JP6297243B1

JP6297243B1 - 処理装置

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Publication number: JP6297243B1
Application number: JP2017564932A
Authority: JP
Inventors: 就大玉野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2018-03-20
Anticipated expiration: 2037-07-11
Also published as: JPWO2019012611A1; WO2019012611A1; CN109496270A; CN109496270B; US20200033197A1

Abstract

処理装置（１００）は、アナログ回路を内部に備えた処理装置であって、処理装置（１００）が設置されている姿勢を検出する設置方向検出部（１０２）と、処理装置（１００）への通電時間を計測する通電時間計測部（１０１）と、アナログ回路での処理結果を、設置方向検出部（１０２）での検出結果と通電時間計測部（１０１）での計測結果に基づいて補正する制御部（１０４）と、を備える。これにより、処理装置（１００）は、アナログ回路の安定動作待機時間を短縮することができる。

Description

本発明は、アナログ回路における処理結果の変動を補正可能な処理装置に関する。

無線機器または産業用の分散型制御システムにおける制御装置であるリモートユニットといった機器は、機器の特性上、様々な方向および角度で設置されることがある。特許文献１では、温度補償が必要な回路と発熱量の多い発熱部とが筐体の内部に配置された機器が開示されている。特許文献１の機器は、機器の内部の空気を強制的に循環させる機能を備えていないため、機器の姿勢によって機器の内部の熱の対流が変わり、機器の内部温度の分布および機器の内部温度の変化に影響が生じる。このため、特許文献１の機器は、傾斜センサから機器の設置角度の情報を取得し、設置角度に対応した補正テーブルの情報と温度センサから取得した温度情報とから、温度補償が必要な回路で予想される温度を測定している。

一方、温度測定回路に代表されるアナログ回路では、温度によって電気的特性が変化することによって処理の精度に影響を及ぶことがある。このため、アナログ回路を有する多くの機器は、製品仕様を満足するために、機器の内部での電子部品での発熱が飽和してアナログ回路の電気的特性が安定するまでの待機時間、すなわちアナログ回路が正しく動作できるまでの安定動作待機時間を設けている。アナログ回路の安定動作待機時間を設けている機器は、安定動作待機時間が経過するまで既定の製品仕様の精度を保証していないため、安定動作待機時間が経過するまでは機器全体がアイドル状態となり、機器の立ち上げから稼働開始まで待機する必要がある。

特開２０１２−２３３８３５号公報

上述した特許文献１の技術では、アナログ回路の安定動作待機時間を短縮することができず、機器の立ち上げから稼働開始まで分単位で待機する必要がある、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アナログ回路を有し、アナログ回路の安定動作待機時間を短縮することが可能な処理装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる処理装置は、アナログ回路を内部に備えた処理装置であって、処理装置が設置されている姿勢を検出する設置方向検出部と、処理装置への通電時間を計測する通電時間計測部と、アナログ回路での処理結果を、設置方向検出部での検出結果と通電時間計測部での計測結果に基づいて補正する制御部と、を備える。

本発明にかかる処理装置は、アナログ回路を有し、アナログ回路の安定動作待機時間を短縮することが可能な処理装置が得られる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる処理装置を備えた温度測定システムの構成を示す図本発明の実施の形態１にかかる処理回路のハードウェア構成の一例を示す図本発明の実施の形態１にかかる処理装置における測定対象物の温度測定方法の手順を説明するフローチャート本発明の実施の形態１における処理装置の設置方向の一例を示す模式図本発明の実施の形態１における処理装置の設置方向の一例を示す模式図本発明の実施の形態１における処理装置の設置方向の一例を示す模式図本発明の実施の形態１における処理装置の設置方向の一例を示す模式図本発明の実施の形態１における処理装置の設置方向の一例を示す模式図本発明の実施の形態１における処理装置の設置方向の一例を示す模式図本発明の実施の形態１にかかる処理装置の記憶部に記憶された補正式テーブルの一例を示す図本発明の実施の形態１にかかる処理装置において、ある設置方向とある周囲温度との条件で実測された、熱電対入力部に入力された入力電圧と、Ａ／Ｄ変換部でＡ／Ｄ変換されたＡ／Ｄ変換値との関係の一例を示す特性図本発明の実施の形態１にかかる処理装置において、ある設置方向とある周囲温度とある熱電対電圧との条件で実測された、通電時間とＡ／Ｄ変換値との実測値の関係の一例を示す特性図本発明の実施の形態２にかかる処理装置を備えた温度測定システムの構成を示す図本発明の実施の形態２にかかる処理装置における測定対象物の温度測定方法の手順を説明するフローチャート

以下に、本発明の実施の形態にかかる処理装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
本実施の形態１では、実施の形態１にかかる処理装置１００を備えた温度測定システム２０が温度測定対象物の温度を測定する場合について説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる処理装置１００を備えた温度測定システム２０の構成を示す図である。

温度測定システム２０は、温度測定が実施される任意の温度測定対象物である測定対象物３００の温度を検出する熱電対２００と、熱電対２００で熱電変換されて検出された検出値を補正して測定対象物３００の温度を算出する処理装置１００と、を有する。上述した処理装置１００と熱電対２００とによって、本実施の形態１にかかる温度測定システム２０が構成されている。なお、処理装置１００は、無線通信機能を有するリモートユニットである無線機器１０として構成することができる。なお、無線機器１０は、無線通信機能を実現するための複数の回路を有するが、ここでは説明を省略する。したがって、この場合には、機能的には無線機器１０と処理装置１００とは同じものとして考えることができる。

