JPS6367668B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、４線式被測定抵抗体を使用した抵
抗・電気信号変換器のバーンアウト回路に係り、
特に被測定抵抗体が断線したとき、出力をバーン
アウト・ダウンスケールになるようにしたバーン
アウト回路に関する。 一般のプロセス自動制御系においては、被測定
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こうじて制御
系が安全側に動作するようにしなければならな
い。 このため、変換器には被測定抵抗体の断線を検
出するために、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回
路を備えることが望ましい。これを一般に、バー
ンアウト回路と称している。 第１図は被測定抵抗体として４線式測温抵抗体
と差動増巾器で構成された温度変換器の実施例で
ある。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と第１の電圧検出用リード線Ｂ
１とを分岐して有し、他端に第２の電流供給用リ
ード線Ａ２と第２の電圧検出用リード線Ｂ２とを
分岐して有する４線式の測温抵抗体で、抵抗ｒ１
〜ｒ４は遠隔の測定点に設置された測温抵抗体１
から変換器までの各々の前記リード線Ａ１，Ｂ１
およびＢ２，Ａ２の等価導線抵抗である。定電流
源２とバイアス抵抗R_bの直列回路からは電流供
給用リード線Ａ１，Ａ２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。そして定電流源２とバイアス抵抗R_bの交点
を基準電位COMとして、電圧検出用リード線Ｂ
１を介して得られる測温抵抗体１の抵抗変化に応
じて変化する発生電圧ｅ１は差動増巾器３の正相
入力端に接続されている。また、電圧検出用リー
ド線Ｂ２を介して得られた電流供給用リード線Ａ
２の等価導線抵抗ｒ４の値に対応した発生電圧は
抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２から成る分圧回路で分圧さ
れ、この電圧とバイアス抵抗R_bの両端に発生し
た電圧との加算電圧ｅ２は差動増巾器３の逆相入
力端に接続されている。 ここに差動増巾器３の出力電圧e₀は(1)式の演算
式に示す如く、逆相入力端の入力電圧ｅ２に対す
る入出力変換利得は、正相入力端の入力電圧ｅ１
に対する入出力変換利得の２倍の変換利得を有す
るように構成されている。 e₀＝Ｋ｜e1−2e2｜ ……(1) (1)式において、Ｋは差動増巾器３の変換利得で
ある。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、差動増巾
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自身の保護を行なうためのも
のである。なお、ゼナーダイオードZDのゼナー
電圧V_zは定常時に測定回路に影響を与えないよ
うにV_z≫（r1＋R_t＋r4＋R_b）ｉに選定されてい
る。ここに、R_tは測温抵抗体１の抵抗値である。 なお、測温抵抗体１の抵抗値R_tは(2)式の如く
示される。 R_t＝R_tb＋ΔR_t ……(2) ここに、R_tb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、
ΔR_t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。 また、差動増巾器３の正相入力端の入力インピ
ーダンスをＺ１、逆相入力端の入力インピーダン
スをＺ２としたとき、 （r2＋R_t＋r4＋R_b）≪Ｚ１ （r3＋r4）≪（R1＋R2） 〔R1・R2／（R1＋R2）＋R_b〕≪Z2 の条件を満足するように差動増巾器３の入力イン
ピーダンスＺ１，Ｚ２は十分大きく選定されてい
る。 このように構成された第１図の温度変換器にお
いて、まず定常状態においてはゼナーダイオード
ZDは遮断状態にあるから定電流源２からの一定
電流ｉは図示矢印の如く、r1→R_t→r4→R_bと流
れて一巡し、差動増巾器３の入力端に加わるそれ
