JPH04505504A - 冷接点補償付き熱電対トランスミッタ - 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】 発明の名称 冷接点補償付き熱電対トランスミッタ 発明の詳細な説明 発明の背景 １、発明の分野 本発明は、温度に応答した出力信号を発生することに係り、特に、熱電対からの 入力信号に基づいて出力信号を発生するトランスミッタ用の冷接点補償に関する ものである。

２、従来の技術 従来技術のトランスミッタにおける冷接点補償は、冷接点電極（ｔｅｒｍｉｎａ ｌｓ）に温度測定用抵抗を熱的に結合することによって行われていた。各接点′ と測定用抵抗との間には熱抵抗が存在する。各電極の周囲に急激な温度変化が起 こると、接点と測定用抵抗との間の一時的な温度差が、冷接点補償に一時的な誤 差を引き起こす。この誤差を解消するための各種の技術が提案されており、例え ば、冷接点電極および測定用抵抗の周囲に大きな熱容量物質を配置したり、また キールブ（ｋｆｅｌｂ）の米国特許第４６２３２６６号に開示されたように、測 定用抵抗の過渡的な熱応答性を冷接点の過渡的な熱応答性と一致させるために、 測定用抵抗に熱容量を付加する技術か提案されている。

しかしながら、熱容量を付加することによる過渡的な熱応答性の改善は、装置の 大型化、重量アップおよびコストアップを招くので望ましくない。熱電対変換回 路の小型化および測定精度向上の面での進歩が達成するにつれて、これら従来技 術の構成は、トランスミッタの大きさおよび温度変換精度に大きな制限を強いる ものとなった。

したがって、変換精度を改善して更に進歩させるためには、熱電対電極の精度向 上と小型化とを達成する必要がある。熱電対電極が小さくなれば、それにより、 トランスミッタ・ハウジングの小型化も達成される。

発明の要約 本発明では、冷接点補償の改良は、熱電対電極間の冷接点抵抗を不要にすること により達成される。

トランスミッタは、主熱電対からの熱電対リード間の電位に基づいて、温度を表 わす出力信号を発生する。トランスミッタは、その内部を第１および第２の空間 部に分割する隔壁を貫通１−で伸びた電極をもするハウジングを備えている。各 電極は、電極冷接点を形成ツ翼）ために第゛ｊ−の空間内におい？ニ熱電対リー ドに接続されている。変換器は、第２の空間内において各電極に接続された複数 の変換器リードを有している。

分離した別個の導電体は第１の電極に接続された第１の端部および変換器に接続 された第２の端部を有すると共に、補正用熱電対を形成するように選択された材 質で作られている。

補正用熱電対は、電極温度と変換器温度との差に応答した第１の補正信号を供給 する。変換器は、主熱電対の電位および電極冷接点電位にを代表する組合せ（加 算）信号を計測する。

計測手段は、変換器の温度に応答した変換器温度信号を供給する。変換器は、変 換器温度信号、第１の補正信号、および組合せ信号の関数としての出力信号を供 給する。

図面の簡単な説明 図１は、本発明の主熱電対およびトランスミッタのブロック図である。

図２は、本発明の典型的なトランスミッタおよび主熱電対の簡素化した概略図で ある。

図３も、本発明の典型的なトランスミッタおよび主熱電対の簡素化した概略図で ある。

発明の詳細な説明 図１−は、本発明の１−ランスミ・ツク］０および主熱雷対〕２のブロック図で ある。トランスミッタ１ｏは冷接点５、変換器温度センサ６、導電体ｃ１および 変換器２４を具備している。トランスミッタ１０は、さらに第１の空間部１４お よび第２の空間部１６に分割されている。

主熱電対１２は、主熱電対１２と冷接点５との間の温度差を示す、電位依存性の 温度信号を冷接点５に供給する。この温度信号は変換器２４へ供給される。

導電体ＣＩは冷接点５に接続されて接点（ｊｕｎｃｔｊｏｎ）を形成し、この接 点は冷接点５と変換器２４との間の温度差を示す温度補正信号を変換器２４に供 給する補正用熱電対を構成する。さらに、変換器温度センサ６は変換器２４上に 配置され、変換器２４の温度を表す温度信号を変換器２４へ供給する。

主熱電対１２、変換器温度センサ６および導電体ｃ１によって構成された補正用 熱雷対から供給された温度信号に基づいて、変換器２４は、主熱電対１２におけ る温度を表す冷接点補償出力信号を発生する。

