入力が測定範囲の下
限値、すなわちΔＲｔ−０の場合でも、抵抗Ｒ，の値を
測定入ガスパン抵抗ΔＲｔｓの値よりも大きく選ぶこと
によつて、加減算器３の出力Ｅ。

をプラス側に振切らせることができ、瞬時にパーツアウ
ト・アツプスケールにすることができる。次に、測温抵
抗体１の第１の電圧検出用リード線Ｂ，が断線した場合
は、第３図に示した回路は第４第ｂのように表わされる
。

このときの定電流源２からの一定電流１は、定常時のと
きと同様に図示矢印の如く測温抵抗体１の抵抗Ｒｔｌバ
イアス抵抗Ｒｂに流れて、加減算器３の第２、第３の逆
相入力端に加わる電圧は、リード線抵抗Ｒ４を無視すれ
ば、共にＥ，二Ｅ，＝Ｒｂ−１となる。一方、加減算器
３の第１の正相入力端に印加される電圧ｅｌは、電圧源
４の電圧Ｖａが抵抗Ｒ，およびＲ１を介してコンデンサ
Ｃ，に、与瓢４共・Ｃ，（Ｒ３》Ｒ１のためＲ，は
無視）の時定数で充電され、最終的に、Ｅ，Ｖａとなる
。

ここに、Ｚ１は加減算器３の第１の正相入力端の入力イ
ンピーダンスである。

（７）式の関係と上記ｅｌ〜Ｅ３の値を（９）式の条件
に代入してＯク式を得る。すなわち、０Ｄ式を満足する
ように抵抗Ｒぃ電圧Ｖａの値を選定することによつて
、加減算器３の出力を速やかにパーツアウト・アツプス
ケールにすることができる。また、測温抵抗体１の第２
の電圧検出用リード線Ｂ，が断線した場合には、第３図
に示した回路は第４図ｃのように表わされる。

この場合もり一ド線Ｂ１断のときと同様に一定電流源は
ＲｔとＲｂに流れ、電圧Ｅ，およびＥ３は（３）式、お
よび（５）式で示した定常時のときの値と同一である。
また、加減算器３の第２の逆相入力端に加わる電圧Ｅ，
は、電圧源５の電圧（−Ｖｂ）が抵抗Ｒ，，Ｒ，を介し
でコンデンサＣ２に、のためＲ，は無視）の時定数で充
電され、最終的にとなる。

ここに、Ｚ，は加減算器３の第２の逆相入力端の入力イ
ンピーダンスである。

（７）式の関係と上記ｅｌ〜Ｅ３の値を（９）式の条件
に代入して０３）式を得る。ここに、リード線の抵抗Ｒ
，は無視している。０３）式において、パーツアウト動
作の最悪条件を考えれば、入力が測定範囲の下限値、す
なわち、Ｒｔ＝Ｏのときであるから（１粉式は（１４）
式の如くなる。

０４）式を満足するように抵抗Ｒ４．．電圧（−Ｖｂ）
の値を選定することによつて、加減算器３の出力を速や
かに確実にパーツアウト・アツプスケールにすることが
できる。

なお、電圧源５は必ずしも必要とするものではない。

すなわち、（−Ｖｂ）二０の場合のパーツアウトの条件
は０４）式から明らかなように０〉（ＪＲｔｓ− Ｒｔ
ｂ）ｉ・・・・・（１５）となる。すなわち、電圧源
５を無くして（−Ｖｂ）二Ｏとした場合でも、測定入ガ
スパン抵抗ＡＲｔｓの値よりも測温抵抗体に含まれる一
定バイアス抵抗（測定範囲の下限値の抵抗）Ｒｔｂの値
が大きければ０５）式の条件を満たし、加減算器３の出
力はパーツアウト・アツプスケールとなる。ＪＲｔｓく
Ｒｔｂの条件は、通常の温度測定範囲の場合殆んど支障
のない条件である。また、測温抵抗体１の第２の電流供
給用リード線Ａ２が断線した場合には、第３図に示した
回路は第４図ｄのように表わされる。

加減算器３の入力インピーダンスおよび抵抗Ｒ３，Ｒ，
の値は、測温抵抗体１の抵抗Ｒｔ，抵抗（Ｒ，＋Ｒｂ）
の値に比べて非常に大きく選ばれているから、このとき
の定電流源２からの一定電流１は図示矢印の如く、Ｒｔ
−？Ｒ『峠Ｄ２−＋Ｒｂに流れて加減算器３のそれぞ
れの入力端に加わる電圧は、次のようになる。なお、ゼ
ナーダイオードＺＤのゼナ一電圧Ｖｚは、０６）式のｅ
ｌの値よりも大きく選定されており、ゼナーダイオード
は遮断状態になつている。（２）式、（７）式の関係と
（１６）式を（９）式の条件に代入して（ｌ試を得る。
（Ｒ，＋」Ｒｔ）ｉ＞」Ｒｔｓ−１・・・・０７）（
１７）式から明らかなように、パーツアウト動作の最悪
条件である入力が測定範囲の下限値、すなわちＪＲｔ：
：Ｏの場合でも、抵抗Ｒ，の値を測定入ガスパン抵抗
ＪＲｔｓの値よりも大きく選ぶことによつて、加減算器
３の出力を瞬時にパーツアウト・アツプスケールにする
ことができる。