ぞれの電圧ｅ１，ｅ２は次式で与えられる。 e1＝（R_t＋r4＋R_b）ｉ ＝（R_tb＋ΔR_t＋r4＋R_b）ｉ ……(3) e2＝r4・ｉ・R2／（R1＋R2）＋R_b・ｉ
……(4) ここで、分圧回路の抵抗Ｒ１，Ｒ２の値を共に
等しくR1＝R2に選定すれば、発生電圧ｒ４・ｉ
は1/2に分圧されるから(4)式は(5)式で示される。 e2＝（１／２・r4＋R_b）ｉ ……(5) (3)、(5)式で示される発生電圧ｅ１，ｅ２は差動
増巾器３によつて(1)式の如き演算が行なわれるか
ら、 e₀＝Ｋ（R_tb＋ΔR_t−R_b）ｉ ……(6) (6)式において、バイアス抵抗R_bの値を測温抵抗
体１に含まれる一定バイアス抵抗分R_tbの値と等
しく、 R_tb＝R_b ……(7) に選定すれば、 e₀＝Ｋ・ΔR_t・ｉ ……(8) となる。すなわち、定常時においては(8)式で表わ
される如く差動増巾器３の出力として、リード線
抵抗の影響を受けない測温抵抗体の任意の範囲の
抵抗変化ΔR_tを所望の範囲の電気信号に変換した
出力e₀を得ることができる。 次に、第１図の実施例において、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ａ
〜ｅ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導線抵抗ｒ１〜ｒ４の値は
回路抵抗Ｒ１，Ｒ２，R_bの値および差動増巾器
３の入力インピーダンスＺ１，Ｚ２の値に比べて
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ｉはゼナーダイオードZD
のみに流れ、定常時に差動増巾器３の入力端に印
加されていた(3)式および(5)式で示される電圧ｅ
１，ｅ２は共に零となる。このため、差動増巾器
３の出力e₀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が断線した場合には、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からの一定電流ｉは図示矢印の如く定常状
態のときと同様の経路で流れ、差動増巾器３の逆
相入力端には(5)式で示される定常時と同様の発生
電圧ｅ２が印加される。しかしながら、高入力イ
ンピーダンスを有する差動増巾器３の正相入力端
は開放状態となり、線路のノイズ等により、差動
増巾器３の出力e₀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が断線した場合には、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が断線したときと同様に、定電流源２か
らの一定電流ｉは図示矢印の如く定常状態のとき
と同じ経路で一巡し、差動増巾器３の正相入力端
には(3)式で示される定常時と同様の発生電圧ｅ１
が印加されている。一方、差動増巾器３の逆相入
力端には、e₂＝R_b・ｉ・Z2／（R2＋Z2）の電圧
が印加される。これにより、差動増巾器３の出力
e₀はこれらｅ１，ｅ２の値を(1)式に代入して e₀＝Ｋ〔R_tb＋ΔR_t＋r4＋R_b −2R_b・Z2／（R2＋Z2）〕ｉ ……(9) となる。ここに、抵抗Ｒ２の値に比べて逆相入力
端の入力インピーダンスＺ２は十分大きい値であ
り、Ｒ２の値は無視できる。また、R_tb＝R_bに選
定されているから(9)式は(10)式で表わされる。 e₀＝Ｋ（ΔR_t＋r4）ｉ ……(10) (10)式において、リード線抵抗ｒ４による発生電
圧ｒ４・ｉは測温抵抗体の抵抗変化ΔR_tに対応し
て発生する電圧ΔR_t・ｉに比べて小さい値である
から差動増巾器３の出力e₀は、(8)式で示した定常
状態における出力電圧とほぼ等しい値となる。 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１図に示した回路
は第２図ｄのように表わされる。差動増巾器３の
入力インピーダンスＺ１，Ｚ２は十分大きい値で
あり、また（R_t＋R1＋R2＋R_b）ｉ≫V_zなるよう
にゼナーダイオードZDのゼナー電圧V_zが選定さ
れているから、このときの定電流源２からの一定
電流ｉは図示矢印の如くゼナーダイオードZDの
みに流れ、ゼナー電圧V_zを発生する。このゼナ
ー電圧V_zはリード線Ａ１およびＢ１を介して差
動増巾器３の正相入力端に直接印加されると共
