JPH07113584B2 - 2-wire temperature converter - Google Patents
2-wire temperature converterInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、温度信号の伝送と、変換器側への電力の供給
を、共通の２線伝送路を介して行う２線式温度変換器に
関し、更に詳しくは、変換器側にマイクロコンピュータ
を有し、熱電対からの起電力をこのマイクロコンピュー
タでリニアライズ等の信号処理を行い、例えば４〜20mA
の統一規格信号として受信端側に伝送するようにした２
線式温度変換器に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to a two-wire temperature converter for transmitting a temperature signal and supplying power to the converter via a common two-wire transmission path. More specifically, the converter has a microcomputer, and the electromotive force from the thermocouple is subjected to signal processing such as linearization with this microcomputer.
It is transmitted to the receiving end side as a unified standard signal of 2
The present invention relates to a linear temperature converter.
（従来の技術） 第４図はCA,CC,IC等の熱電対を用いて温度を検出し、信
号伝送する従来の温度変換器の構成概念図である。この
変換器は、熱電対TCと、この熱電対TCからの熱起電力を
補償導線lpを介して入力する温度変換器SCとで構成さ
れ、温度変換器SCは電源BT（例えばDC24V）から電力が
供給されて動作し、温度信号i0（例えば４−20mA）を負
荷L0に出力するようになっている。(Prior Art) FIG. 4 is a conceptual diagram of the configuration of a conventional temperature converter that detects a temperature by using a thermocouple such as CA, CC, or IC and transmits a signal. This converter is composed of a thermocouple TC and a temperature converter SC that inputs thermoelectromotive force from this thermocouple TC through a compensating lead lp, and the temperature converter SC receives power from a power supply BT (for example, DC24V). Is supplied to operate and outputs a temperature signal i 0 (for example, 4-20 mA) to the load L 0 .
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような構成の従来の温度変換器は、
熱電対TCと温度変換器SCとを結ぶ補償導線lpが必要で、
特に両者間の距離が数100mに及ぶ場合等問題となる。
又、温度変換器SCには、温度信号伝送用の信号線と、電
力の供給線の４線が接続されるうえに、熱電対の種別に
応じたリニアライズ回路や、スパン変更のための回路を
必要とし、構成が複雑で、且つ、取扱いが煩しいという
問題点が点がある。(Problems to be Solved by the Invention) However, the conventional temperature converter having such a configuration is
A compensating lead lp connecting the thermocouple TC and the temperature converter SC is required,
This is a problem especially when the distance between them is several hundred meters.
Further, the temperature converter SC is connected with a signal line for transmitting a temperature signal and four lines of a power supply line, and also has a linearizing circuit according to the type of thermocouple and a circuit for changing the span. Are required, the configuration is complicated, and the handling is troublesome.
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたもので、その
目的は、温度変換器を簡単な構成とすると共に、この部
分を熱電対端子ボックス内に収納することによって補償
導線を不要とすることのできる２線式温度変換器を実現
することにある。The present invention has been made in view of these problems, and an object thereof is to make a temperature converter a simple structure and to eliminate the need for a compensating lead wire by housing this portion in a thermocouple terminal box. It is to realize a two-wire type temperature converter capable of performing.
（問題点を解決するための手段） 第１図は本発明の２線式温度変換器の原理ブロック図で
ある。１は冷接点補償回路、２は熱電対TCからの起電力
に対応したディジタル信号と冷接点補償回路１から冷接
点温度に対応したディジタル信号とを入力するマイクロ
コンピュータ、３は熱電対の種別を指定するためのスイ
ッチ手段、４はマイクロコンピュータ２からの出力に応
じて２線信号線ｌを流れる電流を制御する電流制御手
段、５は２線信号線ｌを介して受信端側から供給された
電力をマイクロコンピュータ２を含む各回路に供給する
電源回路、BTは２線信号線ｌに接続された直流電源、L0
は負荷である。(Means for Solving Problems) FIG. 1 is a principle block diagram of a two-wire temperature converter of the present invention. Reference numeral 1 is a cold junction compensation circuit, 2 is a microcomputer for inputting a digital signal corresponding to an electromotive force from a thermocouple TC and a digital signal corresponding to a cold junction temperature from the cold junction compensation circuit 1, and 3 is a thermocouple type. The switch means 4 for designating, the current control means 4 for controlling the current flowing through the 2-wire signal line 1 according to the output from the microcomputer 2, and the reference numeral 5 are supplied from the receiving end side through the 2-wire signal line 1. A power supply circuit for supplying electric power to each circuit including the microcomputer 2, BT is a DC power supply connected to the two-wire signal line 1, L 0
Is the load.
