JPH06347338A - 熱電対信号入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】熱電対接続端子部の温度計測を正確に行い、ま
た、工事上の不便さや人為的なミスを誘発しない構造の
熱電対信号入力装置を提供する。 【構成】熱電対信号入力装置１の下部表面に、端子台２
を水平方向に設け、この端子台２は隣接した３端子2a,
3,2a を１組とし、この３端子１組の端子のうち、両端
の２端子2a,2a は、熱電対入力信号６が接続される熱電
対接続端子2aとし、この熱電対接続端子2a,2a に挟まれ
る中間の１端子３は、熱電対入力信号６の接続端子部2a
の温度を測定する温度センサ４の固定端子３とし、温度
センサ４は、比較的熱抵抗の小さい絶縁物を介してこの
固定端子３に取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工業計測制御の分野
で、温度制御や温度監視装置に使用される熱電対信号の
入力装置の冷接点補償機能に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱電対が発生する起電力は、異種金属が
接合され、その接合部の温度と、この異種金属が引き出
され、入力装置に接続される周囲温度と、に基づき発生
する。入力装置の周囲温度は使用環境温度で変わるの
で、オーソドックスな測定法としては、０℃の恒温槽内
に熱電対の引出し線を入れる方法が採られているが、一
般的には、簡便法として、温度センサにより、熱電対が
接続される端子の周囲温度を測定し、０℃換算値の起電
力に補償される。この冷接点補償を高精度に行うために
は、熱電対あるいは熱電対が接続され引き出される補償
導線が入力装置に接続される端子の周囲温度を正確に測
定する必要がある。このことは、温度センサが取付けら
れる取付方法、位置が大きく関係する。

【０００３】次に、従来より実施されている冷接点補償
用の温度センサの取付法を図４および図５により説明す
る。図４において、１は入力装置、２は熱電対あるいは
補償導線が接続される端子台、４は冷接点補償用の温度
センサ、６は温度測定用の熱電対であり、端子台２の端
子2aに接続される。この従来例では、冷接点補償用の温
度センサ４を入力装置１の内部の、熱電対６あるいは補
償導線が接続される端子2aの近傍に配置したものであ
る。この場合、温度センサ４は、実際は入力装置の内部
温度を測定しているものであるが、熱電対接続端子２の
温度と等しいと見做しているものである。

【０００４】図５は、冷接点補償用の温度センサ４の取
付法の他の従来例であり、温度センサ４を熱電対接続端
子2aのいずれか一方に、とも締めし、端子近傍の温度を
測定するものである。温度センサ４は入力装置１の外側
の熱電対接続端子2aの近傍の温度を測定している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の冷接点補償
用の温度センサを入力装置の内部の、熱電対が接続され
る端子２の近傍に配置し、熱電対接続端子の温度と等し
いと見做している取付法では、入力装置の内外の空気が
十分に循環し、入力装置の内外の温度差がない場合には
問題がないが、近年の高密度実装技術を使用した電子装
置・機器では、入力装置内の発熱源からの影響をうけ、
装置内外に温度差が生じて、熱電対接続端子の端子温度
を正確に測定することが困難である。

【０００６】また、温度センサを熱電対接続端子のいず
れか一方に、熱電対の配線部材と温度センサをとも締め
し、端子近傍の温度を測定する取付法では、上述の装置
内外の温度差の問題は解決されているが、しかし、装置
の据付、ケーブルの配線工事などの熱電対の配線部材を
装置に接続するときに、装置側に添付されている温度セ
ンサを端子にとも締めする必要があり、工事上の不便さ
があった。また、接続工事のときの人為的ミスにより、
温度センサの取付けが甘くなったり、場合によっては、
温度センサを壊してしまう可能性もあり、結果的には、
正しい温度の計測に支障を与える懸念もある。

【０００７】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
のであり、その目的は前記した課題を解決して、高密度
実装技術を採用した装置構成においても熱電対接続端子
の温度計測を正確に行い、また、工事上の不便さや人為
的なミスを誘発しない構造の熱電対信号入力装置を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、熱電対が発生する起電力を入力信号とし、この入力
信号に基づいて温度を電気信号に変換する熱電対信号入
力装置において、入力装置の表面に、端子台を水平方向
に設け、この端子台は隣接した３端子を１組とし、この
３端子１組の端子のうち、両端の２端子は、熱電対入力
信号が接続される熱電対接続端子とし、中間の１端子
は、熱電対入力信号の接続端子部の温度を測定する温度
センサ固定端子とするものとする。

【０００９】また、端子台の１組となる３端子を一列に
配置される構成とし、両端の２端子を熱電対接続端子、
この熱電対接続端子に挟まれる中間の１端子を温度セン
サ固定端子とするか、あるいは、端子台の１組となる３
端子を後方に２端子、前方に１端子が配置される構成と
し、後方の２端子を熱電対接続端子、前方の１端子を温
度センサ固定端子とする。