に、測温抵抗体１と抵抗Ｒ１，Ｒ２から成る分圧
回路を介して差動増巾器３の逆相入力端に印加さ
れる。すなわち、差動増巾器３の入力端に印加さ
れるそれぞれの電圧は(11)、(12)式で表わされる。 e1＝V_z ……(11) e2＝V_z・（R2＋R_b）／（R_t＋R1＋R2＋R_b）
…(12) (12)式において、測温抵抗体の抵抗R_tの値およ
びバイアス抵抗R_bの値は分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の
値に比べて十分小さい値であり、R_t，R_bを無視
する。また、抵抗Ｒ１，Ｒ２の値はR1＝R2に選
定されているから、(12)式は（13）式で表わすこと
ができる。 e2≒１／２・V_z ……（13） (11)式および（13）式の関係を(1)式に代入するこ
とにより明らかな如く、このときの差動増巾器３
の出力電圧e₀はほぼ零となる。 最後に、測温抵抗体１の抵抗素線R_t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
した場合と同様、定電流源２からの一定電流ｉは
図示矢印の如くゼナーダイオードZDのみに流れ
ゼナー電圧V_zを発生する。このゼナー電圧V_zは
リード線Ａ１およびＢ１を介して差動増巾器３の
正相入力端に印加され、e1＝V_zとなる。 一方、差動増巾器３の逆相入力端の電圧ｅ２は
零になる。ここに、ゼナー電圧V_zは(3)式で示し
た定常状態の発生電圧ｅ１に比べて十分大きく選
定されているから、これらｅ１，ｅ２の値を(1)式
に代入することにより明らかな如く、差動増巾器
３の出力e₀はプラス側（上限側）に振切れる。こ
れを一般にバーンアウト・アツプスケールとい
う。 このように従来の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、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。特に、前述の如
く電圧検出用リード線Ｂ２が断線した場合には定
常時の出力の値とほぼ等しい値を出力するため、
異常状態であることに気が付かない可能性があつ
た。また、電流供給用リード線Ａ１またはＡ２が
断線した場合は、いずれも出力は零となり、定常
時の入力抵抗ΔR_t＝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、はなはだ
不都合であつた。 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線式被測定抵抗体断線による各種の
異常状態が発生した場合に、変換器の出力を確実
に標準信号範囲外の下限（マイナス側）に振切ら
せる動作をするいわゆるバーンアウト・ダウンス
ケールになるようにしたバーンアウト回路を簡単
な構成で実現することである。 本発明の要点は、４線式被測定抵抗体と変換器
とを結ぶ測定回路間において、前記被測定抵抗体
と並列にトランジスタを接続し、前記被測定抵抗
体断線による各種の異常状態が発生したとき、前
記被測定抵抗体に一定電流を供給するための定電
流源からの電流を、一方向性の半導体素子を介し
て前記トランジスタのベース電極に流し、該トラ
ンジスタを導通せしめて、前記変換器を構成する
差動増巾器の入力端を閉路させ、よつて出力をバ
ーンアウト・ダウンスケールになるようにした点
にある。 以下、本発明によるバーンアウト回路について
第３図の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Ｂ１と
差動増巾器３の正相入力端との間に抵抗Ｒ３が挿
入され、リード線Ｂ１と抵抗Ｒ３の交点と、第２
の電流供給用リード線Ａ２とバイアス抵抗R_bの
交点との間に高インピーダンスの抵抗Ｒ４が新た
に接続されている。そして、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４
の直列回路の両端には抵抗Ｒ３側にコレクタ電極
が接続されるようにトランジスタＱ１のコレクタ
電極、エミツタ電極がそれぞれ接続され、トラン
ジスタＱ１のベース電極と、第１の電流供給用リ
ード線Ａ１と定電流源２の交点との間には一方向
