KR102085042B1

KR102085042B1 - 측정 장치 및 측정 방법

Info

Publication number: KR102085042B1
Application number: KR1020187016397A
Authority: KR
Inventors: 준 사오토메; 도모아키 다나카
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2016-01-18
Filing date: 2016-01-18
Publication date: 2020-03-05
Also published as: JP6516880B2; KR20180082534A; WO2017126015A1; JPWO2017126015A1; CN108474693A; CN108474693B

Abstract

측정 장치(1)는 A/D 변환기(30)와, MUX(40)와, 제어 회로(50)를 구비한다. A/D 변환기(30)는, 열전대(10)가 발생시키는 전압값(Raa)을 전압값(Rad)로 변환하는 것과 함께, 냉접점 보상 저항(20)이 발생시키는 전압값(Rba)을 전압값(Rbd)로 변환한다. MUX(40)는 전압값(Raa)이 입력되는 제1 입력 단자(41)와, 전압값(Rba)이 입력되는 제2 입력 단자(42)를 구비한다. 제어 회로(50)는 전압값(Rad) 및 전압값(Rbd)을 처리한다. MUX(40)는 A/D 변환기(30)가 전압값(Raa)을 전압값(Rad)으로 변환하는 제1 상태와, A/D 변환기(30)가 전압값(Rba)을 전압값(Rbd)으로 변환하는 제2 상태를 전환한다.

Description

측정 장치 및 측정 방법

본 발명은 측정 대상물의 상태량을 측정하는 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것이다.

측정 대상물의 상태량인 온도를 측정하는 측정 장치가 종래부터 이용되고 있다(특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에 제시된 측정 장치는, 측정 장치 본체와, 상기 측정 장치 본체의 단자대에 접속되고 또한 측정 대상물에 고정된 열전대(熱電對)와, 상기 단자대의 온도를 측정하기 위한 냉접점(冷接點) 보상 저항을 구비한다.

일본 특개 2010-96507호 공보

특허문헌 1에 제시된 측정 장치는, 열전대가 발생시키는 열기전력을 측정하는 열전대 출력 측정 회로와, 냉접점 보상 저항에 전류를 흘렸을 때의 전압을 측정하는 출력 측정 회로를 구비한다. 즉, 특허문헌 1에 제시된 측정 장치는, 열전대가 발생시키는 열기전력을 처리하는 처리부와, 냉접점 보상 저항에 전류를 흘렸을 때의 전압을 처리하는 처리부의 2개의 처리부를 마련할 필요가 있었다. 이와 같이, 특허문헌 1에 제시된 측정 장치는, 부품 개수가 증가한다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 부품 개수의 증가를 억제하는 것을 가능하게 하는 측정 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하여, 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 제1 데이터가 입력되는 제1 데이터 입력부와, 제2 데이터가 입력되는 제2 데이터 입력부와, 제1 데이터 및 제2 데이터를 샘플링하는 샘플링부를 구비하는 측정 장치를 제공한다. 제2 데이터는 제1 데이터에 대해서 단위 시간당 변화량이 다르다. 측정 장치는 샘플링부가 제1 데이터를 샘플링하는 제1 상태와, 샘플링부가 제2 데이터를 샘플링하는 제2 상태를 전환하는 전환부와, 샘플링부에 의한 제1 데이터의 샘플링 결과 및 제2 데이터의 샘플링 결과를 처리하는 정보 처리부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 측정 장치는, 부품 개수의 증가를 억제하는 것이 가능하게 된다고 하는 효과를 달성한다.

도 1은 실시 형태 1에 따른 측정 장치의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 2는 실시 형태 1에 따른 측정 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 측정 장치의 제1 상태의 MUX를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 측정 장치의 제2 상태의 MUX를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 측정 장치의 제어 회로의 주기 제어부, MUX 및 A/D 변환기의 동작을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 측정 장치의 A/D 변환기, 제1 데이터 처리부, 제2 데이터 처리부 및 연산부의 동작을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 측정 장치의 하드웨어의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 측정 장치의 메모리의 기억 영역을 나타내는 도면이다.
도 9는 실시 형태 2에 따른 측정 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10은 도 9에 도시된 측정 장치의 A/D 변환기, 제1 데이터 처리부, 제2 데이터 처리부 및 연산부의 동작을 나타내는 도면이다.

이하에, 본 발명의 실시 형태에 따른 측정 장치 및 측정 방법을 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시 형태 1.

도 1은 실시 형태 1에 따른 측정 장치의 외관을 나타내는 사시도이다. 도 2는 실시 형태 1에 따른 측정 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 측정 장치(1)는 FA(Factory Automation) 분야의 설비를 구성하는 것으로, 측정 대상물(W)의 상태량인 온도를 측정하여, 기억하는 것이다. 실시 형태 1에 있어서, 측정 장치(1)는, 측정 대상물(W)의 온도를 측정하지만, 온도로 한정되지 않고 다양한 상태량을 측정해도 된다. 측정 장치(1)는, 다양한 상태량으로서, 압력, 전위를 측정해도 된다. 실시 형태 1에 있어서, 측정 장치(1)는, 측정 대상물(W)의 온도를 나타내는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는, 소위 아날로그 입력 유닛이다.