マイクロコンピュータ２は、スイッチ手段３によって指
定された種別に対応して熱電対起電力の対温度とのリニ
アライズ演算を行うリニアライズ手段21、冷接点補償の
ための演算手段22をメモリ内に有し、破線で囲んだ部分
は熱電対の端子ボックス内に収納されている。The microcomputer 2 has, in its memory, a linearizing means 21 for performing a linearizing operation with respect to the temperature of the thermocouple electromotive force corresponding to the type designated by the switch means 3 and an operating means 22 for cold junction compensation. However, the part surrounded by the broken line is housed in the terminal box of the thermocouple.
（作用） 熱電対の端子ボックス内に収納されたマイクロコンピュ
ータを含む各回路は、２線信号線ｌを介して供給される
電源BTからの電力によって動作し、マイクロコンピュー
タ２は熱電対起電力に対し、リニアライズ演算，冷接点
補償のための演算等を行い、電流制御手段４はマイクロ
コンピュータ２からの出力に応じて２線信号線ｌを流れ
る電流を例えば４−20mAの範囲で制御する。(Operation) Each circuit including the microcomputer housed in the terminal box of the thermocouple operates by the electric power from the power source BT supplied through the two-wire signal line 1, and the microcomputer 2 generates the thermocouple electromotive force. On the other hand, linearization calculation, calculation for cold junction compensation, etc. are performed, and the current control means 4 controls the current flowing through the two-wire signal line 1 in the range of, for example, 4-20 mA according to the output from the microcomputer 2.
（実施例） 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第２図は本発明の２線式温度変換器の一実施例を示す構
成ブロック図である。図において、第１図の各部分と対
応するものには同一符号を付して示す。A1は熱電対TCか
らの熱起電力を増幅する増幅器で、低オフセット，低ド
リフトの演算増幅器（OPアンプ）が使用される。この増
幅器A1の増幅率は抵抗R1,R2を変えることで変更できる
もので、これらの値は熱電対種別・スパンに応じて変更
する。ここに示した冷接点補償回路１は、ダイオードD1
のPNジャンクションの温度依存性を利用したもので、ダ
イオードD1による温度信号は、増幅器A2を介して増幅す
るようにしている。ASはアナログスイッチで、増幅器A1
からの熱電対起電力増幅電圧etと、冷接点補償回路１か
らの冷接点補償電圧esを選択して取り出す。ADはアナロ
グスイッチASで取り出された電圧etとesをディジタル信
号に変換してマイクロコンピュータ２に印加させるアナ
ログ・ディジタル変換器（A/D変換器と略す）である。
アナログ・スイッチAS及びA/D変換器ADは、いずれもマ
イクロコンピュータ２によってコントロールされる。ス
イッチ手段３は、ここでは、一端がコモンに接続された
４個のスイッチS1〜S4で構成される。デップスイッチ
（dip−switch）が使用され、各スイッチS1〜S4のオ
ン，オフの組合せによって、熱電対種別・スパンを選択
できるように構成されている。組合せ例は、４個のスイ
ッチS1〜S4を用いることによって、24＝16通り設定可能
であり、スイッチの数を増加させることによって、更に
多数通りに拡張することができる。FIG. 2 is a configuration block diagram showing an embodiment of the two-wire temperature converter of the present invention. In the figure, those parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. A 1 is an amplifier that amplifies the thermoelectromotive force from the thermocouple TC, and a low offset, low drift operational amplifier (OP amplifier) is used. The amplification factor of the amplifier A 1 can be changed by changing the resistors R 1 and R 2 , and these values are changed according to the thermocouple type and span. The cold junction compensation circuit 1 shown here is a diode D 1
The temperature dependency of the PN junction is utilized, and the temperature signal from the diode D 1 is amplified via the amplifier A 2 . AS is an analog switch, amplifier A 1
The thermocouple electromotive force amplified voltage et from the above and the cold junction compensation voltage es from the cold junction compensation circuit 1 are selected and taken out. AD is an analog-digital converter (abbreviated as A / D converter) that converts the voltages et and es extracted by the analog switch AS into digital signals and applies them to the microcomputer 2.
