JPH0325274Y2

JPH0325274Y2 -

Info

Publication number: JPH0325274Y2
Application number: JP2565183U
Authority: JP
Priority date: 1983-02-23
Filing date: 1983-02-23
Publication date: 1991-05-31
Also published as: JPS59134897U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、フライングキヤパシタ方式のキヤパ
シタの容量を大きくした場合でも高速かつ正確に
バーンアウト検出が行えるようにした多点アナロ
グ信号測定装置に関する。

フライングキヤパシタ方式のマルチプレクサを
もった多点アナログ信号測定装置を用いて温度測
定を行う場合、熱電対の断線（バーンアウト）の
検出は次のようにして行われる。第１図は、従来
装置のバーンアウト検出回路の一例を示す電気的
構成図である。図は１チヤネル分を示す。図にお
いて、Coがキヤパシタを示す。該キヤパシタは、
連動して動作するスイツチSW₁，SW₁′によって、
熱電対側と本体側に切換えることができるように
なっている。１は熱電対、２は比較器、３はキヤ
パシタ充電用のパルスを発生するパルス発生器、
４は比較器２の出力を受けてバーンアウトしたか
どうかを判別して警報信号を発生するアラーム検
出器である。パルス発生器３の第１の出力は、ス
イツチSW₂，抵抗Ｒを介してキヤパシタCoに印
加され充電される。また、パルス発生器３の第２
の出力は比較器２の一方の入力に接続され、他方
の入力にはパルス発生器３の他方の出力が抵抗Ｒ
を介して接続され、更にスイツチSW₁，SW₁′の
接点がそれぞれ比較器２の別々の入力に接続され
ている。

このように構成された回路のバーンアウト検出
方法を説明すると、以下のとおりである。スイツ
チSW₁の接点がｂ側に、スイツチSW₁′の接点が
b′側にあったときにスイツチSW₂を閉じてパルス
発生器３から充電用パルスを発生させ、キヤパシ
タCoを一定時間だけ充電する。しかる後、スイ
ツチSW₁をａ側、SW₁′をa′側に倒す。熱電対１
が断線していない場合、キヤパシタCoに蓄積さ
れていた電荷は熱電対の閉ループで速やかに放電
する。一方、熱電対１がＡ点で断線した場合、キ
ヤパシタCoに蓄積された電荷は放電しない。そ
こで、再びスイツチSW₁，SW₁′をｂ，b′側に倒
してキヤパシタCoの両端の電位を比較器２に与
える。熱電対１が断線している場合、比較器２に
印加される電圧があるレベルよりも大きくなるの
で該比較器が作動し、その出力を受けたアラーム
検出器４が動作してバーンアウトを知らせるよう
になっている。

この種の検出回路では、キヤパシタCoはノー
マルモードのノイズ除去特性を向上させるため大
きい容量（例えば数100μF）のものが用いられる
のが普通である。キヤパシタCoの容量が大きく
なってくると、以下のような問題点が生じてく
る。

(1) Coの容量が大きいため、１回の充電でチヤ
ージされる電荷の量が小さい。このため、充電
電圧が小さくなり、検出器の感度、精度が要求
されるため検出回路が高価になる。

(2) Coに充電される電圧を十分に大きくするに
は充電期間を長くしなければならない。従っ
て、多点のアナログ電圧を測定する場合サンプ
ル周期が長くなり、データの処理時間が低速と
なる。本考案は、このような点に鑑みてなされ
たものであって、当該チヤネルの温度を測定し
た後そのチヤネルにキヤパシタに微少な定電流
を流して充電し、ある時点での温度データ測定
値と、前記時点から一定時間経過した時の温度
データ測定値とを比較しその差が、基準値以上
になったときにバーンアウトと判断するように
して、キヤパシタの容量を大きくした場合でも
高速データ処理ができる多点アナログ信号測定
装置を実現したものである。以下、図面を参照
して本考案を詳細に説明する。

第２図は、本考案の一実施例を示す電気的構成
図である。図において、T₁乃至Tn（ｎは整数）
は熱電対、C₁乃至Cnはそれぞれ対応する熱電対
の両端にスイツチ（後述）を介して接続されるキ
ヤパシタでその容量としては、例えば100μF程度
である。S₁₁とS₁₁′乃至S_1oとS_1o′は、それぞれ対
応するフライングキヤパシタの両端に接続され、
接点が必要に応じて熱電対側か本体側かに切換え
られるように構成されたスイツチである。S₁₁と
S₁₁′の対をなすスイツチは、常に連動して動作す
るようになっている。

１０は熱電対出力をデイジタルデータに変換す
るＡ／Ｄ変換器、１１は該Ａ／Ｄ変換器の制御を
行うとともに、各種スイツチ群の制御信号を発生
する制御回路である。該制御回路としては、ロジ
ツク回路で構成できる他マイクロプロセツサを用
いることもできる。１２はＡ／Ｄ変換器１０の出
力を格納するメモリ、１３は各種演算制御をつか
さどるMPU（Micro Processing Unit）、DBはデ
ータバスである。S₂は電源１４の電圧を断続的に
キヤパシタに印加するためのスイツチ、S₃も同じ
く電源１５の電圧を断続的にキヤパシタに印加す
るためのスイツチ、S₄，S₄′はＡ／Ｄ変換器１０
の入口部に接続され連動して動作するスイツチで
ある。このように構成された装置の動作を説明す
れば、以下のとおりである。

