JP2012185136A - 温度測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基準抵抗の異常発生の有無を的確に検知することにより、測温抵抗体による温度測定結果の信頼性を高めることができる温度測定装置を実現すること。
【解決手段】測温抵抗体を用いた温度測定装置において、
前記測温抵抗体と直列に抵抗値が既知の少なくとも２個の基準抵抗を接続し、これら基準抵抗の抵抗値を個別に計算してそれら基準抵抗の抵抗値の計算結果を前記既知の基準抵抗の抵抗値と比較することにより、前記基準抵抗における異常発生の有無を的確に検知することを特徴とするもの。
【選択図】 図１

Description

本発明は、温度測定装置に関し、詳しくは、測温抵抗体を用いた装置における異常検出に関する。

温度測定装置の一種に、温度センサとしてたとえば０℃で１００Ωの抵抗値を有する白金などの測温抵抗体を用いたものがある。

図５は、測温抵抗体を用いた従来の温度測定装置の一例を示すブロック図である。図５において、測温抵抗体Ｒｔは、３本のリード線を備えていて、これらリード線はそれぞれ等しい抵抗値ｒを有している。

測温抵抗体Ｒｔの一端に接続された第１のリード線はマルチプレクサＭＵＸの入力端子Ａに接続され、測温抵抗体Ｒｔの他端に接続された第２のリード線はマルチプレクサＭＵＸの入力端子Ｂに接続され、測温抵抗体Ｒｔの他端に接続された第３のリード線は共通電位点に接続されている。

第１のリード線が接続されるマルチプレクサＭＵＸの入力端子Ａには、基準抵抗Ｒｆを介して出力電圧Ｖｒを有する供給電源が接続されている。

ここで、マルチプレクサＭＵＸの入力端子Ａの電圧をＶａとし、入力端子Ｂの電圧をＶｂとすると、測温抵抗体Ｒｔに流れる電流Ｉｃは、
Ｉｃ＝（Ｖｒ−Ｖａ）／Ｒｆ （１）
になる。

そして、マルチプレクサＭＵＸの入力端子Ａの電圧Ｖａは、
Ｖａ＝（Ｒｔ＋２ｒ）＊Ｉｃ （２）
になり、マルチプレクサＭＵＸの入力端子Ｂの電圧Ｖｂは、
Ｖｂ＝ｒ＊Ｉｃ （３）
になる。

これら（１）式〜（３）式から入力端子Ａの電圧Ｖａと入力端子Ｂの電圧Ｖｂを算出するとともに、基準抵抗Ｒｆの抵抗値と供給電源の出力電圧Ｖｒの電圧値が既知とすると、測温抵抗体Ｒｔの抵抗値は、次の（４）式で求めることができる。
Ｒｔ＝｛（Ｖａ−２Ｖｂ）／（Ｖｒ−Ｖａ）｝＊Ｒｆ （４）

マルチプレクサＭＵＸの入力端子Ａ、Ｂは、演算制御部として機能するマイクロコンピュータ（以下マイコンという）ＭＰＵにより切替制御される。

マルチプレクサＭＵＸの入力端子Ａの電圧Ｖａおよび入力端子Ｂの電圧ＶｂはＡ／Ｄ変換器ＡＤＣに切替入力され、それぞれはデジタル信号に変換されてマイコンＭＰＵに入力される。

マイコンＭＰＵは、前述の（４）式に基づいて測温抵抗体Ｒｔの抵抗値を求めた後、測定対象の温度値を換算する。

特許文献１の第１図と第２図および第３頁下左欄には、測温抵抗体Ｒｔとして０℃で１００Ωの抵抗値を有する白金測温抵抗体を用いるとともに、白金測温抵抗体と直列に、０℃における出力電圧を０Ｖにするための抵抗値１００Ωを有する抵抗Ｒｃを接続することが記載されている。

特開平３−２０６３３

しかし、図４の構成の温度測定装置によれば、測定温度の精度は基準抵抗Ｒｆに依存しているため、基準抵抗Ｒｆに異常が発生すると、正しい温度を測定できなくなるという問題がある。