측정 장치(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 하우징(2)의 외표면(2a)에 복수의 단자대(3)를 구비한다. 단자대(3)는 도시하지 않은 외부 기기를 접속하기 위한 것이다. 단자대(3)는 하우징(2)의 외표면에 노출되고 또한 하우징(2) 내에 수용되는 도시하지 않은 회로 기판에 접속된 단자(3a)와, 단자(3a)에 나사 결합되는 나사(3b)를 구비한다. 단자(3a)는 도전성의 금속판에 의해 구성되고, 표면이 하우징(2)의 외표면(2a)과 평행하게 배치된다. 나사(3b)는 단자(3a)에 나사 결합되어 단자(3a)와의 사이의 외부 기기의 배선을 끼운다. 실시 형태 1에 있어서, 측정 장치(1)는, 단자대(3)를 복수 구비하고 있다.

측정 장치(1)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 측정 대상물(W)에 고정되는 열전대(10)와, 단자대(3)에 고정되는 냉접점 보상 저항(20)과, 열전대(10)가 발생시킨 제1 데이터인 전압값 Ra 및 냉접점 보상 저항(20)이 발생시킨 제2 데이터인 전압값 Rb를 샘플링하는 샘플링부인 A/D(Analog/Digital) 변환기(30)를 구비한다. 측정 장치(1)는 A/D 변환기(30)가 전압값 Ra를 샘플링하는 제1 상태와, A/D 변환기(30)가 전압값 Rb를 샘플링하는 제2 상태를 전환하는 전환부인 MUX(Multiplexer)(40)와, 정보 처리부인 제어 회로(50)를 구비한다.

열전대(10)는 측정 대상물(W)의 온도에 따른 전압값 Ra를 발생시키는 것이다. 전압값 Ra는 측정 대상물(W)의 온도에 따라 변화하는 전압값이다. 열전대(10)는 서로 다른 금속 재료에 의해 구성된 2개의 금속선(11, 12)를 구비한다. 2개의 금속선(11, 12)은, 일단끼리가 접속되고, 서로 접속된 일단이 측정 대상물(W)에 고정된다. 2개의 금속선(11, 12)의 타단은, 서로 다른 단자대(3, 3)에 접속된다. 2개의 금속선(11, 12)의 타단이 접속된 단자대(3, 3)에는, 단자대(3, 3) 사이 즉 2개의 금속선(11, 12)의 타단 간의 전압값 Ra를 측정하고, 전압값 Ra를 출력하는 전압 측정 회로(13)가 접속되어 있다.

냉접점 보상 저항(20)은 온도 변화에 의해 전기 저항이 변화하는 소자에 의해 구성된다. 냉접점 보상 저항(20)은 단자대(3, 3) 중 한쪽의 단자(3a)에 고정된다. 냉접점 보상 저항(20)은 일단에 정전류 회로(21)가 접속되고, 타단에 어스(earth)가 접속된다. 냉접점 보상 저항(20)은, 정전류 회로(21)로부터 미리 설정된 전류값의 전류가 공급되면, 단자대(3, 3) 중 한쪽의 단자(3a)의 온도에 따른 전압값 Rb를 발생시킨다. 전압값 Rb는 단자대(3, 3) 중 한쪽의 단자(3a)의 온도에 따라 변화하는 전압값이다. 전압값 Rb는 단자대(3, 3) 중 한쪽의 단자(3a)의 온도를 나타내고, 단자대(3, 3) 중 한쪽의 단자(3a)가 하우징(2)의 외표면(2a)에 장착되어 있으므로, 전압값 Ra보다도 단위 시간당 변화량이 적다. 이와 같이, 전압값 Rb는 전압값 Ra에 대해서 단위 시간당 변화량이 다르다. 또한, 전압값 Ra, Rb는, 모두, 온도에 따라 크기가 변화하는 전압값, 즉, 온도에 따라 크기가 변화하는 아날로그 신호이다.

도 3은 도 2에 도시된 측정 장치의 제1 상태의 MUX를 나타내는 도면이다. 도 4는 도 2에 도시된 측정 장치의 제2 상태의 MUX를 나타내는 도면이다.