【００１０】

【作用】上記構成により、熱電対あるいは補償導線が接
続される端子、即ち、工事に使用される端子と、温度セ
ンサを入力装置の外側面に取り付ける端子と、を区別し
て配置した。この結果、入力装置の内外の温度差による
影響をなくし、また工事上の不便さや、工事の際の人為
的なミスの問題を解決した。

【００１１】また、入力装置の表面に端子台を水平方向
に設け、この端子台は隣接した３端子を１組とし、この
３端子１組の端子のうち、両端の２端子は、熱電対入力
信号が接続される熱電対接続端子とし、中間の１端子
は、熱電対入力信号の接続端子部の温度を測定する温度
センサ固定端子とした。一般的に、水平方向と垂直方向
の温度差を較べると、発熱源の近傍を除けば、熱流は空
気の対流などにより垂直方向に生じ易く、この結果、垂
直方向に温度差が生じ易い。本発明では端子台を水平方
向に配設したので、各端子間の温度差を小さくすること
ができる。また、温度センサの取付場所を熱電対入力信
号が接続される端子の中間位置としたので、万一、熱電
対入力信号が接続される２端子間に温度差があっても、
温度センサはその平均温度を測定することとなり、冷接
点温度補償の誤差を小さくすることができる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の熱電対信号入力装置の熱電対
接続端子と温度センサ固定端子の配置を説明する説明図
であり、図１の(a) に正面図を、図１の(b) に側面図を
示し、図２は複数個の熱電対信号を接続する他の実施例
を説明する説明図、図３は熱電対信号入力装置の機能ブ
ロック図であり、図４、図５に対応する同一部材には同
じ符号が付してある。

【００１３】図１において、１は熱電対信号入力装置の
本体を示し、この入力装置１の本体下部に３個１組のネ
ジ端子台２が水平方向に配置されている。この端子台２
のうち、外側の２端子が熱電対６を接続する熱電対接続
端子2aであり、端子台２の中央の端子３が温度センサ４
を取り付ける固定端子３である。温度センサ４は、比較
的熱抵抗の小さい絶縁物を介してこの固定端子３に取り
付けられており、温度センサ４の信号は入力装置１の本
体内部へ直接引き込まれ、端子2aや端子３の周囲温度が
測定される。外側の２端子2aには熱電対６が接続され、
本熱電対信号入力装置１で変換された熱電対の起電力は
温度データとして、コネクタ５を介して、他の装置と接
続される。

【００１４】図１の(a) において、３個１組のネジ端子
台２は水平方向に配置されており、従って、各端子間の
温度差が生じ難い構造となっている。更に、温度センサ
４は熱電対接続端子2aの中間端子３に固定されているの
で、外側の２端子2aの物理的な平均温度が測定でき、こ
の意味においても測定誤差を小さくできる。図２は複数
の熱電対6A,6B …が接続される端子台２の配列の他の実
施例を示し、ここでは端子台２と熱電対6A,6B …および
温度センサ4A,4B,…の要部のみを示した。図２の(a)
は、端子が横方向一列に配列された端子台２が水平方向
に配置された実施例を示し、この端子台２は隣接した３
端子を１組（2A,2B,2C…) とし、この３端子１組（2A,2
B,2C…) の端子(2a,3a,2a 、2b,3b,2b、2c,3c,2c…) の
うち、両端の２端子(2a,2a、2b,2b 、2c,2c …) に熱電
対入力信号(6A,6B,6C …) が接続され、この熱電対接続
端子（2a,2b,2c…) に挟まれる中間の１端子( 3a,3b,3c
…) は、熱電対入力信号の接続端子部（2a,2b,2c…) の
温度を測定する温度センサを固定する端子である。

【００１５】図２の(b) は更に、他の実施例であり、端
子が横方向に二列に配列された端子台２が水平方向に配
列された実施例を示す。この場合、熱電対信号入力装置
１の横幅寸法は通常端子長で決まるが、水平方向に端子
を二列に配列することにより端子長を短くでき、水平方
向一列に配列した場合に較べて小さくすることができ
る。また、端子台２は熱電対信号入力装置１の下部表面
に配置されているので、熱電対信号入力装置１の外気に
大きな熱流がなければ、ほぼ熱電対入力信号(6A,6B,6C
…) の接続端子部（2a,2b,2c…) の温度を測定している
ものと見做すことができる。実際上、熱電対信号入力装
置１は、現場からの配線が計器室に導かれ、計器盤や制
御盤に配線されるインタフェース部に相当し、計器盤や
制御盤内に無用な配線を引き回すことを防ぐ意味から
も、これらの計器盤や制御盤の下部に取付けられること
が多く、従って、実用的に、温度センサ(4A,4B,4C …)
で測定した温度が接続端子部（2a,2b,2c…) の温度を測
定していると見做せれる場合が多い。