性の半導体素子たとえばダイオード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と分圧回路を構成する抵抗Ｒ１の交点
と、共通電位COM間には高インピーダンスの抵
抗Ｒ５と電圧値V_bなる電圧源４との直列回路が
図示極性で接続されている。また、ゼナーダイオ
ードZDは不要のため取除かれている。その他は
第１図の回路構成と同一である。 ここに、ダイオードＤ１の順方向降伏電圧を
V_D、トランジスタＱ１のベース・エミツタ間の
電圧をV_beとしたとき、V_D＋V_be＞（r1＋R_t＋r4）
ｉに選ばれる。この条件を満たすためにダイオー
ドＤ１として複数個直列接続にして用いてもよ
い。また、抵抗Ｒ４の値は、R4≫（r2＋R_t＋r4）
に選定されている。また、抵抗Ｒ５の値は、（r3
＋r4＋R_b）≪（R1＋R2）≪R5に選ばれると共
に、定常時にV_b／R5の電流がr3→r4→R_bに流れ
て測定誤差を生じないようにV_b／R5≪ｉなるよ
うに抵抗Ｒ５、電圧V_bの値を選定している。 このように構成された第３図の実施例におい
て、定常状態ではダイオードＤ１、トランジスタ
Ｑ１はいずれも遮断状態であり、抵抗Ｒ４，Ｒ５
の値も高インピーダンスで、V_b／R5の電流も無
視できる。したがつて、定常時にはダイオードＤ
１、トランジスタＱ１、抵抗Ｒ４，Ｒ５および電
圧源４はいずれも回路から取除いた状態と等価で
ある。また抵抗Ｒ３の値も1kΩ前後で、差動増
巾器３の正相入力端の入力インピーダンスＺ１の
値に対して無視できる値に選ばれている。したが
つて、第１図の実施例と同様に定電流源２からの
一定電流ｉは図示矢印の如く、r1→R_t→r4→R_b
と流れて一巡し、その動作、作用も第１図の実施
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差動増巾器３の正相入力端お
よび逆相入力端にそれぞれ加わる発生電圧ｅ１，
ｅ２は前述(3)式および(5)式で示した値と同一であ
り、その出力e₀も(8)式で与えられ、リード線の抵
抗による影響を受けない正確な測定変換が行なわ
れる。 次に、第３図の実施例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ａ〜
ｅ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導線抵抗r1〜r4の値は、回
路抵抗Ｒ１〜Ｒ５，R_bの値に比べて小さい値で
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抵抗
ｒ１〜ｒ４は省略して示した。 なお、差動増巾器３の出力e₀を確実にバーンア
ウト・ダウンスケールにするための条件は、(1)式
のe₀の値が(8)式のΔR_t＝０のときのe₀の値よりも
小さい値であればよいから、（14）式で与えられ
る。 e1−２・e2＜０→e1＜２・e2 ……（14） 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。この場合の定電
流源２からの一定電流ｉは、図示矢印の如くダイ
オードＤ１を介してトランジスタＱ１のベースお
よびエミツタに流れ、バイアス抵抗R_bを通つて
一巡する。このため、トランジスタＱ１は導通
し、コレクタ・エミツタ間は短絡状態となり、差
動増巾器３の正相入力端に加わる電圧ｅ１は、ト
ランジスタＱ１のコレクタ・エミツタ間飽和電圧
を無視すれば、e1＝R_b・ｉとなる。一方、バイ
アス抵抗R_bの両端の発生電圧R_b・ｉは分圧抵抗
Ｒ１とＲ２の並列合成抵抗を介して差動増巾器３
の逆相入力端にも加わる。ここに、逆相入力端の
入力インピーダンスＺ２は並列合成抵抗の値に比
べて非常に大きいから、リード線抵抗を無視すれ
ば逆相入力端に加わる電圧ｅ２も同様にe2＝
R_b・ｉとなる。したがつて、バーンアウト・ダ
ウンスケールの条件式である（14）式を満足し、
差動増巾器３の出力は瞬時にマイナス側に振切れ
て、バーンアウト・ダウンスケールとなる。 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３図に示した回路は
第４図ｂのように表わされる。このときの定電流
源からの一定電流ｉ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R_t、バイアス
