(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
演算増幅器の負側入力端に第１の抵抗Ｒ1を介して入力電圧を印加し、前記演算増幅器の負側入力端と出力端との間に第２の抵抗Ｒ2を接続し、前記演算増幅器の正側入力端を第３の抵抗Ｒ3を介して接地し、基準抵抗ＲSと負荷抵抗ＲLとを直列に接続してこの基準抵抗ＲSの他端を前記演算増幅器の出力端に接続すると共にこの負荷抵抗ＲLの他端を接地し、前記基準抵抗ＲSと負荷抵抗ＲLとの接続点と前記演算増幅器の正側入力端との間に第４の抵抗Ｒ4を接続し、前記入力電圧に基づく出力電流を前記負荷抵抗ＲLに供給する電圧電流変換回路を有する温度計測回路において、
前記第３の抵抗Ｒ3の値を第１の抵抗Ｒ1の値よりも大きくすることにより、前記負荷抵抗ＲLの値の増加にほぼ比例して出力電流の値が増加することを特徴とする温度計測回路。
【請求項２】
演算増幅器の負側入力端に第１の抵抗Ｒ1を介して入力電圧を印加し、前記演算増幅器の負側入力端と出力端との間に第２の抵抗Ｒ2を接続し、前記演算増幅器の正側入力端を第３の抵抗Ｒ3を介して接地し、基準抵抗ＲSと負荷抵抗ＲLとを直列に接続してこの基準抵抗ＲSの他端を前記演算増幅器の出力端に接続すると共にこの負荷抵抗ＲLの他端を接地し、前記基準抵抗ＲSと負荷抵抗ＲLとの接続点と前記演算増幅器の正側入力端との間に第４の抵抗Ｒ4を接続し、前記入力電圧に基づく出力電流を前記負荷抵抗ＲLに供給する電圧電流変換回路を有する温度計測回路において、
前記第１の抵抗Ｒ1と第３の抵抗Ｒ3の値を等しくすると共に、前記第２の抵抗Ｒ2の値から基準抵抗ＲSの値を減算した差分値よりも前記第４の抵抗Ｒ4の値を小さくすることにより、前記負荷抵抗ＲLの値の増加にほぼ比例して出力電流の値が増加することを特徴とする温度計測回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は演算増幅器を用いた電圧電流変換回路を有する温度計測回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の回路の公知文献としては、例えば“蒲生良治、アナログ回路のトラブル対策、昭和５３年２月第２版、ＣＱ出版株式会社、ｐ．１２〜１４”がある。
図９は上記文献の第１３頁、図１・５（ｂ）に示された従来の定電流回路の一例を示す図である。
図９の回路において、１は入力端子、２は出力端子、Ａ1 は演算増幅器、Ｒ1 ，Ｒ2 ，ＲS ，（Ｒ2 −ＲS ）は抵抗、ＲL は負荷抵抗、ＥS は入力電圧、ｉL は出力電流を示す。
負荷抵抗ＲL に流れる出力電流ｉL は、上記文献に示された下記の（１）式の通りである。
【０００３】
【数１】
0003811906.tif 000002
【０００４】
（１）式の中に負荷抵抗ＲL の項が無いため、出力電流ｉL は負荷抵抗ＲL の値に関係なく、入力電圧ＥS が一定であれば、出力に一定電流が流れる定電流特性をもっている。
図９の回路の負荷抵抗ＲL に、温度センサ（例えば測温抵抗体）を使用すると、温度センサに加わる温度による抵抗値を電圧値に変換出来るため、温度計測回路として使用できる。
【０００５】
図１０は従来の定電流回路を利用した温度計測回路である。
図１０は図９の回路の負荷抵抗ＲL に、温度センサ（例えばJIS C1604 の測温抵抗体：公称抵抗値１００Ω）を接続した温度計測回路で、入力電圧ＥS は２．５Ｖ、抵抗Ｒ1 は２．５ＫΩ、Ｒ2 は２ＫΩ、Ｒ3 は２．５ＫΩ、Ｒ4 は１ＫΩ、ＲS は１ＫΩとしたもので、温度センサに流れる電流ｉL は、（１）式に上記数値を代入すると、
ｉL ＝（２０００／２５００）×２．５Ｖ／１０００Ω＝２ｍＡとなる。
上記ｉL ＝２ｍＡは定電流であるので、負荷抵抗ＲL の値が変化してもｉL の値は一定であり、この図１０の回路のセンサ抵抗対センサ電流特性を図１１に示す。
【０００６】
上記図１０の回路のセンサ温度（１）に対するセンサ抵抗値（２）、センサ電流（３）、センサ電圧（４）、（４）の各値から０℃における（４）の値の減算値（５）、温度換算値（６）及び温度誤差（７）を求めた各数値が下記の表１に示される。
【０００７】
【表１】
0003811906.tif 000003
【０００８】
上記表１において、センサ電圧（４）の各値から０℃のときの（４）の値０．２Ｖをそれぞれ減算した値が（５）であり、この（５）の値が１００℃のときに１００．０００となるように（５）の各値に換算係数１００／０．０７８３２≒１２７６．８１を乗算した結果が温度換算値（６）である。またこの温度換算値（６）から計測温度の誤差分のみを取出したのが温度誤差（７）である。
