JPH02198326A - 温度測定装置の入力回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、熱電対と３？ｆＭ式測温抵抗体から出力さ
れるアナログ温度信号を入力処理する温度測定装置の入
力回路に関するものである。

〔従来の技術〕

温度測定に用いられる熱電対は、温度に対応する熱起電
力を発生するから何ら電源を必要とすることがなく、そ
の発生する熱起電力を測定することにより、被測定物の
温度を感知できるように構成されている。このため、測
定回路も比較的簡素に組まれるもので、比較的高温度の
測定に用いられている。

また、３線式測温抵抗体は、定電流源から基準抵抗器と
測温抵抗器とに定電流を供給し、両抵抗器の抵抗値の差
を演算して被測定物の温度を求めるもので、比較的低温
度の測定精度を必要とする温度測定に用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、熱電対と３ａ式測温抵抗体とでは、検出され
たアナログ温度信号の処理形態が全く異なるため、熱電
対の入力回路と３線式測温抵抗体の入力回路を併用でき
るものがなく、それぞれ別々に構成していたため、構成
が複雑で計装上の制約になるという問題点があった。

〔発明の目的〕

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たものであり、単一の回路構成で熱電対からのアナログ
温度信号と３線式測温抵抗体からのアナログ温度信号を
入力処理することを可能とした温度測定装置の入力回路
を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る温度測定装置の入力回路は、熱電対０２
本の出力線と３線式測温抵抗体の３本の出力線の中の２
本の出力線とが共通に結線されるよう構成し、この３線
式測温抵抗体に２方向から規定電流を流すぺ（この３線
式測温抵抗体の共通にされた出力線の中の１本の出力線
と共通にされ℃いない１本の出力線とを切換える第１の
スイッチ手段を備えるとともに、この第１のスイッチ手
段を介して選択的に前記３線式測温抵抗体に規定電流を
供給する定電流源を設け、この定電流源と３線式測温抵
抗体の共通にされた出力線の中の１本の出力線との間に
それらを選択的に切換える第２のスイッチ手段を設けた
ものである。

〔作用〕

この発明における温度測定装置の入力回路は、熱電対０
２本の出力線と３線式測温抵抗体の３本の出力線の中の
２本の出力線とが共通に結線されるよう構成したことく
より、熱電対、３線式測温抵抗体の種類の異なる測温セ
ンサからのアナログ温度信号を単一の入力回路で処理す
ることを可能とする。

また、３線式測温抵抗体に２方向から規定電流を流すぺ
（この３Ｍ式測温抵抗体の共通にされた出力線の中の１
本の出力線と共通圧されていない１本の出力線とを切換
える第１のスイッチと、この第１のスイッチの前段にお
いて、第２のスイッチを介して３線式測温抵抗体に規定
電流を供給する定電流源を具備したことにより、３線式
測温抵抗体の配線抵抗の影響を受けることな（、測定温
度を求めることを可能とする。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例による温度測定装置の入力
回路を示すブロック図であり、第１図において、１は端
子台で、端子Ａ、Ｂ、Ｃで構成されている。

端子台１の端子Ａ、Ｂには熱電対２が接続されまた端子
台１の端子Ａ、Ｃ間には３線式測温抵抗体３が接続され
ている。

は定電流源６の出力回路を開閉する第２のスイッチでス
イッチＳＷ２からなる。８は増幅率可変の増幅器、９は
Ａ／Ｄ変換器、ｌＯは中央処理装置（以下、ＣＰＵと略
称する）であり、スイッチ５を開閉するスイッチ制御信
号Ｃいスイッチ７を開閉制御する制御信号Ｃ８、Ａ／Ｄ
変換器９を切換え制御する制御信号Ｃ１、増幅器８のゲ
イン制御信号Ｃ１を所定のタイミングで出力する。ｒ、
は３線式測温抵抗体３の配線抵抗値である。

