JP2001147139A - 特性補正データ等の付加情報を記録再生する手段を具備するセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】温度センサや湿度センサ、あるいは感圧センサ
等の、センサ種類の判別を容易化しようとするものであ
り、もしくは、個々のセンサ固有の特性補正を実現しよ
うとするものであり、もしくは、保全のための来歴管理
などを容易化しようとするものである。 【構成】図１の如くの実施例においては、センサ部１１
と計測制御装置１４とによりシステムが構成されてい
る。センサ部１１は、例えば温度計測センサとしての熱
電対１２と、付加情報の記録再生媒体としてのメモリ１
３とが一体化されている。熱電対１２の出力は信号線１
５により計測制御装置１４に伝達される。メモリ１３に
は、電源供給線１７により、計測制御装置１４からの電
源が供給される。計測制御装置１４とメモリ１３との間
のデータの送受信は計測制御装置１４から出力されるク
ロック信号線１８と、双方向の信号を伝達するためのデ
ータ信号線１９とにより、２線式シリアルインターフェ
ースが構成される。熱電対１２とメモリ１３との接地側
は共通化され、接地信号線１６により計測制御装置１４
に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温度センサの例え
ばＫ，Ｊ，Ｒ等の種類判別や、湿度のセンサ、あるいは
感圧センサ等の種類判別や、個々のセンサ固有の特性補
正や、保全のための来歴管理などを行う技術に属するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来のセンサを用いる計測制御システム
では、センサを使用する場合にあたって、人間がどのよ
うなセンサであるかを意識的に判別して、その計測制御
システムにとって適切なセンサを正しく取り付ける必要
があった。従って、仮にそのシステムにとって不適切な
種類のセンサを取り付けた場合、正しい測定値を得るこ
とができない場合がある。もしくは、不適切な種類のセ
ンサを取り付けて発生した誤測定の結果として制御対象
の破壊を生じさせてしまう場合などの危険性もあり得
る。

【０００３】また、従来のセンサの種類を判別する手段
は、外観形状や型式番号を記載した刻印や銘版などによ
り人間が判別する手段であって、種類以外の情報、例え
ば個々のセンサ固有の特性などの区別を行うことはでき
ない。

【０００４】従って、より高精度の計測制御システムで
は、仮に適切な種類のセンサを接続した場合であったと
しても、個々のセンサのばらつきによる誤差を回避する
ために、個々のセンサ特性を計測/校正したり、計測制
御装置側での補正を行う操作が必要となる場合がある。

【０００５】この操作を自動化する機能を計測制御シス
テムとして具備させる場合は一般に高価なシステムにな
ってしまうため、センサを取り付ける場合に人間が操作
して作業を行う方法が一般的である。ただしこのような
作業は、計測制御装置とセンサの組み合わせが変わるご
とに行う必要があり、煩雑な作業になりやすく作業工数
の増加につながる。

【０００６】計測制御システムを保全しようとする場
合、旧来の事後保全（事故発生後に行う保全）ではな
く、予防保全（予防修理中心とする時間基準の定期保
全）から予知保全（状態に基づく保全）へと保全に対す
る考え方が変遷しているため、正確なセンサの使用時間
などを管理する必要がある。そのため、個々のセンサの
使用時間を管理帳に記入したり、あるいは記録計などを
接続してセンサの使用状態を記録したりする作業を、従
来は人間が行う必要があり煩雑であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、温度
センサや湿度センサ、あるいは感圧センサ等のセンサ種
類の判別を容易化しようとするものであり、もしくは、
個々のセンサ固有の特性補正を実現しようとするもので
あり、もしくは、保全のための来歴管理などを容易化し
ようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はセンサに記録再生媒体を具備し、その記録
再生媒体に対して読み書きする方法と装置とを具備する
ことを特徴とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明に係る記録再生手段を具備するセンサの実施形態の一
例を説明する。

【００１０】図１は、本発明の第一の実施形態例であ
る。

【００１１】最初に、図１の実施例におけるシステムの
構成を説明する。

【００１２】図１の如くの実施例においては、センサ部
１１と計測制御装置１４とによりシステムが構成されて
いる。センサ部１１は、例えば温度計測センサとしての
熱電対１２と、付加情報の記録再生媒体としてのメモリ
１３とが一体化されている。

