JPS61100668A - 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、プロセスの温度などを検出する検出端での断
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〕

第４図はプロセスの温度を検出する温度検出センサの断
線を検出する従来の断線検出回路の全体構成図である。

第４図において１は測温抵抗体であって、この測温抵抗
体１は例えばケーブルを介して測定用ブリッジ回路２の
各接続点３．４．５に接続されている。この測定用ブリ
、クジ回路２Ｆｉ、同−抗折値の抵抗６，７．８＋９か
ら構成され、接続点１０．１１間にブリッジ用直流電源
１２が接続されている。そして接続点１３に演算増幅器
（オペアンプ）１４が接続されて、このオペアンプ１４
から接続点１５を基準とした測定信号すなわち測温抵抗
体１の抵抗値変化に応じた測定用ブリッジ回路２の出力
変化が得られるように構成されている。

そζで、測温抵抗体１と測定用ブリッジ回路２この間の
断線検出は次のような回路構成のもので行なわれている
。すなわち、ブリッジ用直流電源１２の負極側に抵抗２
Ｑを接続し、また正極側にＰＮＰ型トランジスタ２１の
エミッタを接続し、これら抗折２０とトランジスタ２Ｉ
のコレクタこの間にホトカプラ２２の発光ダイオード２
３を接続し、さらにトランジスタ２１のペースと測温抵
抗体１０両端この間にそれぞれダイオード２４．２５を
接続した構成のものである。通常は測定用ブリッジ回路
２が平衡状態にあるので、各ダイオード２４．２５のカ
ソード電位はＰＮＰ型トランジスタ２１のコレクタ電位
と略同−となりておシ、ＰＮＰ　ｆＪ、　トランジスタ
２１はカットオフ状態すなわち非導通状態にある。

ところが、測温抵抗体１を接続する３本のライン（ケー
ブル）のうちいずれか１本でも断線すると、ダイオード
２４．２５の各カソード電位が下がシ、ＰＮＰ型トラン
ジスタ２１にベース電流が各ダイオ−ｙｘ４．ｘｓを介
して流れる。

これＫよって、ＰＮＰ型トランジスタ２１は導通し、ホ
トカプラ２２の発光ダイオード２３が発光し、ホトカプ
ラ２２のホトトランジスタ２６から断線検出信号が出力
される。

〔背景技術の問題点〕

以上のように従来の断線検出回路では、ブリッジ回路の
構成をとっているため、ＰＮＰ型トランジスタ２１の工
ξツタ電位と測定用ブリッジ回路２の各接続点１０，１
１．１３．１５の各電位よりも高くすることができない
。したがって、断線検出信号を測定信号と同様に接続点
１５の電位を基準として、すなわち測定信号の基準電圧
をコモンとして出力することができず、ホトカプラ２２
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。

ところで、ホトカプラ２２は消費電流が大きいため第４
図に示す温度検出センサを低電力の計器、例えば電源ラ
インと出力ラインとが共通であって温度検出センサから
出力される測定信号を４〜２０　ｍＡの電流信号に変換
して出力する２１ｓ式計器に用いるには非常に不向きで
ある。

つまシ、２線式計器に用いたとしてもホトカッ２２２作
動たよる大きな消費電流が２線式計器側に影響を与え、
２線式計器に不具合が発生することがある。

〔発明の目的〕

本発明は上記実情に基づいてなされたもので、その目的
とするところは、断線検出信号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、かつ低電力
の計器に適用することができ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、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
ブリッジ回路に供給する直流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と、測定用素子の
両端の各電圧と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設け、この比較回路
の出力信号を測定用ブリッジ回路から出力される測定信
号を増幅する増幅回路に与え、この増幅回路の出力レベ
ル変化をもって前記測定用素子の接続ラインの断線を検
出する断線検出回路である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明に係る断線検出回路の一実施例について第
１図を参照して説明する。第１図は本発明の断線検出回
路の構成図である。同図においてＲＴＤは測温抵抗体で
あって、この測温抵抗体ＲＴＤは３本の接続ライン（実
際にはケーブル）ｘ、ｙ、ｚを介して測定用ブリッジ回
路３０の各接続点（イ）、（ロ）、（ハ）に接続されて
いる。

