JP2017187329A - ３線式温度センサの断線検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配線断線時のトラブルシュートに要する時間を短縮する。【解決手段】第１の定電流回路１２５から第１の端子ＴＡへの第１の定電流Ｉ１の供給通路に基準抵抗Ｒ１１を設ける。制御演算部１２３において、第１の端子ＴＡと第２の端子ＴＢとの間に生じる電圧値Ｖ_pt100と基準抵抗Ｒ１１の両端に生じる電圧値Ｖ11refとに基づいて第１の配線ＬＡ、第２の配線ＬＢおよび第３の配線ＬＣのうちどの配線が断線しているかを区別して判断し、その判断結果を表示部１２７に表示する。【選択図】 図１

Description

本発明は、温度により抵抗値が変化する３線式結線の測温抵抗体への配線の断線を検出する３線式温度センサの断線検出装置に関する。

従来より、温度により抵抗値が変化する測温抵抗体として、白金測温抵抗体（Pt100）が用いられている。この白金測温抵抗体を用いた温度センサは、ビル空調制御等の温度計測用センサとして広く利用されている。

一般的に、白金測温抵抗体の温度による抵抗値の変化幅はごく僅かであるため、白金測温抵抗体と温度検出装置との間の配線抵抗の影響を少なくするために、白金測温抵抗体を３線式結線の測温抵抗体（３線式の温度センサ）とし、この３線式の温度センサと温度検出装置との間を配線で接続するようにしている（例えば、特許文献１参照）。以下、この３線式の温度センサと温度検出装置との組合せを３線式の温度計測装置と呼ぶ。

この３線式の温度計測装置では、温度検出方法として、ブリッジ回路による温度検出方法や定電流回路による温度検出方法が採用されている。ブリッジ回路による温度検出方法では、白金測温抵抗体の抵抗値をブリッジ回路により電圧値に変換し、この変換した電圧値を増幅し、Ａ／Ｄ変換して温度計測値とする。定電流回路による温度検出方法では、白金測温抵抗体に定電流を流すことにより発生する電圧を増幅し、この増幅した電圧をＡ／Ｄ変換して温度計測値とする。

〔ブリッジ回路による温度検出方法〕
図９にブリッジ回路による温度検出方法を採用した３線式の温度計測装置２００を示す。同図において、２１は白金測温抵抗体（Pt100）、２２は温度検出装置である。白金測温抵抗体２１は、３線式結線の測温抵抗体（３線式の温度センサ）とされ、白金測温抵抗体２１の一端側（高電位側）２１ａに第１の配線ＬＡの一端が接続され、白金測温抵抗体２１の他端側（低電位側）２１ｂに第２の配線ＬＢおよび第３の配線ＬＣの一端が接続されている。

温度検出装置２２は、抵抗Ｒ２１（センサ間電圧測定用ブリッジ抵抗）と、抵抗Ｒ２２，Ｒ２３（基準電圧測定用ブリッジ抵抗）と、演算増幅部２２１と、Ａ／Ｄ変換部２２２と、制御演算部２２３と、記憶部（メモリ）２２４とを備え、第１の端子ＴＡに第１の配線ＬＡの他端が接続され、第２の端子ＴＢに第２の配線ＬＢの他端が接続され、第３の端子ＴＣに第３の配線ＬＣの他端が接続されている。第１の端子ＴＡは、温度検出装置２２内において、抵抗Ｒ２１を介して高電位電源（Ｖcc）に接続されている。第２の端子ＴＢは、直列に接続された抵抗Ｒ２２と抵抗Ｒ２３とを介して高電位電源（Ｖcc）に接続されている。第３の端子ＴＣは接地（ＧＮＤ）されている。

この温度検出装置２２では、第１の端子ＴＡと抵抗Ｒ２１との接続点Ｐ１に生じる電圧Ｖ２１と、抵抗Ｒ２２と抵抗Ｒ２３との接続点Ｐ２に生じる電圧Ｖ２２とが演算増幅部２２１に入力される。演算増幅部２２１は、この入力される電圧Ｖ２１とＶ２２との差を白金測温抵抗体２１の抵抗値に応じたセンサ間電圧Ｖ_pt100（Ｖ_pt100＝Ｖ２１−Ｖ２２、通常Ｖ２１＞Ｖ２２）として増幅し、この増幅した電圧をＶ2_out（Ｖ2_out＝Ｇ×Ｖ_pt100、Ｇ：演算増幅部２２１のゲイン）としてＡ／Ｄ変換部２２２に送る。Ａ／Ｄ変換部２２２は、演算増幅部２２１からの増幅後の電圧Ｖ2_outをＡ／Ｄ変換し、制御演算部２２３にＡ／Ｄ変換値Ｖ2_ADとして送る。制御演算部２２３は、記憶部２２４に格納されているプログラムに従う演算処理を行って、Ａ／Ｄ変換部２２２からのＡ／Ｄ変換値Ｖ2_ADを温度計測値Ｔｐｖに変換し、記憶部２２４に格納する。

〔定電流回路による温度検出方法〕
図１０に定電流回路による温度検出方法を採用した３線式の温度計測装置３００を示す。同図において、３１は白金測温抵抗体（Pt100）、３２は温度検出装置である。白金測温抵抗体３１は、３線式結線の測温抵抗体（３線式の温度センサ）とされ、白金測温抵抗体３１の一端側（高電位側）３１ａに第１の配線ＬＡの一端が接続され、白金測温抵抗体３１の他端側（低電位側）３１ｂに第２の配線ＬＢおよび第３の配線ＬＣの一端が接続されている。

