JPH0622937U - 測温抵抗体の抵抗値変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測温抵抗体の断線時に検出値が上限または下
限の所定の方向に振り切れるようにして測温抵抗体の断
線を検出することができる測温抵抗体の抵抗値変換器を
提供する。 【構成】 ディジタル演算回路１２は、サンプル周期毎
にマルチプレクサａを介して測温抵抗体ＲTDの抵抗値を
取り込んで端子Ａ−Ｐ’間、端子Ｂ−Ｐ’間に断線が発
生したか否かを判別し、 また、 ２秒毎に端子Ｃ−Ｐ’間
に断線が発生したか否かを判別する。断線が発生した場
合には、入力正規化データを予め設定された上限値以上
または下限値以下の所定の方向に振り切れる値に設定す
る。出力回路１３は、この値を電圧または電流に変換し
て出力する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、測温抵抗体の抵抗値を電圧や電流出力に変換する測温抵抗体の抵抗 値変換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の測温抵抗体の抵抗値変換器としては、図８に示すようなものがある。こ の変換器は、サーミスタ等の測温抵抗体ＲTDを接続するための端子Ａ、Ｂ、Ｃを 有し、測温抵抗体ＲTDの一端は端子Ａに接続され、他端は端子Ｂ、Ｃに接続され る。そして、定電流源ＣＣＳ1 からの定電流が端子Ａ、測温抵抗体ＲTDを介して 端子Ｂ、Ｃに印加され、端子Ｂ、Ｃには負電圧が印加される。また、定電流源Ｃ ＣＳ2 からの定電流がレンジ調整用の可変抵抗Ｒx を介して端子Ｂ、Ｃに印加さ れ、端子Ａと可変抵抗Ｒx の調整点の間の電圧Ｘが直流増幅回路１に入力する。 なお、図示の位置Ｐは、例えば測温抵抗体ＲTD自体の他端とリード線の接続点を 示す。

【０００３】 従って、測温抵抗体ＲTDの抵抗値が環境温度に応じて変化した場合には、端子 Ａと可変抵抗Ｒx の調整点の間の電圧Ｘにより検出され、この電圧が直流増幅回 路１により増幅されて絶縁増幅回路２により増幅される。そして、電流出力回路 ３、電圧出力回路４によりそれぞれ検出電流、検出電圧に変換され、各検出用メ ータ（図示省略）により測定される。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来の測温抵抗体の抵抗値変換器では、端子Ａ−Ｐ間、Ｂ −Ｐ間、Ｃ−Ｐ間が断線したり開放されたりした場合、直流増幅回路１の入力電 圧が上限（１００％）以上または下限（０％）以下になって検出用メータが振り 切れるが、この振り切れる方向は断線箇所に左右されるので、この振り切れが断 線によるものか或はレンジオーバーによるものかを判別することができないとい う問題点があった。

【０００５】 本発明は上記の問題点に鑑み、測温抵抗体の断線時に検出値が上限または下限 の所定の方向に振り切れるようにして測温抵抗体の断線を検出することができる 測温抵抗体の抵抗値変換器を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記目的を達成するために、測温抵抗体の抵抗値を電圧や電流出力に 変換する測温抵抗体の抵抗値変換器において、測温抵抗体の抵抗値を電圧により 検出する第１の検出回路と、測温抵抗体の断線を電圧により検出する第２の検出 回路と、前記第１または第２の検出回路により検出された電圧を選択的に取り込 み、第２の検出回路が断線を検出した場合に、前記第１の検出回路により検出さ れた値を検出値の上限値以上または下限値以下に設定して出力する断線検出手段 とを有する

【０００７】

【作用】

本考案は、上記構成により、測温抵抗体の断線時には断線検出手段により測温 抵抗体の検出値が上限値以上または下限値以下に設定されるので、測温抵抗体の 断線を検出することができる。

【０００８】

【実施例】

図１に示す変換器は、測温抵抗体ＲTDを接続するための端子Ａ、Ｂ、Ｃを有し 、測温抵抗体ＲTDの一端は端子Ａに接続され、他端は端子Ｂ、Ｃに接続される。 そして、定電流源ＣＣＳ1 からの定電流が端子Ａ、測温抵抗体ＲTDを介して端子 Ｂ、Ｃに印加され、また、定電流源ＣＣＳ1 と端子Ａがマルチプレクサａを介し て直流増幅回路１１に接続されている。

【０００９】 端子Ｂは常時、直流増幅回路１１に接続されるとともに、抵抗Ｒ3 を介してツ ェナーダイオードＺＤのカソードに接続されている。更に、端子Ｃは抵抗Ｒ4 を 介してツェナーダイオードＺＤとダイオードＤの各アノードに接続され、ダイオ ードＤのカソードは定電流源ＣＣＳ2 を介して負電圧に接続されている。

