JP3366821B2 - 温度測定装置の断線検出回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温度測定装置にお
ける、熱電対等の温度検出素子や電気配線の断線を検出
する断線検出回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】プロセスの温度を検出する場合、検出端
として一般に熱電対や測温抵抗体等の温度検出素子が用
いられた温度測定装置が使用される。熱電対について
は、熱起電力を利用して温度測定が行われ、測温抵抗体
については、例えば白金や銅のような金属における周囲
温度変化による抵抗値の変化が検出され、温度測定が行
われる。

【０００３】温度測定装置において、熱電対の場合、数
ｍＶから数１０ｍＶの微小な熱起電力を高精度の直流増
幅器で増幅し、信号絶縁を施してプロセス統一信号（Ｄ
Ｃ４〜２０ｍＡ又はＤＣ１〜５Ｖ）等に変換して出力し
たり、Ａ／Ｄ変換及びディジタル処理を施して各種の伝
送信号に変換する。また、測温抵抗体の場合には、測温
抵抗体に電流を流し、温度に対応した抵抗値の変化を電
圧値に変換して取り出し、増幅を行い、各種信号処理を
施す。

【０００４】ところで、温度測定装置における熱電対や
測温抵抗体は温度測定のために高温にさらされたり、温
度サイクルを与えられたりするので、これのより断線す
る可能性がある。そこで、従来の温度測定装置では、プ
ロセスの安全性を保つため、熱電対等の断線を迅速に検
出できるように断線検出回路を設け、断線が起きた時に
は警報を発するように構成されていた。

【０００５】従来の断線検出回路の構成例を図４に基づ
いて説明する。図４において、１は熱電対、２、３は一
対の入力端子であり、抵抗６（抵抗値Ｒｓ）とコンデン
サ７（容量値Ｃｓ）とで入力フィルタ回路が構成され
る。９は断線検出用の電流を流すための直流電源（Ｖ
ｂ）、８は断線検出用電流を制限する抵抗（Ｒｂ）、５
はフィルタ回路の出力を増幅する増幅器である。

【０００６】以上の構成において、熱電対又はその途中
の電気配線で断線状態が発生すると、電源９からの電流
が抵抗８、６を通過してコンデンサ７に与えられ、ここ
で充電が行われる。コンデンサ７が充電されると、その
端子電圧は徐々に上昇し、これに応じて増幅器５の出力
電圧も増加する。そして、増幅器５の出力が所定のレベ
ルに至ると、断線が起きたと判断される。

【０００７】ここで、上記の断線検出回路のフィルタ回
路について説明する。抵抗６とコンデンサ７とからなる
フィルタ回路は、信号線に重畳された誘導ノイズを除去
するためのもので、通常、数１０ｍｓから数１００ｍｓ
の時定数を有し、温度測定装置では必要不可欠なもので
ある。また、フィルタ回路の後段に配設された増幅器５
は、通常０〜２ｍＶの信号を０．１％以下の精度で増幅
する機能が要求される。この増幅器には、近年、低ドリ
フトでオフセット電圧及び電流の小さい演算増幅器が用
いられている。このような演算増幅器では入力オフセッ
ト電流温度ドリフトは、例えば、数１０ｐＡ／℃という
低い値に抑えられている。

【０００８】ところで、測定電圧が０〜２ｍＶで精度が
０．１％である場合、増幅器５の入力オフセット電流温
度ドリフトが例えば１０ｐＡ／℃、入力抵抗Ｒｓが２０
ｋΩとすると、入力抵抗をどのように調整しても、周囲
温度が１０℃変化すると２μＶの変化が生じ、上記測定
範囲に対して０．１％の誤差が生じることになる。更
に、実際面では、その他にオフセット電圧ドリフトがあ
り、誤差要因として一層大きな影響を与える。

【０００９】このため、図４に示したフィルタ回路で
は、必要な時定数を得るに際して、抵抗６の抵抗値Ｒｓ
は、できる限り小さい値を選択し、コンデンサ７の容量
値Ｃｓを大きくするように構成するのが一般的である。