温度検出装置３２は、抵抗Ｒ３１〜Ｒ３４と、演算増幅部３２１と、Ａ／Ｄ変換部３２２と、制御演算部３２３と、記憶部（メモリ）３２４と、第１の定電流回路３２５と、第２の定電流回路３２６とを備え、第１の端子ＴＡに第１の配線ＬＡの他端が接続され、第２の端子ＴＢに第２の配線ＬＢの他端が接続され、第３の端子ＴＣに第３の配線ＬＣの他端が接続されている。第１の端子ＴＡは、温度検出装置２２内において、抵抗Ｒ３１を介して第１の定電流回路３２５に接続されている。第２の端子ＴＢは、抵抗Ｒ３２を介して第２の定電流回路３２６に接続されている。第３の端子ＴＣは接地（ＧＮＤ）されている。また、第１の端子ＴＡと抵抗Ｒ３１との接続点Ｐ１と演算増幅部３２１との間に抵抗Ｒ３３が接続され、第２の端子ＴＢと抵抗Ｒ３２との接続点Ｐ２と演算増幅部３２１との間に抵抗Ｒ３４が接続されている。

この温度検出装置３２では、第１の定電流回路３２５からの定電流（第１の定電流）Ｉ１が、抵抗Ｒ３１を通り、第１の端子ＴＡを介し、第１の配線ＬＡを通って、白金測温抵抗体３１の高電位側３１ａに供給される。また、第２の定電流回路３２６からの定電流（第２の定電流）Ｉ２が、抵抗Ｒ３２を通り、第２の端子ＴＢを介し、第２の配線ＬＢを通って、白金測温抵抗体３１の低電位側３１ｂに供給される。また、演算増幅部３２１には、第１の端子ＴＡと抵抗Ｒ３１との接続点Ｐ１に生じる電圧Ｖ３ａが抵抗Ｒ３３を介して入力され、第２の端子ＴＢと抵抗Ｒ３２との接続点Ｐ２に生じる電圧Ｖ３ｂが抵抗Ｒ３４を介して入力される。

演算増幅部３２１は、入力される電圧Ｖ３ａとＶ３ｂとの差を白金測温抵抗体３１の両端に生じるセンサ間電圧Ｖ_pt100（Ｖ_pt100＝Ｖ３ａ−Ｖ３ｂ、通常Ｖ３ａ＞Ｖ３ｂ）として増幅し、この増幅した電圧をＶ3_out（Ｖ3_out＝Ｇ３×Ｖ_pt100、Ｇ３：演算増幅部３２１のゲイン）としてＡ／Ｄ変換部３２２に送る。Ａ／Ｄ変換部３２２は、演算増幅部３２１からの増幅後の電圧Ｖ3_outをＡ／Ｄ変換し、制御演算部３２３にＡ／Ｄ変換値Ｖ3_ADとして送る。制御演算部３２３は、記憶部３２４に格納されているプログラムに従う演算処理を行って、Ａ／Ｄ変換部３２２からのＡ／Ｄ変換値Ｖ3_ADを温度計測値Ｔｐｖに変換し、記憶部３２４に格納する。

特許第５１７８６０５号公報

このような３線式の温度計測装置をビル空調制御等の温度計測装置として使用する場合、温度センサと温度検出装置（ビル空調用コントローラなど）との間の配線長は、数１０ｍ〜１００ｍ程度までと非常に長くなる。この場合、加工時に配線に加わった配線へのストレスや、施工不良などにより断線が生じることがある。

このような断線が生じた場合、従来の３線式の温度計測装置では、センサ間電圧より断線が生じたことを知ることは可能であるが、どの配線が断線しているかまでを知ることはできない。このため、配線不良時には１本ずつ配線チェックをせざるを得ず、配線断線時のトラブルシュートに時間を要してしまうという問題があった。

この点について、ブリッジ回路による温度検出方法が採用された３線式の温度計測装置２００の場合と、定電流回路による温度検出方法が採用された３線式の温度計測装置３００の場合とに分けて説明する。なお、本明細書では、センサ間電圧Ｖ_pt100が計測範囲の上限値を超えている状態を上限値に張り付いた状態（上限張り付き状態）といい、センサ間電圧Ｖ_pt100が計測範囲の下限値を超えている状態を下限値に張り付いた状態（下限張り付き状態）という。

〔ブリッジ回路による温度検出方法が採用された３線式の温度計測装置２００の場合〕
ブリッジ回路による温度検出方法が採用された３線式の温度計測装置２００における配線ＬＡ，ＬＢ，ＬＣの断線時の各部の電圧の状態を図１１に示す。

配線ＬＡが断線した場合、第１の端子ＴＡと抵抗Ｒ２１との接続点Ｐ１に生じる電圧Ｖ２１はＶccとなり、抵抗Ｒ２２と抵抗Ｒ２３との接続点Ｐ２に生じる電圧Ｖ２２は正常値を示す。このため、センサ間電圧Ｖ_pt100は、Ｖ_pt100＝Ｖcc−Ｖ２２となり、上限値に張り付いた状態となる。

配線ＬＢが断線した場合、第１の端子ＴＡと抵抗Ｒ２１との接続点Ｐ１に生じる電圧Ｖ２１は正常値を示し、抵抗Ｒ２２と抵抗Ｒ２３との接続点Ｐ２に生じる電圧Ｖ２２はＶccとなる。このため、センサ間電圧Ｖ_pt100は、Ｖ_pt100＝Ｖ２１−Ｖccとなり（Ｖ２１−Ｖcc＜０）、下限値に張り付いた状態となる。