処理装置１００は、外部電源５００から処理装置１００への通電時間を計測する通電時間計測部１０１と、処理装置１００が設置されている設置方向を検出する設置方向検出部１０２と、を備える。設置方向は、処理装置１００がどのような方向を向いて設置されているかという処理装置１００の姿勢を示す情報である。また、処理装置１００は、入力された測定対象物３００の温度に対応するデジタル値の補正および冷接点補償を行って測定対象物３００の温度を算出する制御部１０４と、制御部１０４が測定対象物３００の温度に対応するデジタル値を補正して算出する際に用いられる補正式が格納された補正式テーブルを記憶する記憶部１０３と、を備える。また、処理装置１００は、入力されたアナログ値をデジタル値に変換するアナログデジタル（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ：Ａ／Ｄ）変換部１０５と、処理装置１００の周囲温度を測定する温度センサ１０６と、熱電対２００で熱電変換された熱起電力の電圧信号が入力される熱電対入力部１０７と、処理装置１００内の各部に電源を供給する電源部４００と、を内部に備える。

通電時間計測部１０１は、処理装置１００の電源がオンにされて外部電源５００から処理装置１００へ通電されている通電時間を計測して制御部１０４に送信する。通電時間計測部１０１は、制御部１０４から送信を要求された際に通電時間を送信してもよい。処理装置１００では、外部電源５００から電源部４００に電源が供給され、電源部４００が処理装置１００内の各部に電源を供給している。

通電時間計測部１０１は、処理装置１００への通電を検出する電圧計と、電圧計が処理装置１００への通電を検出している時間を計測可能な時間計測器とを組み合わせて構成でき、また一般的な通電時間計測用タイマを用いてもよい。時間計測器は、マイクロコンピュータに内蔵されたタイマ機能またはタイマ装置といったものが使用される。本実施の形態１では、通電時間計測部１０１に通電時間計測用タイマを用いる。

設置方向検出部１０２は、制御部１０４の制御によって起動し、処理装置１００が設置されている設置方向を既定の周期で検出して制御部１０４に送信する。設置方向検出部１０２は、制御部１０４から送信を要求された際に設置方向を送信してもよい。設置方向検出部１０２には、処理装置１００が設置されている設置方向を検出可能なセンサが用いられる。設置方向検出部１０２に使用可能なセンサには、加速度センサ、ジャイロセンサおよび傾斜センサが挙げられる。

記憶部１０３は、予め測定された実測値から求めた補正式が格納された補正式テーブルを記憶しており、フラッシュメモリまたはＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄ−ＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）（登録商標）といった不揮発性メモリが用いられる。

制御部１０４は、熱電対入力部１０７での処理結果のＡ／Ｄ変換値を、通電時間計測部１０１での計測結果と設置方向検出部１０２での検出結果とに基づいて補正する。熱電対入力部１０７での処理結果は、熱電対２００の２つの金属線２０１と金属線２０２との間に生じた電圧である熱起電力が熱電対入力部１０７で検出された熱電対検出電圧である。制御部１０４は、処理装置１００の設置方向の情報と、処理装置１００の周囲温度の情報とに基づいて、適切な補正式を記憶部１０３の補正式テーブルから選択する。そして、制御部１０４は、熱電対入力部１０７から送信されて制御部１０４が受信した、Ａ／Ｄ変換部１０５でＡ／Ｄ変換された熱電対検出電圧のＡ／Ｄ変換値であるＡ／Ｄ変換値ａｄを、選択した補正式を用いて補正する。Ａ／Ｄ変換値ａｄは、測定対象物３００の温度に対応するデジタル値である。

また、制御部１０４は、Ａ／Ｄ変換値ａｄを冷接点補償する。すなわち、制御部１０４は、温度センサ１０６で検出された冷接点補償温度が電圧に変換されて更にＡ／Ｄ変換部１０５でＡ／Ｄ変換された値を用いて、Ａ／Ｄ変換値ａｄを冷接点補償する。

また、制御部１０４は、処理装置１００全体の制御を行う。制御部１０４は、処理装置１００の電源がオンになると、通電時間計測部１０１と設置方向検出部１０２と温度センサ１０６と熱電対入力部１０７とを起動させる制御を行う。

制御部１０４は、例えば、図２に示したハードウェア構成の処理回路として実現される。図２は、本発明の実施の形態１にかかる処理回路のハードウェア構成の一例を示す図である。制御部１０４が図２に示したハードウェア構成の処理回路として実現される場合には、制御部１０４は、例えば、図２に示すプロセッサ６０１がメモリ６０２に記憶されたプログラムを実行することにより、実現される。また、複数のプロセッサおよび複数のメモリが連携して制御部１０４の機能を実現してもよい。また、制御部１０４の機能のうちの一部を電子回路として実装し、他の部分をプロセッサ６０１およびメモリ６０２を用いて実現するようにしてもよい。また、記憶部１０３は、メモリ６０２を用いて実現することができる。

Ａ／Ｄ変換部１０５は、熱電対入力部１０７で検出した測定対象物３００の温度測定値である熱電対検出電圧をデジタル値に変換して制御部１０４に送信する。また、Ａ／Ｄ変換部１０５は、温度センサ１０６から入力された処理装置１００の周囲温度が電圧値に変換された温度測定値をデジタル値に変換して制御部１０４に送信する。

温度センサ１０６は、サーミスタ、測温抵抗体といった温度によって電気抵抗が変化する素子を使用して構成される。温度センサ１０６は、処理装置１００において少なくとも１つが設けられており、処理装置１００の周囲温度を既定の周期で測定し、測定された温度を電圧値に変換してＡ／Ｄ変換部１０５に送信する。温度センサ１０６は、制御部１０４が温度測定対象物の温度を補正して算出する際に用いられる補正用の温度として、処理装置１００の周囲温度と、熱電対入力部１０７において熱電対２００が接続された端子部２００ａの温度、すなわち端子部２０１ａおよび端子部２０２ａの温度とを検出し、測定された温度を電圧値に変換してＡ／Ｄ変換部１０５に送信する。すなわち、温度センサ１０６は、端子部２００ａの冷接点補償用の温度センサ、すなわち熱電対２００によって得られる熱起電力を補償するための温度センサと、処理装置１００の周囲温度を得るための周囲温度測定用の温度センサと、を兼ねており、冷接点補償温度と処理装置１００の周囲温度とは同じ温度が用いられる。これにより、温度センサ１０６の数量を低減することができ、低コスト化が可能である。温度センサで検出される検出値は、アナログ値である。