抵抗R_bに流れる。なお、ダイオードＤ１、トラ
ンジスタＱ１は遮断状態である。このため、バイ
アス抵抗R_bの両端に発生した電圧R_b・ｉは抵抗
Ｒ４、抵抗Ｒ３を介して差動増巾器３の正相入力
端に加わる。ここにR3≪R4に抵抗の値が選定さ
れているから、抵抗Ｒ３を無視すれば、e1＝
R_b・ｉ・Z1／（R4＋Z1）となる。一方、差動増
巾器３の逆相入力端に加わる電圧e2はリード線Ａ
１が断線した場合と同様の電圧e2＝R_b・ｉとな
る。この場合も（14）式を明らかに満足し、差動
増巾器３の出力は速やかにバーンアウト・ダウン
スケールとなる。 なお、抵抗Ｒ４の存在はリード線Ｂ１が断線し
たときに差動増巾器３の正相入力端が開放になる
のを防止する目的のものである。したがつて、抵
抗Ｒ４は差動増巾器３の正相入力端と共通電位
COM間に接続するようにしてもよい。ただし、
このときの抵抗Ｒ４の値は定常時測定回路に影響
を与えないように、R4≫（R3＋r2＋R_t＋r4＋
R_b）に選定する必要がある。この場合、e1＝０
となり、実施例と同様バーンアウト・ダウンスケ
ールとなる。 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。この場合もリー
ド線Ｂ１断線のときと同様に、ダイオードＤ１、
トランジスタＱ１は遮断状態であり、定電流源２
からの一定電流ｉは図示矢印の如く、定常状態と
同様の経路で流れる。したがつて、差動増巾器３
の正相入力端に加わる電圧ｅ１は、リード線の抵
抗を無視すれば、 e1＝（R_t＋R_b）ｉ ……(15) となる。一方、差動増巾器３の逆相入力端に加わ
る電圧ｅ２は、抵抗Ｒ５，Ｒ１，Ｒ２の値に比べ
てバイアス抵抗R_bの値は非常に小さいので、こ
れを無視すれば、 e2＝V_b・R2／（R1＋R2＋
R5）＋R_b・ｉ ……(16) となる。(2)式、(7)式の関係と(15)式、(16)式を(14)
式に代入し、整理すれば(17)式を得る。 ２・V_b・R2／（R1＋R2＋R5）＞ΔR_t・ｉ
……(17) (17)式を満足するように抵抗Ｒ５、電圧源４の
電圧V_bを選定することにより、バーンアウト・
ダウンスケールにすることができる。 たとえば、測温抵抗体１として白金測温抵抗体
JIS P_t100Ω、測定温度範囲０〜500℃とすれば、
その抵抗変化は100Ω〜284.02Ωであるから
ΔR_tnax＝184.02Ωとなる。また、定電流源２の一
定電流をｉ＝2mAとすれば、(17)式の右辺は、
ΔR_t・ｉ＝184.02Ω×2mA≒0.37Vとなる。ここ
で、分圧回路の抵抗の値をR1＝R2＝50kΩに選
定し、抵抗Ｒ５の値を2.2MΩ、電圧V_bの値を
10Vにすれば(17)式左辺は、２・V_b・R2／（R1
＋R2＋R5）＝２×10V×50kΩ／（50kΩ＋50kΩ
＋2.2MΩ）≒0.43Vとなり、(17)式の条件を満足
し、差動増巾器３の出力は速やかにマイナス側に
振切れて、バーンアウト・ダウンスケールとな
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。差動増巾器３の
正相入力端の入力インピーダンスおよび抵抗Ｒ
４，Ｒ５，Ｒ１，Ｒ２の値は非常に大きいので、
このときの定電流源２からの電流はダイオードＤ
１を介してトランジスタＱ１のベースに流れてト
ランジスタＱ１のコレクタ・エミツタ間を導通す
るため、定電流源２からの電流ｉは図示矢印の如
く、抵抗Ｒ３にも分流する。抵抗R_bとＲ２の交
点を基準にしたリード線Ａ１，Ｂ１点の電圧は共
に等しくその電圧V_ABは、トランジスタＱ１のコ
レクタ・エミツタ間飽和電圧およびリード線の抵
抗を無視すれば、V_AB＝R3・ｉ＝V_D＋V_beとな
る。ここに、i′は抵抗Ｒ３側に分流した電流であ
る。この電圧V_ABは、抵抗R_tを介して抵抗Ｒ１，
Ｒ２から成る分圧回路で1/2に分圧された後、バ
イアス抵抗R_bの両端に発生した電圧R_b・ｉと加
算されて差動増巾器３の逆相入力端に加わる。す
なわち、 e2＝（V_D＋V_be）／２＋R_b・ｉ ……(18) となる。一方、トランジスタＱ１のコレクタ・エ
ミツタ間は導通状態であるから、コレクタ・エミ
ツタ飽和電圧を無視すれば、差動増巾器３の正相