MUX(40)는, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 전압값 Ra가 입력되는 제1 데이터 입력부인 제1 입력 단자(41)와, 전압값 Rb가 입력되는 제2 데이터 입력부인 제2 입력 단자(42)와, 1개의 출력 단자(43)를 구비하는 회로이다. 제1 입력 단자(41)는 전압 측정 회로(13)를 통해서 열전대(10)가 접속된다. 제1 입력 단자(41)는 전압 측정 회로(13)가 출력하는 전압값 Ra가 항상 입력된다. 제2 입력 단자(42)는 냉접점 보상 저항(20)의 일단이 접속된다. 제2 입력 단자(42)는 냉접점 보상 저항(20)이 발생시키는 전압값 Rb가 항상 입력된다. 출력 단자(43)는 A/D 변환기(30)가 접속된다. MUX(40)는 A/D 변환기(30)가 전압값 Ra를 샘플링하는 도 3에 나타내는 제1 상태와, A/D 변환기(30)가 전압값 Rb를 샘플링하는 도 4에 나타내는 제2 상태를 전환한다. 제1 상태에 있어서, MUX(40)는, 전압값 Ra를 A/D 변환기(30)에 입력한다. 제2 상태에 있어서, MUX(40)는, 전압값 Rb를 A/D 변환기(30)에 입력한다.

A/D 변환기(30)는 전압값 Ra 및 전압값 Rb를 샘플링하는 것이다. 실시 형태 1에 있어서, A/D 변환기(30)는, 미리 설정된 주기마다 전압값 Ra 및 전압값 Rb를 디지털 신호로 변환한다. 디지털 신호는 2단계를 초과하는 단계로 전압값 Ra 및 전압값 Rb의 크기 즉 온도를 정하는 디지털 신호이다. 디지털 신호는, 측정 장치(1)가 8bit의 디지털 신호를 취급하는 경우에는, 온도를 256단계로 정하고, 측정 장치(1)가 16bit의 디지털 신호를 취급하는 경우에는, 온도를 65536단계로 정한다.

이와 같이, 실시 형태 1에 있어서, 샘플링한다는 것은, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 것을 나타낸다. 또한, 이하, 실시 형태 1은, 아날로그 신호의 전압값 Ra 및 전압값 Rb를 전압값 Raa 및 전압값 Rba로 나타내고, 변환 후의 디지털 신호의 전압값 Ra 및 전압값 Rb를 전압값 Rad 및 전압값 Rbd로 나타낸다. 또한, 실시 형태 1에 있어서, 샘플링 결과란, 변환 후의 디지털 신호, 즉 전압값 Rad 및 전압값 Rbd를 나타낸다.

제어 회로(50)는 A/D 변환기(30)에 의해 변환된 전압값 Raa의 샘플링 결과인 전압값 Rad 및 전압값 Rba의 샘플링 결과인 전압값 Rbd를 처리하는 것이다. 제어 회로(50)는 A/D 변환기(30)로부터 입력된 전압값 Rb를 메모리(60)의 전압값 기억 영역(61)에 기억시킨다. 전압값 기억 영역(61)은 2개의 전압값 Rbd를 기억 가능하다. 제어 회로(50)는, A/D 변환기(30)로부터 전압값 Rb가 입력되면, 전압값 기억 영역(61)에 전압값 Rbd를 기억하고 있지 않는 빈 상태의 기억 영역이 존재하는 경우, 빈 상태의 기억 영역에 A/D 변환기(30)로부터 입력된 시각과 함께 전압값 Rbd를 기억시킨다. 제어 회로(50)는, A/D 변환기(30)로부터 전압값 Rbd가 입력되면, 전압값 기억 영역(61)에 전압값 Rbd를 기억하고 있지 않는 빈 상태의 기억 영역이 존재하지 않는 경우, 전압값 기억 영역(61)에 기억된 전압값 Rbd 중 시각이 오래된 전압값 Rbd를 기억한 기억 영역에 A/D 변환기(30)로부터 입력된 시각과 함께 전압값 Rbd를 덮어쓰기한다.

제어 회로(50)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 주기 제어부(51)와, 제1 데이터 처리부(52)와, 제2 데이터 처리부(53)와, 연산부(54)를 구비한다. 도 5는 도 2에 도시된 측정 장치의 제어 회로의 주기 제어부, MUX 및 A/D 변환기의 동작을 나타내는 도면이다. 주기 제어부(51)는 MUX(40)에 전환 신호를 출력하여, MUX(40)를 제1 상태와 제2 상태로 전환하는 것이다. 주기 제어부(51)는, 전압값 Raa와 전압값 Rba의 단위 시간당 변화량의 차에 따라서, 전환 신호를 출력하는 타이밍이 정해져 있다. 즉, MUX(40)는, 전압값 Raa와 전압값 Rba의 단위 시간당 변화량의 차에 따라서, 제1 상태와 제2 상태를 전환하는 타이밍이 정해져 있다. 실시 형태 1에 있어서, MUX(40)의 제1 상태와 제2 상태를 전환하는 타이밍은, 전압값 Raa와 전압값 Rba 중 변화량이 많은 한쪽인 전압값 Raa가 A/D 변환기(30)에 의해 변환되어 얻어지는 전압값 Rad의 수가, 변화량이 적은 다른 쪽인 전압값 Rba가 A/D 변환기(30)에 의해 변환되어 얻어지는 전압값 Rbd의 수보다도 많게 되는 타이밍으로 설정되어 있다.