ただし、温度センサ１０６が周囲温度測定用の温度センサと端子部２０１ａおよび端子部２０２ａの冷接点補償用の温度センサとを兼用できるかどうかは、上述した処理装置１００の周囲温度と端子部２００ａの温度との相関関係の精度、すなわち同一性の精度、およびＡ／Ｄ変換部１０５におけるＡ／Ｄ変換速度といった諸条件を鑑みて検討する必要がある。周囲温度測定用の温度センサと端子部２００ａの冷接点補償用の温度センサとを個別に設けてもよい。

温度センサ１０６は、処理装置１００の周囲温度を精度良く検出できるように、処理装置１００の形状、処理装置１００内に配置されている基板の構成および処理装置１００内に配置されている回路の配置といった諸条件を勘案し、配置位置と個数とが決定される。なお、複数の温度センサ１０６が配置されている場合には、制御部１０４では、複数の温度センサ１０６から取得した検出値の平均値を用いる。

熱電対入力部１０７は、機器内に設けられたアナログ回路であり、熱電対２００で熱電変換された熱起電力を既定の周期で検出し、検出した電圧値をＡ／Ｄ変換部１０５に送信する。

熱電対２００は、２つの金属線２０１と金属線２０２とを備える。熱電対２００は、金属線２０１の一端と金属線２０２の一端とが接続され、金属線２０１の他端が熱電対入力部１０７の端子部２０１ａに接続され、金属線２０２の他端が熱電対入力部１０７の端子部２０２ａに接続されている。熱電対２００で熱電変換された熱起電力は、端子部２０１ａと端子部２０２ａとの間の電圧である。

つぎに、温度測定システム２０による測定対象物３００の温度測定方法について説明する。図３は、本発明の実施の形態１にかかる処理装置１００における測定対象物３００の温度測定方法の手順を説明するフローチャートである。図３では、本実施の形態にかかる処理装置１００を備えない場合に発生する、熱電対入力部１０７の安定動作待機時間に相当する時間が経過するまでの間に、測定対象物３００の温度測定を行う際の、熱電対入力部１０７で検出した測定対象物３００の温度測定値の誤差を補正して測定対象物３００の温度を算出する手順を示している。熱電対入力部１０７の安定動作待機時間は、アナログ回路である熱電対入力部１０７が温度による電気的特性が安定するまでの待機時間、すなわち熱電対入力部１０７が正しく動作できるまでの待機時間である。以下では、熱電対入力部１０７の安定動作待機時間に相当する時間を、待機相当時間と呼ぶ場合がある。

図４から図９は、本発明の実施の形態１における処理装置１００の設置方向の一例を示す模式図である。また、熱電対入力部１０７で検出した測定対象物３００の温度測定値の誤差を補正する場合に、処理装置１００が取得する情報は、処理装置１００の設置方向ｄｉｒと、処理装置１００の周囲温度Ｔと、処理装置１００への通電時間ｔと、Ａ／Ｄ変換値ａｄである。

まず、ステップＳ１１０において、制御部１０４は、通電時間計測部１０１の通電時間計測用タイマを初期化してカウント値を０とし、通電時間計測用タイマを起動させて処理装置１００への通電時間の計測を開始する。ここでは、通電時間計測用タイマは、分刻みでの時間を更新し、待機相当時間を３０分とした場合について説明する。

つぎに、ステップＳ１２０において、制御部１０４は、図４から図９に示すように定義された処理装置１００の設置方向に対応する対応インデックスを設置方向検出部１０２から読み出して取得する。本実施の形態１においては、図４に示すように、処理装置１００の基準位置１００ａが左側に配置され、且つ処理装置１００の上面１００ｂが下側を向いて処理装置１００が設置されている場合の処理装置１００の設置方向ｄｉｒを設置方向１とする。設置方向１に対応する対応インデックスである設置方向ｄｉｒは、「１」とされる。

また、図５に示すように、処理装置１００の基準位置１００ａが右側に配置され、且つ処理装置１００の上面１００ｂが手前側を向いた姿勢で処理装置１００が設置されている場合の処理装置１００の設置方向ｄｉｒを設置方向２とする。設置方向２に対応する対応インデックスである設置方向ｄｉｒは、「２」とされる。

また、図６に示すように、処理装置１００の基準位置１００ａが左側に配置され、且つ処理装置１００の上面１００ｂが手前側を向いた姿勢で処理装置１００が設置されている場合の処理装置１００の設置方向ｄｉｒを設置方向３とする。設置方向３に対応する対応インデックスである設置方向ｄｉｒは、「３」とされる。

また、図７に示すように、処理装置１００の基準位置１００ａが右側に配置され、且つ処理装置１００の上面１００ｂが上側を向いた姿勢で処理装置１００が設置されている場合の処理装置１００の設置方向ｄｉｒを設置方向４とする。設置方向４に対応する対応インデックスである設置方向ｄｉｒは、「４」とされる。

また、図８に示すように、処理装置１００の基準位置１００ａが下側に配置され、且つ処理装置１００の上面１００ｂが手前側を向いた姿勢で処理装置１００が設置されている場合の処理装置１００の設置方向ｄｉｒを設置方向５とする。設置方向５に対応する対応インデックスである設置方向ｄｉｒは、「５」とされる。

また、図９に示すように、処理装置１００の基準位置１００ａが上側に配置され、且つ処理装置１００の上面１００ｂが手前側を向いた姿勢で処理装置１００が設置されている場合の処理装置１００の設置方向ｄｉｒを設置方向６とする。設置方向６に対応する対応インデックスである設置方向ｄｉｒは、「６」とされる。

