(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定電流が一端から他端へと流れるとともに温度変化に応じて抵抗値が変化するセンサと、所定の抵抗値を有し、少なくとも第１の接続線と第２の接続線と第３の接続線とからなる複数の接続線と、一対の入力端子への入力値に応じて出力端子から出力する差動アンプと、前記接続線に流れる電流を開閉する開閉部と、を備え、前記第１の接続線によって、センサの一端と差動アンプの一方の入力端子とが接続されるとともに、前記センサに定電流が給電され、第２の接続線の一端と第３の接続線の一端は、センサの他端と共通接続され、第２の接続線の他端は、差動アンプの他方の入力端子と接続されるとともに、開閉部を介して接地され、第３の接続線の他端は、抵抗を介して接地されていることを特徴とするセンサ回路。
【請求項２】
前記開閉部は、光結合式リレーであることを特徴とする請求項１記載のセンサ回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３線式ＲＴＤセンサを有するセンサ回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のセンサ回路として図２に示すものが存在する。このものは、ＲＴＤセンサS 、第１乃至第３の差動アンプA1,A2,A3を備えている。ＲＴＤセンサS は、温度変化に応じて抵抗値が変化するセンサであって、所定の抵抗値を有する接続線L1によって、一端が第１の差動アンプA1の非反転入力端子に接続されるとともに、上記した接続線L1と同様の接続線L2によって、他端が第２の差動アンプA2の反転入力端子に接続され、さらに、上記した接続線L1と同様の抵抗値を有する接地線L3を介して接地されている。
【０００３】
また、ＲＴＤセンサS の一端と第１の差動アンプA1の非反転入力端子とを接続する接続線L1は、定電流源C が接続されて、ＲＴＤセンサS の一端から他端へと定電流が流れるようになっている。
【０００４】
次に、本センサ回路の動作を説明する。定電流源Cから定電流を流すと、この定電流がＲＴＤセンサSの一端から他端に流れることによって、ＲＴＤセンサSの一端に接続された接続線L1の所定の抵抗値と温度変化に応じたＲＴＤセンサSの抵抗値とに基づく第１の電圧降下が生じるので、第１の差動アンプA1の非反転入力端子には、第２の差動アンプA2の非反転入力端子に入力される電圧値よりも、前述した第１の電圧降下分だけ高い電圧値が入力され、その入力された電圧値が出力端子から出力される。
【０００５】
つまり、定電流値をＩ、ＲＴＤセンサS の抵抗値をＲｘ、所定の抵抗値をＲとすると、第１の差動アンプの出力値Ｖ1 は、Ｖ1 ＝（Ｒｘ＋Ｒ）×Ｉにより示される。
【０００６】
一方、ＲＴＤセンサS の他端と第２の差動アンプA2の非反転入力端子との間の接続線L2の所定の抵抗値に基づく第２の電圧降下が生じるので、第２の差動アンプA2の非反転入力端子には、前述した第２の電圧降下分だけ接地電圧よりも高い電圧値が入力され、その入力された電圧値が出力端子から出力され、第２の差動アンプの出力値Ｖ2 は、Ｖ2 ＝Ｒ×Ｉにより示される。
【０００７】
従って、第３の差動アンプA3によって、第１の差動アンプA1の出力値Ｖ1 と第２の差動アンプA2の出力値Ｖ2 の差を求めることによって、所定の抵抗値Ｒの影響を排除した状態で、ＲＴＤセンサS に定電流が流れたことによる電圧降下Ｖ0 を求めることができる。
【０００８】
すなわち、Ｖ0 ＝Ｖ1 −Ｖ2 ＝Ｒｘ×Ｉで示され、ここで、第１の差動アンプA1の出力値Ｖ1 及び第２の差動アンプA2の出力値Ｖ2 が実測値であり、定電流値Ｉが既知であるから、ＲＴＤセンサS の抵抗値Ｒｘを求めることができ、このＲＴＤセンサS の抵抗値Ｒｘを温度換算することにより、温度を計測することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記したセンサ回路にあっては、所定の抵抗値Ｒの影響を排除した状態で、ＲＴＤセンサS に定電流が流れたことによる電圧降下Ｖ0 を求めることができるものの、第１乃至第３の差動アンプA1,A2,A3及びそれらの差動アンプA1,A2,A3に接続された抵抗からなるために、構成が複雑になってしまうという問題点があった。