配線ＬＣが断線した場合、第１の端子ＴＡと抵抗Ｒ２１との接続点Ｐ１に生じる電圧Ｖ２１はＶccとなり、抵抗Ｒ２２と抵抗Ｒ２３との接続点Ｐ２に生じる電圧Ｖ２２もＶccとなる。このとき、センサ間電圧Ｖ_pt100は、Ｖ_pt100＝Ｖ２１−Ｖ２２＝０となり、下限値に張り付いた状態となる。

このように、ブリッジ回路による温度検出方法が採用された３線式の温度計測装置２００では、配線ＬＢが断線した場合と配線ＬＣが断線した場合の両方でセンサ間電圧Ｖ_pt100が下限値に張り付いた状態となるので、配線ＬＢが断線しているのか、配線ＬＣが断線しているのかを知ることができない。

〔定電流回路による温度検出方法が採用された３線式の温度計測装置３００の場合〕
定電流回路による温度検出方法が採用された３線式の温度計測装置３００における配線ＬＡ，ＬＢ，ＬＣの断線時の各部の電圧の状態を図１２に示す。

配線ＬＡが断線した場合、第１の端子ＴＡと抵抗Ｒ３１との接続点Ｐ１に生じる電圧Ｖ３ａはＶccとなり、第２の端子ＴＢと抵抗Ｒ３２との接続点Ｐ２に生じる電圧Ｖ３ｂは正常値を示す。このため、センサ間電圧Ｖ_pt100は、Ｖ_pt100＝Ｖcc−Ｖ３ｂとなり、上限値に張り付いた状態となる。

配線ＬＢが断線した場合、第１の端子ＴＡと抵抗Ｒ３１との接続点Ｐ１に生じる電圧Ｖ３ａは正常値を示し、第２の端子ＴＢと抵抗Ｒ３２との接続点Ｐ２に生じる電圧Ｖ３ｂはＶccとなる。このため、センサ間電圧Ｖ_pt100は、Ｖ_pt100＝Ｖ３ａ−Ｖccとなり（Ｖ３ａ−Ｖcc＜０）、下限値に張り付いた状態となる。

配線ＬＣが断線した場合、第１の端子ＴＡと抵抗Ｒ３１との接続点Ｐ１に生じる電圧Ｖ３ａはＶccとなり、第２の端子ＴＢと抵抗Ｒ３２との接続点Ｐ２に生じる電圧Ｖ３ｂもＶccなる。このため、センサ間電圧Ｖ_pt100は、Ｖ_pt100＝Ｖcc−Ｖcc＝０となり、下限値に張り付いた状態となる。

このように、定電流回路による温度検出方法が採用された３線式の温度計測装置３００では、配線ＬＢが断線した場合と配線ＬＣが断線した場合の両方でセンサ間電圧Ｖ_pt100が下限値に張り付いた状態となるので、配線ＬＢが断線しているのか、配線ＬＣが断線しているのかを知ることができない。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、配線断線時のトラブルシュートに要する時間を短縮することができる３線式温度センサの断線検出装置を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、温度により抵抗値が変化する測温抵抗体（１１）の高電位側（１１ａ）に一端が接続された第１の配線（ＬＡ）、測温抵抗体（１１）の低電位側（１１ｂ）に一端が接続された第２の配線（ＬＢ）および第３の配線（ＬＣ）の断線を検出する３線式温度センサの断線検出装置（１００）であって、第１の配線（ＬＡ）の他端が接続された第１の端子（ＴＡ）と、第２の配線（ＬＢ）の他端が接続された第２の端子（ＴＢ）と、第３の配線（ＬＣ）の他端が接続された第３の端子（ＴＣ）と、第１の端子（ＴＡ）を介し第１の配線（ＬＡ）を通して測温抵抗体（１１）の高電位側（１１ａ）に第１の定電流（Ｉ１）を供給する第１の定電流回路（１２５）と、第２の端子（ＴＢ）を介し第２の配線（ＬＢ）を通して測温抵抗体（１１）の低電位側（１１ｂ）に第２の定電流（Ｉ２）を供給する第２の定電流回路（１２６）と、第１の定電流回路（１２５）からの第１の端子（ＴＡ）への第１の定電流（Ｉ１）の供給通路に設けられた基準抵抗（Ｒ１１）と、第１の端子（ＴＡ）と第２の端子（ＴＢ）との間に生じる電圧値（Ｖpt_100）と基準抵抗（Ｒ１１）の両端に生じる電圧値（Ｖ11ref）とに基づいて第１の配線（ＬＡ）、第２の配線（ＬＢ）および第３の配線（ＬＣ）のうちどの配線が断線しているかを区別して判断する断線箇所判断部（ＢＬ１）とを備えることを特徴とする。

この発明において、第１の定電流回路（１２５）から第１の端子（ＴＡ）への第１の定電流（Ｉ１）の供給通路には基準抵抗（Ｒ１１）が設けられている。断線箇所判断部（ＢＬ１）は、第１の端子（ＴＡ）と第２の端子（ＴＢ）との間に生じる電圧値（Ｖ_pt100）と基準抵抗（Ｒ１１）の両端に生じる電圧値（Ｖ11ref）とに基づいて第１の配線（ＬＡ）、第２の配線（ＬＢ）および第３の配線（ＬＣ）のうちどの配線が断線しているかを区別して判断する。