つぎに、ステップＳ１３０において、制御部１０４は、温度センサ１０６によって得られる処理装置１００の周囲温度に対応する対応インデックスである周囲温度Ｔを取得する。処理装置１００の周囲温度は、温度センサ１０６によって測定され、測定された温度を示す電圧値に変換されてＡ／Ｄ変換部１０５に送信される。Ａ／Ｄ変換部１０５は、温度センサ１０６から受信した電圧値をデジタル値に変換したＡ／Ｄ変換値Ｄ１０４を制御部１０４に送信する。

制御部１０４は、Ａ／Ｄ変換値Ｄ１０４に基づいて、処理装置１００の周囲温度に対応する対応インデックスである周囲温度Ｔを取得する。Ａ／Ｄ変換値Ｄ１０４は、温度センサ１０６から送信されて制御部１０４が受信した、処理装置１００の周囲温度の電圧変換値がＡ／Ｄ変換部１０５でＡ／Ｄ変換されたＡ／Ｄ変換値である。制御部１０４は、Ａ／Ｄ変換値Ｄ１０４と周囲温度Ｔとの関係を示す関係情報を予め保持している。周囲温度Ｔは、たとえば処理装置１００の周囲温度が０℃、２５℃および５５℃の３点の温度である場合に対して割り当てられている。

たとえば０℃から１００℃に対応して熱起電力特性が一次曲線の特性を示す熱電対２００で検出される熱電対検出電圧が０ｍＶから４０ｍＶのアナログ値である場合に、Ａ／Ｄ変換部１０５でＡ／Ｄ変換された０ｍＶから４０ｍＶのアナログ値に対応するデジタル値が０〜１６０００とされる。処理装置１００の周囲温度が「０℃」の場合、Ａ／Ｄ変換値Ｄ１０４は「０」であり、対応インデックスである周囲温度Ｔは「０」である。処理装置１００の周囲温度が「２５℃」の場合、Ａ／Ｄ変換値Ｄ１０４は「４０００」であり、対応インデックスである周囲温度Ｔは「１」である。処理装置１００の周囲温度が「５５℃」の場合、Ａ／Ｄ変換値Ｄ１０４は「８８００」であり、対応インデックスである周囲温度Ｔは「２」である。

制御部１０４は、上記の関係情報から、Ａ／Ｄ変換部１０５から受信したＡ／Ｄ変換値Ｄ１０４に該当する周囲温度Ｔを選択することによって、処理装置１００の周囲温度に対応する対応インデックスである周囲温度Ｔを取得する。なお、Ａ／Ｄ変換部１０５から受信したＡ／Ｄ変換値Ｄ１０４は、必ずしも関係情報と一致するわけではない。この場合は、関係情報に保持されているＡ／Ｄ変換値Ｄ１０４のうち、Ａ／Ｄ変換部１０５から受信したＡ／Ｄ変換値Ｄ１０４に近いＡ／Ｄ変換値に対応する周囲温度Ｔを選択する。

つぎに、ステップＳ１４０において、制御部１０４は、記憶部１０３に記憶された補正式テーブルから補正式を読み出す。図１０は、本発明の実施の形態１にかかる処理装置１００の記憶部１０３に記憶された補正式テーブルの一例を示す図である。補正式テーブルは、図１０に示すように、設置方向ｄｉｒと周囲温度Ｔとをパラメータとして用いて分類されている。図１０に示す補正式テーブルは、処理装置１００の周囲温度を０℃、２５℃および５５℃の３点の温度に分類して作成されている。制御部１０４は、ステップＳ１２０とステップＳ１３０とにおいて得られた設置方向ｄｉｒと周囲温度Ｔとを参照して、補正式テーブルから適切な補正式を読み出す。

補正式テーブルにおいては、設置方向ｄｉｒが「１」から「６」の各条件について、周囲温度Ｔが「０」から「２」の各条件に対応する補正式ＡＤ［ｄｉｒ］［Ｔ］［ｔ］［ａｄ］が割り当てられている。ここで、補正式ＡＤ［ｄｉｒ］［Ｔ］［ｔ］［ａｄ］は、設置方向ｄｉｒ、周囲温度Ｔ、通電時間ｔおよびＡ／Ｄ変換値ａｄの関数である。そして、補正式ＡＤ［ｄｉｒ］［Ｔ］［ｔ］［ａｄ］の［ｄｉｒ］、［Ｔ］、［ｔ］および［ａｄ］に数値を代入することによって、補正値を算出することができる。

処理装置１００の設置方向を考慮して補正値を算出することで、通電中に機器の設置方向または設置角度が変化して機器内部の温度分布が変わるような場合でも、温度分布の変化を補正値に反映することができる。処理装置１００の周囲温度を考慮して補正値を算出することで、通電中に機器内の温度が変化した場合でも機器内の温度の変化を補正値に反映することができる。

通電時間を考慮して補正値を算出することで、通電による機器内の温度の変化を補正値に反映することができる。Ａ／Ｄ変換値ａｄを考慮して補正値を算出することで、Ａ／Ｄ変換値ａｄの大小に起因してＡ／Ｄ変換値ａｄの誤差の大きさを補正値に反映することができる。

補正式ＡＤ［ｄｉｒ］［Ｔ］［ｔ］［ａｄ］は、上述した設置方向ｄｉｒと周囲温度Ｔに対応する条件で実測された実測値に基づいて予め作成されて、制御部１０４の有するメモリまたは記憶部１０３に記憶されている。

図１１は、本発明の実施の形態１にかかる処理装置１００においてある設置方向とある周囲温度との条件で実測された、熱電対入力部１０７に入力された入力電圧と、Ａ／Ｄ変換部１０５でＡ／Ｄ変換されたＡ／Ｄ変換値ａｄとの関係の一例を示す特性図である。入力電圧は、熱電対２００で生じている電圧であり、熱電対２００により生成された熱起電力の電圧信号により検出される電圧である。図１１においては、通電開始１分後と、通電開始１５分後と、熱電対入力部１０７の安定動作待機時間に対応する時間の経過後について示している。