【００１０】次に、断線検出のために流す電流について
説明する。熱電対から温度計測回路までの配線は、熱電
対素線で行うのが望ましいが、高価であるので補償導線
という線材を用いるのが普通である。この配線が長距離
で配設される場合を考慮し、温度測定装置は５００Ω程
度の信号源抵抗を許容して精度を確保する必要があり、
この信号源抵抗の許容値で断線検出用の電流値が決定さ
れる。測定電圧の範囲が上記と同様に０〜２ｍＶで、許
容値を例えば５００Ωとし、且つ断線電流が４ｎＡであ
るとすると、信号源抵抗により２μＶの電圧降下が生
じ、０．１％の誤差となる。

【００１１】上述したように、抵抗６の抵抗値Ｒｓ、フ
ィルタ回路の時定数、断線検出用電流値の各制限から、
図４に示した回路要素である、抵抗値Ｒｓ、容量値Ｃ
ｓ、抵抗値Ｒｂ、電圧値Ｖｂが決定される。この場合、
諸条件を考慮して、抵抗値Ｒｓは４．７ｋΩ、容量値Ｃ
ｓは約２１μＦ、抵抗値Ｒｂは４７ＭΩ、電圧値Ｖｂ
は、約０．１９Ｖに設定される。

【００１２】このような数値に設定した状態で、熱電対
が断線した場合を考える。この場合の断線では、初期条
件として入力電圧を０ｍＶ、測定範囲の１１０％である
２．２ｍＶで断線を検出するものとする。

【００１３】断線が発生したとき、電源９からの電流は
定電流となって、コンデンサ７に流れ込み、充電が行わ
れる。断線が検出されるまでに要する時間ｔは、次式
（１）により、約１２秒となる。 ｔ＝（Ｃｓ×２．２ｍＶ）／４ｎＡ −−− （１） 従来の温度測定装置の断線検出回路の回路構成では、断
線を検出するまで長い時間を要し、且つ断線検出のため
の電圧が徐々に変化するという特性を有している。この
ため、熱電対で断線が起き、これを検出すべく温度測定
装置の出力が徐々に増加すると、温度測定装置の出力を
取り込んで、制御動作を行うプロセス制御装置は、プロ
セスの温度が上がったと判断し、温度を下げる操作を実
行する可能性がある。このような操作を実行すると、実
際のプロセスの温度が低下し、プロセスの動作を乱し、
製品が不良品となる。

【００１４】上記問題を解決するために、プロセス制御
装置の側で入力される信号に対して警報点を設定し、温
度測定装置の出力が徐々に上昇したとき、この警報によ
り上記操作を保留する等の対策を施すことが考えられ
る。しかし、この場合には警報点まで至る時間が長くか
かるために完全な対策とはならない。

【００１５】また、上記の断線検出方法では、温度の測
定範囲が変更されたとき、入力電圧範囲も変更されるこ
とになるが、仮にこの入力電圧範囲を０〜２０ｍＶとし
て断線時の動作を考える。この場合、回路定数は変更し
ないものとすると、上記（１）式から、振切れるまでの
時間は、測定電圧範囲が０〜２ｍＶの場合の１０倍の１
２０ｓとなる。従って、測定範囲によって、抵抗８の抵
抗値、電源９の電圧値等を変更して、検出電流を変更し
なければならないという不都合が生じる。

【００１６】したがって、図４に示した例の断線検出回
路では、温度検出素子の断線検出の高速化について十分
配慮されておらず、且つこれが誤情報をもたらすという
不具合が存在した。

【００１７】そこで、上記問題を解決し、熱電対等の温
度検出素子及び電気配線の断線を迅速に且つ正確に検出
可能な断線検出回路が、特開平４−６２４３９号公報に
記載されている。

【００１８】上記特開平４−６２４３９号公報記載の断
線検出回路にあっては、図４に示した回路において、抵
抗８と入力端子２との接続点と、抵抗６との間に第１の
開閉スイッチが配置されるとともに、抵抗８と入力端子
２との接続点と、抵抗８との間に第２の開閉スイッチが
配置される。そして、第２の開閉スイッチと抵抗８との
間からの電圧出力が供給され、増幅する増幅器が配置さ
れる。