【００１３】熱電対１２の出力は信号線１５により計測
制御装置１４に伝達される。メモリ１３には、電源供給
線１７により、計測制御装置１４からの電源が供給され
る。

【００１４】計測制御装置１４とメモリ１３との間のデ
ータの送受信は計測制御装置１４から出力されるクロッ
ク信号線１８と、双方向の信号を伝達するためのデータ
信号線１９とにより、２線式シリアルインターフェース
が構成される。

【００１５】熱電対１２とメモリ１３との接地側は共通
化され、接地信号線１６により計測制御装置１４に接続
される。

【００１６】メモリ１３内の記録再生されるデータ項目
は、例えば図２に示すように、センサ種類を表わす「種
類コード」、個々のセンサを識別するための「ＩＤコー
ド」、センサ固有の「特性補正データ」群、「使用時
間」、「製造日時」などの項目が設定される。ただし、
メモリ１３内の各データ項目は、必ずしも図２に示した
格納順番である必要はなく、しかも、その他の付加情報
に関連する項目にしても良い。

【００１７】メモリ１３内の各データ項目の初期値は、
センサ部１１の製造時、もしくは最初に使用する場合に
データの書込装置によって、あらかじめ設定しておく。

【００１８】次に、図１の実施例におけるデータの書込
み動作を説明する。

【００１９】データの書込みは、クロック信号線１８と
データ信号線１９とにより、２線式シリアルインターフ
ェースを構成して実行されるが、プロトコルは、例えば
「Ｉ２Ｃｂｕｓ：inter-IC control bus(Copyright (C)
1999 Royal Philips Electronics All rights reserve
d.)」プロトコルに準拠しても良い。図３にＩ２Ｃｂｕ
ｓに準拠した場合のデータ書込み手順の一例を示す。

【００２０】図３において、クロック（ＳＣＬ）３１は
図１におけるクロック信号線１８の信号状態を示してお
り、図３の送受信データ（ＳＤＡ）３２は図１における
双方向の信号を伝達するためのデータ信号線１９の信号
状態を示している。図３における信号波形の高レベルの
状態は１を表わし、低レベルの状態は０を表わしてい
る。

【００２１】データの書込みの動作が開始するのは図３
の開始時点（ＳＴＡＲＴ）３３の時点であり、クロック
（ＳＣＬ）３１が１の間に送受信データ（ＳＤＡ）３２
が０となることによって書込み動作が開始する。

【００２２】データの書込みの動作が終了するのは図３
の停止時点（ＳＴＯＰ）３４の時点であり、クロック
（ＳＣＬ）３１が１の間に送受信データ（ＳＤＡ）３２
が１となることによって書込み動作が終了する。

【００２３】データの書込み動作が開始すると、送受信
データ（ＳＤＡ）３２の信号は図１でのメモリ１３を識
別するためのスレーブアドレス（SLAVE ADDRESS）を送
出する。スレーブアドレスのSA7からSA0までのビットが
送出を完了後に、書込みモードであることを示すため
に、３５の時点で送受信データ（ＳＤＡ）３２の状態は
０として出力される。

【００２４】メモリ１３は、スレーブアドレスを受信し
たことの応答信号であるＡＣＫを返すために、送受信デ
ータ（ＳＤＡ）３２の信号レベルを０にする。

【００２５】ただし、このスレーブアドレスを送出する
ための一連のデータ送受信動作は、メモリ１３が複数の
デバイスで構成される場合に必要となるものであって、
メモリ１３が単一のデバイスで構成される場合にあって
は固定情報とするか、またはスレーブアドレスの情報を
送出することを省略しても良い。

【００２６】スレーブアドレスを送出完了すると、次に
メモリ１３のアドレスを指定するためにワードアドレス
（WORD ADDRESS）としてのWA7からWA0までのビットを送
出する。各ビットデータを送出後、メモリ１３は、ワー
ドアドレスを受信したことの応答信号であるＡＣＫを返
すために、送受信データ（ＳＤＡ）３２の信号レベルを
０にする。

【００２７】ワードアドレスを送出完了すると、次にメ
モリ１３に書込むデータであるD7からD0までのビットを
送出する。各ビットデータを送出後、メモリ１３は、書
込みデータを受信したことの応答信号であるＡＣＫを返
すために、送受信データ（ＳＤＡ）３２の信号レベルを
０にする。

【００２８】次に、図１の実施例におけるデータの読込
み動作を説明するため、データをメモリ１３から読み出
す場合の動作例を図４に示す。

【００２９】図４におけるクロック（ＳＣＬ）４１は、
図１におけるクロック信号線１８の信号状態を示してお
り、図４の送受信データ（ＳＤＡ）４２は、図１におけ
る双方向の信号を伝達するためのデータ信号線１９の信
号状態を示す。