図１１から、通電開始１分後および通電開始１５分後では、熱電対入力部１０７の安定動作待機時間に対応する時間の経過後の安定した状態の実測値から誤差が生じていることが認められる。これは、アナログ回路である熱電対入力部１０７の電気的特性が温度によって変化することに起因しており、待機相当時間が経過するまでは、実際の入力電圧が同じ場合でも、熱電対入力部１０７で検出されてＡ／Ｄ変換されたＡ／Ｄ変換値ａｄに誤差が生じることを示している。そして、補正式テーブルに格納された補正式は、図１１に一例を示す実測値に基づいて、上記の誤差を補正するために作成されている。

図１２は、本発明の実施の形態１にかかる処理装置１００において、ある設置方向ｄｉｒとある周囲温度Ｔとある熱電対電圧との条件で実測された、通電時間ｔとＡ／Ｄ変換値ａｄとの実測値の関係の一例を示す特性図である。図１２においては、通電開始から待機相当時間の経過後までについて示している。図１２に示す通電時間とＡ／Ｄ変換値ａｄとの実測値は、記憶部１０３に記憶された補正式テーブルを作成するために実測される。

図１２から、Ａ／Ｄ変換値ａｄに対して補正を行わない場合は、待機相当時間の経過後の安定した状態の実測値から誤差が生じていることが認められる。これは、アナログ回路である熱電対入力部１０７の電気的特性が温度によって変化することに起因しており、待機相当時間が経過するまでは、実際の熱電対電圧が同じ場合でも、熱電対入力部１０７で検出されてＡ／Ｄ変換されたＡ／Ｄ変換値ａｄに誤差が生じることを示している。本実施の形態１では、この誤差を補正して待機相当時間が経過する前でも、待機相当時間の経過後と同様の精度で、熱電対２００に接続した温度測定対象物である測定対象物３００の温度を高精度に測定する。

なお、制御部１０４がステップＳ１２０とステップＳ１３０とにおいて取得した設置方向ｄｉｒと周囲温度Ｔとは、必ずしも補正式テーブルに記憶された補正式と一致するわけではない。この場合は、制御部１０４は、補正式テーブルから得ることができる補正値を修正した値を補正値に使用することができる。

得られた設置方向ｄｉｒが設置方向１であり、得られた周囲温度が３０℃である場合は、制御部１０４は、実測定結果を参考に、設置方向ｄｉｒが設置方向１であり且つ周囲温度が２５℃の場合の補正値と、設置方向ｄｉｒが設置方向１であり且つ周囲温度が５５℃の補正値から補間的に求めることができる。または、制御部１０４は、得られた周囲温度である３０℃に近い方の温度である２５℃の場合の補正値を使ってもよい。

つぎに、ステップＳ１５０において、制御部１０４は、温度測定周期用タイマを初期化して、起動させる。

つぎに、ステップＳ１６０において、制御部１０４は、Ａ／Ｄ変換部１０５からＡ／Ｄ変換値ａｄを取得する。

つぎに、ステップＳ１７０において、制御部１０４は、通電時間計測部１０１から通電時間ｔを読み出して取得する。

つぎに、ステップＳ１８０において、制御部１０４は、設置方向検出部１０２から設置方向ｄｉｒを読み出して取得する。

つぎに、ステップＳ１９０において、制御部１０４は、温度センサ１０６から周囲温度を読み出して取得する。すなわち、制御部１０４は、Ａ／Ｄ変換部１０５からＡ／Ｄ変換値Ｄ１０４を読み出して取得する。そして、制御部１０４は、予め記憶しているＡ／Ｄ変換値Ｄ１０４と周囲温度Ｔとの関係を示す関係情報と、Ａ／Ｄ変換値Ｄ１０４とに基づいて周囲温度Ｔを取得する。

つぎに、ステップＳ２００において、制御部１０４は、ステップＳ１８０およびステップＳ１９０において取得した設置方向ｄｉｒと周囲温度Ｔとに基づいて、記憶部１０３に記憶された補正式テーブルから適切な補正式を読み出して、ステップＳ１４０において読み出した補正式を更新する。なお、ステップＳ１４０において読み出した補正式が、ステップＳ１８０およびステップＳ１９０において取得した設置方向ｄｉｒと周囲温度Ｔとにたいして適切な補正式である場合には、補正式の更新は不要である。

つぎに、ステップＳ２１０において、制御部１０４は、ステップＳ１６０からステップＳ１９０において読み出したＡ／Ｄ変換値ａｄ、通電時間ｔ、設置方向ｄｉｒおよび周囲温度Ｔを補正式に代入して補正値を算出する。そして、制御部１０４は、算出した補正値を、ステップＳ１６０において取得したＡ／Ｄ変換値ａｄに加算して、Ａ／Ｄ変換値ａｄを補正する。

つぎに、ステップＳ２２０において、制御部１０４は、温度センサ１０６から端子部２００ａの冷接点補償用の冷接点補償温度、すなわち端子部２００ａの温度を取得する。ここで、本実施の形態１では、温度センサ１０６は、端子部２００ａの冷接点補償用の温度センサと処理装置１００の周囲温度を得るための温度センサとを兼ねており、冷接点補償温度と処理装置１００の周囲温度とは同じ温度が用いられる。このため、制御部１０４は、ステップＳ１９０において取得したＡ／Ｄ変換値Ｄ１０４を冷接点補償温度として用いることができる。したがって、制御部１０４は、ステップＳ２１０において補正したＡ／Ｄ変換値ａｄに、さらにＡ／Ｄ変換値Ｄ１０４を加算して補正後Ａ／Ｄ変換値ａｄｃを算出する。これにより、温度測定対象物である測定対象物３００の温度に対応するデジタル値が得られる。このデジタル値は、デジタル値の状態で処理装置１００における図示しない他の機能部で用いられてもよく、また必要に応じて温度に変換されてもよい。