실시 형태 1에 있어서, 주기 제어부(51)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 제1 상태에 있어서 A/D 변환기(30)가 전압값 Rad를 3개 생성하는 것과, 제2 상태에 있어서 A/D 변환기(30)가 전압값 Rbd를 1개만 생성하는 것을 반복할 수 있는 타이밍으로, 전환 신호를 MUX(40)에 출력한다. 실시 형태 1에 있어서, 제2 상태로부터 제1 상태로 전환하는 전환 신호와 제1 상태로부터 제2 상태로 전환하는 전환 신호 사이의 시간 T1은, 제1 상태로부터 제2 상태로 전환하는 전환 신호와 제2 상태로부터 제1 상태로 전환하는 전환 신호 사이의 시간 T2의 3배이지만, 이것으로 한정되지 않는다. 즉, MUX(40)가 제1 상태로 유지되는 시간 T1은, MUX(40)가 제2 상태로 유지되는 시간 T2보다도 길다.

도 6은 도 2에 도시된 측정 장치의 제어 회로의 A/D 변환기, 제1 데이터 처리부, 제2 데이터 처리부 및 연산부의 동작을 나타내는 도면이다.

제어 회로(50)의 제1 데이터 처리부(52)는, MUX(40)의 1회의 제1 상태에 있어서의 샘플링 결과인 전압값 Rad를 처리한다. 제1 데이터 처리부(52)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, MUX(40)가 1회의 제1 상태로 유지되는 동안에, A/D 변환기(30)로부터 복수의 전압값 Rad가 입력된다. 실시 형태 1에 있어서, 제1 데이터 처리부(52)는, MUX(40)가 1회의 제1 상태로 유지되는 동안에, 3개의 전압값 Rad가 입력된다. 제1 데이터 처리부(52)는 MUX(40)가 1회의 제1 상태로 유지되는 동안에 입력되는 3개의 전압값 Rad의 평균값인 평균 전압값 Radave를 산출한다. 제1 데이터 처리부(52)는 산출된 평균 전압값 Radave를 연산부(54)에 출력한다.

제어 회로(50)의 제2 데이터 처리부(53)는, MUX(40)의 복수 회의 제2 상태에 있어서의 샘플링 결과인 전압값 Rbd를 처리한다. 실시 형태 1에 있어서, 제2 데이터 처리부(53)는, MUX(40)의 3회의 제2 상태에 있어서의 샘플링 결과인 전압값 Rbd를 처리한다.

제2 데이터 처리부(53)에는, 도 6에 나타내는 바와 같이, MUX(40)가 1회의 제2 상태로 유지되는 동안에, A/D 변환기(30)로부터 1개의 전압값 Rbd가 입력된다. 제2 데이터 처리부(53)는 메모리(60)의 전압값 기억 영역(61)에 기억된 2개의 전압값 Rbd를 읽어낸다. 제2 데이터 처리부(53)는 A/D 변환기(30)로부터 입력된 1개의 전압값 Rbd와 전압값 기억 영역(61)에 기억된 2개의 전압값 Rbd의 평균값인 평균 전압값 Rbdave를 산출한다. 제2 데이터 처리부(53)는 산출된 평균 전압값 Rbdave를 연산부(54)에 출력한다. 이와 같이, 제2 데이터 처리부(53)가 처리하는 MUX(40)의 복수 회의 제2 상태에 있어서의 샘플링 결과인 전압값 Rbd는, 과거의 샘플링 결과인 메모리(60)의 전압값 기억 영역(61)에 기억된 전압값 Rbd를 포함한다.

연산부(54)는 평균 전압값 Radave와 평균 전압값 Rbdave와 메모리(60)의 기억 영역의 기전력 데이터 기억 영역(62)에 기억된 기전력 데이터(ED)에 기초하여, 측정 대상물(W)의 온도를 나타내는 측온(測溫) 데이터(TD)를 산출한다. 기전력 데이터(ED)는 열전대(10)의 금속선(11, 12)의 일단의 온도와, 금속선(11, 12)의 타단 사이에 발생하는 열기전력의 관계를 나타내는 데이터로서, 열전대(10)를 구성하는 금속선(11, 12)이 정해짐으로써, 정해지는 데이터이다. 연산부(54)는 산출된 측온 데이터(TD)를 메모리(60)의 기억 영역의 측온 데이터 기억 영역(63)에 산출된 시각과 함께 기억시킨다.

도 7은 도 1에 도시된 측정 장치의 하드웨어의 구성을 나타내는 도면이다. 도 8은 도 1에 도시된 측정 장치의 메모리의 기억 영역을 나타내는 도면이다.

측정 장치(1)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 단자대(3), 열전대(10), 냉접점 보상 저항(20), 전압 측정 회로(13), 정전류 회로(21), MUX(40), 및 A/D 변환기(30)에 더하여, 컴퓨터 프로그램을 실행하는 MPU(Micro Processing Unit)(70)와, 컴퓨터 프로그램을 기억하는 메모리(60)를 구비한다. MPU(70)와 메모리(60)는, 내부 버스(B)를 통해서 접속되어 있다.