最後に、測温抵抗体１の抵抗素線Ｒｔが断線した場合に
は、第３図に示した回路は第４図ｅのように表わされる
。

加減算器３の第１の正相入力端の入力インピーダンスお
よび抵抗Ｒ３の値は非常に大きいから、この場合の定電
流源２からの一定電流１は図示矢印の如くゼナーダイオ
ードＺＤのみに流れ、ゼナ一電圧Ｖｚを発生する。この
電圧Ｖｚは抵抗Ｒ１を介して加減算器３の第１の正相入
力端に加わる。ここに、抵抗Ｒ１の値に比べて加減算器
３の入力インピーダンスは非常に大きいから、ｅ１＝ｚ
となる。一方、加減算器３の第２の逆相入力端に印加さ
れていた定常時の電圧はコンデンサＣ２にも充電されて
いるが、抵抗素線Ｒｔ断の時点で抵抗Ｒ２およびＲｂを
介して瞬時に放電し、Ｅ２＝ｏとなる。また、加減算器
３の第２の逆相入力端の電圧もＥ３＝ｏとなる。なお一
Ｖｂ／Ｒ４なる極少電流がバイアス抵抗Ｒｂに流れてい
るが、これによつて発生する電圧は極めて小さく無視で
きる。したがつて、加減算器３には第１の正相入力端に
加わる過大なゼナ一電圧ｚのみであり、出力は瞬間時に
パーツアウトアップスケールとなる。第３図の実施例で
は、ゼナーダイオードＺＤがある場合について述べたが
、これは前述の如く定電流源２、加減算器３の回路構成
によつては、必ずしも必要とするものではない。

ゼナーダイオードＺＤの有無が関係するのは第４図ａ−
ｅを参照することによつて明らかなように第４図ｅの場
合、すなわち抵抗素線Ｒｔが断線したときだけである。
したがつて、ゼナーダイオードＺＤが無い場合に抵抗素
線Ｒｔが断線したときについて述べれば、第４図ｅにお
いて、加減算器３の第１の正相入力端の入力インピーダ
ンスおよび抵抗Ｒ３の値は非常に大きいから、定電流源
２の負荷が実質的に開放と等価になり、定電流１は流れ
ない。このため、図示しない定電流源２、駆動用の電源
電圧が定電流源２の両端に現われ、抵抗Ｒ１を介して、
加減算器３の第１の正相入力端に加わる。また、加減算
器３の第２、第３の逆相入力端の電圧Ｅ２，ｅ３は、い
ずれも零であるから、加減算器３の出力はやはりパーツ
アウト・アツプスケールとなる。また、第３図では測温
抵抗体１に一定のバイアス抵抗分Ｒｔｂを有し、このバ
イアス抵抗分を差引くために、測定回路にバイアス抵抗
Ｒｂを設けた場合について説明したが、このバイアス抵
抗Ｒｂの存在は本発明のパーツアウト回路の動作には必
ずしも必要とするものではない。

測温抵抗体１に一定のバイアス抵抗を含まない場合（Ｒ
ｔｂ＝０）は必然的にバイアス抵抗Ｒｂも不要（ＲｂＯ
）となり、あわせて加減算器３の第３の逆相入力端も不
要となる。この場合も本発明のパーツアウト動作は何ら
拘束されるものではない。ただし、第２の電圧検出用リ
ード線Ｂ２が断線した場合のパーツアウト・アツプスケ
ールの条件である（自）式および（１５）式のうち（自
）式は満足できなくなるので、アツプスケールにするた
めには必ず抵抗Ｒ４と直列に電圧源５を接続する必要が
ある。また、第３図では電圧源４，５の一方をいずれも
基準電位ＣＯＭに接続した場合について述べたが、いず
れもリード線Ａ２とバイアス抵抗Ｒｂの接続点に接続し
てもよい。

ただ、基準電位ＣＯＭに接続した方が図示しない加減算
器３駆動用の電源と電圧源４，５とを共用できるので便
利である。また、第３図の実施例では、加減算器３のそ
れぞれの入力端の極性として、電圧ｅ１側を第１の正相
入力端…、電圧Ｅ２側を第２の逆相入力端（へ）、電圧
Ｅ３側を第３の逆相入力端（へ）として説明したが、第
３図の（１）内に示す如く、まつたく逆極性にした場合
も適用できるものである。この場合の加減算器３の演算
式は、ＥＯ−Ｇ（−ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３）で表わされ、（
１）式と逆極性となる。このため、測温抵抗体の抵抗入
力ΔＲｔが増加すれば出力Ｅ。はマイナス側に増加する
。同様に、測温抵抗体１の断線による各種の異常状態の
ときのパーツアウト動作もすべて出力はマイナス側に振
切れるが、入力ΔＲｔが増加したときの出力の方向と一
致するので、やはりパーツアウト・アツプスケールであ
る。また、第３図の実施例では、定電流源２の極性とし
てマイナス側を基準電位ＣＯＭに接続したが、図示とま
つたく逆極性の場合も適用できるものである。