また、端子部２００ａの冷接点補償用の温度センサと処理装置１００の周囲温度を得るための温度センサとが個別に設けられている場合には、端子部２００ａの冷接点補償用の温度センサで検出された冷接点補償温度は、電圧値に変換され、Ａ／Ｄ変換部１０５においてデジタル値に変換されて制御部１０４で使用される。

つぎに、ステップＳ２３０において、制御部１０４は、温度測定周期用の時間を取得して、温度測定周期である１秒が経過したか否かを判定する。ここでは、温度測定周期用タイマは制御部１０４の機能に含まれているものとするが、温度測定周期用タイマを制御部１０４とは別に設けてもよい。

温度測定周期である１秒が経過していない場合、すなわちステップＳ２３０においてＮｏの場合は、制御部１０４は、ステップＳ２３０に戻る。

一方、温度測定周期である１秒が経過している場合、すなわちステップＳ２３０においてＹｅｓの場合は、ステップＳ２４０において制御部１０４は、通電時間計測用タイマの時間を取得して、待機相当時間である３０分が経過したか否かを判定する。

待機相当時間である３０分が経過していない場合、すなわちステップＳ２４０においてＮｏの場合は、制御部１０４は、ステップＳ１５０に戻り、つぎの温度測定周期の処理を実行する。そして、ステップＳ１５０からステップＳ２４０までの処理が温度測定周期の１周期とされる。

一方、待機相当時間である３０分が経過している場合、すなわちステップＳ２４０においてＹｅｓの場合は、制御部１０４は、一連の温度測定システム２０による測定対象物３００の温度測定処理を終了する。

上述したように、本実施の形態１にかかる処理装置１００は、処理装置１００への通電時間の経過に応じて変化していく、アナログ回路である熱電対入力部１０７の温度に起因した処理結果の変動を、処理装置１００の設置方向毎および処理装置１００の周囲温度毎に予め実測定し、実測定した実測値に基づいて作成した補正式を補正式テーブルとして保管している。

そして、処理装置１００は、処理装置１００の設置方向の情報と、処理装置１００の周囲温度の情報とに基づいて、適切な補正式を補正式テーブルから選択する。また、処理装置１００は、選択した補正式に、設置方向ｄｉｒ、周囲温度Ｔ、通電時間ｔおよびＡ／Ｄ変換値ａｄを代入して補正値を算出し、算出した補正値をＡ／Ｄ変換値ａｄに加算して、Ａ／Ｄ変換値ａｄを補正する。

これにより、処理装置１００は、処理装置１００への通電時間の経過に応じて変化していく、アナログ回路である熱電対入力部１０７の温度に起因した処理結果の変動を、設置方向ｄｉｒ毎、周囲温度Ｔ毎、および通電時間ｔ毎に補正することが可能である。したがって、本実施の形態１にかかる処理装置１００は、アナログ回路である熱電対入力部１０７の、温度に起因した処理結果の変動を補正可能な処理装置が得られる。

これにより、本実施の形態１にかかる処理装置１００では、熱電対入力部１０７の安定動作待機時間を短縮することができ、熱電対２００により生成されて熱電対入力部１０７に入力される熱起電力の電圧信号の測定精度を向上させることができ、測定対象物３００の温度測定精度を向上させることができる。すなわち、本実施の形態１にかかる処理装置１００では、待機相当時間が完了する前でも、待機相当時間の経過後と同様の精度で、熱電対２００に接続した温度測定対象物である測定対象物３００の温度を高精度に測定することができる。これにより、処理装置１００は、アナログ回路である熱電対入力部１０７の安定動作待機時間を短縮することができ、起動から短時間で、処理装置１００の製品仕様を満足させる動作を行うことが可能になる。なお、処理装置１００では、アナログ回路である熱電対入力部１０７を除く構成部において、分単位でのアイドル時間を要するものはない。

また、検査装置またはロボットアームの可動部に内蔵される機器に処理装置１００が搭載され、通電中に機器の設置方向または設置角度が変化して機器内部の温度分布が変わるような場合でも、機器は、熱電対入力部１０７の安定動作待機時間を短縮することができ、起動から短時間で製品仕様を満足させる動作を行うことが可能になる。なお、上記においては外部電源５００から電源部４００に電源が供給される場合について示したが、処理装置１００がバッテリーを搭載してバッテリーから電源部４００に電源が供給される形態のポータブル熱電対温度計を構成することも可能である。

実施の形態２．
本実施の形態２では、無線機器が待機相当時間の経過前または待機相当時間の経過後に電源断され、その後、短時間で電源が再投入される場合における、熱電対入力部１０７で検出した測定対象物３００の温度測定値の誤差の補正について説明する。図１３は、本発明の実施の形態２にかかる処理装置１２０を備えた温度測定システム４０の構成を示す図である。本実施の形態２にかかる処理装置１２０が実施の形態１にかかる処理装置１００と異なる点は、処理装置１２０が時刻管理機器７００と通信するための通信部１０８を備える点である。したがって、本実施の形態２にかかる処理装置１２０は、基本的に実施の形態１にかかる処理装置１００と同じ構成および機能を有する。そして、処理装置１２０と熱電対２００とによって、本実施の形態２にかかる温度測定システム４０が構成されている。なお、処理装置１２０は、無線通信機能を有するリモートユニットである無線機器３０として構成することができる。なお、無線機器３０は、無線通信機能を実現するための複数の回路を有するが、ここでは説明を省略する。したがって、この場合には、機能的には無線機器３０と処理装置１２０とは同じものとして考えることができる。

時刻管理機器７００は、処理装置１２０が現在時刻として用いる基準時刻の情報である基準時刻情報を管理する。時刻管理機器７００は、処理装置１２０と通信するための時刻管理通信部７０１と、処理装置１２０が基準時刻として用いる基準時刻の情報である基準時刻情報を管理する時刻情報管理部７０２と、時刻管理通信部７０１と時刻情報管理部７０２とを制御する時刻管理制御部７０３と、を備える。