本発明は、このような課題を解決するものであり、その目的は、基準抵抗の異常発生の有無を的確に検知することにより、測温抵抗体による温度測定結果の信頼性を高めることができる温度測定装置を実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
測温抵抗体を用いた温度測定装置において、
前記測温抵抗体と直列に抵抗値が既知の少なくとも２個の基準抵抗を接続し、これら基準抵抗の抵抗値を個別に計算してそれら基準抵抗の抵抗値の計算結果を前記既知の基準抵抗の抵抗値と比較することにより、前記基準抵抗における異常発生の有無を的確に検知することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の温度測定装置において、
前記少なくとも２個の基準抵抗は、前記測温抵抗体の電源供給側に直列接続されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１に記載の温度測定装置において、
前記少なくとも２個の基準抵抗は、少なくとも１個が前記測温抵抗体の電源供給側に接続され、少なくとも１個が前記測温抵抗体の共通電位点側に接続されていることを特徴とする。

これらにより、基準抵抗における異常発生の有無を的確に検知でき、測温抵抗体による温度測定結果について高い信頼性が得られる。

本発明の一実施例を示すブロック図である。 図１の回路構成におけるマイコンＭＰＵの基準抵抗の異常検知処理の流れを説明するフローチャートである。 本発明の他の実施例を示すブロック図である。 図３の回路構成におけるマイコンＭＰＵの基準抵抗の異常検知処理の流れを説明するフローチャートである。 測温抵抗体を用いた従来の温度測定装置の一例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示すブロック図であり、図５と共通する部分には同一の符号を付けている。図１と図５の相違点は、測温抵抗体Ｒｔと直列に、２個の基準抵抗Ｒｆ１とＲｆ２を接続していることである。

図１において、第１のリード線が接続されるマルチプレクサＭＵＸの入力端子Ａには、基準抵抗Ｒｆ１とＲｆ２の直列回路を介して出力電圧Ｖｒを有する供給電源が接続されている。そして、これら基準抵抗Ｒｆ１とＲｆ２の直列回路の接続中点は、マルチプレクサＭＵＸの入力端子Ｃに接続されている。

ここで、マルチプレクサＭＵＸの入力端子Ｃの電圧をＶｃとすると、基準抵抗Ｒｆ１を流れる電流Ｉｃについて、以下の関係が成り立ち、
Ｉｃ＝（Ｖｒ−Ｖｃ）／Ｒｆ１ （５）
基準抵抗Ｒｆ２を流れる電流Ｉｃについて、以下の関係が成り立つ。
Ｉｃ＝（Ｖｃ−Ｖａ）／Ｒｆ２ （６）

基準抵抗Ｒｆ２の抵抗値と供給電源の出力電圧Ｖｒの電圧値が既知とすると、基準抵抗Ｒｆ１の抵抗値Ｒｆ１ｍは、次の（７）式で求めることができる。
Ｒｆ１ｍ＝｛（Ｖｒ−Ｖｃ）／（Ｖｃ−Ｖａ）｝＊Ｒｆ２ （７）

また、基準抵抗Ｒｆ１の抵抗値と供給電源の出力電圧Ｖｒの電圧値が既知とすると、基準抵抗Ｒｆ２の抵抗値Ｒｆ２ｍは、次の（８）式で求めることができる。
Ｒｆ２ｍ＝｛（Ｖｃ−Ｖａ）／（Ｖｒ−Ｖｃ）｝＊Ｒｆ１ （８）

なお、測温抵抗体Ｒｔの抵抗値は、前述の（１）式〜（３）式から、基準抵抗Ｒｆ１の抵抗値と供給電源の出力電圧Ｖｒの電圧値が既知とすると、次の（９）式で求めることができる。
Ｒｔ＝｛（Ｖａ−２Ｖｂ）／（Ｖｒ−Ｖａ）｝＊Ｒｆ１ （９）

マルチプレクサＭＵＸの入力端子Ａの電圧Ｖａと入力端子Ｂの電圧Ｖｂおよび入力端子Ｃの電圧ＶｃはＡ／Ｄ変換器ＡＤＣに切替入力され、それぞれはデジタル信号に変換されてマイコンＭＰＵに入力される。

マイコンＭＰＵは、前述の（７）式に基づいて基準抵抗Ｒｆ１の抵抗値Ｒｆ１ｍを求めるとともに、前述の（８）式に基づいて基準抵抗Ｒｆ２の抵抗値Ｒｆ２ｍを求め、既知の基準抵抗Ｒｆ１の抵抗値Ｒｆ１および基準抵抗Ｒｆ２の抵抗値Ｒｆ２と比較し、いずれかの抵抗値が大きく異なる場合にはその基準抵抗が「異常」になっていると判断する。

