KR20100080185A - Temperature detector and measurement method of the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A temperature measuring device and a temperature measuring method using the same are provided to improve accuracy of the temperature measuring device using two matched constant current sources. CONSTITUTION: A temperature measuring device comprises a temperature measuring sensor(110), constant current sources(131,132), and a converter(140). The temperature measuring sensor is connected to an object and outputs an analog voltage value. The constant current sources are input to both ends of the temperature measuring sensor. The converter is connected to an output end of the temperature measuring sensor and converts the analog voltage signal into a digital output signal.

Description

온도 측정 장치 및 이를 이용한 온도 측정 방법{Temperature Detector and Measurement Method Of The Same}Temperature measuring device and temperature measuring method using same {Temperature Detector and Measurement Method Of The Same}

본 발명은 측온 저항체를 이용한 온도 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 두 개의 정전류원을 이용하여 온도 드리프트에 대응할 수 있는 특성이 있는 온도 측정 장치를 제공한다. The present invention relates to a temperature measuring apparatus and a method using a temperature resistance resistor, and in particular, to provide a temperature measuring apparatus having a characteristic capable of coping with temperature drift using two constant current sources.

본 발명은 측온 저항체(RTD: Resistance Temperature Detector)를 이용한 온도 측정 회로에 관한 것으로, 특히 산업용 온도 제어나 측정을 위해 사용되는 기기에 적용할 수 있는 종래의 방법보다 향상된 온도 측정 방법을 제시함으로써 정밀한 온도 측정에 이바지하고자 고안된 것이다. The present invention relates to a temperature measuring circuit using a resistance temperature detector (RTD), and in particular, by providing an improved temperature measuring method than a conventional method which can be applied to an apparatus used for industrial temperature control or measurement. It is designed to contribute to the measurement.

측온 저항체는 온도 계수에 따라 직접 저항이 변하는 방식으로 온도를 측정하는 센서 중의 하나로, 상기 센서는 대상체의 온도를 그에 상응하는 저항값으로 변환시킨다. 상기 측온 저항체에서 이용하는 센서는 다양한 형태와 크기로 사용되며 캡슐에 넣어서 유체의 흐름에 직접 노출하여 사용하는 것으로, 브리지 회로 또는 정전류 회로를 사용한다. 일반적인 측온 저항체는 백금, 니켈 또는 니켈 합금으 로 만들어진 것이다. 상기 측온 저항체는 2선 방식과 3선 방식이 대표적이다. 상기 2선 방식의 측온 저항체는 전류 소스에 의해 구동되고, 이 전류는 일정하므로 전압 변화는 온도에 따른 저항 변화에 비례하는 방식이다. 3선 방식의 측온 저항체는 3선 브리지 회로에 연결되고, 상기 브리지 출력 전압은 측온 저항체의 저항의 변화를 감지하는 곳에 사용된다. The RTD is one of sensors that measure temperature in a manner in which resistance is directly changed according to a temperature coefficient, and the sensor converts the temperature of the object into a corresponding resistance value. The sensor used in the RTD is used in various shapes and sizes, and is used by directly encapsulating the fluid flow in a capsule and using a bridge circuit or a constant current circuit. Common resistance thermometers are made of platinum, nickel or nickel alloys. The RTDs are representative of two-wire and three-wire systems. The 2-wire RTD is driven by a current source, and since the current is constant, the voltage change is proportional to the resistance change with temperature. The 3-wire RTD is connected to a 3-wire bridge circuit, and the bridge output voltage is used to sense a change in resistance of the RTD.