【０００９】
図１２は表１のセンサ温度（１）に対するセンサ電圧（４）の特性を示す図であり、図１３は表１のセンサ温度（１）に対する温度誤差（７）の特性を示す図である。
図１３により、０℃〜１００℃の計測範囲のほぼ中央で約０．３８℃の誤差があることが判る。このような誤差があるにもかかわらず、図１０のような定電流回路は温度計測回路として広く使用されていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、測温抵抗体等の温度センサに定電流を流す従来の温度計測回路では、表１の温度誤差（７）及び図１３に示すように、０℃〜１００℃の計測範囲において、最大で約０．３８℃という温度測定誤差があり、誤差の値が大き過ぎ、計測精度に満足できないという問題点があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る温度計測回路は、演算増幅器の負側入力端に第１の抵抗Ｒ1を介して入力電圧を印加し、前記演算増幅器の負側入力端と出力端との間に第２の抵抗Ｒ2を接続し、前記演算増幅器の正側入力端を第３の抵抗Ｒ3を介して接地し、基準抵抗ＲSと負荷抵抗ＲLとを直列に接続してこの基準抵抗ＲSの他端を前記演算増幅器の出力端に接続すると共にこの負荷抵抗ＲLの他端を接地し、前記基準抵抗ＲSと負荷抵抗ＲLとの接続点と前記演算増幅器の正側入力端との間に第４の抵抗Ｒ4を接続し、前記入力電圧に基づく出力電流を前記負荷抵抗ＲLに供給する電圧電流変換回路を有する温度計測回路において、
前記第３の抵抗Ｒ3の値を第１の抵抗Ｒ1の値よりも大きくすることにより、前記負荷抵抗ＲLの値の増加にほぼ比例して出力電流の値が増加することを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施形態１．
図１は、本発明の実施形態１に係る温度計測回路を示す図である。
図１の回路構成は、図１０の定電流回路と変わらないが、図１０のように抵抗Ｒ1と抵抗Ｒ3の値を等しくせず、抵抗Ｒ1の値よりも抵抗Ｒ3の値を大きくしているため、図１の回路は定電流回路にはならない。
図１において、測温抵抗体ＲLに流れる電流ｉLは、同図の回路解析の結果次の（２）式で示される。
【００１３】
【数２】
0003811906.tif 000004
【００１４】
図１のＲL に図１０と同一の温度センサ（０℃で１００Ωの測温抵抗体）を接続し、同図に示されるＲ1 ＝２．５ＫΩ、Ｒ2 ＝２ＫΩ、Ｒ3 ＝５．５ＫΩ、Ｒ4 ＝１ＫΩ、ＲS ＝１ＫΩ、ＥS ＝２．５Ｖの値を（２）式に代入して、温度センサに加える温度を０℃〜１００℃に変化させたとき、１０℃毎の各温度における温度センサＲL に流れるセンサ電流ｉL を求めて、下記の表２に示す。
【００１５】
【表２】
0003811906.tif 000005
【００１６】
なお表２には、表１と同様に、センサ温度（１）に対するセンサ抵抗値（２）、センサ電流（３）、センサ電圧（４）、（４）の各値から０℃における（４）の値の減算値（５）、温度換算値（６）及び温度誤差（７）が記載されている。なお表２の変換係数は１００／０．０８５７２７≒１１６６．４９４となる。  図２は表２のセンサ抵抗値（２）に対するセンサ電流（３）の特性を示す図であり、同図はセンサ抵抗値の増加にほぼ比例して、センサに流れるセンサ電流値が増加していることを示している。
【００１７】
図３は表２のセンサ温度（１）に対するセンサ電圧（４）の特性を示す図であり、図４は表２のセンサ温度（１）に対する温度誤差（７）の特性を示す図である。
表２の温度誤差（７）及び図４で明らかなように、実施形態１においては、抵抗Ｒ1 の値よりも抵抗Ｒ3 の値を大きくして、負荷抵抗値の増加にほぼ比例して出力電流値が増加するようにしたので（図２の特性を参照）、０℃〜１００℃の計測範囲における誤差は、電源変動分や周囲温度の変化による変動分を加えたとしても、最大で０．０３℃以下となり、従来の誤差幅の１／１０以下という高精度での温度計測が可能となる。
【００１８】
実施形態２．
図５は本発明の実施形態２に係る温度計測回路を示す図である。
図５の回路構成は、図１の回路と変わらないが、抵抗Ｒ1と抵抗Ｒ3の値を等しくする代りに、抵抗Ｒ2の値から抵抗ＲSの値を減算した差分値（Ｒ2−ＲS）よりも抵抗Ｒ4の値を小さくするように設定したため、図５の回路は定電流回路にはならない。