【００１９】上記公報記載の断線検出回路の構成におい
て、温度測定時には、第１の開閉スイッチはオンとさ
れ、抵抗６及びコンデンサ７からなるフィルタ回路を介
して熱電対１の熱起電力が増幅器５に供給される。そし
て、断線検出時には、第１の開閉スイッチはオフ、第２
の開閉スイッチはオンとされる。この場合、断線が発生
しているときには、上記フィルタ回路は、電源９から分
離されているため、入力端子２の電圧は、電源９の電圧
まで急速に立ち上がるため、増幅器にて迅速に断線を検
出することが可能となる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
４−６２４３９号公報記載の断線検出回路にあっては、
第１及び第２の開閉スイッチが必要であるとともに、こ
れら第１及び第２の開閉スイッチの開閉動作を制御する
ための制御手段が必要となる。したがって、構成及びそ
の制御が複雑となり、高価格となってしまっていた。

【００２１】本発明の目的は、温度測定装置の断線検出
回路において、構成簡単で、かつ動作制御の追加を伴う
こと無く、熱電対等の温度検出素子及び電気配線の断線
を迅速に且つ正確に検出できる断線検出回路を実現する
ことである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のように構成される。（１） 少なくとも１個の温度検出素子と、この温度検出
素子の出力信号のノイズを除去するフィルタ回路と、こ
のフィルタ回路の出力信号を増幅する第１の増幅器とを
有し、上記第１の増幅器の出力信号に基づき温度情報を
取出すように構成された温度測定装置の断線検出回路に
おいて、上記フィルタ回路と上記温度検出素子間に配置
され、温度検出素子又は配線の断線時には、その出力信
号が大となり、上記フィルタ回路を低インピーダンス、
大振幅の信号で駆動し、上記第１の増幅器に供給する第
２の増幅器と、上記第２の増幅器と上記温度検出素子間
に配置され、上記温度検出素子に断線検出用直流電流を
供給する直流電源回路とを備える。

【００２３】フィルタ回路の前段に第２の増幅器を配置
することにより、入力電圧範囲に関係なく断線時に第２
の増幅器の出力を瞬時に振切らせ、上記フィルタ回路を
低インピーダンス、大振幅の信号で駆動する。これによ
り、上記フィルタ回路の出力を高速に断線検出電圧まで
増幅して、第１の増幅器に入力し、第１の増幅器の出力
を大として、高速に断線検出を行うことが可能となる。

【００２４】（２）好ましくは、上記（１）において、
第２の増幅器は、利得が１であるバッファアンプであ
る。第２の増幅器は、第１の増幅器と同等以上の高精度
の演算増幅器を用いる必要がある。第２の増幅器の温度
影響などの影響値が第１の増幅器で拡大されるからであ
る。このため、第２の増幅器は、第１の増幅器と同じ演
算増幅器を用い、利得１のバッファアンプとして用い
る。従来、この種の演算増幅器は非常に高価であるた
め、本発明のように単なるバッファアンプのために高価
な演算増幅器を使用することなど考えられなかったが、
近年低価格で得られるようになったため入力電圧範囲毎
に検出電流値を変更して温度測定装置を使うよりも有効
である。（３）少なくとも１個の温度検出素子と、この温度検出
素子の出力信号のノイズを除去するフィルタ回路と、こ
のフィルタ回路の出力信号を増幅する第１の増幅器とを
有する温度測定装置の断線検出回路において、上記フィ
ルタ回路と上記温度検出素子間に配置され、温度検出素
子又は配線の断線時には、その出力信号が大となり、上
記フィルタ回路を低インピーダンス、大振幅の信号で駆
動し、上記第１の増幅器に供給する第２の増幅器と、上
記第２の増幅器と上記温度検出素子間に配置され、上記
温度検出素子に断線検出用直流電流を供給する直流電源
回路と、上記第１の増幅器の出力信号をディジタル信号
に変換する手段と、上記ディジタル信号に対して、上記
温度検出素子の非直線性誤差に基づくリニアライズ処理
を行うディジタル信号処理手段と、上記ディジタル信号
処理手段により処理されたディジタル信号をアナログ信
号に変換する手段とを備え、上記アナログ信号に変換す
る手段からの出力信号に基づき温度情報を取出す。 （４）側温抵抗体を温度検出素子とした３線式の温度測
定装置の断線検出回路において、上記測温抵抗体の一方
端に接続された第１の端子と第２の端子との間に接続さ
れ、上記測温抵抗体に断線検出用直流電流を供給する直
流電源回路と、上記測温抵抗体の他方端に接続された第
３の端子と上記第１の端子との間に接続され、上記測温
抵抗体を励起する定電流を供給する定電流源と、上記第
１の端子と第３の端子との間に接続され、測温抵抗体の
出力信号のノイズを除去する第１のフィルタ回路と、第
１のフィルタ回路の出力側にその一方の入力端が接続さ
れ る差動増幅器である第１の増幅器と、上記第２の端子
に接続され、上記測温抵抗体又は配線の断線時には、そ
の出力信号が大となる第２の増幅器と、上記第２の増幅
器と上記第１の端子の間に接続され、測温抵抗体の出力
信号のノイズを除去し、上記第１の増幅器の他方の入力
端に供給する第２のフィルタと、上記第１の増幅器の出
力信号をディジタル信号に変換する手段と上記ディジタ
ル信号に対して、上記温度検出素子の非直線性誤差に基
づくリニアライズ処理を行うディジタル信号処理手段と
上記ディジタル信号処理手段により処理されたディジタ
ル信号をアナログ信号に変換する手段とを備え、上記ア
ナログ信号に変換する手段からの出力信号に基づき温度
情報を取出す。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施
形態である温度測定装置の断線検出回路の回路構成図で
ある。