The analog switch AS and the A / D converter AD are both controlled by the microcomputer 2. Here, the switch means 3 is composed of four switches S1 to S4, one ends of which are connected to the common. Dip is used switch (dip-switch) is turned on the switches S 1 to S 4, by the combination of the off, and is configured to allow selection of thermocouple types span. The combination example can be set to 2 4 = 16 ways by using the four switches S 1 to S 4 , and can be expanded to many ways by increasing the number of switches.
DAはマイクロコンピュータ２から出力されるディジタル
信号をアナログ信号に変換するディジタルアナログ変換
器（D/A変換器）、A3,A4はD/A変換器DAからのアナログ
電圧信号を電流信号とする増幅器であり、それぞれスパ
ン調整用の可変抵抗器VRS、零点調整用の可変抵抗器VRO
を備えている。Ｑは２線信号線ｌに接続した電流制御用
トランジスタ、Rfは出力電流I0に対応した電圧efを増幅
器A4の入力端に帰還するための帰還抵抗である。電源回
路５は、定電圧回路を含んで構成され、各増幅器A1〜
A4,A/D変換器AD,マイクロコンピュータ2,D/A変換器DA等
に供給されており、これらの各回路は受信端側にある直
流電源BTから２線信号線ｌを介して流れる最低電流値、
例えば4mA以下で動作するようになっている。DA is a digital-to-analog converter (D / A converter) that converts a digital signal output from the microcomputer 2 into an analog signal, and A 3 and A 4 are analog voltage signals from the D / A converter DA as current signals. A variable resistor VRS for span adjustment and a variable resistor VRO for zero adjustment, respectively.
Is equipped with. Q is a current control transistor connected to the two-wire signal line 1, and Rf is a feedback resistor for feeding back the voltage ef corresponding to the output current I 0 to the input terminal of the amplifier A 4 . The power supply circuit 5 is configured to include a constant voltage circuit, and each amplifier A 1 ~
It is supplied to the A 4 , A / D converter AD, the microcomputer 2, the D / A converter DA, etc., and these respective circuits flow from the DC power source BT at the receiving end side through the two-wire signal line l. Minimum current value,
For example, it operates at 4 mA or less.
第３図は第２図の一点鎖線で囲んだ温度変換器の端子ボ
ックス内への収納状態を示す断面図である。熱電対TCか
らの素線は端子T+、T-に接続され、又、受信端（図示せ
ず）に導かれる２線信号線ケーブルｌは、端子0+、0-に
接続されている。そして、第２図において、一点鎖線で
囲んだ各回路部分、即ち増幅器A1〜A4,冷接点補償回路
1,アナログ・スイッチAS,A/D変換器AD,マイクロコンピ
ュター2,D/A変換器DA,電流制御用トランジスタＱ等は、
ハイブリッドIC化され、端子ボックス内に収納されてい
る。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the housing of the temperature converter enclosed by the one-dot chain line in FIG. 2 in the terminal box. The wires from the thermocouple TC are connected to the terminals T + and T −, and the two-wire signal line cable 1 led to the receiving end (not shown) is connected to the terminals 0 + and 0 − . Then, in FIG. 2, each circuit portion surrounded by the one-dot chain line, that is, the amplifiers A 1 to A 4 , the cold junction compensation circuit
1, analog switch AS, A / D converter AD, micro computer 2, D / A converter DA, current control transistor Q, etc.
It is a hybrid IC and is housed in the terminal box.
このように構成した装置の動作を説明すれば、以下の通
りである。端子ボックス内に収納されているハイブリッ
ドIC化された温度変換器部分には、２線信号線ｌを介し
て、4mA〜20mAの電流が常時供給され、電源回路５によ
って定電圧化され各回路の電源端に与えられている。The operation of the apparatus thus configured will be described below. A current of 4mA to 20mA is constantly supplied to the temperature converter part made into a hybrid IC in the terminal box through the two-wire signal line 1, and the power supply circuit 5 converts the voltage into a constant voltage. It is given to the power supply end.