図２は、図１の回路構成におけるマイコンＭＰＵの基準抵抗の異常検知処理の流れを説明するフローチャートである。

はじめに、マルチプレクサＭＵＸの切替制御を行い、Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣで変換された入力端子Ａの電圧Ｖａと入力端子Ｂの電圧Ｖｂおよび入力端子Ｃの電圧Ｖｃのデジタル変換値を取り込む（ステップＳ１）。

続いて、（７）式に基づいて基準抵抗Ｒｆ１の抵抗値Ｒｆ１ｍを求めるとともに（ステップＳ２）、（８）式に基づいて基準抵抗Ｒｆ２の抵抗値Ｒｆ２ｍを求める（ステップＳ３）。

そして、ステップＳ２で求めた抵抗値Ｒｆ１ｍと既知の抵抗値Ｒｆ１を比較するとともに（ステップＳ４）、ステップＳ３で求めた抵抗値Ｒｆ２ｍと既知の抵抗値Ｒｆ２を比較する（ステップＳ５）。

ステップＳ４における抵抗値Ｒｆ１ｍと既知の抵抗値Ｒｆ１が等しく、ステップＳ５における抵抗値Ｒｆ２ｍと既知の抵抗値Ｒｆ２が等しい場合には、前述の（９）式に基づき測温抵抗体Ｒｔの抵抗値を求めた後（ステップＳ６）、測定対象の温度値を換算する。

これに対し、ステップＳ４における抵抗値Ｒｆ１ｍと既知の抵抗値Ｒｆ１またはステップＳ５における抵抗値Ｒｆ２ｍと既知の抵抗値Ｒｆ２の少なくともいずれかが大きく異なる場合には、「異常」と判断して外部に向けてアラームを発生する（ステップＳ７）。

なお、アラーム出力にあたっては、視覚的には警報ランプを点灯させたり、表示画面をアラーム発生モードに切り替えたり、アラームメッセージを表示させればよく、聴覚的にはブザーやチャイムなどの警報音を発生させればよい。

図３は本発明の他の実施例を示すブロック図であり、図１と共通する部分には同一の符号を付けている。図３と図１の相違点は、測温抵抗体Ｒｔの３本のリード線はそれぞれマルチプレクサＭＵＸの入力端子Ａ、Ｂ、Ｃに接続され、入力端子Ａには第１の基準抵抗Ｒｆ１を介して出力電圧Ｖｒを有する供給電源が接続され、入力端子Ｃは第２の基準抵抗Ｒｆ２を介して共通電位点に接続されていることである。

図３において、基準抵抗Ｒｆ１を流れる電流Ｉｃについて、以下の関係が成り立ち、
Ｉｃ＝（Ｖｒ−Ｖａ）／Ｒｆ１ （１０）
基準抵抗Ｒｆ２を流れる電流Ｉｃについて、以下の関係が成り立つ。
Ｉｃ＝Ｖｃ／Ｒｆ２ （１１）

基準抵抗Ｒｆ２の抵抗値と供給電源の出力電圧Ｖｒの電圧値が既知とすると、基準抵抗Ｒｆ１の抵抗値Ｒｆ１ｍは、次の（１２）式で求めることができる。
Ｒｆ１ｍ＝｛（Ｖｒ−Ｖａ）／Ｖｃ｝＊Ｒｆ２ （１２）

また、基準抵抗Ｒｆ１の抵抗値と供給電源の出力電圧Ｖｒの電圧値が既知とすると、基準抵抗Ｒｆ２の抵抗値Ｒｆ２ｍは、次の（１３）式で求めることができる。
Ｒｆ２ｍ＝｛Ｖｃ／（Ｖｒ−Ｖａ）｝＊Ｒｆ１ （１３）

なお、測温抵抗体Ｒｔの抵抗値は、前述の（１）式〜（３）式から、基準抵抗Ｒｆ１およびＲｆ２の抵抗値と供給電源の出力電圧Ｖｒの電圧値が既知とすると、次の（１４）式で求めることができる。
Ｒｔ＝Ｒｆ２＋｛（Ｖａ−２Ｖｂ）／（Ｖｒ−Ｖａ）｝＊Ｒｆ１ （１４）

図１と同様に、マルチプレクサＭＵＸの入力端子Ａの電圧Ｖａと入力端子Ｂの電圧Ｖｂおよび入力端子Ｃの電圧ＶｃはＡ／Ｄ変換器ＡＤＣに切替入力され、それぞれはデジタル信号に変換されてマイコンＭＰＵに入力される。