【００１０】
本発明は、上記の点に着目してなされたもので、その目的とするところは、構成の簡単なセンサ回路を提供することにある。
【００１１】
上記した課題を解決するために、請求項１記載の発明は、定電流が一端から他端へと流れるとともに温度変化に応じて抵抗値が変化するセンサと、所定の抵抗値を有し、少なくとも第１の接続線と第２の接続線と第３の接続線とからなる複数の接続線と、一対の入力端子への入力値に応じて出力端子から出力する差動アンプと、前記接続線に流れる電流を開閉する開閉部と、を備え、第１の接続線によって、センサの一端と差動アンプの一方の入力端子とが接続されるとともに、センサに定電流が給電され、第２の接続線の一端と第３の接続線の一端は、センサの他端と共通接続され、第２の接続線の他端は、差動アンプの他方の入力端子と接続されるとともに、開閉部を介して接地され、第３の接続線の他端は、抵抗を介して接地された構成にしている。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記開閉部は、光結合式リレーである構成にしている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態のセンサ回路を図１に基づいて以下に説明する。1 はＲＴＤセンサであって、温度変化に応じて抵抗値が変化する。このＲＴＤセンサ1 は、所定の抵抗値を有する接続線L1によって、一端が差動アンプ2 の非反転入力端子に接続されるとともに、上記した接続線L1と同様の接続線L2によって、他端が差動アンプ2 の反転入力端子に接続され、さらに、上記した接続線L1,L2 と同様の抵抗値を有する接地線L3及び抵抗3 を介して接地されている。
【００１４】
また、ＲＴＤセンサ1 の一端と差動アンプ2 の非反転入力端子とを接続する接続線L1は、定電流源4 が接続されて、ＲＴＤセンサ1 の一端から他端へと定電流が流れるようになっている。一方、ＲＴＤセンサ1 の他端と差動アンプ2 の反転入力端子とを接続する接続線L2は、光結合式リレーからなる開閉部5 を介して接地され、この開閉部5 の動作によって、その接続線L2に流れる電流が開閉される。
【００１５】
次に、本センサ回路の動作を説明する。初めに、開閉部5 をＯＦＦにして、ＲＴＤセンサ1 の他端と差動アンプ2 の反転入力端子とを接続する接続線L2に電流が流れない状態にし、定電流源4 から定電流を流す。そうすると、この定電流がＲＴＤセンサ1 の一端から他端に流れることによって、ＲＴＤセンサ1 の一端に接続された接続線L1の所定の抵抗値と温度変化に応じたＲＴＤセンサ1 の抵抗値とに基づく電圧降下が生じるので、差動アンプ2 の非反転入力端子に入力される入力値と反転入力端子に入力される入力値との間の電位差は、前述した電圧降下分と等しくなり、その電圧降下分が出力値Ｖout1として出力端子から出力される。
【００１６】
このときの出力値Ｖout1は、定電流の定電流値をＩ、接続線の所定の抵抗値をＲ、ＲＴＤセンサの抵抗値をＲｘとすると、(1) 式により示される。
【００１７】
Ｖout1＝（Ｒｘ＋Ｒ）×Ｉ     (1)
次に、開閉部5 をＯＮにして、ＲＴＤセンサ1 の他端と差動アンプ2 の反転入力端子とを接続する接続線L2に電流が流れる状態にし、定電流源4 から定電流を流す。そうすると、この定電流がＲＴＤセンサ1 の一端から他端に流れることによって、ＲＴＤセンサ1 の一端に接続された接続線L1の所定の抵抗値と温度変化に応じたＲＴＤセンサ1 の抵抗値とに基づく電圧降下が生じるとともに、定電流の分流が、ＲＴＤセンサの他端と差動アンプの反転入力端子との間に接続された接続線L2に流れることによって、その接続線L2の抵抗値に基づく電圧降下が生じるので、差動アンプ2 の非反転入力端子に入力される入力値と反転入力端子に入力される入力値との間の電位差は、前述した両電圧降下の和と等しくなり、その電圧降下の和が出力値Ｖout2として出力端子から出力される。