【００２６】図１において、図４に示した要素と同一の
要素には同一の符号を付している。１は温度検出素子で
ある熱電対、２及び３は入力端子、５は第１の増幅器、
６は抵抗、７はコンデンサであり、抵抗６とコンデンサ
７とで入力フィルタ回路が形成される。また、９は断線
検出用の直流電流を供給する直流電源、８は断線検出用
の直流電流の値を設定する抵抗である。

【００２７】以上の回路の結線構成は、図４に示した回
路と同様であるが、この図１の例においては、上述の抵
抗６及びコンデンサ７からなるフィルタ回路の前段に第
２の増幅器４が追加されている。つまり、入力端子２
は、第２の増幅器４及び抵抗６介して第１の増幅器５の
入力端に接続される。また、入力端子２と第２の増幅器
４との接続点が抵抗８、電源９、コンデンサ７を介して
第１の増幅器５の入力端に接続される。そして、コンデ
ンサ７と電源９との接続点が入力端子３に接続されてい
る。

【００２８】次に、図１に示した断線検出回路の動作に
ついて説明する。まず、追加される第２の増幅器４は、
第１の増幅器５を構成する演算増幅器と同様の演算増幅
器を用い、利得１のバッファアンプを成すものとする。
この場合、入力オフセット電流ドリフト、入力オフセッ
ト電圧ドリフトによる影響は、そのまま第２の増幅器４
の出力信号に現れる。

【００２９】従って、入力オフセット電流ドリフト、入
力オフセット電圧ドリフトによる影響値は第１の演算増
幅器５の影響値の２倍と見積れば良い。測定電圧範囲
は、図４の例と同様に、０〜２ｍＶとし、回路要素Ｒ
s、Ｃs、Ｒb、Ｖbのそれぞれの値も同様に、４．７ｋ
Ω、約２１μＦ、４７ＭΩ、約０．１９Ｖとする。この
状態で熱電対１が断線したとする。

【００３０】このとき、入力信号線の線間容量を０．１
μＦとする。通常の平行ケーブルでは、線間容量は１ｍ
当り約１００ｐＦであるから、０．１μＦは約１ｋｍに
相当する。断線検出用の電流はこの線間容量を充電する
ように作用する。この充電電流を定電流とみなすと、第
２の増幅器４の入力電圧が断線検出電圧である２．２ｍ
Ｖまで上昇するのに要する時間ｔは、次式（２）により
約５５ｍｓとなる。 ｔ＝（０．１μＦ×２．２ｍＶ）／４ｎＡ −−− （２） ところで、線間容量０．１μＦと電流制限抵抗Ｒbとの
成す時定数は４．７ｓであるのに対し、抵抗６（Ｒ
s）、コンデンサ７（Ｃs）からなるフィルタ回路の時定
数は、約０．１ｓである。従って、第２の増幅器４の入
力電圧が断線検出電圧である２．２ｍＶまで上昇するの
と、ほとんど同時にフィルタ回路の出力も断線検出電圧
まで到達する。よって、測定電圧範囲が０〜２ｍＶの場
合、約５５ｍｓで断線検出が行われる。