この測定用ブリッジ回路３０は、同一抵抗値の抵抗Ｒ７
，Ｒ，？、Ｒ，？、Ｒ４から構成され、接続点３１．３
２間に直流電源３３が接続されている。そうして、測定
用ブリッジ回路３０の接続点３４が演算増幅器（オペア
ンプ）３５の非反転入力端子に接続され、このオペアン
プ３５から測定用ブリッジ回路３０の接続点３６の電位
を基準とする電圧、すなわち測温抵抗体ＲＴＤの抵抗値
変化に応じた測定信号を出力するものとなっている。

さて、この測定用ブリッジ回路３０には比較用電圧作成
回路４０が設けられている。この比較用電圧作成回路４
０Ｆ！、直流電源３３の電圧Ｖｒｅｆよりも僅かに低い
比較用電圧を作成するもので、第１図に示すよう【直流
電源３３に並列に抵抗４１と直流電源３３の正極側がカ
ソード９となるダイオード４２この直列回路が接続され
、抵抗４１とダイオード４２の接続点の電圧をもって比
較用電圧としている。なお、比較用電圧はダイオード４
２間の電圧降下を０．６　Ｖとするとｖｒ、、　−０，
６（ｖ”ｌとなる。

５０は比較回路であって、これは比較用電圧と測温抵抗
体ＲＴＤの両端の各電圧とを比較するもので次のような
構成となっている。すなわち、比較用電圧作成回路４０
の出力端４３が非反転入力端子に戻続され接続点（イ）
が反転入力端子に接続された第１のコンパレータ５１と
、前記出力端４３が非反転入力端子に接続され接続点（
ハ）が反転入力端子に接続された第２のコン・卆レータ
５２と、各コン、４レータ５１，５２の出力端にそれぞ
れ接続されたダイオード５３．５４とから構成されてい
る。

これら第１および第２のコンパレータ５１゜５２の各出
力端は、ダイオード５３．５４を介して共通接続されて
切換スイッチＳＷＫ接続されている。この切換スイッチ
ＳＷは、各コン／４レータ５１，５２の出力信号がオペ
アンプ３５の非反転入力端子または反転入力端子に送ら
れるように切換えるものである。すなわち、アップ端子
ａ１に切換接続することＫよシオベアンｆ３５の出力電
圧レベルが上昇し、ダウン端子ａ２に切換接続すること
によりオペアンプ３５の出力レベルが下降する。

次に上記の如く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３０が平衡状態にある場合、各コ
ン・譬レータ５１，５２の非反転入力端子には、比較電
圧作成回路４０により作成された比較電圧ｖｒｅｆ　−
（’　６　［：ｖ）が加わり、また反転入力端子には接
続点（イ）、（ハ）の各電圧がそれぞれ加わっている。

なお、接続点（イ）、ｅ→の各電圧は、測定用ブリッジ
回路３０が平衡状態にあるので、はぼ直流電源３３の電
圧ｖｒｅｆと等しくなっている。ここで、測温抵抗体Ｒ
ＴＤの電圧降下分が考えられるが、この測温抵抗体ＲＴ
Ｄの抵抗値は小さく（１０００程度）、この電圧降下分
は無視できる。したがって、各コン・９レータｊｌ、５
２の各入力電圧レベルは非反転入力端子の方が高く、各
コン・平レータ５１　、５２の出力は零がルトとなって
いる。

次に測温抵抗体ＲＴＤ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、測温抵抗体ＲＴＤに電流が流れなぐなシ接続点（イ
）の電圧は零ボルトくなる。

よって、第１のフン・母レータ５１の反転入力端子に加
わる電圧が非反転入力端子に加わる電圧よりも高くなり
、第１のコンパレータ５１の出力はハイレベルとなる。

次に接続ラインＹが断線すると、接続ラインＸの断線時
と同様に測温抵抗体ＲＴＤＩＣ’を流が流れなくな９、
接続点（イ）。

（ハ）の電圧が共に零ボルトになる。したがって、各コ
ンパレータ５１，５２の反転入力端子に加わる電圧が非
反転入力端子に加わる電圧よりも高くなシ、第１および
第２のコン・量レータ５ノ。

５２の出力は共にハイレベルとなる。また、接続ライン
２が断線したとすると、接続点ｅ→の電圧が零ゲルトに
な〕、これにより第２のコン・母レータ５２の反転入力
端子に加わる電圧が非反転入力端子に加わる電圧よりも
高くな）、第２のコン／４レータ５２の出力はハイレベ
ルとなる。

そこで、各コン／４レータ５１．５２から出力されるハ
イレベルの信号を切換スイッチｓＷを介してオペアンプ
３５に加えることにより、オペアンプ３５から断線検出
信号が出力される。