상기 측온 저항체의 저항값을 구한 후, 측정된 저항값을 이용하여 온도 대 저항 표를 참조해서 현재의 온도 값을 알 수 있다. 그러나 센서의 저항값을 직접 측정하기 위하여 저항체에 일정한 정전류를 흘려 보낸 후, 그 전압을 측정하여 저항값을 계산하는 방법을 사용한다. After the resistance value of the RTD is obtained, the present temperature value may be obtained by referring to the temperature vs. resistance table using the measured resistance value. However, in order to measure the resistance of the sensor directly, a constant constant current flows through the resistor, and then the voltage is measured to calculate the resistance.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 두개의 매칭된 정전류원을 이용하여 온도 드리프트 특성에 따른 오차를 최소화하여, 측온 저항체를 이용한 온도 측정 장치의 정밀도를 높이는 장치 및 방법을 제공함에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention for solving the above problems is to provide an apparatus and method for increasing the precision of a temperature measuring device using a resistance thermometer by minimizing errors caused by temperature drift characteristics using two matched constant current sources. have.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 예와 관련된 온도 측정 장치는, 측온 대상에 연결되고, 통과되는 전류에 따라 가변되는 전압값을 출력하는 측온 저항체 센서, 상기 측온 저항체 센서의 저항 양단으로 각각 입력되는 2개의 정전류원 및 상기 측온 저항체 센서의 출력단에 연결되고, 아날로그 전압 신호를 디지털 출력 신호로 변환하여 출력하는 변환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.Temperature measuring device according to an embodiment of the present invention for realizing the above object is connected to the temperature measuring object, each of the resistance thermometer of the RTD and the resistance of the RTD sensor outputs a voltage value that varies according to the current passing through each; And a converter connected to two constant current sources to be input and an output terminal of the RTD sensor, and converting an analog voltage signal into a digital output signal and outputting the digital output signal.

이에 따라, 온도를 측정하는 상기 3선식 센서에 2개의 정전류원을 매칭시켜 배치함으로써 3선식 센서의 측온 저항체에서만 측정되는 전압만을 측정할 수 있도록 하여 도선 저항의 오차를 제거하고, 변환기에 입력되는 전류값에 무관하게 디지털 변환하도록 하여 온도 드리프트에 의한 오차를 제거할 수 있는 이점이 있다.Accordingly, by matching two constant current sources to the three-wire sensor for measuring temperature, only the voltage measured only at the RTD of the three-wire sensor can be measured, thereby eliminating errors in the lead resistance, and the current input to the converter. By digitally converting regardless of the value, there is an advantage that an error due to temperature drift can be eliminated.

또한, 상기 정전류원은 상기 변환기 내부에 포함되는 것을 특징으로 한다.In addition, the constant current source is characterized in that included in the converter.

이에 따라, 정밀한 정전류원을 개별적으로 구비하는 대신, 정전류원이 표함된 아날로그 디지털 변환기를 사용함으로써 비용 절감 효과와 함께 시스템 구성을 단순화 시키는 이점이 있다.Accordingly, instead of having a precise constant current source individually, there is an advantage of simplifying the system configuration with cost reduction effect by using an analog-digital converter with a constant current source.

또한, 상기 변환기는, 다양한 채널을 통해 입력되는 아날로그 전압 신호를 하나씩 선택하여 출력하는 멀티 플렉서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The converter may further include a multiplexer for selecting and outputting analog voltage signals input through various channels one by one.

이에 따라, 상기 온도 측정 장치는 다양한 채널을 통해서 구동될 수 있고, 각 지점마다 측정기를 별도로 구비하지 않아도 상기 다양한 채널을 하나씩 선택하여 출력하는 멀티 플렉서를 구비하여 단순한 시스템 구성으로 다양한 채널을 구동할 수 있는 이점이 있다.Accordingly, the temperature measuring device may be driven through various channels, and the multiplexers may select and output the various channels one by one without having a separate measuring device at each point to drive various channels in a simple system configuration. There is an advantage to this.

또한, 상기 변환기는, 입력되는 아날로그 전압 신호를 증폭하여 출력하는 계측용 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The converter may further include a measuring amplifier for amplifying and outputting an input analog voltage signal.

이에 따라, 상기 계측용 증폭기를 이용하여 온도 센서를 통해 출력되는 미세한 아날로그 입력 신호를 증폭시킬 수 있는 이점이 있다.Accordingly, there is an advantage that can use the measurement amplifier to amplify the minute analog input signal output through the temperature sensor.