このときは、ダイオードＤｌ，Ｄ２、電圧源４，５およ
びゼナーダイオードＺＤの極性もすべて図示と逆極性に
接続すればよい。なお、第１第、第３図の実施例では、
便宜上、定電流源２とバイアス抵抗Ｒｂの接続点を加減
算器３の基準電圧に定めた場合について、本発明による
パーツアウト回路の動作及びその作用を説明してきたが
、本発明は、それに限るものではない。

例えば、測温抵抗体１の第２の電流供給用リード線Ａ２
側（第１図、第３図の実施例では電圧Ｅ３が印加される
第３の逆相入力端）または第２の電圧検出用リード線Ｂ
２側（第１図、第３図の実施例では電圧Ｅ２が印加され
る第２の逆相入力端）を加減算器３の基準電位とした場
合にも、本発明によるパーツアウト回路は、その要旨を
逸脱しない範囲で適用できるものである。なお、リード
線Ａ２側を基準電位とした場合、定電流源２とバイアス
抵抗Ｒｂの交点に発生した電圧が印加される入力端の電
圧Ｅ３とし、その他は第３図の実施例と同様としたとき
、加減算器３の演算式は、ＥＯ＝Ｇ；（ｅ１−Ｅ２＋Ｅ
３）１なる演算・極性にする必要がある。

また、リード線Ｂ２側を基準電位とした場合、定電圧源
２とバイアス抵抗Ｒｂの交点に発生した電圧が印加され
る入力端の電圧をＥ２とし、その他は第３図の実施例と
同様としたとき、加減算器３の演算式はＥ。＝Ｇ１（ｅ
１＋Ｅ２−Ｅ３）１なる演算極性にする必要がある。詳
しい動作は、第３図の実施例で詳しく述べた内容から当
業者には容易に理解できるので説明を省略する。

かくの如く、本発明によるパーツアウト回路によれば、
測温抵抗体断線による各種の異常状態が発生したとき、
出力を常にパーツアウト・アツプスケールにすることが
できるので、制御系を安全側に動作させることができる
。

しかも、低域フイルタ回路を構成する抵抗Ｒｌ，Ｒ２を
兼用して、その両端と測定回路間に、ダイオード、高抵
抗、電圧源を各々２ケ付加するだけであるから、回路構
成が簡単であり、安価に実現できる。また、本発明のパ
ーツアウト回路は測温抵抗体入力の場合のみならず、す
べり抵抗入力の場合もそのまま適用でき、工業計測上有
益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の測温抵抗体式温度変換器の一例を示す
回路図、第２図ａ−ｅは、第１図に示す回路の異常時に
おける等価接続図、第３図は、本発明に係るパーツアウ
ト回路を備えた測温抵抗体式温度変換器の一実施例を示
す回路図、第４図ａ〜ｅは、第３図に示す回路の異常時
における等価接続図である。１・・・・・・測温抵抗体、２・・・・・・定電流源、
３・・・・・・加減算器、４，５・・・・・・電圧源、
Ｒ１〜Ｒ４・・・・・・抵抗、Ｒｂ・・・・・・バイア
ス抵抗、Ｄｌ，Ｄ２・・・・・・ダイオード、Ａｌ，Ａ
２・・・・・・電流供給用リード線、Ｂｌ，Ｂ２・・・
・・・電圧検出用リード線。

Claims

【特許請求の範囲】

１一端に第１の電流供給用リード線及び第１の電圧検
出用リード線が接続され、他端に第２の電流供給用リー
ド線及び第２の電圧検出用リード線が接続された４線式
の測温抵抗体と、前記第１、第２の電流供給用リード線
を介して前記測温抵抗体に一定電流を流す定電流源と、
前記測温抵抗体に発生した電圧が前記第１、第２の電圧
検出用リード線及び前記第２の電流供給用リード線を介
して入力される高入力インピーダンスの加減算器とから
なる温度変換器において、前記第１の電圧検出用リード
線と前記加減算器との間に第１の抵抗を設け、前記第２
の電圧検出用リード線と前記加減算器との間に第２の抵
抗を設け、前記第１の抵抗の前記加減算器側と前記第１
の電流供給用リード線との間に第１の一方向性半導体素
子を設け、第記第２の抵抗の前記加減算器側と前記第２
の電流供給用リード線との間に第２の一方向性半導体素
子を設け、前記第１の抵抗の前記第１の電圧検出用リー
ド線側と前記第２の電流供給用リード線との間に第３の
抵抗と第１の電圧源を設け、前記第２の抵抗の前記第２
の電圧検出用リード線側と前記第２の電流供給用リード
線との間に第４の抵抗と第２の電圧源を設けたことを特
徴とする温度変換器。