第１チヤネルについて説明する。通常の測定の
場合、スイツチS₁₁，S₁₁′が熱電対T₁側に倒され
キヤパシタC₁には熱起電力がチヤージされる。
今度は、スイツチS₁₁，S₁₁′が本体側に切換わっ
て測定モードになる。測定モードでは、スイツチ
S₂，S₃はオフ、S₄，S₄′がオンになりＡ／Ｄ変換
器１０の入力にはキヤパシタC₁にチヤージされ
ていた電圧が印加される。この電圧（熱起電力）
はＡ／Ｄ変換器１０によってデイジタルデータに
変換された後、メモリ１２に格納される。

Ａ／Ｄ変換が終了すると、スイツチS₂′，S₃が
オンに、S₄，S₄′がオフになり充電モードになる。
充電モードでは、電源１４，１５からキヤパシタ
C₁に短かい一定時間に微少の電荷がチヤージさ
れる。しかる後、再びキヤパシタを熱電対側に接
続して第２チヤネルに移る。このような操作をｎ
回繰り返して、１スキヤンを終了する。この間メ
モリ１２に格納されたデータは生データであるの
で、MPU１３は所定の演算処理を行って温度デ
ータに変換した後、出力する。出力の態様として
は、CRTに表示する方法やプリンタに印字させ
る方法等がある。

さて、１スキヤン終了後、最初の第１チヤネル
に戻って再び測定モードで熱起電力を測定するも
のとする。通常の状態では、キヤパシタC₁にチ
ヤージされていた電荷は熱電対T₁の閉ループで
放電して無くなり、測定時には正常な熱起電力が
測定できる。ところが、熱電対T₁がＤ点で断線
した場合、キヤパシタC₁にチヤージされた電荷
は放電されずそのまま残っている。図に示す回路
では健全なチヤネルの応答速度をおとさぬため１
回のスキヤンではわずかの電荷しかチヤージされ
ないようになっている。このため、ｍ回スキヤン
した後のキヤパシタに累積された電圧をＡ／Ｄ変
換する。そして、MPU１３は、ｍ回前の同一チ
ヤネルの測定データと今回の測定データとを比較
し、両者の差が基準値以上になったときにパーン
アウトと判断する。熱電対に断線が無い場合は、
両データの差は一般に極めて小さいので或る値よ
りも大きくなることはなくこのときはパーンアウ
トなしと判断することができる。このような操作
を各チヤネルごとに行うと、各チヤネルの熱電対
の断線を自動的に検出することができる。熱電対
の断線事故は、CRT等により外部に表示され、
操作者に知らせる。

第３図は、各部の動作を示すタイミングチヤー
トである。(イ)は第１チヤネルスイツチS₁₁，
S₁₁′のオンオフを、(ロ)は第２チヤネル、(ハ)は第３
チヤネル、(ニ)は第ｎチヤネルのそれぞれチヤネル
スイツチのオンオフを示し、(ホ)はスイツチS₂′，
S₃のオンオフを、(ヘ)はスイツチS₄，S₄′のオンオ
フをそれぞれ示している。Δt₁はＡ／Ｄ変換時
間、Δt₂はフライングキヤパシタの充電時間であ
る。ｍは同一点のスキヤン回数で、ｍ回目毎にバ
ーンアウト検出判断用のデータが保持される。こ
のようにＡ／Ｄ変換の空き時間を利用してキヤパ
シタの充電を行っているので、無駄な時間が無
く、高速のデータ処理が行える。このことは、マ
ルチプレクサそれぞれについて第１図のような検
出器を設ける必要がないことを意味し、安価な装
置を実現できる。また、周期的に充電する電圧を
特に大きくする必要がないので放電を測定に影響
を与えない程度まで減衰させるに要する時間が短
くてすみ、サンプリング周期が短かくなり、より
高速のデータアクイジヨンステムを構成すること
ができる。更に、Ａ／Ｄ変換する時にコンデンサ
に充電するため、水銀リレーによるフライングキ
ヤパシタ方式の他FET等による半導体スイツチ
のフライングキヤパシタ方式にも適用することが
できる。このため、１個のＡ／Ｄ変換器に対して
何種類かのマルチプレクサを取扱うことができ
る。なお、本考案装置は、熱電対による温度測定
の他にも、圧力、流量、電圧等の物理量を測定す
ることができることはいうまでもない。

以上、詳細に説明したように、本考案によれば
当該チヤネルの温度を測定した後そのチヤネルの
キヤパシタを充電しておき、所定回数経過後のス
キヤン時に測定したデータと所定回数前のデータ
とを比較することにより容易にパーンアウトを検
出することができ、キヤパシタ容量を大きくして
も高速のデータ処理が行え、かつ比較的高速にバ
ーンアウト検出が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置のバーンアウト検出回路の一
例を示す電気的構成図、第２図は本考案の一実施
例を示す電気的構成図、第３図はタイミングチヤ
ートである。１，T₁〜Tn…熱電対、Co，C₁〜Cn…フライ
ングキヤパシタ、SW₁，SW₁′，SW₂，S₁₁〜S₁n，
S₁₁′〜S₁n′，S₂，S₃，S₄，S₄′…スイツチ、２…比
較器、３…パルス発生器、４…アラーム検出器、
１０…Ａ／Ｄ変換器、１１…制御回路、１２…メ
モリ、１３…MPU、１４，１５…電源。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

フライングキヤパシタ方式のマルチプレクサを
もつた多点アナログ信号測定装置において、各チ
ヤネルごとのＡ／Ｄ変換終了後に当該チヤネルの
キヤパシタに微少な定電流により充電する手段
と、各入力の時点の異なる測定値間の差分を所定
の基準値と比較してバーンアウトを検出する手段
を具備したことを特徴とする多点アナログ信号測
定装置。