図２は、トランスミッタ１０および主熱電対１２の簡素化した概略図である。主 熱電対１２は、主熱電対接点Ｊ１を構成するための熱電対リードＬ１、Ｌ２を具 備している。トランスミッタ１０は、第１の空間部１４および第２の空間部１６ を具備している。空間部１４．１６は隔壁１８によって仕切られている。

主熱電対１２のリードＬ１、Ｌ２は、第１の空間部１４内において、冷接点電極 （端子）２０．２２に接続されている。

熱電対リードＬ１、Ｌ２は、一般的には、電極２０，２２とは異なった金属によ って構成されている。したがって、冷接点Ｊ２、Ｊ３は、リードＬ１、Ｌ２が電 極２０．２２と接続される箇所に形成される。

電極２０，２２は、隔壁１８を介して空間部１６に達している。本実施例では、 空間部１６内に、接点Ｊ５と温度センサ６とを含んだ変換器２４が設けられてい る。温度センサ６は抵抗センサ２６および電流センサ２８によって構成される。

さらに、変換器２４は、マルチプレクサ３０．Ａ／Ｄ変換器３２、マイクロプロ セッサ駆動コントローラ３４、および出力回路３６を含んでいる。

変換器リードし３、Ｌ４は、それぞれ電極２０．２２に接続されている。さらに 、変換器リードＬ３、Ｌ４は、マルチプレクサの入力端子Ｉ２．１４．１６に接 続されている。この例では、接点Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３は変換器２４に直列接続され ている。したがって、マルチプレクサの入力端子Ｉ２．１４間に表れる信号は、 接点Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３の電位の加算値になる。

冷接点を補償するために、導電体Ｃ１は電極２２や変換器リードし５とは異なっ た金属によって形成され、電極２２と変換器リードＬ５との間に接続されている 。したがって、接点Ｊ４、Ｊ５によって補正用熱電対が構成される。この結果、 電極２２は、接点Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３よりなる熱電対回路内の冷接点の一部である のみならず、熱電対接点Ｊ４、Ｊ５を含んだ補正用熱電対回路の一部となる。

接点Ｊ４の温度は冷接点Ｊ２、Ｊ３の温度とほぼ正確に一致している。したがっ て、補正用熱電対は実質上、変換器２４の温度と冷接点Ｊ２、Ｊ３の温度との差 を測定することになる。この温度差は、マルチプレクサの入力端子■６．１８間 の補正用電位としてマルチプレクサ３０へ供給される。

抵抗センサ２６は、空間部１４内の熱的な過渡変動から緩衝あるいは絶縁された 空間部１６に配置されている。抵抗センサ２６は、電流源２８と共に、マルチプ レクサの入力端子１１０．１１２間の電位として表われる変換器温度信号を変換 器２４へ供給する。変換器温度信号は変換器２４の温度を表す。変換器２４の温 度を測定する他のいかなる手段も、それが十分に正確であれば、抵抗センサ２６ の代わりに用いられることは明らかである。

冷接点補償は、マルチプレクサの入力端子Ｉ６．１８間に表れる補正用熱電対の 入力からの補正信号と、マルチプレクサの入力端子１１０，１１２間に表れる変 換器温度信号とを組合せることにより得られる。これらの入力信号の組合せに基 づいて、マイクロプロセッサ駆動コントローラ３４は、計算された冷接点電位と ほぼ同じ補正定数を算出する。補正定数は、マイクロプロセッサ駆動コントロー ラ３４により、冷接点温度としてマルチプレクサの入力端子Ｉ２．１４間に表れ た組合せ温度信号を補償するために利用される。

補償された信号（本実施例では電位）の値は、一般的には、主熱電対１２の接点 Ｊ１の温度を代表する出力を計算するために、マイクロプロセッサ駆動コントロ ーラ３４により、参照テーブルあるいは多項式に登録される。

通常、マイクロプロセッサ駆動コントローラ３４は、選択された一組のマルチプ レクサの入力端子がＡ／Ｄ変換器３２に接続されるように、マルチプレクサ３０ を制御する。Ａ／Ｄ変換器３２は、熱電対や温度センサの信号をデジタル信号に 変換してマイクロプロセッサ駆動コントローラ３４へ出力する。マイクロプロセ ッサ駆動コントローラ３４は、（上記した）これらの入力信号に基づいて、今度 は、主熱電対１２の接点Ｊ］の温度に対応した出力信号を発生する出力回路３６ へ制御信号を供給する。図２に示した実施例では、出力信号は、電流回路３８で 発生する４−２０ミリアンペアの信号である。