マイコンＭＰＵは、前述の（１２）式に基づいて基準抵抗Ｒｆ１の抵抗値Ｒｆ１ｍを求めるとともに、前述の（１３）式に基づいて基準抵抗Ｒｆ２の抵抗値Ｒｆ２ｍを求め、既知の基準抵抗Ｒｆ１の抵抗値Ｒｆ１および基準抵抗Ｒｆ２の抵抗値Ｒｆ２と比較し、いずれかの抵抗値が大きく異なる場合にはその基準抵抗が「異常」になっていると判断する。

図４は、図３の回路構成におけるマイコンＭＰＵの基準抵抗の異常検知処理の流れを説明するフローチャートである。

はじめに、マルチプレクサＭＵＸの切替制御を行い、Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣで変換された入力端子Ａの電圧Ｖａと入力端子Ｂの電圧Ｖｂおよび入力端子Ｃの電圧Ｖｃのデジタル変換値を取り込む（ステップＳ１）。

続いて、（１２）式に基づいて基準抵抗Ｒｆ１の抵抗値Ｒｆ１ｍを求めるとともに（ステップＳ２）、（１３）式に基づいて基準抵抗Ｒｆ２の抵抗値Ｒｆ２ｍを求める（ステップＳ３）。

そして、ステップＳ２で求めた抵抗値Ｒｆ１ｍと既知の抵抗値Ｒｆ１を比較するとともに（ステップＳ４）、ステップＳ３で求めた抵抗値Ｒｆ２ｍと既知の抵抗値Ｒｆ２を比較する（ステップＳ５）。

ステップＳ４における抵抗値Ｒｆ１ｍと既知の抵抗値Ｒｆ１が等しく、ステップＳ５における抵抗値Ｒｆ２ｍと既知の抵抗値Ｒｆ２が等しい場合には、前述の（１４）式に基づき測温抵抗体Ｒｔの抵抗値を求めた後（ステップＳ６）、測定対象の温度値を換算する。

これに対し、ステップＳ４における抵抗値Ｒｆ１ｍと既知の抵抗値Ｒｆ１またはステップＳ５における抵抗値Ｒｆ２ｍと既知の抵抗値Ｒｆ２の少なくともいずれかが大きく異なる場合には、「異常」と判断して外部に向けてアラームを発生する（ステップＳ７）。

これら図１または図３の構成によれば、抵抗値が既知の２個の基準抵抗Ｒｆ１とＲｆ２を測温抵抗体Ｒｔと直列に接続し、これら２個の基準抵抗Ｒｆ１とＲｆ２の抵抗値を交互に計算してそれらの結果を既知の抵抗値と比較することにより、基準抵抗Ｒｆ１またはＲｆ２の異常発生の有無を的確に検知でき、測温抵抗体Ｒｔによる温度測定値の信頼性を高めることができる。

なお、上記実施例では、抵抗値が既知の２個の基準抵抗Ｒｆ１とＲｆ２を測温抵抗体Ｒｔと直列に接続する例について説明したが、２個に限るものではなく、３個以上の基準抵抗を測温抵抗体Ｒｔと直列に接続してもよい。

以上説明したように、本発明によれば、基準抵抗の異常発生の有無を的確に検知することができ、測温抵抗体による温度測定結果について高い信頼性が得られる温度測定装置を実現することができる。

Ｒｔ 測温抵抗体
Ｒｆ１、Ｒｆ２ 基準抵抗
ＭＵＸ マルチプレクサ
ＡＤＣ Ａ／Ｄ変換器
ＭＰＵ マイクロコンピュータ

Claims (3)

1. 測温抵抗体を用いた温度測定装置において、
   前記測温抵抗体と直列に抵抗値が既知の少なくとも２個の基準抵抗を接続し、これら基準抵抗の抵抗値を個別に計算してそれら抵抗値の計算結果を前記既知の抵抗値と比較することにより、前記基準抵抗の異常発生の有無を的確に検知することを特徴とする温度測定装置。
2. 前記少なくとも２個の基準抵抗は、前記測温抵抗体の電源供給側に直列接続されていることを特徴とする請求項１記載の温度測定装置。
3. 前記少なくとも２個の基準抵抗は、少なくとも１個が前記測温抵抗体の電源供給側に接続され、少なくとも１個が前記測温抵抗体の共通電位点側に接続されていることを特徴とする請求項１記載の温度測定装置。

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