또한, 상기 변환기는, 기준 전압 발생을 위한 정밀 기준 저항을 포함하고, 상기 정밀 기준 저항은 전류원의 전류가 상기 센서를 통해 배출되는 한 도선에 연결되어 변환기의 기준 전압으로 입력되는 것을 특징으로 한다. In addition, the converter includes a precision reference resistor for generating a reference voltage, the precision reference resistor is characterized in that connected to the lead as long as the current of the current source is discharged through the sensor is input to the reference voltage of the converter.

이에 따라, 통상 고가의 정밀한 기준 전압 IC를 사용하는 방법에서 저가의 정밀 기준 저항으로 대체하여 상기 온도 측정 장치의 생산이 비용 절감 효과를 가지는 이점이 있다.Accordingly, there is an advantage in that the production of the temperature measuring device has a cost reduction effect by substituting a low-cost precision reference resistor in the method of using a high-precision precision reference voltage IC.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 온도 측정 장치 및 이를 이용한 온도 측정 방법에 따르면, 정밀한 정전류원을 별도로 구비하는 대신 매칭된 2개의 정전류원을 이용하여 도선 저항을 제거하면서 변환기에 입력되는 온도 드리프트 영향을 제거하여 정밀한 온도 측정이 가능하게 하는 이점이 있다. According to the temperature measuring device and the temperature measuring method using the same according to the present invention configured as described above, instead of having a precise constant current source separately, the effect of temperature drift input to the transducer while removing the wire resistance using two matched constant current sources This eliminates the need for precise temperature measurements.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 참조번호 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, a detailed description of a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the same reference numerals and the same elements among the drawings are denoted by the same reference numerals and symbols as much as possible even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1 은 본 발명의 일 실시 예로서 온도 측정 장치의 회로도이다. 1 is a circuit diagram of a temperature measuring device as an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 측정 장치는 센서(110), 정전류원(131,132), 변환기(140)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a temperature measuring device according to an embodiment of the present invention includes a sensor 110, constant current sources 131 and 132, and a converter 140.

상기 센서(110)는 온도를 측정해야 대상에 연결된 상태로, 통과되는 전류에 따른 전압값을 출력한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 측정 장치의 상기 센 서(110)는 측온 저항체를 사용한다. 상기 측온 저항체는 온도를 측정하는 저항 소자로, 온도의 상승에 비례해서 저항값이 상승하는 성질을 이용한다. 상기 측온 저항체는 2선, 3선, 4선 등의 저항 소자가 있으며, The sensor 110 is connected to the object to measure the temperature, and outputs a voltage value according to the current passing through. The sensor 110 of the temperature measuring device according to an embodiment of the present invention uses a resistance thermometer. The RTD is a resistance element for measuring a temperature, and uses a property in which a resistance value increases in proportion to an increase in temperature. The RTD includes resistance elements such as two wires, three wires, and four wires.

본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 장치는 3선 방식을 이용한다. 상기 3선식 측온 저항체를 포함하는 센서는 변화되는 저항값을 전압값을 통하여 출력하게 한다. 상기 3선식 측온 저항체의 제 1 도선은 제 1 정전류원(131)의 전류가 통과하고, 제 2 도선은 제 2 정전류원(132)의 전류가 통과한다. 또한, 제 3 도선은 상기 제 1 정전류원 및 제 2 정전류원의 전류가 함께 배출되는 도선이 될 수 있다.Temperature measuring device according to an embodiment of the present invention uses a three-wire method. The sensor including the 3-wire RTD causes the resistance value to be output through the voltage value. The current of the first constant current source 131 passes through the first lead of the 3-wire RTD, and the current of the second constant current source 132 passes through the second lead. In addition, the third conductive line may be a conductive line through which the current of the first constant current source and the second constant current source are discharged together.

상기 센서(110)에 제 1 도선(121)을 통해 전류를 흘리고, 상기 제 1 도선(121)에 걸리는 전압과 제 2 도선(122)에 걸리는 전압의 차를 측정하여 상기 센서에 걸리는 전압값을 측정한다. 상기 센서에 걸리는 전압은 공통형 전압(common-mode voltage)으로 상기 두 전선 사이의 전압차를 측정하게 되어 오차를 발생하지 않게 된다. A current flows through the first conductive line 121 to the sensor 110, and a voltage value applied to the sensor is measured by measuring a difference between the voltage across the first conductive line 121 and the voltage across the second conductive line 122. Measure The voltage applied to the sensor is a common-mode voltage, and the voltage difference between the two wires is measured so that no error occurs.