処理装置１２０の通信部１０８は、通信線８００によって時刻管理機器７００の時刻管理通信部７０１と接続されており、通信線８００を介して時刻管理通信部７０１と通信する。時刻管理機器７００の時刻管理通信部７０１が処理装置１２０の通信部１０８に対して時刻情報を送信できれば時刻管理通信部７０１と通信部１０８との通信方式は任意であり、無線通信する場合は通信線８００が不要となる。

図１４は、本発明の実施の形態２にかかる処理装置１２０における測定対象物３００の温度測定方法の手順を説明するフローチャートである。図１４に示すフローチャートでは、処理装置１２０への短時間での電源の再投入、すなわち処理装置１２０の電源のオフ後における短時間での電源のオンも想定して、処理装置１２０の待機相当時間が経過するまでの間に測定対象物３００の温度測定を行う際の、熱電対入力部１０７で検出した測定対象物３００の温度測定値の誤差を補正して測定対象物３００の温度を算出する手順を示している。なお、図１４に示すフローチャートでは、図３に示したフローチャートと同じ工程については同じステップ番号を付している。

熱電対入力部１０７で検出した測定対象物３００の温度測定値の誤差を補正する場合に、処理装置１２０が取得する情報は、処理装置１２０の設置方向ｄｉｒと、処理装置１００の周囲温度Ｔと、処理装置１２０への通電時間ｔと、Ａ／Ｄ変換値ａｄと、現在時刻Ｐ_１と、前回電源断時刻Ｐ_２と、前回通電時間ｔ_１である。すなわち、処理装置１２０の制御部１０４が取得する情報には、実施の形態１の処理装置１００の制御部１０４が取得する情報に加えて、現在時刻Ｐ_１と、前回電源断時刻Ｐ_２と、前回通電時間ｔ_１と、が追加されている。前回電源断時刻Ｐ_２は、処理装置１２０の電源を前回オフした時刻である。前回通電時間ｔ_１は、前回に処理装置１２０の電源をオンしてからオフするまでの処理装置１２０への通電時間である。

まず、ステップＳ１１０において、制御部１０４は、図３に示したフローチャートのステップＳ１１０の場合と同様に通電時間計測部１０１の通電時間計測用タイマを初期化してカウント値とし、通電時間計測用タイマを起動させて処理装置１２０への通電時間の計測を開始する。ここでは、通電時間計測用タイマは、分刻みでの時間を更新し、処理装置１２０の待機相当時間を３０分とした場合について説明する。

つぎに、ステップＳ３１０において、制御部１０４は、時刻管理機器７００と通信を開始し、時刻管理制御部７０３、時刻管理通信部７０１、通信線８００および通信部１０８を介して、時刻管理機器７００の時刻情報管理部７０２から現在時刻情報である現在時刻Ｐ_１を取得する。また、制御部１０４は、通電時間計測部１０１から通電時間ｔを読み出して取得する。そして、制御部１０４は、取得した現在時刻Ｐ_１から通電時間ｔを差し引くことで通電開始時刻Ｐ_３を算出する。一方、時刻管理機器７００は同ステップにおいて、処理装置１２０と通信開始時、または通信開始直後に、時刻管理制御部７０３が時刻情報管理部７０２から現在時刻情報である現在時刻Ｐ_１を読み出し、時刻管理通信部７０１を介して処理装置１２０の制御部１０４に送信する。

つぎに、ステップＳ３２０において、制御部１０４は、記憶部１０３から前回電源断時刻Ｐ_２と前回通電時間ｔ_１とを読み出して取得する。前回電源断時刻Ｐ_２と前回通電時間ｔ_１とは、前回に処理装置１２０の電源がオフされる際に、制御部１０４が記憶部１０３に記憶させている。したがって、制御部１０４は、前回通電時間ｔ_１を取得する前回通電時間取得部としての機能を有する。なお、制御部１０４とは別に、前回通電時間取得部を設けてもよい。

つぎに、ステップＳ３３０において、制御部１０４は、通電開始時刻Ｐ_３から前回電源断時刻Ｐ_２を差し引くことで、前回電源断時刻Ｐ_２から通電開始時刻Ｐ_３までの無通電時間ｐを算出する。すなわち、制御部１０４は、無通電時間ｐを取得する無通電時間取得部としての機能を有する。なお、制御部１０４とは別に、無通電時間取得部を設けてもよい。

つぎに、ステップＳ３４０において、制御部１０４は、通電時間ｔを補正する。無通電時間ｐが待機相当時間である３０分未満の場合は、制御部１０４は、補正式ｔ［ｐ］［ｔ_１］に無通電時間ｐおよび前回通電時間ｔ_１を代入して通電時間補正値を算出し、通電時間ｔに通電時間補正値を加算して、通電時間ｔを補正する。通電時間補正値は、無通電時間ｐおよび前回通電時間ｔ_１による、熱電対２００での測定対象物３００の温度測定値の誤差を補正するための補正値である。

補正値ｔ［ｐ］［ｔ_１］は、無通電時間ｐおよび前回通電時間ｔ_１と、熱電対入力部１０７の誤差との関係性を実測定により予め取得して、実測値に基づいて作成され、記憶部１０３に記憶される。補正式ｔ［ｐ］［ｔ_１］における［ｐ］は無通電時間ｐ、［ｔ_１］は前回通電時間ｔ_１である。制御部１０４は、補正値ｔ［ｐ］［ｔ_１］に無通電時間ｐおよび前回通電時間ｔ_１を代入して通電時間補正値を算出し、通電時間ｔに通電時間補正値を加算する。一方、無通電時間ｐが待機相当時間である３０分以上の場合は、通電時間ｔの補正は不要とする。