【００１０】 直流増幅回路１１には、マルチプレクサａを介して抵抗Ｒ3 とツェナーダイオ ードＺＤの接続点（断線検出点）Ｙが接続され、断線検出点Ｙの電圧がディジタ ル演算回路１２により一定の周期で選択的に取り込まれる。なお、この抵抗Ｒ3 、Ｒ4 と、ツェナダイオードＺＤと、ダイオードＤと、定電流源ＣＣＳ2 とマル チプレクサａは、測温抵抗体ＲTDの断線、特に端子Ｃ−Ｐ間の断線を検出する断 線検出回路１０を構成している。

【００１１】 この端子Ａ−Ｂ間の電圧または端子Ａ−接続点Ｐ’の間の電圧が、マルチプレ クサａを介して直流増幅回路１１により選択的に取り込まれて増幅され、ついで ディジタル演算回路１２により測温抵抗体ＲTDの正常時には検出値に変換され、 断線時には予め設定された上限（１００％）以上または下限（０％）以下になる ように変換される、このディジタル演算回路１２により変換された値は、出力回 路１３により検出電圧または検出電流（出力「１」、「２」）に変換され、用途 に応じて用いられる。

【００１２】 次に、図２及び図３を参照して測温抵抗体ＲTDの断線状態を説明する。

【００１３】 図１に示すような断線検出回路１０が接続されていない場合に断線が発生する と、直流増幅回路１１の差動増幅器Ｕ1 の入力電圧ＶINは、図３に示すようにな る。すなわち、電圧ＶINは端子Ａ−Ｐ’間に断線が発生した場合には、定電流源 ＣＣＳ1 からの定電流が差動増幅器Ｕ1 の＋入力端子側に流れ込むので、１００ ％以上に振り切れて測定レンジ外になり、端子Ｂ−Ｐ’間に断線が発生した場合 には、定電流源ＣＣＳ1 からの定電流（１ｍＡ）が端子Ｃ側の定電流源ＣＣＳ2 （２ｍＡ）側に流れ込むので、０％以下に振り切れて測定レンジ外になり、端子 Ｃ−Ｐ’間に断線が発生した場合には、測定値とほぼ同電圧となる。従って、端 子Ａ−Ｐ’間と端子Ｂ−Ｐ’間に断線が発生した場合には、ディジタル演算回路 １２が通常のサンプリング時における端子Ａ−Ｂ間の電圧の振り切れ方向により 断線箇所を特定することができる。

【００１４】 次に、図４及び図５を参照して端子Ｃ−Ｐ’間に断線が発生した場合の断線検 出回路１０の動作を説明する。

【００１５】 まず、定電流源ＣＣＳ2 が、図５に示すような２ｍＡ定電流回路（ＡＣＣＳ） により構成されている場合、正常時には、端子Ｃから定電流源ＣＣＳ2 に流れる 電流Ｉ1 は勿論２ｍＡであり、また、断線検出点Ｙの電圧Ｖb は、ツェナーダイ オードＺＤと抵抗Ｒ3 に流れる電流Ｉ2 ＝０であるから、０Ｖである。

【００１６】 他方、端子Ｃ−Ｐ’間（図示×）に断線が発生した場合（Ｉ1 ＝０）には、２ ｍＡ定電流回路ＡＣＣＳのオペアンプＵ3 が飽和するので、オペアンプＵ3 の出 力電圧Ｖa は飽和電圧（例えば−１１Ｖ）となる。従って、抵抗Ｒ3 流れる電流 Ｉ2 は、ダイオードＤの電位差をＶD とし、ダイオードＤの下流側の抵抗をＲ2 とし、オペアンプＵ3 の抵抗をＲ3 とし、ツェナダイオードＺＤの電位差をＶZ とすると、次式により求めることができる。

【００１７】 ０＝Ｖa ＋Ｒ1・Ｉ2 ＋Ｒ2・Ｉ2 ＋ＶD ＋ＶZ ＋Ｒ3・Ｉ2 ∴ Ｉ2 ＝−（Ｖa ＋ＶD ＋ＶZ ）／（Ｒ1 ＋Ｒ2 ＋Ｒ3 ） ここで、 Ｒ1 ＝1.25ＫΩ，Ｒ2 ＝１ＫΩ，Ｒ3 ＝10ＫΩ， Ｖa ＝−11Ｖ，ＶD ＝1.4 Ｖ，ＶZ ＝6.2 Ｖ とすると、 Ｉ2 ＝−（11＋1.4 ＋6.2 ）／（1.25＋１＋10） ＝0.28ｍＡ となる。

【００１８】 従って、断線検出点Ｙの電圧Ｖb は Ｖb ＝０−Ｒ3・Ｉ2 ＝−0.28ｍＡ×10＝−2.8 Ｖ となるので、電圧Ｖb をディジタル演算回路１２により一定の周期でマルチプレ クサａを切り替えて取り込むことにより、端子Ｃ−Ｐ間の断線を検出することが できる。