제어 회로(50), 즉 주기 제어부(51)와, 제1 데이터 처리부(52)와, 제2 데이터 처리부(53)와, 연산부(54)의 기능은, MPU(70)가 메모리(60)에 기억된 컴퓨터 프로그램을 읽어내어 실행함으로써 실현된다. 즉, 제어 회로(50)는 단일의 MPU(70)에 의해 기능이 실현된다. 컴퓨터 프로그램은 소프트웨어, 펌웨어, 또는 소프트웨어와 펌웨어의 조합에 의해 실현된다. 또한, MPU(70)는 컴퓨터에 의해 읽어내기 가능한 컴퓨터 프로그램 또는 데이터를 기억 가능한 기억 영역을 가지는 버퍼 메모리를 구비한다. MPU(70)는 버퍼 메모리에 평균 전압값 Radave 및 평균 전압값 Rbdave를 일시적으로 유지한다.

메모리(60)는 컴퓨터에 의해 읽어내기 가능한 컴퓨터 프로그램 또는 데이터를 기억 가능한 기억 영역을 구비한다. 메모리(60)의 기억 영역은, 도 8에 나타내는 바와 같이, 기전력 데이터 기억 영역(62)과, 전압값 기억 영역(61)과, 측온 데이터 기억 영역(63)을 구비한다. 메모리(60)는 불휘발성의 반도체 메모리, 또는 휘발성의 반도체 메모리에 의해 구성된다. 불휘발성의 반도체 메모리, 또는 휘발성의 반도체 메모리로서, RAM, ROM, 플래시메모리, EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory), 또는, EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)을 이용할 수 있다. 또한, 메모리(60)는 자기디스크, 광디스크, 및 광자기디스크 중 적어도 1개에 의해 구성되어도 된다.

전압 측정 회로(13) 및 정전류 회로(21)는, 각각, 단일 회로, 복합 회로에 의해 실현된다.

실시 형태 1에 따른 측정 장치(1)는, 전압값 Raa 및 전압값 Rba를 샘플링하여, 전압값 Rad 및 전압값 Rbd에 따른 측정 대상물(W)의 상태량인 온도를 측정하는 측정 방법을 실행한다. 측정 장치(1)는 제어 회로(50)의 주기 제어부(51)가 MUX(40)에 전환 신호를 출력하고, MUX(40)가 1회의 제1 상태 동안에 A/D 변환기(30)가 3개의 전압값 Raa를 전압값 Rad로 변환한다. MUX(40)가 1회의 제2 상태 동안에 A/D 변환기(30)가 1개의 전압값 Rba를 전압값 Rbd로 변환한다. 이를 위해, 측정 방법은, 전압값 Raa와 전압값 Rba의 변화량의 차에 따라서, 제1 상태와 제2 상태를 전환하는 타이밍이 정해져 있다.

측정 장치(1)는 MUX(40)가 1회의 제1 상태 동안에 A/D 변환기(30)가 변환한 3개의 전압값 Rad의 평균값인 평균 전압값 Radave를 제1 데이터 처리부(52)가 산출한다. 측정 장치(1)는 MUX(40)가 1회의 제2 상태 동안에 A/D 변환기(30)가 변환한 하나의 전압값 Rbd와 메모리(60)에 기억되어 있는 2개의 전압값 Rbd의 평균값인 평균 전압값 Rbdave를 제2 데이터 처리부(53)가 산출한다. 측정 장치(1)는 연산부(54)가 평균 전압값 Radave, 평균 전압값 Rbdave 및 기전력 데이터(ED)에 기초하여 측정 대상물(W)의 온도를 산출하고, 산출된 온도를 측온 데이터(TD)로서 메모리(60)에 기억시킨다.

실시 형태 1에 따른 측정 장치(1)는, MUX(40)를 가지며, 정보 처리부인 제어 회로(50)가 단일의 MPU(70)에 의해 구성됨으로써, 전압값 Rad 및 전압값 Rbd를 처리한다. 이 때문에, 측정 장치(1)는 전압값 Rad 및 전압값 Rbd를 처리하기 위해 부품을 두 개 가질 필요가 없게 된다. 그 결과, 측정 장치(1)는 부품 개수가 증가되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 실시 형태 1에 따른 측정 장치(1) 및 측정 방법에 의하면, MUX(40)의 제1 상태와 제2 상태의 전환하는 타이밍이, 전압값 Raa 및 전압값 Rba의 단위 시간당 변화량의 차에 따라 정해져 있다. 또한, 실시 형태 1에 따른 측정 장치(1) 및 측정 방법에 의하면, MUX(40)의 제1 상태와 제2 상태의 전환하는 타이밍은, 변화량이 많은 전압값 Raa를 전압값 Rad로 변환하는 수가 변화량이 적은 전압값 Rba를 전압값 Rbd로 변환하는 수보다도 많게 되는 타이밍으로 정해져 있다. 이 때문에, 측정 장치(1) 및 측정 방법은, 단위 시간당으로 산출할 수 있는 측정 대상물(W)의 온도, 즉, 측온 데이터(TD)의 수를 증가시킬 수 있다. 그 결과, 측정 장치(1) 및 측정 방법은, 측온 데이터(TD)의 산출 주기를 짧게 할 수 있다.