増幅器A1は熱電対TCからの熱起電力を増幅し、増幅器A2
はダイオードD1による温度信号を増幅する。これらの増
幅信号は、アナログ・スイッチASで交互に選択され、A/
D変換器ADでディジタル信号に変換され、マイクロコン
ピュータ２に取れ込まれる。マイクロコンピュータ２の
リニアライズ手段21は、スイッチ手段３によって設定さ
れた信号の組合せ、即ち、熱電対TCの種別に応じて、折
線近似演算を行い、対測定温度に対し、リニアな関係に
あるデータを得る。尚、マイクロコンピュータ２のメモ
リには、予め各種熱電対の起電力に対するリニアライズ
演算式を格納してあり、スイッチ手段３の設定によっ
て、使用されている熱電対の種類に対応した演算式が適
用される。又、冷接点補償演算手段22は、冷接点補償の
ための演算を行う。The amplifier A 1 amplifies the thermoelectromotive force from the thermocouple TC, and the amplifier A 2
Amplifies the temperature signal from the diode D 1 . These amplified signals are alternately selected by analog switch AS and
It is converted into a digital signal by the D converter AD and taken into the microcomputer 2. The linearizing means 21 of the microcomputer 2 performs a polygonal line approximation calculation according to the combination of signals set by the switch means 3, that is, the type of the thermocouple TC, and the data having a linear relationship with the measured temperature. To get Incidentally, the memory of the microcomputer 2 stores in advance a linearization arithmetic expression for the electromotive force of various thermocouples, and depending on the setting of the switch means 3, an arithmetic expression corresponding to the type of thermocouple used is applied. To be done. Further, the cold junction compensation calculation means 22 performs a calculation for cold junction compensation.
マイクロコンピュータ２内で、リニアライズされ且つ冷
接点補償されたディジタル信号は、D/A変換器DAにより
アナログ信号に変換され、増幅器A3,A4を介してトラン
ジスタＱに印加される。トランジスタＱは２線信号線ｌ
を介して流れる電流I0を、４〜20mAの範囲内で測定温度
に応じて制御する。トランジスタＱによって、制御され
た電流I0は２線信号線ｌを介して受信端側に設置されて
いる負荷L0に伝送される。The digital signal linearized and cold junction compensated in the microcomputer 2 is converted into an analog signal by the D / A converter DA and applied to the transistor Q via the amplifiers A 3 and A 4 . Transistor Q is a 2-wire signal line l
The current I 0 flowing through is controlled within the range of 4 to 20 mA according to the measured temperature. The current I 0 controlled by the transistor Q is transmitted to the load L 0 installed on the receiving end side via the two-wire signal line l.
尚、第２図装置では、スパン調整と零点調整を抵抗VRS,
VROによって行うようにしたものであるが、これらをマ
イクロコンピュータ２で行うようにしてもよい。又、マ
イクロコンピュータ２の入力側にアナログスイッチAS及
びA/D変換器ADを設けたものを示したが、マイクロコン
ピュータに、これらと同じ機能をもたせるようにすれば
省略できる。In the device shown in FIG. 2, the span adjustment and the zero point adjustment are performed by the resistance VRS,
Although it is performed by the VRO, these may be performed by the microcomputer 2. Also, although the analog switch AS and the A / D converter AD are provided on the input side of the microcomputer 2 are shown, they can be omitted if the microcomputer is made to have the same functions.
（発明の効果） 以上詳細に説明したよように、本発明は、リニアライズ
演算や冷接点補償演算等を行うマイクロコンピュータ及
びその周辺回路をハイブリッドIC化するなどし、熱電対
端子ボックス内に収納すると共に、この端子がボックス
と受信端とを２線信号線で結ぶことができるようにした
ものである。従って、本発明によれば、補償導線を不要
とし、全体構成の簡単な２線式温度変換器が実現でき
る。(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, a microcomputer that performs linearize calculation, cold junction compensation calculation, and the like and its peripheral circuits are hybridized and housed in a thermocouple terminal box. In addition, this terminal enables the box and the receiving end to be connected by a two-wire signal line. Therefore, according to the present invention, a compensating lead wire is not required, and a two-wire temperature converter having a simple overall structure can be realized.