【００１８】
このときの出力値Ｖout2は、定電流の定電流値をＩ、接続線の所定の抵抗値をＲ、ＲＴＤセンサの抵抗値をＲｘ、抵抗3の既知の抵抗値をｒ1 、開閉部5 の既知の内部抵抗値をｒ2とすると、(2) 式により示される。
【００１９】
【数１】
0003740839.tif 000002
【００２０】
これらの(1) 式及び(2) 式は、定電流値Ｉが既知であり、出力値Ｖout1及び出力値Ｖout2が実測値であるから、接続線L1,L2 の所定の抵抗値Ｒ及びＲＴＤセンサ1 の抵抗値Ｒｘという２つの未知数を有する連立２元方程式となっている。
【００２１】
これらの連立２元方程式は、次の手順で解くことができる。まず、未知数Ｒｘを消去するために、(2) 式−(1) 式を計算すると、(3) 式が得られる。
【００２２】
【数２】
0003740839.tif 000003
【００２３】
さらに、(3) 式から(4) 式が導かれる。
【００２４】
【数３】
0003740839.tif 000004
【００２５】
この(4) 式は、未知数Ｒを１つだけ有する２次方程式であるから、解の公式により、未知数Ｒ、すなわち接続線L1,L2 の所定の抵抗値Ｒを求めることができ、さらに、この抵抗値Ｒを(1) 式に代入することによって、未知数Ｒｘ、すなわちＲＴＤセンサの抵抗値Ｒｘも求めることができる。
【００２６】
そして、このＲＴＤセンサ1 の抵抗値Ｒｘを温度換算することにより、温度を計測することができる。
【００２７】
かかるセンサ回路にあっては、差動アンプ2 からの出力値は、ＲＴＤセンサ1 の抵抗値Ｒｘ、所定の抵抗値Ｒ及び定電流値Ｉを含む計算式により計算可能であるから、開閉部5 が開いた状態及び閉じた状態で、差動アンプ2 からの出力値Ｖout1, 出力値Ｖout2をそれぞれ実測し、その２つの実測した出力値Ｖout1, 出力値Ｖout2及び既知の定電流値Ｉを前述した差動アンプ2 の出力値の計算式である(1) 式及び(2) 式に代入すると、ＲＴＤセンサ1 の抵抗値Ｒｘ及び所定の抵抗値Ｒという２つの未知数を有する連立２元方程式を得ることができるので、この連立２元方程式を解くことによって、従来例のように複雑な構成にすることなく、所定の抵抗値Ｒを求めることができる。
【００２８】
また、光結合式リレーである開閉部は、遠隔制御できるとともに、絶縁性が高いので、ノイズを無くすることができる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明は、差動アンプからの出力値は、センサの抵抗値、所定の抵抗値及び定電流値を含む計算式により計算可能であるから、開閉部が開いた状態及び閉じた状態で、差動アンプからの出力値をそれぞれ実測し、その２つの実測値及び既知の定電流値を前述した差動アンプの出力値の計算式に代入すると、センサの抵抗値及び所定の抵抗値という２つの未知数を有する連立２元方程式を得ることができるので、この連立２元方程式を解くことによって、従来例のように複雑な構成にすることなく、所定の抵抗値を求めることができる。
【００３０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えて、光結合式リレーである開閉部は、遠隔制御できるとともに、絶縁性が高いので、ノイズを無くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の回路図である。
【図２】従来例の回路図である。
【符号の説明】
1     ＲＴＤセンサ
2     差動アンプ
5     開閉部
L1,L2 接続線
L3    接地線
【図１】
0003740839.tif 000005
【図２】
0003740839.tif 000006