또한, 측정 장치(1) 및 측정 방법에서는, MUX(40)의 제1 상태와 제2 상태의 전환하는 타이밍은, 변화량이 많은 전압값 Raa를 전압값 Rad로 변환하는 수가 변화량이 적은 전압값 Rba를 전압값 Rbd로 변환하는 수보다도 많게 되는 타이밍으로 정해져 있기 때문에, 변화량이 많은 전압값 Raa를 전압값 Rad로 변환하는 수를 증가시켜도, 측온 데이터(TD)를 산출하기 위해서 걸리는 시간이 장시간화되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 측정 장치(1) 및 측정 방법은, 측온 데이터(TD)를 산출하기 위해서 걸리는 시간의 장시간화를 억제하면서도, 측온 데이터(TD)의 정밀도 향상을 도모할 수 있다.

측정 장치(1) 및 측정 방법에서는, MUX(40)의 제1 상태와 제2 상태의 전환하는 타이밍은, 변화량이 많은 전압값 Raa를 전압값 Rad로 변환하는 수가 변화량이 적은 전압값 Rba를 전압값 Rbd로 변환하는 수보다도 많게 되는 타이밍으로 정해져 있다. 이 때문에, 측정 장치(1) 및 측정 방법은, 전압값 Rbd로 변환하는 수를 억제해도, 전압값 Rba의 변화량이 적기 때문에, 측온 데이터(TD)의 정밀도가 저하되는 것을 억제할 수 있다.

측정 장치(1) 및 측정 방법은, 제어 회로(50)가 MUX(40)의 1회의 제1 상태에 있어서의 전압값 Rad를 처리하므로, 측온 데이터(TD)를 산출하기 위해서 걸리는 시간이 장시간화되는 것을 억제할 수 있다.

측정 장치(1) 및 측정 방법은, 제어 회로(50)가 MUX(40)의 복수 회의 제2 상태에 있어서의 전압값 Rbd를 처리한다. 또한, 측정 장치(1) 및 측정 방법은, 처리에 있어서는, 메모리(60)에 기억된 과거의 제2 상태에 있어서의 전압값 Rbd를 처리한다. 그 결과, 측정 장치(1) 및 측정 방법은, 평균 전압값 Rbdave를 복수의 전압값 Rbd로부터 산출할 수 있어, 측온 데이터(TD)의 정밀도가 저하되는 것을 억제할 수 있다.

측정 장치(1) 및 측정 방법은, 제어 회로(50)가 복수의 전압값 Rad의 평균 전압값 Radave를 산출하고, 복수의 전압값 Rbd의 평균 전압값 Rbdave를 산출하므로, 측정 대상물(W)의 온도, 즉, 측온 데이터(TD)의 정밀도 향상을 도모할 수 있다.

실시 형태 2.

다음으로, 본 발명의 실시 형태 2에 따른 측정 장치(1-2) 및 측정 방법을 도면에 기초하여 설명한다. 도 9는 실시 형태 2에 따른 측정 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 10은 도 9에 도시된 측정 장치의 제어 회로의 A/D 변환기, 제1 데이터 처리부, 제2 데이터 처리부 및 연산부의 동작을 나타내는 도면이다. 도 9 및 도 10에 있어서, 실시 형태 1과 동일 부분에는, 동일 부호를 부여하고 설명을 생략한다.

실시 형태 2에 따른 측정 장치(1-2)는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 실시 형태 1의 측정 장치(1)의 열전대(10) 및 냉접점 보상 저항(20) 대신에 측온 저항체(80)를 구비하고, 측온 저항체(80)에 전류를 공급하는 정전류 회로(82)를 구비하고 있는 것 이외에는, 실시 형태 1과 동일한 구성이다.

측온 저항체(80)는 미리 온도와 전기 저항의 관계가 파악되어 있는 금속에 의해 구성되고, 측정 대상물(W)에 고정된다. 측온 저항체(80)는 일단이 케이블(81) 및 단자대(3)를 통해서 제1 입력 단자(41)에 접속하고, 타단이 케이블(81) 및 단자대(3)를 통해서 제2 입력 단자(42)에 접속하고 있다. 또한, 측온 저항체(80)의 타단은, 어스에도 접속된다. 측온 저항체(80)는 단자대(3)와 제1 입력 단자(41) 사이에 접속된 정전류 회로(82)에 의해 일단으로부터 전류가 공급된다. 측온 저항체(80)는 정전류 회로(82)에 의해 전류가 공급되면, 측온 저항체(80)의 온도에 따른 제1 데이터인 전압값 Raa2를 발생시킨다. 전압값 Raa2는 측정 대상물(W)의 온도에 따라 변화하는 전압값이다.