入力端に加わる電圧ｅ１は、 e1＝R_b・ｉ ……(19) となる。これらｅ１，ｅ２の値から明らかなよう
に、(14)式の条件を十分満足し、差動増巾器３の
出力は瞬時にバーンアウト・ダウンスケールとな
る。 最後に、測温抵抗体１の抵抗素線R_t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。この場合も定電流源２からの一
定電流ｉは図示矢印の如く、上記リード線Ａ２断
線のときと同様の経路で流れる。したがつて、前
述の説明から十分理解できるように、e1＝e2＝
R_b・ｉとなり、(14)式の条件を満足し、差動増巾
器３の出力は瞬時にバーンアウト・ダウンスケー
ルとなる。 なお、第３図の実施例ではトランジスタＱ１の
エミツタ電極リード線Ａ２とバイアス抵抗R_bの
交点に接続したが、基準電位COM側に接続して
もよい。ただし、この場合はV_D＋V_be＞（r1＋R_t
＋r4＋R_b）ｉなるようにV_Dの値を選定し、定常
時に測定回路に影響を与えないようにする。リー
ド線Ａ１，Ａ２および抵抗素線R_tが各々断線し
たとき、第３図の実施例では差動増巾器３の正相
入力端に加わる電圧ｅ１はそれぞれR_b・ｉとな
つたが、このようにすれば正相入力端に加わる電
圧ｅ１は零となり、より確実にバーンアウト・ダ
ウンスケールする。 また、第３図の実施例では電圧源４の一端を基
準電位COMに接続したが、リード線Ａ２とバイ
アス抵抗R_bとの交点に接続するようにした方が
より好適である。ただ、基準電位COM側に接続
すれば、電圧源４として図示しない差動増巾器３
を駆動するための電源電圧を共用できるので便利
である。 また、第３図の実施例では抵抗Ｒ３をリード線
Ｂ１と差動増巾器３の正相入力端との間に接続し
たが、抵抗Ｒ３はトランジスタＱ１の単なるコレ
ククタ負荷抵抗であるから、抵抗Ｒ３をリード線
Ａ１と、定電流源２とダイオードＤ１の交点との
間に接続してもよい。 また、第３図の実施例では、差動増巾器３の入
力端の極性として、第１の電圧検出用リード線Ｂ
１を介して得られた発生電圧ｅ１が加わる側を正
相入力端（＋）、第２の電圧検出用リード線Ｂ２
を介して得られた発生電圧ｅ２が加わる側を逆相
入力端（−）としたが、第３図面（ ）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。この場合の差動増巾器３の演算式は、
e₀＝Ｋ（2e2−e1）で表わされる。 このため、定常時に測温抵抗体の抵抗入力ΔR_t
が増加すれば出力e₀はマイナス側に増加する。ま
た、断線による各種の異常状態のときのバーンア
ウト動作も第３図の実施例とは逆にすべて出力
は、プラス側に振切れるが、入力ΔR_tが増加した
ときの出力の方向と反対側に振切れるので、やは
り、バーンアウト・ダウンスケールである。 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、
図示と逆極性に接続した場合も適用できるもので
ある。ただし、このときはダイオードＤ１、電圧
源４の極性も図示と逆極性にし、トランジスタ
QQ１もPNP形を使用すればよい。 また、第１図および第３図の実施例では被測定
抵抗体として測温抵抗体を用いた場合について説
明してきたが、すべり抵抗入力など抵抗変化を測
定する場合であれば適用できるものである。 なお、第３図の実施例において、注意を要する
ことは、本発明によるバーンアウト回路を付加し
たことにより、定常時に測定誤差を生じないよう
に、かつバーンアウト動作をより確実にするため
には、差動増巾器３の入力インピーダンスは数Ｍ
Ω以上の高インピーダンスを有する必要がある。
それには、たとえば第５図に示す如き差動増巾器
３の具体的回路例が好適である。第５図の回路構
成によれば２つの演算増巾器６，７の非反転入力
端子をいずれも入力電圧ｅ１，ｅ２の入力端とし
ているから、非常に大きな入力インピーダンスが
得られる。なお、第５図において抵抗Ｒ７〜Ｒ１
０の値をそれぞれ、R8＝R9、R7＝R9・R10／
（2R9＋R10）に選定すれば、演算増巾器６の出
力e₀は、e₀＝（１＋R10／R9）（e1−2e2）となり、
(1)式と一致し、差動増巾器３として、第５図の具
体的回路例をそのまま適用できる。 かくの如く、本発明によるバーンアウト回路に