第２図（ａ）は第１図の入力回路において、第１のスイ
ッチ５を端子５ａ側に投入、スイッチ７をオフ（これら
２つのスイッチ状態は測定期間中保持され【いる）し、
熱電対２からのアナログ温度信号を測定するようにした
回路部分のみを抽出した回路図であり、第２図（ｂ）は
その抽出回路の等何回路である。第２図（ｂ）において
、ｒｓａはスイッチ５を端子５ａ側に投入したときのオ
ン抵抗値、ＯＰは演算増幅器、ｒｍ　＊　ｒｆはゲイン
決定抵抗値であリ、この演算増幅器ＯＰとゲイン決定抵
抗値ｒ、。

ｒｆとで増幅器８を構成している。

いま、演算増幅器ＯＰのリーク電流なｉ、熱電対２の熱
起電力をＥとすると、この熱起電力Ｅと演算増幅器ＯＰ
の出力電圧Ｖｏとの間には、次の関係式が成立する。

ところが、一般にリーク電流ｉは十分に小さくまた、全
スイッチのオン抵抗値が十分小さいようにスイッチ素子
を選択すれば、上記（１）式中の熱起電力Ｅは、Ｅ＞ｒ
ｓａ・ｉとなり、上記（１３式は下記（２）式のように
みなせ、熱起電力Ｅを演算増幅器ＯＰの出力電圧Ｖｏか
ら知ることができる。

チ５を端子５ａ側に投入したときの上記抽出回路の等価
回路図、第３図（ｄ）はスイッチ５を端子５ｂ側に投入
したときの上記抽出回路の等価回路図である。

第３図（ａ）　〜（Ｃ）において、前記第１図、第２図
ｔａ）、（ｂ）と同一部分には同一符号を付しである。

いま、第１のスイッチ５を端子５ｂ側に投入したときの
オン抵抗値をｒｓｂ、定電流源６からの電流なｉｃ、ス
イッチ５を端子５ａ側に投入したときの演算増幅器ＯＰ
の出力電圧なＶＯ５、スイッチ５を端子５ｂ側に投入し
たときの演算増幅器ＯＰの出力電圧をＶｏ、としたとき
、３線式測温抵抗体３の測定部抵抗値Ｒ１配線抵抗値ｒ
、と出力電圧Ｖｏ、との間には、第３図（ｂ）かられか
るように次の関係式が成立する。

これら２つのスイッチの状態は測定期間中保持されてい
る）Ｌ、３８式測温抵抗体３からのアナ口・・・・・・
（３） ところが、一般にリーク電流ｉは定電流源６からの電流
ｉｃに比べて十分に小さい（ｉｃ＞　ｉ　）。

したがって、上記（３）式は下記（４）式のように置換
される。

次に、スイッチ５を端子５ｂ側に投入したときには、第
３図（ａ）の回路は第３図（Ｃ）の等価回路となり、配
線抵抗値ｒ、と演算増幅器ＯＰの出力電圧ｖＯ２との間
には、次の関係式が成立する。

ところが、前記のように（ｉｃ＞　ｉ　）であるから、
上記（５）式は下記（６）式のように置換される。

そこで、上記（６）式の両辺を２倍しく４）式から辺々
をそれぞれ減算すると、下記（７）式が得られる。

したがって、上記（８）式より、演算増幅器ＯＰの出力
電圧Ｖｏ、　、　Ｖｏｗを測定することにより、配線抵
抗値ｒ、の影響を受けることな（測定部抵抗値Ｒを求め
ることができる。

第４図は動作手順を示すフローチャートでありまず、Ｃ
ＰＵｌ０は手動で指定される入力センサが熱電対（Ｔ／
Ｃ’）か否かを判断しくステップ４−１）、ＹＥＳ（Ｔ
／Ｃの場合）ならば増幅器８に対しゲイン制御信号Ｃ４
を出力し、前記第（２）式を満足するように演算増幅器
ＯＰのゲイン決定抵抗値ｒｍ　＊　ｒｆを決定する（ス
テップ４−２）。

次いで、ＣＰＵｌ０はスイッチ制御信号Ｃ２を出力して
、スイッチ７をオフ状態に設定しくステップ４−３）、
スイッチ制御信号Ｃ８を出力して、スイッチ５を端子５
ａ側に接続しくステップ４−４）、これにより、前記第
２図（ａ）に示した熱電対２に対する入力回路が構成さ
れ、その等価回路は第２図（ｂ）のようになる。