【００３０】データを読み出す場合も、前記のデータを
書込む動作と同様に、データの読込みの動作が開始する
のは図４の開始時点（ＳＴＡＲＴ）４３の時点であり、
データの書込みの動作が終了するのは図４の停止時点
（ＳＴＯＰ）４４の時点である。

【００３１】また、前記のデータを書込む動作と同様
に、送受信データ（ＳＤＡ）４２の信号は、図１でのメ
モリ１３を識別するためのスレーブアドレスを送出す
る。スレーブアドレスを送出後は、図４の４５の時点で
送受信データ（ＳＤＡ）４２が０となることによって、
データを読み出すモードであることを表わす。その後、
図３における書込みモードの動作と同様に、メモリ１３
は、スレーブアドレスを受信したことの応答信号である
ＡＣＫを返すために、送受信データ（ＳＤＡ）４２の信
号レベルを０にする。

【００３２】スレーブアドレスを送出完了後、図３にお
ける書込みモードの動作と同様に、メモリ１３のアドレ
スを指定するためにワードアドレスの各ビットを送出す
る。各ビットデータを送出後、メモリ１３は、ワードア
ドレスを受信したことの応答信号であるＡＣＫを返すた
めに、送受信データ（ＳＤＡ）４２の信号レベルを０に
する。

【００３３】ワードアドレスを送出完了すると、メモリ
１３は、指定されたアドレスの読み出しデータであるD7
からD0までのビットを、送受信データ（ＳＤＡ）４２に
送出する。各ビットデータを送出後、データを読み出そ
うとする装置は、読み出しデータを受信したことの応答
信号であるＡＣＫを返すために、送受信データ（ＳＤ
Ａ）４２の信号レベルを０にする。

【００３４】次に、図１の実施例におけるシステム全体
の動作例を、図５のフローチャートを用いて説明する。

【００３５】システムが動作を開始すると、図５の５０
において、計測制御装置１４は図４に示したデータの読
込み動作を行い、「種類コード」と「ＩＤコード」とを
メモリ１３から読み出し、図５の５１において、センサ
の種類が適切であるかどうかを判断する。センサの種類
が適切でない場合は、図５の５２においてエラー処理を
行って、ユーザーに対して不適切な種類のセンサである
ことを知らせる。

【００３６】センサの種類が適切である場合は、図５の
５３においてメモリ１３から該センサの特性補正データ
を読込み、必要であれば計測制御装置１４の設定を行っ
てから、５４に示す本来の計測／制御の動作を実行す
る。計測／制御の動作後に、５５において該センサの特
性を再チューニングする必要があるかどうかを判定し、
必要時は５６に示すオートチューニングを実施して得ら
れた新しい特性補正データを、図３に示したデータ書込
み動作を行ってメモリ１３に書込む。

【００３７】計測／制御の終了時には、５９において使
用時間をメモリ１３に書込んだ後、全動作を終了する。

【００３８】図５における全体の動作説明は実施の一例
としての動作の流れを説明しているが、各部分動作はマ
ルチタスクシステムで実現することによって、並列に動
作するようにしても良い。

【００３９】図５においては、計測／制御の動作を行っ
ている場合に、該センサの特性補正データを自動的に更
新する場合の動作概要を示しているが、自動的に更新せ
ずに、メモリ１３内に格納してある使用時間を読み取っ
てユーザーに知らせることにより、ユーザーが手動にて
更新しても良い。

【００４０】メモリ１３内に格納してあるデータ項目に
関しては、必ずしも全てのデータ項目を使用しなくても
良い。

【００４１】以上の如く、本発明に係る記録再生手段を
具備するセンサの実施形態の一例として、図１のような
構成の場合について説明したが、図１において記録再生
媒体としてのメモリ１３は、例えば読取り専用型のデバ
イスであっても、不揮発性メモリデバイスであっても良
い。もしくはバッテリーバックアップしたダイナミック
型のメモリでも、スタティック型のメモリでも良い。ま
たは、磁気テープ、バーコード、ホログラムなどの、他
原理による記録再生媒体を用いても良い。

【００４２】図１の実施例では温度計測センサとしての
熱電対１２を用いているが、測温抵抗体でも良く、圧力
や湿度等、他の種類のセンサであっても良いし、メモリ
１３と同一の製造工程で製作し得る半導体によるセンサ
を用いても良い。