실시 형태 2에 따른 측정 장치(1-2)의 MUX(40)의 제1 입력 단자(41)는, MUX(40)가 제1 상태인 때에, 전압값 Raa2가 입력된다. 제2 입력 단자(42)는, MUX(40)가 제2 상태인 때에, 정전류 회로(82)가 공급하는 전류값에 따른 케이블(81)의 전기 저항(r)에 기인하는 제2 데이터인 전압값 Rba2가 입력된다. 전압값 Rba2는, 케이블(81)의 전기 저항(r)에 기인하기 때문에, 전압값 Raa2 보다도 단위 시간당 변화량이 적다. 전압값 Raa2 및 전압값 Rba2는, 실시 형태 1의 전압값 Raa 및 전압값 Rba와 마찬가지로, 아날로그 신호이다.

또한, 실시 형태 2에 따른 측정 장치(1-2)의 MUX(40)는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 전압값 Raa2 및 전압값 Rba2의 단위 시간당 변화량의 차에 따라서, 제1 상태와 제2 상태를 전환하는 타이밍이 정해져 있다. 실시 형태 2에 따른 측정 장치(1-2)의 MUX(40)의 제1 상태와 제2 상태를 전환하는 타이밍은, 전압값 Raa2와 전압값 Rba2 중 변화량이 많은 한쪽인 전압값 Raa2를 A/D 변환기(30)에 의해 전압값 Rad2로 변환하는 수가, 변화량이 적은 다른 쪽인 전압값 Rba2가 전압값 Rbd2로 변환되는 수보다도 많게 되는 타이밍으로 정해져 있다.

실시 형태 2에 있어서, 측정 장치(1-2)의 제어 회로(50)의 주기 제어부(51)는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 도 10에 나타내는 바와 같이, 제1 상태에 있어서 A/D 변환기(30)가 전압값 Rad2를 3개 생성하는 것과, 제2 상태에 있어서 A/D 변환기(30)가 전압값 Rbd2를 1개만 생성하는 것을 반복할 수 있는 타이밍으로, 전환 신호를 MUX(40)에 출력한다.

실시 형태 2에 있어서, 측정 장치(1-2)의 메모리(60)는, 기전력 데이터 기억 영역(62) 대신에 저항 온도 관계 데이터 기억 영역(64)을 구비한다. 실시 형태 2에 있어서, 저항 온도 관계 데이터 기억 영역(64)은, 측온 저항체(80)의 온도와 전기 저항의 관계를 나타내는 저항 온도 관계 데이터(RT)를 기억하고 있다.

실시 형태 2에 있어서, 측정 장치(1-2)의 제어 회로(50)의 연산부(54)는, 평균 전압값 Radave2, 평균 전압값 Rbdave2 및 이하의 식 1을 이용하여, 측온 저항체(80)가 발생시키는 전압값을 산출한다. 측정 장치(1-2)의 제어 회로(50)의 연산부(54)는, 산출된 측온 저항체(80)가 발생시키는 전압값과 저항 온도 관계 데이터(RT)를 이용하여, 측정 대상물(W)의 온도, 즉, 측온 데이터(TD)를 산출한다.

Radave2-(2×Rbdave2) … 식 1

실시 형태 2에 따른 측정 장치(1-2)는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 전압값 Raa2 및 전압값 Rba2를 샘플링하여, 전압값 Rad2 및 전압값 Rbd2에 따른 측정 대상물(W)의 상태량인 온도를 측정하는 측정 방법을 실행한다. 측정 장치(1-2)는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 제어 회로(50)의 주기 제어부(51)가 MUX(40)에 전환 신호를 출력하고, MUX(40)가 1회의 제1 상태 동안에 A/D 변환기(30)가 3개의 전압값 Raa2를 전압값 Rad2로 변환한다. MUX(40)가 1회의 제2 상태 동안에 A/D 변환기(30)가 1개의 전압값 Rba2를 전압값 Rbd2로 변환한다.

측정 장치(1-2)는 MUX(40)가 1회의 제1 상태 동안에 A/D 변환기(30)가 변환한 3개의 전압값 Rad2의 평균값인 평균 전압값 Radave2를 제1 데이터 처리부(52)가 산출한다. 측정 장치(1-2)는 MUX(40)가 1회의 제2 상태 동안에 A/D 변환기(30)가 변환한 1개의 전압값 Rbd2와 메모리(60)에 기억되어 있는 2개의 전압값 Rbd2의 평균값인 평균 전압값 Rbdave2를 제2 데이터 처리부(53)가 산출한다. 측정 장치(1-2)는 연산부(54)가 평균 전압값 Radave2, 평균 전압값 Rbdave2, 식 1 및 저항 온도 관계 데이터(RT)에 기초하여 측정 대상물(W)의 온도를 산출하고, 산출된 온도를 측온 데이터(TD)로서 메모리(60)에 기억시킨다.