よれば、被測定抵抗体断線による各種の異常状態
が発生したとき、出力を常にバーンアウト・ダウ
ンスケールにすることができ、制御系を安全側に
動作させる方向を決めることができる。しかも定
電圧源４は差動増巾器３駆動用の電源電圧と共用
できるから、高精度の要求されない一般の抵抗数
個、トランジスタ１ケおよびダイオード１〜２ケ
付加するのみであり、回路構成が簡単かつ安価に
実現でき、工業計測上有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図はバーンアウト回路を有しない従来の測
定抵抗体式温度変換器の一実施例図、第２図ａ〜
ｅは第１図に示す実施例の異常時における等価回
路図、第３図は本発明に係るバーンアウト回路を
備えた測温抵抗体式温度変換器の一実施例図、第
４図ａ〜ｅは第３図に示す実施例の異常時におけ
る等価回路図、第５図は差動増巾器の具体的回路
例図である。 １…測温抵抗体、２…定電流源、３…差動増巾
器、４…電圧源、６，７…演算増巾器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一端に第１の電流供給用リード線と第１の電
   圧検出用リード線とを分岐して有し、他端に第２
   の電流供給用リード線と第２の電圧検出用リード
   線とを分岐して有する４線式の被測定抵抗体と、
   第１、第２の入力端子を備え、この第２の入力端
   子からの入出力変換利得は前記第１の入力端子か
   らの入出力変換利得に対して２倍の変換利得を有
   する高入力インピーダンスの差動増巾器と、定電
   流源と、1/2の分圧回路とバイアス抵抗とを具備
   し、前記定電流源と前記バイアス抵抗との直列回
   路から前記第１、第２の電流供給用リードを介し
   て前記被測定抵抗体に電流を流し、前記直列回路
   の交点を前記差動増巾器の基準電位として、前記
   第１の電圧検出用リード線を介して得られた前記
   被測定抵抗体の抵抗変化に応じて変化する発生電
   圧を前記第１の入力端子に加えると共に、前記第
   ２の電圧検出用リード線を介して得られた前記第
   ２の電流供給用リード線の抵抗の値に対応した発
   生電圧を前記分圧回路によつて1/2に分圧した電
   圧と前記バイアス抵抗両端の発生電圧との加算電
   圧を前記第２の入力端子に加えるように成した抵
   抗・電気信号変換器において、前記被測定抵抗体
   の前記第１、第２の電流供給用リード線および前
   記被測定抵抗体の抵抗素線がそれぞれ断線した場
   合に、いずれの場合も前記定電流源からの電流を
   一方向性半導体素子を介してトランジスタのベー
   スに流し、このトランジスタの導通によつて、前
   記差動増巾器の第１の入力端子を閉路せしめ、前
   記差動増巾器の出力信号を下限に振切らせるよう
   に、前記被測定抵抗体と前記変換器とを結ぶ測定
   回路間に前記一方向性半導体素子および前記トラ
   ンジスタを接続したことを特徴とする４線式被測
   定抵抗体のバーンアウト回路。 ２ 特許請求範囲第１項記載において、前記トラ
   ンジスタのコレクタ電極は、前記差動増巾器の第
   １の入力端子へ、エミツタ電極は前記バイアス抵
   抗の一端へ、ベース電極は前記一方向性半導体素
   子を介して前記定電流源の出力端へそれぞれ接続
   すると共に、高インピーダンスを有する第１の抵
   抗と電圧源との直列回路の一端を前記第２の電圧
   検出用リード線と前記分圧回路の入力端との交点
   へ、他端を前記バイアス抵抗の一端へそれぞれ接
   続すると共に、高インピーダンスを有する第２の
   抵抗の一端は前記第１の電圧検出用リード線と前
   記差動増巾器の第１の入力端子とを結ぶ測定回路
   間へ、他端は前記バイアス抵抗の一端へ接続する
   と共に、前記定電流源と前記一方向性半導体素子
   の交点から前記第１の電流供給用リード線および
   前記第１の電圧検出用リード線を介して前記差動
   増巾器の第１の入力端子に至る回路間に第３の抵
   抗を接続するように成し、前記被測定抵抗体断線
   による各種の異常状態が発生したとき、前記差動
   増巾器の出力信号を常に下限に振切らせるように
   したことを特徴とする４線式被測定抵抗体のバー
   ンアウト回路。