【００４３】図１の実施例において、メモリ１３と計測
制御装置１４との間のデータ送受信は、クロック信号線
１８とデータ信号線１９とにより、２線式シリアルイン
ターフェースを構成して実行されるが、必ずしも有線に
て信号の送受信をしなければならない訳ではなく、無線
にて信号の送受信をしても良い。あるいは電気的に信号
の送受信を行うのではなく、光学的、もしくは磁気的、
もしくは機構的な原理を用いた信号の送受信を行っても
良い。

【００４４】図６は、本発明に基づく他の実施形態例で
ある。

【００４５】第一の実施形態例として説明した図１の場
合においては、メモリ１３に電源が電源供給線１７によ
り計測制御装置１４から供給され、計測制御制御装置１
４とメモリ１３との間のデータの送受信は、計測制御装
置１４から出力されるクロック信号線１８と双方向の信
号を伝達するためのデータ信号線１９とにより、２線式
シリアルインターフェースとして構成されたが、図６に
示す他の実施形態例では、信号線６６のみによって計測
制御制御装置６４とメモリ６３との間が接続されてい
る。

【００４６】図１の実施例の如く、熱電対６２の出力は
信号線６５により計測制御装置６４に伝達され、熱電対
６２とメモリ６３との接地側は共通化されて、接地信号
線６７により計測制御装置６４に接続されている。

【００４７】図６の実施形態例におけるシステムの構成
では、計測制御装置６４から信号線６６に、図７に示す
ようなパルス列が印加され、メモリ６３はこのパルス列
を整流してコンデンサなどに蓄積し、メモリ６３が作動
するための電源として用いられる。

【００４８】かつ、信号線６６に印加されるパルス列
は、例えば図７に示すように、ＳＴＡＲＴ信号やＳＴＯ
Ｐ信号とともに、１や０のデータ信号も変調されて重畳
しているパルス列である。

【００４９】図６の実施形態例におけるシステムの構成
では、メモリ６３が作動するために十分な電流容量を持
つコンデンサなどを必要とし、かつ、メモリ６３も低消
費電力型のデバイスを使用しなければならないが、セン
サ部６１と計測制御装置６４との間の結線数が、信号線
６５と信号線６６と接地信号線６７との３本のみで良
い。

【００５０】図８は、本発明に基づく別の実施形態例で
ある。

【００５１】図６に示した実施形態例と同様に、図８で
の実施例においては、信号線８６と接地信号線８７とに
よりセンサ部８１と計測制御装置８５とが接続される
が、熱電対８２の出力信号はＡ／Ｄコンバータ８３に接
続されてデジタル信号に変換される。

【００５２】デジタル信号に変換されたデータはメモリ
兼用インターフェース８４を経由して計測制御装置８５
へ送信される。

【００５３】データの送受信は、前記の図７と同様の方
法によって行われる。

【００５４】従ってセンサ部８１と計測制御装置８５と
の間を接続するための信号線の数は２本のみとすること
ができる。

【００５５】

【発明の効果】本発明に基づく付加情報を記録再生する
手段を具備するセンサによれば、個々のセンサに伴う固
有のばらつきに関する特性補正データなどの付加情報を
用いた高精度な計測制御システムを容易に構築すること
ができる。

【００５６】単に計測制御装置内にメモリを具備して特
性補正データを格納するのではなく、常に、個々のセン
サに固有な付加情報が個々のセンサ自体に伴っているの
で、別のセンサを装着した場合であっても装着するごと
に校正作業を繰り返す必要がなく、個々のセンサにとっ
て最適な特性の補正を行うことができる。

【００５７】個々のセンサに固有な特性補正データを、
必要時に自動的に更新することも可能である。

【００５８】さらに、センサを接続した時点からの過渡
的な使用時間ではなく、個々のセンサのトータルな使用
時間に関する付加情報を利用することができるため、個
々のセンサ毎に、一定の期間が経過した際にのみ特性補
正データを更新するという機能をも持たせることができ
る。

【００５９】本発明に基づく付加情報を記録再生する手
段を具備するセンサによれば、人間が意識的に判別しな
くても、付加情報を用いることによって計測制御装置側
でセンサの種類を自動的に区別することができる。

【００６０】仮に誤って不適切なセンサを接続した場合
であっても、接続したセンサが適切な種類ではないとい
う警報を自動的に発する機能をも持たせることができ
る。

【００６１】また、センサの識別ラベルが汚れたり剥離
した場合などによって、個々のセンサの仕様が不明にな
ったとしても、センサの記録再生部から付加情報を読み
出すことによって、容易に仕様を判明することも可能に
なる。