例えば、第１の端子（ＴＡ）と第２の端子（ＴＢ）との間に生じる電圧値（Ｖ_pt100）が予め定められている計測範囲の上限値(Ｖ1_AD_max）を上回っている場合には、第１の配線（ＬＡ）が断線していると判断し、第１の端子（ＴＡ）と第２の端子（ＴＢ）との間に生じる電圧値（Ｖ_pt100）が予め定められている計測範囲の下限値(Ｖ1_AD_min）を下回っており、かつ基準抵抗（Ｒ１１）の両端に生じる電圧値（Ｖ11ref）が予め定められている正常範囲の下限値（Ｖref_AD_min）以上である場合には、第２の配線（ＬＢ）が断線していると判断し、第１の端子（ＴＡ）と第２の端子（ＴＢ）との間に生じる電圧値（Ｖ_pt100）が計測範囲の下限値(Ｖ1_AD_min）を下回っており、かつ基準抵抗（Ｒ１１）の両端に生じる電圧値（Ｖ11ref）が正常範囲の下限値（Ｖref_AD_min）を下回っている場合には、第３の配線（ＬＣ）が断線していると判断する。

なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の構成要素を、括弧を付した参照符号によって示している。

本発明によれば、第１の定電流回路からの第１の端子への第１の定電流の供給通路に基準抵抗を設け、第１の端子と第２の端子との間に生じる電圧値と基準抵抗の両端に生じる電圧値とに基づいて第１の配線、第２の配線および第３の配線のうちどの配線が断線しているかを区別して判断するようにしたので、３線のうちどの配線が断線しているのかを知ることができ、配線断線時のトラブルシュートに要する時間を短縮することができるようになる。

図１は、本発明の実施の形態に係る３線式温度センサの断線検出装置を含む温度計測装置（３線式の温度計測装置）の構成を示す図である。 図２は、この３線式の温度計測装置における配線ＬＡ，ＬＢ，ＬＣの断線時の各部の電圧の状態を示す図である。 図３は、この３線式の温度計測装置における温度検出装置の制御演算部で行われる処置動作を示すフローチャートである。 図４は、センサ間電圧の計測範囲の上限値および下限値を示す図である。 図５は、基準抵抗間電圧の正常範囲の上限値および下限値を示す図である。 図６は、配線ＬＡが断線した場合のセンサ間電圧の状態を示す図である。 図７は、配線ＬＢが断線した場合のセンサ間電圧および基準抵抗間電圧の状態を示す図である。 図８は、配線ＬＣが断線した場合のセンサ間電圧および基準抵抗間電圧の状態を示す図である。 図９は、ブリッジ回路による温度検出方法を採用した従来の３線式の温度計測装置の構成を示す図である。 図１０は、定電流回路による温度検出方法を採用した従来の３線式の温度計測装置の構成を示す図である。 図１１は、ブリッジ回路による温度検出方法が採用された従来の３線式の温度計測装置における配線ＬＡ，ＬＢ，ＬＣの断線時の各部の電圧の状態を示す図である。 図１２は、定電流回路による温度検出方法を採用した従来の３線式の温度計測装置における配線ＬＡ，ＬＢ，ＬＣの断線時の各部の電圧の状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態に係る３線式温度センサの断線検出装置を含む温度計測装置（３線式の温度計測装置）１００の構成を示す図である。

同図において、１１は白金測温抵抗体（Pt100）、１２は温度検出装置である。白金測温抵抗体１１は、３線式結線の測温抵抗体（３線式の温度センサ）とされ、白金測温抵抗体１１の一端側（高電位側）１１ａに第１の配線ＬＡの一端が接続され、白金測温抵抗体１１の他端側（低電位側）１１ｂに第２の配線ＬＢおよび第３の配線ＬＣの一端が接続されている。

温度検出装置１２は、抵抗Ｒ１０〜Ｒ１４と、演算増幅部１２１と、Ａ／Ｄ変換部１２２と、制御演算部１２３と、記憶部（メモリ）１２４と、第１の定電流回路１２５と、第２の定電流回路１２６と、表示部１２７とを備え、第１の端子ＴＡに第１の配線ＬＡの他端が接続され、第２の端子ＴＢに第２の配線ＬＢの他端が接続され、第３の端子ＴＣに第３の配線ＬＣの他端が接続されている。第１の端子ＴＡは、温度検出装置２２内において、抵抗（基準抵抗）Ｒ１１を介して第１の定電流回路１２５に接続されている。第２の端子ＴＢは、抵抗Ｒ１２を介して第２の定電流回路１２６に接続されている。第３の端子ＴＣは接地（ＧＮＤ）されている。また、第１の端子ＴＡと基準抵抗Ｒ１１との接続点Ｐ１と演算増幅部１２１との間に抵抗Ｒ１３が接続され、第２の端子ＴＢと抵抗Ｒ１２との接続点Ｐ２と演算増幅部１２１との間に抵抗Ｒ１４が接続され、第１の定電流回路１２５と基準抵抗Ｒ１１との接続点Ｐ３と演算増幅部１２１との間に抵抗Ｒ１０が接続されている。

この温度検出装置１２では、第１の定電流回路１２５からの定電流（第１の定電流）Ｉ１が、基準抵抗Ｒ１１を通り、第１の端子ＴＡを介し、第１の配線ＬＡを通って、白金測温抵抗体１１の高電位側１１ａに供給される。また、第２の定電流回路１２６からの定電流（第２の定電流）Ｉ２が、第２の端子ＴＢを介し、第２の配線ＬＢを通って、白金測温抵抗体１１の低電位側１１ｂに供給される。また、演算増幅部１２１には、第１の端子ＴＡと基準抵抗Ｒ１１との接続点Ｐ１に生じる電圧Ｖ１ａが抵抗Ｒ１３を介して入力され、第２の端子ＴＢと抵抗Ｒ１２との接続点Ｐ２に生じる電圧Ｖ１ｂが抵抗Ｒ１４を介して入力される。