【００１９】 次に、図６及び図７を参照してディジタル演算回路１２の動作を説明する。

【００２０】 まず、ハードウエア（Ｈ／Ｗ）をイニシャライズし（ステップＳ１）、このイ ニシャライズを自己診断し（ステップＳ２）、上記端子Ａ−Ｂ間の電圧を取り込 むためのサンプル周期が経過したか否かを判別する（ステップＳ３）。そして、 このサンプル周期毎にステップＳ４１〜Ｓ４３に詳しく示すような入力演算処理 ルーチンを実行し（ステップＳ４）、ステップＳ５１〜Ｓ５３に詳しく示すよう な出力演算処理ルーチンを実行し（ステップＳ５）、オンライン自己診断を実行 する（ステップＳ６）。

【００２１】 ステップＳ４に示す入力演算処理ルーチンでは、図７のステップＳ４１１〜Ｓ ４１９に詳しく示すような断線検出ルーチンを実行する（ステップＳ４１）。こ の断線検出ルーチンではまず、端子Ａ−Ｂ間の電圧をマルチプレクサａを介して 取り込み、検出値が１００％（＋側）以上に振り切れているか否かを判別して振 り切れている場合に（ステップＳ４１１）、端子Ａ−Ｐ’間に断線が発生したも のと判断し（ステップＳ４１２）、ステップＳ４１９に進む。また、０％（−側 ）以下に振り切れているか否かを判別して振り切れている場合に（ステップＳ４ １３）、端子Ｂ−Ｐ’間に断線が発生したものと判断し（ステップＳ４１４）、 ステップＳ４１９に進む。

【００２２】 検出電圧がどちらの方向にも振り切れていない場合にはタイマが２秒間経過し ている場合に（ステップＳ４１５）、このタイマをリセットした後マルチプレク サａを切り替えて上記断線検出点Ｙの電圧Ｖb を検出し（ステップＳ４１６）、 ついで、この電圧Ｖb が２回連続してバーンアウト電圧すなわち上記−2.8 Ｖ以 下の場合に（ステップＳ４１７）、端子Ｃ−Ｐ’間に断線が発生したものと判断 し（ステップＳ４１８）、ステップＳ４１９に進む。

【００２３】 ステップＳ４１９ではバーンアウトフラグをオンにし、ステップＳ４２、Ｓ４ ３において端子Ａ−Ｂ間の電圧の入力データを正規化し、ステップ５に示す出力 演算処理ルーチンに進む。なお、ステップＳ４１５においてタイマが２秒間経過 していない場合、及び、ステップＳ４１７において電圧Ｖb が２回連続してバー ンアウト電圧以下でない場合には、バーンアウトフラグをオンにすることなく、 直接ステップＳ４２、Ｓ４３を介して出力演算処理ルーチンに進む。

【００２４】 出力演算処理ルーチンでは、バーンアウトフラグがオンか否かを判別し、オン の場合には入力正規化データを予め設定された上限値以上または下限値以下の所 定の方向に振り切れる値に設定し（ステップＳ５２）、図１に示す出力回路１３ に出力する（ステップＳ５２）。また、バーンアウトフラグがオンでない場合に は入力正規化データをそのまま出力回路１３に出力する（ステップＳ５２）。

【００２５】 従って、上記実施例によれば、端子Ａ−Ｐ’間、端子Ｂ−Ｐ’間及び端子Ｃ− Ｐ’間のいずれかの場所に断線が発生した場合にも、検出値が上限値以上又は下 限値以下の所定の方向に振り切れて測温抵抗体の断線を検出することができる。

【００２６】

【考案の効果】

上記のように、本考案によれば、測温抵抗体が断線した時には測温抵抗体の検 出値が上限値以上または下限値以下に設定されるので、測温抵抗体の断線を検出 することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る測温抵抗体の抵抗値変換器の一実
施例を示す回路図。

【図２】図１の測温抵抗体の抵抗値変換器において測温
抵抗体の断線時を説明するための回路図。

【図３】図２において各断線時の状態を示す説明図。

【図４】図１の断線検出回路の定電流源の具体的構成を
示す回路図。

【図５】図１及び図４の断線検出回路の動作を説明する
ための回路図。

【図６】図１のディジタル演算回路の動作を説明するた
めのフローチャート。

【図７】図６における断線検出ルーチンを説明するため
のフローチャート。

【図８】従来の測温抵抗体変換器を示す回路図。

【符号の説明】

ＲTD…測温抵抗体，ａ…マルチプレクサ，１０…断線検
出回路，１１…直流演算回路，１２…ディジタル演算回
路，１３…出力回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】測温抵抗体の抵抗値を電圧や電流出力に変
   換する測温抵抗体の抵抗値変換器において、 測温抵抗体の抵抗値を電圧により検出する第１の検出回
   路と、 測温抵抗体の断線を電圧により検出する第２の検出回路
   と、 前記第１または第２の検出回路により検出された電圧を
   選択的に取り込み、第２の検出回路が断線を検出した場
   合に、前記第１の検出回路により検出された値を検出値
   の上限値以上または下限値以下に設定して出力する断線
   検出手段とを有する測温抵抗体の抵抗値変換器。