上記の状態下において、熱電対２から温度に応じて出力
される熱起電力Ｅの安定後、増幅器８で増幅された出力
電圧ＶｏをＡ／Ｄ変換器９でＡ／Ｄ変換測定を行う（ス
テップ４−５）。

次いで、ＣＰＵ１０はＡ／Ｄ変換器９から出力されるデ
ィジタル温度データを前記第（２）式に基づいて温度計
算を行い（ステップ４−６）、制御を終了する。なお、
上記の制御では冷接点温度補償については省略している
。

一方、前記ステップ４−１の判断で、ＮＯの場合、つま
り、３線式測温抵抗体（ＲＴＤ’）の場合ＣＰＵＩ　Ｏ
はゲイン制御信号Ｃ１を出力して、前記第（４）式を満
足するように演算増幅器ＯＰのゲイン決定抵抗値ｒｍ　
＊　ｒｔを設定する（ステップ４−９）。

次いで、ＣＰＵｌ０はスイッチ制御信号Ｃ１を出力して
、スイッチ７をオン状態に設定しくステップ４−１０）
、スイッチ制御信号Ｃ，を出力して。

スイッチ５を端子５ａ側に接続する（ステップ４−１１
）。これにより、前記第３図（ａ）に示した３線式測温
抵抗体３に対する入力回路が構成され、その等価回路は
第３図（ｂ）のようになる。

この状態下において、温度に応じて、３線式測温抵抗体
３から出力される入力の安定後、増幅器８で増幅された
出力電圧ＶｏｌをＡ／Ｄ変換器９でＡ／Ｄ変換測定を行
い（ステップ４−１２）、このＡ／Ｄ変換器９からのデ
ィジタル温度データＤ。

をＣＰＵｌ０内のメモリに一旦格納する。

次いで、ＣＰＵ１０はスイッチ制御信号Ｃ１を出力して
スイッチ７を引続きオン（ステップ４−１３）とし、さ
らにスイッチ制御信号Ｃ３を出力してスイッチ５を端子
５ｂ側に接続する（ステップ４−１４）。

これにより、第３図（ｃ）に示した等価回路が構成され
る。続いて、ＣＰＵｌ０はゲイン制御信号Ｃ４を出力し
て、前記第（６）式を満足するように演算増幅器ＯＰの
ゲイン決定抵抗値ｒａ　ｅ　ｒｔを再設定する（ステッ
プ４−１５’）。

この状態下において、３線式測温抵抗体３から出力され
る入力の安定後、増幅器８で増幅された出力電圧Ｖｏ、
をＡ／Ｄ変換器９でＡ／Ｄ変換測定を行い（ステップ４
−１６）、続いて、ＣＰＵｌ０はスイッチ制御信号Ｃ，
を出力して、スイッチ７をオフする（ステップ４−１７
）。

次いで、Ａ／Ｄ変換器９から出力されるディジタル温度
データＤ、と既にメモリに格納された温度データＤ、と
かう、前記第（８）式に基づいて３線式測温抵抗体３の
抵抗値Ｒを演算しくステップ４−１８）、所望とする温
度計算を実行して（ステップ４−１９）、制御を終了す
る。

なお、上記実施例では、ステップ４−１５で再度ゲイン
設定を行う場合について説明したが、必蚕に応じて実行
処理を省略し又もよい。また、上記各ステップ４−１〜
４−６および４−９〜４−１９の各順序は可逆的に入れ
替えてもよい。

