JPS6321525A

JPS6321525A - 熱電対断線検出回路

Info

Publication number: JPS6321525A
Application number: JP61166331A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Sato; 聡佐藤; Ryosuke Ashizuka; 良介芦塚; Masashi Kuriwaki; 栗脇　真史
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1986-07-15
Filing date: 1986-07-15
Publication date: 1988-01-29

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】（産業上の利用分野）本発明は、マイクロコンピュータを利用した熱電対断線
検出回路に関する。

（従来の技術）従来、プラスチック押出成形機などの機器において、制
御対象の温度を測定するために熱電対が利用されている
。

しかし、熱電対は２種類の異金属（例えばクロメル−ア
ルメル）の一端側を溶接等をして接合させる必要がある
が、そもそも２種類の金属を強固に接合することは難し
いので、特に高温度のため酸化したり機械的な振動によ
って接合した部分が断線することがある。このような断
線状態を検出せずに測定を続けるとデータは一定値に落
ち着かず、マイクロコンピュータの制御に支障をきたす
という問題がある。このため、熱電対の断線検出回路が
特にマイクロコンピュータを用いた制御系において必要
とされる。

第４図及び第５図は、従来の熱電対断線検出回路を示し
ている。

第４図において、複数個の熱電対ａ、〜ａ７の接合点側
には等価的な熱起電力源ｂ１〜ｂ７゛が存在し、一方、
開放端側にフライングキャパシタンスｃ１〜ｃ、、が切
換接続されるようになされている。そして、このフライ
ングキャパシタンスＣ１〜ｃ７よりも熱電対の接合点側
（これを以降−次側と称す）に断線検出用の電源ｄ１〜
ｄ７が接続されている。そして、通常の測定時にはフラ
イングキャパシタンスｃ、”−ｃ、が順次−次側に接続
されて、前記熱起電力源す、−ｂ、からの熱起電力を蓄
積し、この蓄積電荷をフライングキャパシタンスの切換
えによってアンプｅ側にｌ１次出力している。かかる熱
雷対断線検出回路において、例えば熱電対ａ、が断線し
た場合を考えると、このとき前記熱起電力源す、がフラ
イングキャパシタンスＣ１を充電し、通常測定値よりも
大きい値がアンプｅから出力されるので、熱電対断線が
検出される。

第５図は他の従来例を示す回路で、フライングキャパシ
タンスの測定系側（これを以降二次側と称す）に検出用
電源り及び切換スイッチｇを設けた回路で、アンプｅの
出力はデジタル変換（Ａ／Ｄ変換）出力されている。こ
の断線検出回路では、第４図のように各熱電対に対して
電源を設ける必要がなく、１つの電源を二次側に設ける
だけで第４図で説明した断線検出動作と同じ検出動作を
することができる。

（発明が解決しようとする問題点）しかるに、第５図に示した熱雷対断線検出回路では、二
次側に設けた切換スイッチｇはタイマーなどのハードウ
ェアを用いて０Ｎ１０ＦＦされており、一定のタイミン
グでしか０Ｎ１０ＦＦできない。通常このタイミングは
第６図（ｂ）に示すように短く、フライングキャパシタ
ンスの切換えを数回行った後に初めて異常出力ｖ０に達
して断線検出がなされる。一方、断線状態を早く検出す
るために、切換スイッチｇの切換周期をさらに短くすれ
ばよく、この場合には〔第６図（ｆ）参照〕、切換スイ
ッチｇが前回もしくは前々回に蓄積される電荷が累積す
るので誤差Δ■を生じ、断線していないのに断線である
と判定されることがある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、複数個の熱電対で検出される熱起電力を順次
切換えて測定系に入力する多点アナログ入力回路におい
て、前記熱起電力を蓄えて測定系に出力するとともに該
測定系から印加される熱電対の断線検出用の電圧を蓄え
るフライングキャパシタンスが熱電対の開放端側の各々
に接続可能となされ、前記断線検出用電圧の印加タイミ
ングはフライングキャパシタンスに残留電荷を残さない
ように制御されるものである。

（作用）断線検出用の電源が二次側に設けられ、この電源電圧の
印加を制御するスイッチはコンピュータに接続されてお
り、コンピュータではフライングキャパシタンスに残留
電荷を残さないように、放電待ち時間を経過して初めて
このスイッチをＯＮして熱電対の断線検出を行う。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は、本発明に係る熱電対断線検出回路の実施例を
示すブロック図である。

複数個の熱電対１ａ、ｌｂ・・・によって測定系が形成
され、等価的な熱起電力源２ａ、’ｌｂ・・・は接合端
に存在している。熱電対１ａ、ｌｂ・・・の開放端（本
例では右側）にはそれぞれフライングキャパシタンス３
ａ、３ｂ・・・が切換接続可能になされている。そして
、このフライングキャパシタンス３ａ、３ｂ・・・の左
側が熱起電力の発声側（以降−次側）になされ、右側が
熱起電力を測定する測定系（以降二次側）になされてい
る。二次側には熱起電力を増幅するアンプ４が設けられ
、このアンプ４の入力側にリレースイッチ５と直流電圧
源６が接続されている。このリレースイッチ５は断線検
出時にＯＮされるもので、ＣＰＵ７の制御によって０Ｎ
１０ＦＦのタイミングが図られている。直流電圧源６は
熱電対の断線検出をなすための電源である。また、アン
プ４から出力されるアナログ出力は、各熱電対１ａ、ｌ
ｂ・・・で発生される熱起電力に対応する値であり、こ
れら値は時系列に順次取込まれ、アナログ／デジタル（
八／Ｄ）変換器８によってデジタル量に変換され、予め
決められた温度測定手順及び断線検出手順によって処理
される（第２図の流れ図参照）。