演算増幅部１２１は、入力される電圧Ｖ１ａとＶ１ｂとの差を白金測温抵抗体１１の両端に生じるセンサ間電圧Ｖ_pt100（Ｖ_pt100＝Ｖ１ａ−Ｖ１ｂ、通常Ｖ１ａ＞Ｖ１ｂ）として増幅し、この増幅した電圧をＶ1_out（Ｖ1_out＝Ｇ１×Ｖ_pt100、Ｇ１：演算増幅部１２１のセンサ間電圧増幅用のゲイン）としてＡ／Ｄ変換部１２２に送る。Ａ／Ｄ変換部１２２は、演算増幅部１２１からの増幅後の電圧Ｖ1_outをＡ／Ｄ変換し、制御演算部１２３にＡ／Ｄ変換値Ｖ1_ADとして送る。制御演算部１２３は、記憶部１２４に格納されているプログラムに従う演算処理を行って、Ａ／Ｄ変換部１２２からのＡ／Ｄ変換値Ｖ1_ADを温度計測値Ｔｐｖに変換し、記憶部１２４に格納する。

この３線式の温度計測装置１００において、温度検出装置１２は、温度検出機能だけではなく、白金測温抵抗体１１と温度検出装置１２との間の配線ＬＡ，ＬＢ，ＬＣのうちどの配線が断線しているかを区別して判断する断線箇所判断機能を備えている。すなわち、温度検出装置１２は、３線式温度センサの断線検出装置としての役割も果たす。以下、この温度検出装置１２が有する断線箇所判断機能について説明する。

なお、この断線箇所判断機能による処理動作の実行に際して、演算増幅部１２１は、第１の定電流回路１２５と基準抵抗Ｒ１１との接続点Ｐ３に生じる電圧Ｖ1refを抵抗Ｒ１０を介して取り込み、この取り込んだ電圧Ｖ1refと第１の端子ＴＡと基準抵抗Ｒ１１との接続点Ｐ１に生じる電圧Ｖ１ａとの差を基準抵抗Ｒ１１の両端に生じる電圧Ｖ11ref（基準抵抗間電圧Ｖ11ref：Ｖ11ref＝Ｖ1ref−Ｖ１ａ、通常Ｖ1ref＞Ｖ１ａ）として増幅し、この増幅した電圧をＶref_out（Ｖref_out＝Ｇ２×Ｖ11ref、Ｇ２：演算増幅部１２１の基準抵抗間電圧増幅用のゲイン）としてＡ／Ｄ変換部１２２に送る。Ａ／Ｄ変換部１２２は、演算増幅部１２１からの増幅後の電圧Ｖref_outをＡ／Ｄ変換し、制御演算部１２３にＡ／Ｄ変換値Ｖref_ADとして送る。

この３線式の温度計測装置１００における配線ＬＡ，ＬＢ，ＬＣの断線時の各部の電圧の状態を図２に示す。配線ＬＡが断線した場合、第１の端子ＴＡと基準抵抗Ｒ１１との接続点Ｐ１に生じる電圧Ｖ１ａはＶccとなり、第２の端子ＴＢと抵抗Ｒ１２との接続点Ｐ２に生じる電圧Ｖ１ｂは正常値を示す。また、第１の定電流回路１２５と基準抵抗Ｒ１１との接続点Ｐ３に生じる電圧Ｖ1refはＶccとなる。このため、センサ間電圧Ｖ_pt100は、Ｖ_pt100＝Ｖcc−Ｖ１ｂとなり、上限値に張り付いた状態となる。また、基準抵抗間電圧Ｖ11ref（Ｖ11ref＝Ｖ1ref−Ｖ１ａ）は、ほぼ０（Ｖ1ref＞Ｖ１ａより）となる。

配線ＬＢが断線した場合、第１の端子ＴＡと抵抗Ｒ１１との接続点Ｐ１に生じる電圧Ｖ１ａは正常値を示し、第２の端子ＴＢと抵抗Ｒ１２との接続点Ｐ２に生じる電圧Ｖ１ｂはＶccとなる。また、第１の定電流回路１２５と基準抵抗Ｒ１１との接続点Ｐ３に生じる電圧Ｖ1refは正常値を示す。このため、センサ間電圧Ｖ_pt100は、Ｖ_pt100＝Ｖ１ａ−Ｖccとなり（Ｖ１ａ−Ｖcc＜０）、下限値に張り付いた状態となる。また、基準抵抗間電圧Ｖ11ref（Ｖ11ref＝Ｖ1ref−Ｖ１ａ）は、正常レンジ（正常範囲）の値をとる。

配線ＬＣが断線した場合、第１の端子ＴＡと抵抗Ｒ１１との接続点Ｐ１に生じる電圧Ｖ１ａはＶccとなり、第２の端子ＴＢと抵抗Ｒ１２との接続点Ｐ２に生じる電圧Ｖ１ｂもＶccなる。また、第１の定電流回路１２５と基準抵抗Ｒ１１との接続点Ｐ３に生じる電圧Ｖ1refもＶccとなる。このため、センサ間電圧Ｖ_pt100は、Ｖ_pt100＝Ｖcc−Ｖcc＝０となり、下限値に張り付いた状態となる。また、基準抵抗間電圧Ｖ11ref（Ｖ11ref＝Ｖ1ref−Ｖ１ａ）は、ほぼ０（Ｖ1ref＞Ｖ１ａより）となる。