第１図は本発明の２線式変換器の原理ブロック図、第２
図は本発明の一実施例の構成ブロック図、第３図は第２
図温度変換器の熱電対端子ボックス内への収納状態を示
す断面図、第４図は従来の温度変換器の構成概念図であ
る。 １……冷接点補償回路 ２……マイクロコンピュータ ３……スイッチ手段、４……電流制御手段 ５……電源回路、21……リニアライズ手段 22……冷接点補償演算手段 ｌ……２線信号線FIG. 1 is a block diagram showing the principle of a two-wire converter according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the temperature converter is housed in the thermocouple terminal box, and FIG. 4 is a conceptual diagram of the configuration of a conventional temperature converter. 1 ... Cold junction compensation circuit 2 ... Microcomputer 3 ... Switch means, 4 ... Current control means 5 ... Power supply circuit, 21 ... Linearizing means 22 ... Cold junction compensation calculation means l ... 2-wire signal line
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−119139（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−29157（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−209331（ＪＰ，Ａ)Continuation of the front page (56) References JP-A-60-119139 (JP, A) JP-A-49-29157 (JP, A) JP-A-61-209331 (JP, A)
Claims (1)
に対応したディジタル信号及び前記冷接点補償回路から
の冷接点温度に対応したディジタル信号を入力するマイ
クロコンピュータと、このマイクロコンピュータに結合
し、前記熱電対の種別を指定するためのスイッチ手段
と、前記マイクロコンピュータからの演算出力に応じて
２線信号線を流れる電流を制御する電流制御手段と、前
記２線信号線を介して受信端側から供給された電圧を前
記マイクロコンピュータを含む各回路の電源端に与える
電源回路とを備え、前記マイクロコンピュータは少なく
とも前記スイッチ手段によって指定された熱電対の種別
に対応する演算式によるリニアライズ演算と、冷接点補
償のための演算とを行うものであり、前記冷接点補償回
路、マイクロコンピュータ、スイッチ手段、電流制御手
段及び電源回路はいずれも熱電対の端子ボックス内に収
納されていることを特徴とする２線式温度変換器。1. A cold junction compensation circuit, a microcomputer for inputting a digital signal corresponding to a thermoelectromotive force from a thermocouple and a digital signal corresponding to a cold junction temperature from the cold junction compensation circuit, and the microcomputer. Switch means for coupling and designating the type of the thermocouple, current control means for controlling the current flowing through the two-wire signal line according to the operation output from the microcomputer, and through the two-wire signal line A power supply circuit for applying a voltage supplied from the receiving end side to a power supply end of each circuit including the microcomputer, wherein the microcomputer is a linear operation formula corresponding to at least the type of thermocouple designated by the switch means. A rise calculation and a calculation for cold junction compensation are performed. Over data, switching means, two-wire temperature transducer, characterized in that none of the current control means and a power supply circuit housed in the terminal box of the thermocouple.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61312468A JPH07113584B2 (en) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 2-wire temperature converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61312468A JPH07113584B2 (en) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 2-wire temperature converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63163222A JPS63163222A (en) | 1988-07-06 |
| JPH07113584B2 true JPH07113584B2 (en) | 1995-12-06 |
Family
ID=18029562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61312468A Expired - Lifetime JPH07113584B2 (en) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 2-wire temperature converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07113584B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001066193A (en) * | 1999-07-22 | 2001-03-16 | Webasto Thermosyst Internatl Gmbh | Evaluation circuit of thermocouple measurement signal |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6679628B2 (en) * | 2001-08-14 | 2004-01-20 | Schneider Automation Inc. | Solid state temperature measuring device and method |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US3764880A (en) * | 1972-05-08 | 1973-10-09 | Rosemount Inc | Two-wire current transmitter with isolated transducer circuit |
| JPS5515198Y2 (en) * | 1972-08-31 | 1980-04-08 | ||
| JPS60119139A (en) * | 1983-11-30 | 1985-06-26 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Two-wire transmission unit |
-
1986
- 1986-12-26 JP JP61312468A patent/JPH07113584B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JP2001066193A (en) * | 1999-07-22 | 2001-03-16 | Webasto Thermosyst Internatl Gmbh | Evaluation circuit of thermocouple measurement signal |
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|---|---|
| JPS63163222A (en) | 1988-07-06 |
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