かかる構成からなる断、ｖ！検出回路において、熱電対
１ａ、ｌｂ・・・が断線していなければ直流電圧源６の
電圧は、フライングキャパシタンス３ａが一次側に切換
えることで放電されるので、再度二次側に切換えても熱
起電力しか入力されない。

一方、今例えば熱電対１ａが断線すれば、直流電圧ａ６
の電圧を蓄積したフライングキャパシタンス３ａは一次
側に切換えても放電されないので、このアンプ４には前
記直流電圧源６の電圧がそのまま入力される。そして、
ＣＰＵ７ではこの直流電圧源６の電圧値に相当するデジ
タル値を検出した時に当該熱電対１ａが断線していると
判断する。

第２図は、前記ＣＰＵ７がリレースイッチ５の０Ｎ１０
ＦＦを制御するタイミングを説明する流れ図である。

同図において、ステップ■〜ステップ■までは熱電対１
ａ、ｌｂ・・・の起電力を順次測定する測定ルーチンを
示し、このルーチンでは前記リレースイッチ５はＯＦＦ
となされ、フライングキャパシタンス３ａ、３ｂ・・・
が順次−次側に切換えられ、熱起電力２ａ、２ｂ・・・
の電圧はアンプ４に人力される。ステップ■は断線検出
ルーチンに移行するかどうかの判断をなすステップを示
し、断線検出ルーチンはステップ■〜ステップ＠に示し
ている。

断線検出ルーチンに入ると、ステップ■で前記リレース
イッチ５がＯＮＬ、前記直流電圧源６がフライングキャ
パシタンスに印加される。そして、ステップ■でフライ
ングキャパシタンス３ａ、３ｂ・・・に蓄積された電荷
を一次側に切換えて、熱電対ｌａ、ｌｂ・・・によって
形成される閉ループで放電が完了するまで時間待ちを行
う（ステップ■）。

この待ち時間はフライングキャパシタンス３　ａ＋３ｂ
・・・と−次側の回路定数によって決まる時定数よりや
や長めの時間になるようにプログラムが組まれている。

そして、その後フライングキャパシタンス３ａ、３ｂ・
・・を二次側に切換えてステップ■で異常電圧（すなわ
ち前記直流電圧源６の電圧値）に相当するデジタル値が
検出されるかどうかを判断し、検出されれば当該熱電対
が断線しているので、ステップ＠で異常処理のルーチン
を実行する。異常電圧が検出されなければ、通常の熱電
対の測定ルーチンであるステップ■に戻る。

第３図は上述したように、ステップ■で放電待ち時間の
間、フライングキャパシタンス３ａ、３ｂ・・・を−次
側に接続した場合における信号波形を示すタイミング図
であり、断線していない通常時ではリレースイッチ５が
ＯＮされてから短時間Ｔ。

たけ異常波形１１が生じる。しかし、断線している場合
にはリレースイッチ５がＯＮされた後引き続き異常波形
１２が生じる。よって、前記ステップ■での放電待ち時
間はＴＩよりやや長めに設定しておけば、異常波形１１
と１２の違いを判別して、断線検出を確実に行うことが
できることになる。

（発明の効果）以上述べたように、本発明によれば、熱電対の断線検出
を簡単なハードウェア構成に放電待ち時間を設定するプ
ログラムを追加するだけで断線検出を行うことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る熱電対断線検出回路の実施例を示
す回路図、第２図は熱電対の測定及び熱電対の断’ｆｒ
ｆＡ検出の手順を示す流れ図、第３図（ａ）〜＋８）は
断線検出のタイミングを説明するタイミング図、第４図
及び第５図は従来の熱電対断線検出回路を示す回路図で
、第４図は検出用電源を一次側に設けた場合の回路図、
第５図は断線検出用電源を二次側に設けた場合の回路図
、第６図＋ａｌ〜（ｒ）は第５図の動作を説明するタイ
ミング図である。ｌａ、ｌｂ・・・熱電対２ａ、２ｂ・・・熱起電力３ａ、３ｂ・・・フライングキャパシタンス５・・・リ
レースイッチ６・・・直流電圧源７・・・ＣＰＵ特許出願人　積水化学工業株式会社代表者　　廣１）　馨第１図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

１）複数個の熱電対で検出される熱起電力を順次切換え
て測定系に入力する多点アナログ入力回路において、前
記熱起電力を蓄えて測定系に出力するとともに該測定系
から印加される熱電対の断線検出用の電圧を蓄えるフラ
イングキャパシタンスが熱電対の開放端側の各々に接続
可能となされ、前記断線検出用電圧の印加タイミングは
フライングキャパシタンスに残留電荷を残さないように
制御されることを特徴とする熱電対断線検出回路。