【００３１】次に、測定電圧範囲が最大の場合を考え
る。熱電対１を考えた場合、その熱起電力は高々１００
ｍＶであるため、測定電圧範囲の最大を１００ｍＶとす
る。そして、断線検出電圧を１１０ｍＶとする。直流電
源９の電圧値Ｖb（０．１９Ｖ）と断線検出電圧（０．
１１Ｖ）とのオーダーが同等であるため、断線検出用電
流は定電流としては扱えない。

【００３２】線間容量０．１μＦが電流制限抵抗８（抵
抗値Ｒb（４７ｍΩ））を介して直流電源９（電圧値Ｖb
（０．１９Ｖ））により充電されるが、線間容量０．１
μＦと電流制限抵抗８（抵抗値Ｒb（４７ｍΩ））との
成す時定数（４．７ｓ）後には、直流電源９（電圧値Ｖ
b（０．１９Ｖ））の６３％である約０．１２Ｖまで達
する。従って、約４．７ｓで断線検出電圧まで到達する
ことがわかる。

【００３３】以上のように、図４に示した温度検出回路
のフィルタ回路の前段に第２の増幅器４を追加すること
のみにより、入力電圧範囲が最小の２ｍＶから最大の１
００ｍＶまでであっても、回路定数を変更することな
く、断線検出機能を達成することができる。

【００３４】つまり、本発明の第１の実施形態である断
線検出回路によれば、構成簡単で、かつ動作制御の追加
を伴うこと無く、熱電対等の温度検出素子及び電気配線
の断線を迅速に且つ正確に検出できる断線検出回路を実
現することができる。

【００３５】また、入力範囲が変っても同一の回路定数
で高速に断線検出が可能なため、マルチレンジタイプの
温度測定装置への適用が容易である。

【００３６】次に、図２に基づいて、本発明の第２の実
施形態である温度測定装置の断線検出回路を説明する。
この第２の実施形態では、マイクロコンピュータを含
み、リニアライズ処理等を行うインテリジェント化され
た温度測定装置の断線検出回路が示されている。なお、
図２において、図１に示した部分と同一の部分には同一
の符号を付している。符号１〜９に示される部分及び結
線状態は第１の実施形態の場合と全く同じである。

【００３７】図２において、１０はＡ／Ｄ変換器、１１
はマイクロコンピュータ及び周辺回路を含むディジタル
信号処理部、１２はＤ／Ａ変換器、１３は出力端子であ
る。この第２の実施形態の動作を以下に説明する。

【００３８】符号１〜９の動作は上述したとおりであ
る。熱電対１の熱起電力は、第１の増幅器５によりＡ／
Ｄ変換器１０の入力レベルに対し適正なレベルまで増幅
される。次に、第１の増幅器５により増幅された熱起電
力信号は、Ａ／Ｄ変換器１０によりＡ／Ｄ変換され、デ
ィジタル信号処理部１１に入力される。ディジタル信号
処理部１１では、予め記憶されている熱電対１の非直線
誤差のデータを基にリニアライズ処理を行い、Ｄ／Ａ変
換器１２に出力データを送る。Ｄ／Ａ変換器１２はディ
ジタル信号処理部１１から送られたデータをアナログ信
号に変換し、出力端子１３に出力する。

【００３９】ここで、Ａ／Ｄ変換器１０は、最新の信号
処理技術によりその精度が飛躍的に向上しているため、
入力電圧範囲が最小の２ｍＶから最大の１００ｍＶまで
前段の第１の増幅器５の利得を変更することなしに、温
度測定装置としての性能を満足することが可能となって
いる。そして、この第２の実施形態における断線検出の
動作は、上述のとおり、入力信号範囲が最小の２ｍＶの
ときは、約５５ｍｓで断線検出電圧となるが、入力信号
範囲が最大の１００ｍＶの場合は、約４．７ｓで断線検
出電圧となる。