실시 형태 2에 따른 측정 장치(1-2)에 의하면, MUX(40)를 마련하고, 정보 처리부인 제어 회로(50)가 단일의 MPU(70)에 의해 구성됨으로써, 전압값 Rad2 및 전압값 Rbd2를 처리한다. 그 결과, 측정 장치(1-2)는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 전압값 Rad2 및 전압값 Rbd2를 처리하기 위해 부품을 2개 마련할 필요가 없게 되어, 부품 개수가 증가되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 실시 형태 2에 따른 측정 장치(1-2) 및 측정 방법에 의하면, MUX(40)의 제1 상태와 제2 상태의 전환하는 타이밍이, 전압값 Raa2 및 전압값 Rba2의 단위 시간당 변화량의 차에 따라서 정해져 있다. 또한, 실시 형태 2에 따른 측정 장치(1-2) 및 측정 방법에 의하면, MUX(40)의 제1 상태와 제2 상태의 전환하는 타이밍은, 변화량이 많은 전압값 Raa2를 전압값 Rad2로 변환하는 수가 변화량이 적은 전압값 Rba2를 전압값 Rbd2로 변환하는 수보다도 많게 되는 타이밍으로 정해져 있다. 그 결과, 측정 장치(1-2) 및 측정 방법은, 실시 형태 1과 마찬가지로, 측온 데이터(TD)의 산출 주기를 짧게 할 수 있다. 또한, 실시 형태 2에 따른 측정 장치(1-2) 및 측정 방법에서는, MUX(40)의 제1 상태와 제2 상태의 전환하는 타이밍은, 변화량이 많은 전압값 Raa2를 전압값 Rad2로 변환하는 수가 변화량이 적은 전압값 Rba2를 전압값 Rbd2로 변환하는 수보다도 많게 되는 타이밍으로 정해져 있기 때문에, 실시 형태 1과 마찬가지로, 측온 데이터(TD)를 산출하기 위해서 걸리는 시간의 장시간화를 억제하면서도, 측온 데이터(TD)의 정밀도 향상을 도모할 수 있다.

이상의 실시 형태에 나타낸 구성은, 본 발명의 내용 중 일례를 나타내는 것이며, 다른 공지된 기술과 조합하는 것도 가능하고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서, 구성의 일부를 생략, 변경하는 것도 가능하다.

1, 1-2 측정 장치, 30 A/D 변환기(샘플링부), 40 MUX(전환부), 41 제1 입력 단자(제1 데이터 입력부), 42 제2 입력 단자(제2 데이터 입력부), 50 제어 회로(정보 처리부), Ra, Raa 전압값(제1 데이터), Rb, Rba 전압값(제2 데이터), Rad 전압값(샘플링 결과), Rbd 전압값(샘플링 결과), Radave, Rbdave 평균 전압값(평균값), TD 측온 데이터(상태량), W 측정 대상물.

Claims

제1 데이터가 입력되는 제1 데이터 입력부와, 상기 제1 데이터에 대해서 단위 시간당 변화량이 작은 제2 데이터가 입력되는 제2 데이터 입력부를 가지고, 상기 제1 데이터가 선택되어 있는 기간이 제2 데이터가 선택되어 있는 기간보다도 길게 되도록, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터 중 어느 한쪽을 선택 전환하여 출력하는 전환부와,
상기 전환부로부터 출력되는 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를, 제1 주기마다, 순차적으로, 아날로그 디지털 변환하여 출력하는 아날로그 디지털 변환기와,
상기 아날로그 디지털 변환기로부터 출력되는 아날로그 디지털 변환된 복수의 제1 데이터의 평균값을 연산하고, 상기 아날로그 디지털 변환기로부터 출력되는 아날로그 디지털 변환된 복수의 제2 데이터의 평균값을 연산하고, 상기 복수의 제1 데이터의 평균값과 상기 복수의 제2 데이터의 평균값에 기초하여 측정 대상물의 상태량을 연산하는 정보 처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전환부는, 복수 개의 상기 제1 데이터가 연속해서 아날로그 디지털 변환된 후, 1개의 상기 제2 데이터가 아날로그 디지털 변환되는 동작이 반복되도록, 상기 선택 전환을 실행하는 측정 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제1 데이터는 상기 측정 대상물에 고정된 열전대에 의해서 얻어지는 전압에 대응하고,
상기 제2 데이터는 냉접점 보상 저항에 의해서 얻어지는 전압에 대응하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제1 데이터는 상기 측정 대상물에 고정된 측정 저항체에 의해서 얻어지는 전압에 대응하고,
상기 제2 데이터는 상기 측정 저항체에 접속된 케이블의 전기 저항에 의해서 얻어지는 전압에 대응하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
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