この測温抵抗体ＲLに流れる電流ｉLは前記（２）式から求められるので、図５に示されるＲ1＝２．５ＫΩ、Ｒ2＝２ＫΩ、Ｒ3＝２．５ＫΩ、Ｒ4＝５６．２Ω、ＲS＝１ＫΩ、ＥS＝２．５Ｖの値を（２）式に代入し、０℃〜１００℃の範囲で１０℃毎の各温度におけるセンサ電流ｉLを求めて、下記の表３に示す。
【００１９】
【表３】
0003811906.tif 000006
【００２０】
なお表３には、表２と同様に、センサ温度（１）に対するセンサ抵抗値（２）、センサ電流（３）、センサ電圧（４）、（４）の各値から０℃における（４）の値の減算値（５）、温度換算値（６）及び温度誤差（７）が記載されている。なお表３の変換係数は１００／０．０８５７２７≒１１６６．４９４となる。
図６は表３のセンサ抵抗値（２）に対するセンサ電流（３）の特性を示す図であり、同図はセンサ抵抗値の増加にほぼ比例して、センサに流れるセンサ電流値が増加していることを示している。
【００２１】
図７は表３のセンサ温度（１）に対するセンサ電圧（４）の特性を示す図であり、図８は表３のセンサ温度（１）に対する温度誤差（７）の特性を示す図である。
表３の温度誤差（７）及び図８で明らかなように、実施形態２においては、抵抗Ｒ1 とＲ3 の値を等しくすると共に、抵抗Ｒ2 とＲS との差分値（Ｒ2 −ＲS ）よりも抵抗Ｒ4 の値を小さくして、負荷抵抗値の増加にほぼ比例して出力電流値が増加するようにしたので（図６の特性を参照）、０℃〜１００℃の計測範囲における誤差は、電源変動分や周囲温度の変化による変動分を加えたとしても、最大で０．０３℃以下となり、従来の誤差幅の１／１０以下という高精度での温度計測が可能となる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明においては、演算増幅器の負側入力端に第１の抵抗Ｒ1を介して入力電圧を印加し、前記演算増幅器の負側入力端と出力端との間に第２の抵抗Ｒ2を接続し、前記演算増幅器の正側入力端を第３の抵抗Ｒ3を介して接地し、基準抵抗ＲSと負荷抵抗ＲLとを直列に接続してこの基準抵抗ＲSの他端を前記演算増幅器の出力端に接続すると共にこの負荷抵抗ＲLの他端を接地し、前記基準抵抗ＲSと負荷抵抗ＲLとの接続点と前記演算増幅器の正側入力端との間に第４の抵抗Ｒ4を接続し、前記入力電圧に基づく出力電流を前記負荷抵抗ＲLに供給する電圧電流変換回路を有する温度計測回路において、
前記第３の抵抗Ｒ3の値を第１の抵抗Ｒ1の値よりも大きくすることにより、前記負荷抵抗ＲLの値の増加にほぼ比例して出力電流の値が増加するようにしたので、従来よりも計測精度が大幅に改善されるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態１に係る温度計測回路を示す図である。
【図２】  図１の回路のセンサ抵抗値対センサ電流特性を示す図である。
【図３】  図１の回路のセンサ温度対センサ電圧特性を示す図である。
【図４】  図１の回路のセンサ温度対温度誤差特性を示す図である。
【図５】  本発明の実施形態２に係る温度計測回路を示す図である。
【図６】  図５の回路のセンサ抵抗値対センサ電流特性を示す図である。
【図７】  図５の回路のセンサ温度対センサ電圧特性を示す図である。
【図８】  図５の回路のセンサ温度対温度誤差特性を示す図である。
【図９】  従来の定電流回路の一例を示す図である。
【図１０】  従来の定電流回路を利用した温度計測回路を示す図である。
【図１１】  図１０の回路のセンサ抵抗値対センサ電流特性を示す図である。
【図１２】  図１０の回路のセンサ温度対センサ電圧特性を示す図である。
【図１３】  図１０の回路のセンサ温度対温度誤差特性を示す図である。
【符号の説明】
１  入力端子
２  出力端子
Ａ1  演算増幅器
ＥS  入力電圧
ｉL  出力電流
Ｒ1〜Ｒ4、ＲS  抵抗
【図１】
0003811906.tif 000007
【図２】
0003811906.tif 000008
【図３】
0003811906.tif 000009
【図４】
0003811906.tif 000010
【図５】
0003811906.tif 000011
【図６】
0003811906.tif 000012
【図７】
0003811906.tif 000013
【図８】
0003811906.tif 000014
【図９】
0003811906.tif 000015
【図１０】
0003811906.tif 000016
【図１１】
0003811906.tif 000017
【図１２】
0003811906.tif 000018
【図１３】
0003811906.tif 000019