【００４０】ところで、この第２の実施形態にはマイク
ロコンピュータが内蔵されているため、Ａ／Ｄ変換毎の
変化率を監視し、予め設定した変化率を越えた時に断線
とみなし出力を振切らせることが可能である。例えば、
変化率を、入力信号範囲１００ｍＶのときの断線検出時
間約４．７ｓの平均変化率である１００／４．７≒２１
ｍＶ／ｓの１／２である１０ｍＶ／ｓとする。

【００４１】これに対し、最も感度の高い熱電対である
Ｅ形においても、その起電力は１５０℃／１０ｍＶであ
る。熱電対を用いた温度測定装置において１５０℃／ｓ
を越えるような急速な温度変化をする温度測定はあり得
ないため、変化率によって断線検出することが可能とな
る。これにより、入力信号範囲が大きな場合においても
高速の断線検出が可能である。

【００４２】以上のように、この第２の実施形態におい
ては、第１の増幅器５の前段では、第１の実施形態と同
様に、構成簡単で、かつ動作制御の追加を伴うこと無
く、熱電対等の温度検出素子及び電気配線の断線を迅速
に且つ正確に検出できる断線検出回路を実現することが
できる。

【００４３】さらに、この第２の実施形態によれば、入
力信号範囲が変っても増幅器の利得の変更、断線検出用
電流値の変更無しに断線検出機能付の温度測定装置を構
成することができる。なお、この第２の実施形態では、
入力電圧範囲すなわち温度測定範囲の設定は、ディジタ
ル信号処理部１１のメモリに書込むことにより行われ
る。

【００４４】次に、図３に基づいて、本発明の第３の実
施形態である温度測定装置の断線検出回路を説明する。
第１、第２の実施形態では、熱電対を温度検出端とした
温度測定装置の例を示したが、本発明は測温抵抗体を検
出端とした温度測定装置にも適用可能である。第３の実
施形態は、測温抵抗体を検出端とした３線式の温度測定
装置に適用した場合の例である。

【００４５】図３において、図１に示した部分と同一の
部分には同一の符号を付している。符号１〜９に示され
る部分及び結線状態は、上記第１の実施形態の場合と同
様である。ただし、１は測温抵抗体であり、直流電源９
は逆極性に接続されている。また、第１の増幅器５は第
１の実施形態のものと異なり、差動増幅器となってい
る。この差動増幅器５は、正相入力電圧をｅ1、逆相入
力電圧をｅ2としたとき、Ｋ（ｅ1-２ｅ2）なる利得をも
つものである。

【００４６】図３において、１０はＡ／Ｄ変換器、１１
はマイクロコンピュータ及び周辺回路を含むディジタル
信号処理部、１２はＤ／Ａ変換器、１３は出力端子、１
４は測温抵抗体を励起するための定電流源、１５は測定
の基準となる基準抵抗である。

【００４７】測温抵抗体１の一方端は、端子２に接続さ
れ、他方端は端子３及び２’に接続される。そして、他
紙端子２は、抵抗６を介して第１の増幅器５の正相入力
端子に接続されるとともに、コンデンサ７及び抵抗１５
を介して端子３に接続される。

【００４８】また、端子２’は、第２の増幅器４及び抵
抗６’を介して第１の増幅器５の逆相入力端子に接続さ
れる。さらに、端子２’は、抵抗８、電源９を介して端
子３に接続される。

【００４９】また、抵抗６’と第１の増幅器５の逆相入
力端子との接続点は、コンデンサ７’、抵抗１５を介し
て端子３に接続される。さらに、コンデンサ７’と抵抗
１５との接続点は、定電流現４を介して端子２に接続さ
れる。

【００５０】次に、この第３の実施形態の動作を以下に
説明する。

【００５１】測温抵抗体１の抵抗値をＲとすると、この
抵抗値Ｒは、次式（３）で表すことができる。 Ｒ＝Ｒt＋Ｒ0 −−− （３） ただし、上記（３）式において、Ｒtは0℃基準としたと
きの温度による抵抗変化分であり、Ｒ0は０℃のときの
抵抗値、例えば１００Ωである。