【００１６】次に、図３により、熱電対信号入力装置１
内での信号処理の１例を説明する。図３において、熱電
対６は熱電対信号入力装置１の端子台２の端子2aを介し
て、熱電対信号レベル変換回路７に接続され、所定の信
号レベルに増幅される。また、温度センサ４は端子３に
固定され、直接、入力装置１の内部に引き込まれ、冷接
点補償回路８に接続され、上記熱電対信号レベル変換回
路７の出力電圧に対応した補償温度レベルに変換され
る。熱電対信号レベル変換回路７の出力電圧および冷接
点補償回路８の出力電圧は、入力サンプリング切替器９
で選択された信号がA/D 変換器10でディジタル値に変換
され、データ処理回路11で冷接点補償演算や、必要に応
じて、温度に対する熱電対の起電力の曲がり特性の補正
が行われ、伝送回路12を介して、伝送コネクタ５を経由
して、他の装置に送り出される。入力サンプリング切替
器９、A/D 変換器10、データ処理回路11および伝送回路
12は、制御回路13によって制御される。

【００１７】ここでは、熱電対入力信号が１入力の場合
で説明したが、複数組の熱電対信号レベル変換回路７お
よび冷接点補償回路８を設け、これらの出力電圧を入力
サンプリング切替器９でサンプリングすることにより、
以下同様の信号処理により、複数組の熱電対信号のデー
タ変換をすることができる。図３の実施例ではディジタ
ル的な変換処理を説明したが、アナログ的な変換処理で
もよい。この場合はデータ処理回路11が必要に応じて、
曲がり補正回路機能を有するアナログ加算器で構成し、
入力サンプリング切替器９、A/D 変換器10、伝送回路12
および制御回路13は不要となる。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように本発明の構成によれ
ば、入力装置の表面に、端子台を水平方向に設け、この
端子台は隣接した３端子を１組とし、この３端子１組の
端子のうち、両端の２端子に熱電対入力信号が接続さ
れ、中間の１端子に熱電対入力信号の接続端子部の温度
を測定する温度センサが固定される構造としたので、冷
接点補償用温度センサは入力装置の内部と外部の温度差
に影響されず、従って、高密度実装技術を採用して、装
置の小型化を図ることができる。

【００１９】また、熱電対の配線・接続工事作業におい
て、とも締め作業をなくすことができるので、作業の不
便さとか、温度センサ取り付けのゆるみなどの人為的ミ
スを誘発しない構造とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱電対信号入力装置の熱電対接続用端
子と温度センサの取付用端子の配置を説明する説明図で
あり、(a) は正面図、(b) は側面図

【図２】複数個の熱電対信号を接続する他の実施例を説
明する説明図

【図３】熱電対信号入力装置の機能ブロック図

【図４】従来技術の冷接点補償用の温度センサの取付法
の説明図

【図５】従来技術の冷接点補償用の温度センサの他の取
付法の説明図

【符号の説明】

１ 熱電対信号入力装置 ２、2A,2B,2C… 端子台 2a,2b,2c… 熱電対接続端子 ３、3a,3b,3c… 温度センサ固定端子 ４ 温度センサ ５ 伝送コネクタ ６、6a,6b,6c… 熱電対 ７ 熱電対信号レベル変換回路 ８ 冷接点補償回路 ９ 入力サンプリング切替器９ 10 A/D 変換器10 11 データ処理回路11 12 伝送回路12 13 制御回路13

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱電対が発生する起電力を入力信号とし、
   この入力信号に基づいて温度を電気信号に変換する熱電
   対信号入力装置において、 前記入力装置の表面に、端子台を水平方向に設け、 この端子台は隣接した３端子を１組とし、この３端子１
   組の端子のうち、両端の２端子は、前記熱電対入力信号
   が接続される熱電対接続端子とし、 中間の１端子は、前記熱電対入力信号の接続端子部の温
   度を測定する温度センサ固定端子とする、 ことを特徴とする熱電対信号入力装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の熱電対信号入力装置にお
   いて、端子台の１組となる３端子を一列に配置される構
   成とし、両端の２端子を熱電対接続端子、この熱電対接
   続端子に挟まれる中間の１端子を温度センサ固定端子と
   する、ことを特徴とする熱電対信号入力装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の熱電対信号入力装置にお
   いて、端子台の１組となる３端子を後方に２端子、前方
   に１端子が配置される構成とし、後方の２端子を熱電対
   接続端子、前方の１端子を温度センサ固定端子とする、
   ことを特徴とする熱電対信号入力装置。