【００６２】本発明に基づく付加情報を記録再生する手
段を具備するセンサによれば、センサの製造時期などの
付加情報をもデータ項目として記録しておくことによ
り、来歴管理を容易にすることができる。

【００６３】仮に、センサ本体の断線や破壊あるいは短
絡などの故障が発生した場合は、故障発生の日時やその
内容を、個々のセンサ自体の記録再生媒体に記録してお
くことも可能となるので、センサの管理を容易に行うこ
とができる。

【００６４】また、使用時間に関する付加情報を用いる
ことにより、実際に使用した時間の合計が、所定の時間
以上になったら警告を出すという機能も可能になる。

【００６５】前記の機能は、個々のセンサ自体に付加情
報が必ず伴っている故、いかなる計測制御装置とセンサ
との組み合わせであっても合計の使用時間を判定できる
ため、たとえ接続する計測制御装置を途中で変更した場
合であっても支障をきたすことがない。

【００６６】さらに、ある種の有機物センサのように、
使用期限が定められているセンサを用いる場合であって
も、付加情報としての使用期限を記録再生媒体に記録し
ておけば、誤って使用期限をすぎたセンサの使用を防止
することも可能である。これは、使用時間のみならず使
用していない時間をも含む絶対経過時間を判別する機能
を実現することであって、本発明に基づく付加情報を記
録再生する手段を具備するセンサによる効果のひとつで
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る記録再生手段を具備するセンサの
第一の実施形態例

【符号の説明】

１１ センサ部 １２ 熱電対 １３ メモリ １４ 計測制御装置 １５ 熱電対１２の出力を計測制御装置１４に送信する
信号線 １６ 接地信号線 １７ 電源供給線 １８ クロック信号線 １９ データ信号線

【図２】記録再生媒体内に格納するデータ項目の一例

【図３】Ｉ^２Ｃｂｕｓに準拠した場合のデータ書込み手
順の一例

【符号の説明】

３１ クロック（ＳＣＬ） ３２ 送受信データ（ＳＤＡ） ３３ 開始時点（ＳＴＡＲＴ） ３４ 停止時点（ＳＴＯＰ） ３５ 読込みか書込みかのモードを示す時点

【図４】データをメモリ１３から読み出す場合の動作例

【符号の説明】

４１ クロック（ＳＣＬ） ４２ 送受信データ（ＳＤＡ） ４３ 開始時点（ＳＴＡＲＴ） ４４ 停止時点（ＳＴＯＰ） ４５ 読込みか書込みかのモードを示す時点

【図５】システム全体の動作例としてのフローチャート

【符号の説明】

５０ 「種類コード」と「ＩＤコード」とを読込む動作 ５１ 適正種類の判断 ５２ エラー処理 ５３ 特性補正データの読込み ５４ 計測／制御の動作 ５５ チューニングの必要性判定 ５６ オートチューニング ５７ 特性補正データの更新書込み ５８ 終了判定 ５９ 使用時間の書込み

【図６】本発明に基づく他の実施形態例

【符号の説明】 ６１ センサ部 ６２ 熱電対 ６３ メモリ ６４ 計測制御装置 ６５ 熱電対６２の出力を計測制御装置６４に送信する
信号線 ６６ 電源供給兼用のデータ信号線 ６７ 接地信号線

【図７】信号線に印加されるパルス列の一例

【図８】本発明に基づく別の実施形態例

【符号の説明】

８１ センサ部 ８２ 熱電対 ８３ Ａ／Ｄコンバータ ８４ メモリ兼用インターフェース ８５ 計測制御装置 ８６ 熱電対８２の出力を計測制御装置８５に送信する
信号線 ８７ 接地信号線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】センサ本体と該センサに関わる特性補正デ
   ータ等の付加情報を記録再生可能な媒体を具備し、該セ
   ンサの製造時に記録しておいた付加情報か、または、該
   センサの製造時以降に、センサを管理する装置、もしく
   は、センサを使用する計測制御装置が具備する書込み機
   能によって書込まれた付加情報か、いずれかの付加情報
   を、読み出して利用するか、もしくは該付加情報を更新
   することによって、該センサの種類判別や、該センサ固
   有の特性補正、あるいは来歴管理等を行うために、該付
   加情報を利用する方法。