【００５２】また、基準抵抗１５の抵抗値を１００Ω、
定電流源１４の電流値をＩとすると、第１の増幅器５の
正相入力端子に入力される電圧ｅ1、逆相入力端子に入
力される電圧ｅ2は、次式（４）、（５）で表すことが
できる。 ｅ1＝（Ｒ＋２ｒ＋Ｒ0）×Ｉ＝（Ｒt＋２ｒ＋Ｒ0＋Ｒ0）×Ｉ ＝（Ｒt＋２ｒ＋２Ｒ0）×Ｉ −−− （４） ｅ2＝（ｒ＋Ｒ0）×Ｉ −−− （５） ただし、上記（４）、（５）式において、ｒは測温抵抗
体までの配線抵抗を表す。

【００５３】次に、電圧ｅ1、ｅ2が、第１の増幅器５に
入力される。この増幅器５は上述のとおり、Ｋ（ｅ1−
２ｅ2）なる利得をもつ。この場合、次式（６）に示す
関係が成り立つ。 Ｋ（ｅ1−２ｅ2）＝（Ｒt＋２ｒ＋２Ｒ0）×Ｉ−２×（ｒ＋Ｒ0）×Ｉ ＝Ｒt×Ｉ −−− （６） 上記（６）式に示すように、配線抵抗ｒが打消され、０
℃基準とした温度による抵抗変化分のみ第１の増幅器５
より出力され、定数Ｋを設定することにより所望の入力
範囲とすることができる。これ以降のＡ／Ｄ変換器１
０、ディジタル信号処理部１１、Ｄ／Ａ変換器１２の動
作は第２の実施形態と同様であるので、その説明は省略
する。

【００５４】この第３の実施形態における断線検出動作
は、入力端子２、２’、３の３ヶ所の断線について考え
る必要がある。まず、入力端子２、３に接続された配線
および素子の断線については、定電流源１４により瞬時
にｅ1が引上げられ、断線検出電圧まで到達するので、
特に回路変更する必要がない。

【００５５】しかし、入力端子２’に接続された配線及
び素子の断線が起った場合、第１、第２の実施形態と同
じように、第１の増幅器５の逆相入力がフローティング
状態となる。

【００５６】そこで、この第３の実施形態のように、第
１の増幅器５の逆相入力端子の前段のフィルタ回路（抵
抗６’、コンデンサ７’）の前に、第２の増幅器４を追
加してある。

【００５７】以降の動作説明は、第１、第２の実施形態
と同様となるので、省略する。ただし、第１の増幅器５
の利得がＫ（ｅ1-２ｅ2）であるため、断線時の出力の
振切れ方向を同一にするため電源９の極性を逆にしてい
る。

【００５８】以上のように、本発明の第３の実施形態に
よれば、測温抵抗体を検出端とした３線式の温度測定装
置においても、本発明の第２の実施形態と同様な効果を
得ることができる。

【００５９】

【発明の効果】本発明は、以上の説明したように構成さ
れているため、次のような効果がある。温度測定装置の
断線検出回路において、入力フィルタ回路の前段に第２
の増幅器を追加する構成としたので、簡単で、かつ動作
制御の追加を伴うこと無く、熱電対等の温度検出素子及
び電気配線の断線を迅速に且つ正確に検出できる断線検
出回路を実現することができる。

【００６０】また、入力範囲が変っても同一の回路定数
で高速に断線検出が可能なため、マルチレンジタイプの
温度測定装置への応用が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態である温度測定装置の
断線検出回路の回路構成図である。