この場合、各コン／４レータ５１．５２に供給する電源
電圧を直流電源３３の電圧ｖｒｅｆよりも高く設定すれ
ば、各コンパレータ５１，５２の出力信号（ハイレベル
）は電圧ｖｒｌ、ｆよりも高く設定した電圧レベルとな
る。そして、切換スイッチＳＷの切換接続により各コン
ノーレータ５１゜５２の出力信号がオペアンｆ３５の非
反転入力端子に送られれば、オペアンプ３５の出力は上
昇して飽和し、また反転入力端子に送られればオペアン
プ３５の出力は下降して飽和する。したがって、オペア
ンプ３５の出力電圧レベルの変化を監視すれば断線の検
出ができる。

このように本発明の回路においては、測定用ブリッジ回
路３０に、この測定用ブリッジ回路３０に直流電圧を供
給する直流電源３３の電圧Ｖ□ｆよりも０．６　［：Ｖ
］低い比較用電圧を作成する比較用電圧作成回路４０を
設け、この比較用電圧と測温抵抗体ＲＴＤの接続点（イ
）、ｅ→の各電圧とを笛１および第２のコン／４レータ
５１．５２により比較し、これらコン／４レータ５１．
５２の出力信号（ハイレベル）をオペアンプ３５に加え
て、このオペアンプ３５の出力レベル変化によ）測温抵
抗体ＲＴＤの接続ラインｘ、ｙ、ｚ断線を検出するよう
にしたので、従来のようにホトカプラを用いることなく
断線検出ができ、その断線検出信号は測定信号と同様に
測定用ブリッジ回路３０の接続点３６の電圧を基準とし
て得ている。そして、ホトカプラを使用していないため
消費電力が従来の回路と比較して数十分の１に減少し、
低電力を要求する２線式計器に適用することができる。

さらに、各コン・卆レータ５１，５２にローノ譬ワーの
ものを使用して構成すれば、非常に低消費電力な断線検
出回路とすることができる。

なお、本発明の回路に次のような断線報知手段を設ける
ことができる。第２図はリレーを用いた断線報知手段で
あって、これは各コン・臂レータ５１．５２の出力端に
ダイオード５３゜５４を介してリレーのコイルＲアを接
続して構成シ、各コンノＪ？レータ５３　、５４　ｆ５
ｈラハイＬ／ベルの信号が出力されたときにリレーコイ
ルＲｙが励磁され、リレー接点Ｒアー。が切換わるよう
にしたもので、断線検出を接点出力として得ることがで
きる。

また、第３図に示す断線報知手段は、ランプ表示を用い
たもので、第２図に示す手段と同様に各コン／４レータ
５１．５２の出力端にダイオード６３．５４を介して抵
抗ＲＸとパイロットランプＲＬこの直列回路を接続した
構成となっている。この手段では断線時に／４イロット
ランプＰＬが点灯することになる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、測定用ブリッジ回路に、この測定用ブ
リッジ回路に供給する直流電圧よう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を設け、この回路の
比較用電圧と測定用ブリッジ回路の測定用棄子の両端に
おける各電圧を比較回路によフ比較し、この比較回路の
出力を測定用ブリッジ回路からの測定信号を増幅する増
幅回路に加え、この増幅回路の出力レベル変化をもって
断線を検出するので、断線検出信号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、かつ低
電力の計器に適用できる断線検出回路を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る断線検出回路の一実施例を示す構
成図、第２図および第３図は第１図に示す回路に適用す
る断線報知手段の具体例を示す構成図、第４図は従来の
断線検出回路の構成図である。 ３０・・・測定用プリッチ回路、３３・・・直流電源、
３５・・・演算増幅器、４０・・・比較用電圧作成回路
、４１・・・抵抗、４２・・・ダイオード、５０・・・
比較回路、５１・・・第１のコンノＪ？レータ、５２・
・・第２のコン／４レータ、５３．５４・・・ダイオー
ド、ＲＴＤ・・・測温抵抗体、ｘ、ｙ、ｚ・・・接続ラ
イン、ＳＷ・・・切換スイッチ。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第２図 第３図 第４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
   ッジ回路に供給する直流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と、前記測定用素子の
   両端に現われる各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、この比
   較回路の出力信号と前記測定用ブリッジ回路から出力さ
   れる測定信号とを入力する増幅回路とを具備し、この増
   幅回路の出力レベル変化により前記測定用素子の接続ラ
   インの断線を検出することを特徴とする断線検出回路。