処理装置１２０が待機相当時間の経過前または待機相当時間の経過後に電源断され、短時間で電源が再投入される場合には、前回の駆動による残留熱により、電源の再投入後に必要となる待機相当時間が短縮され、実施の形態１で示した処理では熱電対入力部１０７で検出した測定対象物３００の温度測定値の誤差を正しく補正できない場合がある。そこで、処理装置１２０が電源断された後に短時間で処理装置１２０に電源が再投入される可能性がある場合は、制御部１０４は、処理装置１２０が現在時刻として用いる基準時刻情報を管理する時刻管理機器７００と通信して現在時刻情報を取得し、補正式ＡＤ［ｄｉｒ］［Ｔ］［ｔ］［ａｄ］に代入する通電時間を前回電源断前の通電時間と無通電時間とに基づいて補正する。これにより、処理装置１２０における前回の駆動による残留熱の影響を加味して熱電対入力部１０７で検出した測定対象物３００の温度測定値の誤差を補正することができる。

ステップＳ１２０以降は、図３に示したフローチャートのステップＳ１２０以降の処理と同一である。この場合、ステップＳ２１０では、ステップＳ３４０において補正された通電時間ｔが使用される。ただし、制御部１０４は、通電時間計測部１０１において処理装置１２０の電源断を検出するために処理装置１２０内または処理装置１２０内の特定の機能部への電源供給状態を監視し、特定の機能部において電源断を検出した場合に現在時刻Ｐ_１と通電時間ｔとを記憶部１０３に記憶させる処理を実施する。特定の機能部への電源供給状態の監視は、制御部１０４以外の専用の電源監視機能部で行ってもよい。

この場合、専用の電源監視機能部および制御部１０４は、処理装置１２０において最後に電源断される構成としておく。制御部１０４は、特定の機能部への電源供給状態の監視処理、または電源監視機能部からの特定の機能部の電源断を検出した旨の電源断検出信号の受信を優先度の高い割り込み条件としておき、図１４に示したフローチャートの各ステップの実行前に特定の機能部への電源供給状態の監視処理または電源断検出信号を定期的に確認したりすることで、処理装置１２０の電源断を検出し、現在時刻と通電時間とを記憶部１０３に記憶させる処理を実施する。

上述したように、本実施の形態２にかかる処理装置１２０は、実施の形態１にかかる処理装置１００の有する効果を有する。また、処理装置１２０は、処理装置１２０が待機相当時間の経過前または待機相当時間の経過後に電源断され、短時間で電源が再投入される場合でも処理装置１２０における前回の駆動による残留熱の影響を加味して、熱電対入力部１０７で検出した測定対象物３００の温度測定値の、熱電対入力部１０７の温度に起因した誤差を補正することができる。したがって、本実施の形態２にかかる処理装置は、短時間に処理装置１２０の電源のオフおよびオンが行われた場合でも、アナログ回路である熱電対入力部１０７の、温度に起因した処理結果の変動を補正可能な処理装置１２０が得られる。

これにより、本実施の形態２にかかる処理装置１２０では、実施の形態１にかかる処理装置１００と同様に、短時間に処理装置１２０の電源のオフおよびオンが行われた場合でも、熱電対入力部１０７の安定動作待機時間を短縮することができ、熱電対２００により生成されて熱電対入力部１０７に入力される熱起電力の電圧信号の測定精度を向上させることができ、測定対象物３００の温度測定精度を向上させることができる。すなわち、本実施の形態２にかかる処理装置１２０では、短時間に処理装置１２０の電源のオフおよびオンが行われた場合においても、待機相当時間が経過する前に、待機相当時間の経過後と同様の精度で、熱電対２００に接続した温度測定対象物である測定対象物３００の温度を高精度に測定することができる。これにより、処理装置１２０は、アナログ回路である熱電対入力部１０７の安定動作待機時間を短縮することができ、起動から短時間で、処理装置１２０の製品仕様を満足させる動作を行うことが可能になる。なお、処理装置１２０では、アナログ回路である熱電対入力部１０７を除く構成部において、分単位でのアイドル時間を要するものはない。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１０，３０無線機器、２０，４０温度測定システム、１００，１２０処理装置、１００ａ基準位置、１００ｂ上面、１０１通電時間計測部、１０２設置方向検出部、１０３記憶部、１０４制御部、１０５アナログデジタル変換部、１０６温度センサ、１０７熱電対入力部、１０８通信部、２００熱電対、２００ａ端子部、２０１，２０２金属線、２０１ａ，２０２ａ端子部、３００測定対象物、４００電源部、５００外部電源、６０１プロセッサ、６０２メモリ、７００時刻管理機器、７０１時刻管理通信部、７０２時刻情報管理部、７０３時刻管理制御部、８００通信線、ｐ無通電時間、Ｐ_１現在時刻、Ｐ_２前回電源断時刻、Ｐ_３通電開始時刻、ｔ通電時間、ｔ_１前回通電時間。

Claims

アナログ回路を内部に備えた処理装置であって、
前記処理装置が設置されている姿勢を検出する設置方向検出部と、
前記処理装置への通電時間を計測する通電時間計測部と、
前記アナログ回路での処理結果を、前記設置方向検出部での検出結果と前記通電時間計測部での計測結果に基づいて補正する制御部と、
を備えることを特徴とする処理装置。
前記処理装置の電源を前回オフした時刻である前回電源断時刻から今回の前記処理装置の電源をオンした通電開始時刻までの前記処理装置の無通電時間を取得する無通電時間取得部を備え、
前記処理装置の電源を前回オンしてからオフするまでの前記処理装置への通電時間である前回通電時間を取得する前回通電時間取得部と、
を備え、
前記制御部は、前記無通電時間と前記前回通電時間とに基づいて前記アナログ回路での処理結果を補正すること、
を特徴とする請求項１に記載の処理装置。
前記設置方向検出部での検出結果と前記通電時間計測部での計測結果とに基づいて前記アナログ回路での処理結果を補正する補正値を算出するための補正式を記憶した記憶部を有すること、
を特徴とする請求項１または２に記載の処理装置。
前記アナログ回路は、熱電対が接続されて前記熱電対により生成された熱起電力の電圧信号が入力される熱電対入力部であること、
を特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の処理装置。