【図２】本発明の第２の実施形態である温度測定装置の
断線検出回路の回路構成図である。

【図３】本発明の第３の実施形態である温度測定装置の
断線検出回路の回路構成図である。

【図４】従来の断線検出回路の一例の回路構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 熱電対（測温抵抗体） ２、２’、３ 入力端子 ４ 第２の増幅器 ５ 第１の増幅器 ６、６’ 抵抗 ７、７’ コンデンサ ８、１５ 抵抗 ９ 電源 １０ Ａ／Ｄ変換器 １１ ディジタル信号処理部 １２ Ｄ／Ａ変換器 １４ 定電流源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 耕治 茨城県東茨城郡内原町三湯字訳山500番 地 日立那珂エレクトロニクス株式会社 内 (56)参考文献 特開 平４−62439（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01K 7/02 G01K 7/20 G01K 7/24 G01R 31/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１個の温度検出素子と、この温
   度検出素子の出力信号のノイズを除去するフィルタ回路
   と、このフィルタ回路の出力信号を増幅する第１の増幅
   器とを有し、上記第１の増幅器の出力信号に基づき温度
   情報を取出すように構成された温度測定装置の断線検出
   回路において、 上記フィルタ回路と上記温度検出素子間に配置され、温
   度検出素子又は配線の断線時には、その出力信号が大と
   なり、上記フィルタ回路を低インピーダンス、大振幅の
   信号で駆動し、上記第１の増幅器に供給する第２の増幅
   器と、上記第２の増幅器と上記温度検出素子間に配置され、 上
   記温度検出素子に断線検出用直流電流を供給する直流電
   源回路と、を備えることを特徴とする温度測定装置の断
   線検出回路。
2. 【請求項２】請求項１記載の温度検出装置の断線検出回
   路において、上記第２の増幅器は、利得が１であるバッ
   ファアンプであることを特徴とする温度測定装置の断線
   検出回路。
3. 【請求項３】少なくとも１個の温度検出素子と、この温
   度検出素子の出力信号のノイズを除去するフィルタ回路
   と、このフィルタ回路の出力信号を増幅する第１の増幅
   器とを有する温度測定装置の断線検出回路において、 上記フィルタ回路と上記温度検出素子間に配置され、温
   度検出素子又は配線の断線時には、その出力信号が大と
   なり、上記フィルタ回路を低インピーダンス、大振幅の
   信号で駆動し、上記第１の増幅器に供給する第２の増幅
   器と、 上記第２の増幅器と上記温度検出素子間に配置され、上
   記温度検出素子に断線検出用直流電流を供給する直流電
   源回路と、 上記第１の増幅器の出力信号をディジタル信号に変換す
   る手段と、 上記ディジタル信号に対して、上記温度検出素子の非直
   線性誤差に基づくリニアライズ処理を行うディジタル信
   号処理手段と、 上記ディジタル信号処理手段により処理されたディジタ
   ル信号をアナログ信号 に変換する手段と、 を備え、上記アナログ信号に変換する手段からの出力信
   号に基づき温度情報を取出すことを特徴とする温度測定
   装置の断線検出回路。
4. 【請求項４】側温抵抗体を温度検出素子とした３線式の
   温度測定装置の断線検出回路において、 上記測温抵抗体の一方端に接続された第１の端子と第２
   の端子との間に接続され、上記測温抵抗体に断線検出用
   直流電流を供給する直流電源回路と、 上記測温抵抗体の他方端に接続された第３の端子と上記
   第１の端子との間に接続され、上記測温抵抗体を励起す
   る定電流を供給する定電流源と、 上記第１の端子と第３の端子との間に接続され、測温抵
   抗体の出力信号のノイズを除去する第１のフィルタ回路
   と、 第１のフィルタ回路の出力側にその一方の入力端が接続
   される差動増幅器である第１の増幅器と、 上記第２の端子に接続され、上記測温抵抗体又は配線の
   断線時には、その出力信号が大となる第２の増幅器と、 上記第２の増幅器と上記第１の端子の間に接続され、測
   温抵抗体の出力信号のノイズを除去し、上記第１の増幅
   器の他方の入力端に供給する第２のフィルタと、 上記第１の増幅器の出力信号をディジタル信号に変換す
   る手段と、 上記ディジタル信号に対して、上記温度検出素子の非直
   線性誤差に基づくリニアライズ処理を行うディジタル信
   号処理手段と、 上記ディジタル信号処理手段により処理されたディジタ
   ル信号をアナログ信号に変換する手段と、 を備え、上記アナログ信号に変換する手段からの出力信
   号に基づき温度情報を取出すことを特徴とする温度測定
   装置の断線検出回路。