このように、この３線式の温度計測装置１００では、配線ＬＡ，ＬＢ，ＬＣの断線状態により、センサ間電圧Ｖ_pt100と基準抵抗間電圧Ｖ11refの状態が異なる。これにより、配線ＬＡ、配線ＬＢおよび配線ＬＣのうちどの配線が断線しているかを区別して判断することが可能となる。すなわち、配線ＬＡが断線した場合には、センサ間電圧Ｖ_pt100が上限値に張り付いた状態となるので、他の配線ＬＢ，ＬＣの断線と区別することが可能である。また、配線ＬＢが断線した場合と配線ＬＣが断線した場合とでは、どちらもセンサ間電圧Ｖ_pt100が下限値に張り付いた状態となるが、基準抵抗間電圧Ｖ11refの状態（正常レンジ／≒０）によりどちらの配線が断線したかを区別することが可能である。

温度検出装置１２は、このセンサ間電圧Ｖ_pt100と基準抵抗間電圧Ｖ11refの状態に基づいて配線ＬＡ、配線ＬＢおよび配線ＬＣの断線を区別して判断する機能ブロックとして、制御演算部１２３内に断線箇所判断部ＢＬ１を有している。図３に制御演算部１２３で行われる処置動作のフローチャートを示す。制御演算部１２３は、記憶部１２４に格納されているプログラムに従って、このフローチャートで示される処理を定周期で実行する。なお、このフローチャートにおいて、制御演算部１２３における断線箇所判断部ＢＬ１は、ステップＳ１０３，Ｓ１０４、ステップＳ１０７〜Ｓ１１１に係る処理を実行する。

制御演算部１２３は、Ａ／Ｄ変換部１２２からのＡ／Ｄ変換値Ｖ1_AD、すなわちセンサ間電圧Ｖ_pt100の増幅後の電圧Ｖ1_outのＡ／Ｄ変換値Ｖ1_ADを取り込む（ステップＳ１０１）。また、Ａ／Ｄ変換部１２２からのＡ／Ｄ変換値Ｖref_AD、すなわち基準抵抗間電圧Ｖ11refの増幅後の電圧Ｖref_outのＡ／Ｄ変換値Ｖref_ADを取り込む（ステップＳ１０２）。

そして、ステップＳ１０１で取り込んだＡ／Ｄ変換値Ｖ1_AD（センサ間電圧）について、予め定められている計測範囲の上限値Ｖ1_AD_maxと下限値Ｖ1_AD_minとの間にあるか否かをチェックする（ステップＳ１０３）。すなわち、図４に示すように、Ｖccよりもやや低い値として計測範囲の上限値Ｖ1_AD_maxを定め、０よりもやや高い値として計測範囲の下限値Ｖ1_AD_minを定め、取り込んだＡ／Ｄ変換値Ｖ1_AD（センサ間電圧）がＶ1_AD_min≦Ｖ1_AD≦Ｖ1_AD_maxであるか否かをチェックする。

制御演算部１２３は、Ｖ1_AD_min≦Ｖ1_AD≦Ｖ1_AD_maxであることを確認すると（ステップＳ１０３のＹＥＳ）、Ｖ1_ADが計測範囲にあり、配線ＬＡ，ＬＢ，ＬＣには何れも断線が生じていないと判断し、断線箇所の判断結果を示すＦＬＡＧを正常（ＦＬＡＧ＝正常）とする（ステップＳ１０４）。そして、ステップＳ１０１で取り込んだＡ／Ｄ変換値Ｖ1_AD（センサ間電圧）を温度計測値Ｔｐｖ（温度データ）に変換し（ステップＳ１０５）、記憶部１２４に格納する。

次に、制御演算部１２３は、ステップＳ１０４でのフラグＦＬＡＧの状態に基づいて、表示部１２７に断線が生じていない旨の判断結果を表示する。この例では、ＬＥＤの点灯制御により、断線が生じていない旨の判断結果を表示する。具体的には、端子ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ毎に配置されたＬＥＤの点灯を制御し、全てのＬＥＤを消灯させた状態とすることによって、配線ＬＡ，ＬＢ，ＬＣの何れにも断線が生じていないことを知らせる。これにより、ユーザが目視で、配線ＬＡ，ＬＢ，ＬＣの何れにも断線が生じていないことを確認することができる。

〔配線ＬＡが断線した場合〕
配線ＬＡが断線した場合には、上述したように、センサ間電圧Ｖ_pt100が上限値に張り付いた状態となる。この場合、Ａ／Ｄ変換値Ｖ1_AD（センサ間電圧）は、Ｖ1_AD＞Ｖ1_AD_maxとなる（図６参照）。

これにより、制御演算部１２３は、ステップＳ１０３を経てステップＳ１０７へ進み、さらにステップＳ１０８へ進む。すなわち、Ｖ1_AD_min≦Ｖ1_AD≦Ｖ1_AD_maxではなく（ステップＳ１０３のＮＯ）、Ｖ1_AD＞Ｖ1_AD_maxであるとして（ステップＳ１０７のＹＥＳ）、ステップＳ１０８へ進む。