上記実施例では３線式測温抵抗体３０１チャンネル入力
を処理する場合について説明したが、１チヤンネル入力
に限定されることはなく、熱電対２と３線式測温抵抗体
３を複数個接続してもよい〔発明の効果〕 以上のように、この発明によれば、２種のスイッチ手段
を操作することにより、単一の回路構成で熱電対からの
アナログ温度信号と３線式測温抵抗体からのアナログ温
度信号を入力処理するように構成したので、入力回路の
共通化が可能となり、回路構成が簡略化される。しかも
、３線式測温抵抗体の配線抵抗の影響を受けることな（
測定温度を求めるように構成したので、測定精度が向上
する。また、上記各スイッチ手段の操作を中央処理装置
からの制御信号によって自動的に行うように構成したの
で、簡単な操作で測温入力処理を行うことができる効果
があり、定電流源から３線式測温抵抗体への供給点が１
ケ所であるため、熱電対による測定時にこの回路を切る
ためのスイッチを１つにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による温度測定装置の入力
回路を示すブロック図、第２図（ａ）は第１図の入力回
路中より熱電対からのアナログ温度信号を入力する回路
部分のみを抽出した回路図、第第１図の入力回路中より
３線式測温抵抗体からのアナログ温度信号を入力する回
路部分のみを抽出した回路図、第３図（ｂ）、第３図（
ｃｌ）は回路切換えスイッチの投入により切換えられた
第３図（ａｌの抽出回路の等価回路図、第４図は動作手
順を示すフローチャートである。 １・・・端子台、２・・・熱電対、３・・・３線式測温
抵抗体、５・・・スイッチ、６・・・定電流源、７・・
・スイッチ８・・・演算増幅器、９・・・Ａ／Ｄ変換器
、１０・・・中央処理装置。 特　許　出　願　人　　　山武ハネウェル株式会社手 続 補 正 食 （自発） １、事件の表示　　待願牲 平成１年　特許願　第　１８６８１号 ２、発明の名称 温度測定装置の入力回路 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所 名　称　（６６６）山武ハネウェル株式会社４、代理人 住所 郵便番号　１０５ 東京都港区西新橋１丁目４番１０号 ６、補正の内容 ６．１　　明細書中、′！ｐＪ５ページ第１８行第１弟
補正する。 熱電対２は端子台１の端子Ａ，Ｂ間に接続される。また
３線式測温抵抗体３は端子台ｌの端子Ａ、Ｂ．Ｃ間にお
いてセンナを形成するように配線される。なお熱電対２
と３線式測温抵抗体３は端子台ｌに対して同時には接続
しない。 ６、２　　同書中、第６ページ第２行目、第７ページ第
１８行目の「端子」を「接点」と補正する。 ６、１　　同書中、第８ページ第１８行目〜ｔｌ＆１９
行・・・・・・（３）」 ５、補正の対象 明細書中、ａ発明の詳細な説明の欄および・・・・・・
（３）」 と補正する。 ６、４　　図面中、第３図（Ｃ）を別紙のとおり補正す
る以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱電対（２）と、この熱電対の熱起電力を所定の増幅率
   で増幅する演算増幅器（８）と、この演算増幅器の出力
   をアナログ−ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器（９）と
   、このＡ／Ｄ変換器の出力から上記熱電対（２）の測定
   温度を求める信号処理装置（１０）とを備えたものにお
   いて、上記演算増幅器（８）の入力側に３線式測温抵抗
   体（３）を設けるとともに、この３線式測温抵抗体の３
   本の出力線の中の２本の線と上記熱電対（２）の２本の
   出力線とが共通に結線されるように構成し、上記３線式
   測温抵抗体（３）に２方向から規定電流を流すようにこ
   の３線式測温抵抗体の共通にされた出力線の中の１本の
   出力線と共通にされていない１本の出力線とを切換える
   第１のスイッチ手段（５）を設け、また上記３線式測温
   抵抗体（３）に規定電流を供給する定電流源（６）を設
   け、かつこの定電流源と上記３線式測温抵抗体（３）の
   共通にされた出力線の中の１本の出力線との間にそれら
   を選択的に切換える第２のスイッチ手段（７）を設け、
   上記信号処理装置（１０）は上記第２のスイッチ手段（
   ７）と上記第１のスイッチ手段（５）の切換えによつて
   求まる上記３線式測温抵抗体（３）の２つの出力値から
   この３線式測温抵抗体の測定温度を求めることを特徴と
   する温度測定装置の入力回路。