図２に示した実施例は、接点Ｊ２およびＪ３の温度か正確に一致しているときに 有効である。ある場合には、電極２０．２２が異なった温度を示す。このような 場合、図３に示したような、さらに正確な補償を実現するための第２の補正用熱 電対回路が電極２０に付加される。

図３は、トランスミッタ１０および主熱電対１２の概略図である。これは、導電 体Ｃ２、導電体リードし６、およびマルチプレクサの入力端子１１４．１１６が 付加された点を除いて、前記図１．２示した実施例と同一である。上記した第１ の補正用熱電対に関して説明したように、導電体Ｃ２は電極２０やリードＬ６と は異なった材質である。これによって、接点Ｊ６、Ｊ７を具備した第２の補正用 熱電対が効果的に構成され、これが変換器２４と電極２０との温度差に応じた第 ２の補正信号を変換器２４へ供給する。

マイクロプロセッサ駆動コントローラ３４は、ここでは、他のマルチプレクサの 入力端子に表れる信号のみならず、マルチプレクサの入力端子１１４．１１６間 に表れる第２の補正信号をＡ／Ｄ変換器２４に多重送信するようにマルチプレク サ３０を制御する。第２の補正信号もまた、冷接点温度としてマルチプレクサ３ ０の入力■２．１４間に表れた、組合せ（加算）温度信号を補償するために用い られる。

トランスミッタ１０は、それから離れて設置された熱電対１２、またはその主要 部分として一体構成された熱電対１２と共に作動することが可能である。

本発明の構成によれば、電極ブロック上に配置された抵抗を具備した冷接点補償 の方法を採用した場合に経験される温度変動遅れ（ラグ）を、事実上受けること がなくなる。

さらに、組合された補正方程式を利用することにより、マイクロプロセッサ駆動 コントローラ３４が必要としていた計算回数が削減される。これにより、トラン スミッタ１０の温度変化に対する応答時間が速くなる。。

本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、当業者には明らかなように 、本発明の趣旨や特徴から逸脱しない限り、あらゆる変更が可能である。

国際調査報告

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．主熱電対からの熱電対リード間に表れる電位に基づいて温度に応答した出力 信号を発生するトランスミッタにおいて、その内部を第１および第２の空間部に 分割する隔壁１８を介して伸びた第１および第２の電極、および電極冷接点を形 成するために第１の空間部内において熱電対リードに接続された電極を備えたハ ウジングと、 主熱電対の電位および電極冷接点電位を代表する組合せ信号を測定して出力信号 を供給するために、第２の空間部内において電極に接続された変換器リードを備 えた変換器手段と、補正用熱電対を構成するように、第１の電極に接続された第 １の端部および変換器手段に接続された第２の端部を備えた導電手段であって、 前記補正用熱電対が電極温度と変換器手段の温度との差に応答した第１の補正信 号を供給する導電手段と、 変換器手段の温度に応答した変換器温度信号を供給するように、変換器手段上に 配置された測定手段とを具備し、前記変換器手段は、変換器温度信号、第１の補 正信号および組合せ信号の関数としての出力信号を供給することを特徴とするト ランスミッタ。
2. ２．前記測定手段は、抵抗温度センサをさらに具備したことを特徴とする請求項 １記載のトランスミッタ。
3. ３．第２の電極温度と変換器手段の温度との温度差を示す第２の補正信号を供給 する第２の補正用熱電対を構成するために、第２の電極に接続された第１の端部 および変換器手段に接続された第２の端部を備えた第２の導電手段をさらに具備 したことを特徴とする請求項１記載のトランスミッタ。
4. ４．前記変換器手段は、変換器温度信号、第１の補正信号、組合せ信号、および 第２の補正信号の関数として出力信号を供給することを特徴とする請求項３記載 のトランスミッタ。
5. ５．前記主熱電対はトランスミッタから遠隔配置されたことを特徴とする請求項 １記載のトランスミッタ。
6. ６．前記主熱電対は、トランスミッタと一体的に構成されたことを特徴とする請 求項１記載のトランスミッタ。
7. ７．前記変換器手段は、 補正用熱電対、測定手段、および変換器リードに接続されたＡ／Ｄ変換器と、 Ａ／Ｄ変換器に接続されたマイクロプロセッサ駆動コントローラと、 マイクロプロセッサ駆動コントローラに接続された出力回路とをさらに具備した ことを特徴とする請求項１記載のトランスミッタ。