制御演算部１２３は、ステップＳ１０８において、配線ＬＡが断線していると判断し、断線箇所の判断結果を示すＦＬＡＧをＬＡ断線（ＦＬＡＧ＝ＬＡ断線）とする。そして、このＦＬＡＧの状態に基づいて、表示部１２７に配線ＬＡが断線している旨の判断結果を表示する（ステップＳ１０６）。この例では、ＬＥＤの点灯制御により、配線ＬＡが断線している旨の判断結果を表示する。具体的には、端子ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ毎に配置されたＬＥＤの点灯を制御し、端子ＬＡに対して配置されているＬＥＤを点灯させることによって配線ＬＡが断線していることを知らせる。これにより、ユーザが目視で、配線ＬＡが断線していることを確認することができる。

〔配線ＬＢが断線した場合〕
配線ＬＢが断線した場合には、上述したように、センサ間電圧Ｖ_pt100が下限値に張り付いた状態となる。この場合、Ａ／Ｄ変換値Ｖ1_AD（センサ間電圧）は、Ｖ1_AD＜Ｖ1_AD_minとなる（図７（ａ）参照）。一方、基準抵抗間電圧Ｖ11refは、正常レンジ（正常範囲）の値を示し、ＡＤ変換値Ｖref_AD（基準抵抗間電圧）は、Ｖref_AD_min≦Ｖref_AD≦Ｖref_AD_maxとなる（図７（ｂ）参照）。

これにより、制御演算部１２３は、ステップＳ１０３を経てステップＳ１０７へ進み、さらにステップＳ１０９へ進む。すなわち、Ｖ1_AD_min≦Ｖ1_AD≦Ｖ1_AD_maxでなく（ステップＳ１０３のＮＯ）、Ｖ1_AD＞Ｖ1_AD_maxでもない（Ｖ1_AD＜Ｖ1_AD_minである）として（ステップＳ１０７のＮＯ）、ステップＳ１０９へ進む。

制御演算部１２３は、ステップＳ１０９において、ＡＤ変換値Ｖref_AD（基準抵抗間電圧）がＶref_AD＜Ｖref_AD_minであるか否かをチェックする。この場合、Ｖref_ADはＶref_AD_min≦Ｖref_AD≦Ｖref_AD_maxであり、Ｖref_AD＜Ｖref_AD_minではないので（ステップＳ１０９のＮＯ）、ステップＳ１１０へ進む。

制御演算部１２３は、ステップＳ１１０において、配線ＬＢが断線していると判断し、断線箇所の判断結果を示すＦＬＡＧをＬＢ断線（ＦＬＡＧ＝ＬＢ断線）とする。そして、このＦＬＡＧの状態に基づいて、表示部１２７に配線ＬＢが断線している旨の判断結果を表示する（ステップＳ１０６）。この例では、ＬＥＤの点灯制御により、配線ＬＢが断線している旨の判断結果を表示する。具体的には、端子ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ毎に配置されたＬＥＤの点灯を制御し、端子ＬＢに対して配置されているＬＥＤを点灯させることによって配線ＬＢが断線していることを知らせる。これにより、ユーザが目視で、配線ＬＢが断線していることを確認することができる。

〔配線ＬＣが断線した場合〕
配線ＬＣが断線した場合には、上述したように、センサ間電圧Ｖ_pt100が下限値に張り付いた状態となる。この場合、Ａ／Ｄ変換値Ｖ1_AD（センサ間電圧）は、Ｖ1_AD＜Ｖ1_AD_minとなる（図８（ａ）参照）。一方、基準抵抗間電圧Ｖ11refはほぼ０となり、ＡＤ変換値Ｖref_AD（基準抵抗間電圧）は、Ｖref_AD＜Ｖref_AD_minとなる（図８（ｂ）参照）。

これにより、制御演算部１２３は、配線ＬＢが断線した場合と同様にして、ステップＳ１０３を経てステップＳ１０７へ進み、さらにステップＳ１０９へ進む。すなわち、Ｖ1_AD_min≦Ｖ1_AD≦Ｖ1_AD_maxでなく（ステップＳ１０３のＮＯ）、Ｖ1_AD＞Ｖ1_AD_maxではない（Ｖ1_AD＜Ｖ1_AD_minである）として（ステップＳ１０７のＮＯ）、ステップＳ１０９へ進む。

制御演算部１２３は、ステップＳ１０９において、ＡＤ変換値Ｖref_AD（基準抵抗間電圧）がＶref_AD＜Ｖref_AD_minであるか否かをチェックする。この場合、Ｖref_AD＜Ｖref_AD_minであるので（ステップＳ１０９のＹＥＳ）、ステップＳ１１１へ進む。

制御演算部１２３は、ステップＳ１１１において、配線ＬＣが断線していると判断し、断線箇所の判断結果を示すＦＬＡＧをＬＣ断線（ＦＬＡＧ＝ＬＣ断線）とする。そして、このＦＬＡＧの状態に基づいて、表示部１２７に配線ＬＣが断線している旨の判断結果を表示する（ステップＳ１０６）。この例では、ＬＥＤの点灯制御により、配線ＬＣが断線している旨の判断結果を表示する。具体的には、端子ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ毎に配置されたＬＥＤの点灯を制御し、端子ＬＣに対して配置されているＬＥＤを点灯させることによって配線ＬＣが断線していることを知らせる。これにより、ユーザが目視で、配線ＬＣが断線していることを確認することができる。

以上の説明から分かるように、本実施の形態の３線式の温度計測装置１００によれば、温度検出装置１２がセンサ間電圧Ｖ_pt100と基準抵抗間電圧Ｖ11refの状態に基づいて配線ＬＡ、配線ＬＢおよび配線ＬＣの断線を区別して判断する機能を備えているので、３線のうちどの配線が断線しているのかを知ることができ、配線断線時のトラブルシュートに要する時間を短縮することができるようになる。

この３線式の温度計測装置１００をビル空調制御等の温度計測装置として使用する場合、建物内配線は引き回しが長く、施工不良が生じ易い。かつ、施工業者は汎用ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等を常時携帯しているわけではない。このため、３線のうちどの配線が断線しているのかを目視で確認できることは、配線断線時のトラブルシュートに要する時間の短縮につながる。

なお、上述においては、端子ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ毎にＬＥＤを配置し、このＬＥＤを点灯させることによって断線した配線を知らせるようにしたが、１個のＬＥＤの点灯周期を変えることで断線した配線を知らせるようにしてもよく、画面上での文字表示で断線した配線を知らせるなどしてもよい。

また、３線のうちどの配線が断線しているのかの判断結果は、温度検出装置１２と一体としたユーザインタフェースに表示するようにしてもよいし、通信経由で遠隔地にあるユーザインタフェースに表示するようにしてもよい。また、３線のうちどの配線が断線しているのかの判断結果を音声などで通知（アラーム通知）するなどしてもよい。また、このアラーム通知を通信で遠隔地に送るなどしてもよい。

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１００…３線式の温度計測装置、１１…白金測温抵抗体（Pt100）、１１ａ…高電位側、１１ｂ…低電位側、１２…温度検出装置、Ｒ１０…基準抵抗、１２１…演算増幅部、１２２…Ａ／Ｄ変換部、１２３…制御演算部、１２４…記憶部（メモリ）、１２５…第１の定電流回路、１２６…第２の定電流回路、１２７…表示部、ＢＬ１…断線箇所判断部、ＴＡ…第１の端子、ＴＢ…第２の端子、ＴＣ…第３の端子、Ｐ１〜Ｐ３…接続点。

Claims (6)

1. 温度により抵抗値が変化する測温抵抗体の高電位側に一端が接続された第１の配線、前記測温抵抗体の低電位側に一端が接続された第２の配線および第３の配線の断線を検出する３線式温度センサの断線検出装置であって、
   前記第１の配線の他端が接続された第１の端子と、
   前記第２の配線の他端が接続された第２の端子と、
   前記第３の配線の他端が接続された第３の端子と、
   前記第１の端子を介し前記第１の配線を通して前記測温抵抗体の高電位側に第１の定電流を供給する第１の定電流回路と、
   前記第２の端子を介し前記第２の配線を通して前記測温抵抗体の低電位側に第２の定電流を供給する第２の定電流回路と、
   前記第１の定電流回路からの前記第１の端子への第１の定電流の供給通路に設けられた基準抵抗と、
   前記第１の端子と前記第２の端子との間に生じる電圧値と前記基準抵抗の両端に生じる電圧値とに基づいて前記第１の配線、前記第２の配線および前記第３の配線のうちどの配線が断線しているかを区別して判断する断線箇所判断部と
   を備えることを特徴とする３線式温度センサの断線検出装置。
2. 請求項１に記載された３線式温度センサの断線検出装置において、
   前記断線箇所判断部は、
   前記第１の端子と前記第２の端子との間に生じる電圧値が予め定められている計測範囲の上限値を上回っている場合、前記第１の配線が断線していると判断する
   ことを特徴とする３線式温度センサの断線検出装置。
3. 請求項１に記載された３線式温度センサの断線検出装置において、
   前記断線箇所判断部は、
   前記第１の端子と前記第２の端子との間に生じる電圧値が予め定められている計測範囲の下限値を下回っており、かつ前記基準抵抗の両端に生じる電圧値が予め定められている正常範囲の下限値以上である場合、前記第２の配線が断線していると判断する
   ことを特徴とする３線式温度センサの断線検出装置。
4. 請求項１に記載された３線式温度センサの断線検出装置において、
   前記断線箇所判断部は、
   前記第１の端子と前記第２の端子との間に生じる電圧値が予め定められている計測範囲の下限値を下回っており、かつ前記基準抵抗の両端に生じる電圧値が予め定められている正常範囲の下限値を下回っている場合、前記第３の配線が断線していると判断する
   ことを特徴とする３線式温度センサの断線検出装置。
5. 請求項１に記載された３線式温度センサの断線検出装置において、
   前記断線箇所判断部は、
   前記第１の端子と前記第２の端子との間に生じる電圧値が予め定められている計測範囲の上限値を上回っている場合、前記第１の配線が断線していると判断し、
   前記第１の端子と前記第２の端子との間に生じる電圧値が予め定められている計測範囲の下限値を下回っており、かつ前記基準抵抗の両端に生じる電圧値が予め定められている正常範囲の下限値以上である場合、前記第２の配線が断線していると判断し、
   前記第１の端子と前記第２の端子との間に生じる電圧値が前記計測範囲の下限値を下回っており、かつ前記基準抵抗の両端に生じる電圧値が前記正常範囲の下限値を下回っている場合、前記第３の配線が断線していると判断する
   ことを特徴とする３線式温度センサの断線検出装置。
6. 請求項１に記載された３線式温度センサの断線検出装置において、
   前記断線箇所判断部での判断結果に基づいて前記第１の配線、前記第２の配線および前記第３の配線のうちどの配線が断線しているかを知らせる断線箇所報知部
   を備えることを特徴とする３線式温度センサの断線検出装置。

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