상기 정전류원은 제 1 전류원(131)과 제 2 전류원(132)를 포함하는 2개의 정전류원이 매치(match)된 상태로 상기 센서(110)의 제 1 도선(121) 및 제 2 도선(122)에 연결된다. 상기 제 1 전류원(131)과 제 2 전류원(132)은 같은 전류값을 출력시킨다. The constant current source includes a first conductive line 121 and a second conductive line 122 of the sensor 110 in a state where two constant current sources including the first current source 131 and the second current source 132 are matched. ) The first current source 131 and the second current source 132 output the same current value.

상기 제 1 전류원(131)은 제 1 도선(121)을 통과하면서 변환기의 신호 입력단에 전압 오차를 발생시킨다. 상기 발생된 오차를 보상하기 위하여 변환기의 (-) 도선에 연결된 제 2 전류원(122)이 사용된다. 상기 제 2 전류원(132)의 전류는 제 2 도선(122)을 통과하게 된다. 상기 제 1 도선(121)과 제 2 도선(122)는 같은 재질과 길이를 사용하여 같은 저항값을 가지게 할 수 있다. 따라서, 상기 제 1 전류원(131)과 제 2 전류원(132)이 같은 값이라 가정하면, 상기 제 1 도선(121)을 통과하며 발생하는 전압 오차는 제 2 도선(122)을 통과하며 발생하는 전압 오차와 같은 값이되어 서로 상쇄되므로 상기 오차가 제거될 수 있다. The first current source 131 passes through the first conductive line 121 and generates a voltage error at the signal input terminal of the converter. A second current source 122 connected to the negative lead of the converter is used to compensate for the generated error. The current of the second current source 132 passes through the second lead 122. The first conductive line 121 and the second conductive line 122 may have the same resistance value using the same material and length. Therefore, assuming that the first current source 131 and the second current source 132 are the same value, the voltage error generated while passing through the first conductive line 121 passes through the second conductive line 122. The error can be canceled because they become the same value and cancel each other out.

상기 변환기(140)는 아날로그-디지털 변환기로 아날로그 입력 전압 신호를 디지털 입력 전압 신호로 변환한다. 상기 변환기(140)에는 기준 전압을 발생시키는 기준 전압 IC가 포함되어, 아날로그-디지털 변환 결과의 범위를 결정한다. The converter 140 converts an analog input voltage signal into a digital input voltage signal using an analog-to-digital converter. The converter 140 includes a reference voltage IC for generating a reference voltage to determine a range of analog-to-digital conversion results.

본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 측정 장치는 기준 전압 IC를 대체하여 정밀 기준 저항(124)을 제 3 도선(123)에 연결하여 구성한다. 상기 정밀 기준 저항(124)은 상기 변환기의 기준 전압 입력 단자(

Figure 112008091148139-PAT00001
)에 연결되어 사용된다. 상기 정밀 기준 저항(124)으로 발생된 기준 전압이 상기 변환기의 기준 입력 전압이 되고, 아날로그-디지털 변환 결과의 최소값 및 최대값을 통한 범위를 결정하게 된다. The temperature measuring device according to an embodiment of the present invention is configured by connecting the precision reference resistor 124 to the third conductive wire 123 in place of the reference voltage IC. The precision reference resistor 124 is a reference voltage input terminal of the converter (
Figure 112008091148139-PAT00001
It is used in connection with). The reference voltage generated by the precision reference resistor 124 becomes the reference input voltage of the converter and determines a range through the minimum and maximum values of the analog-to-digital conversion result.

이하, 변환기의 입력단에서 측정되는 전압값을 수식으로 설명하면 아래와 같다. 상기 변환기의 (+) 입력 단자와 (-) 입력 단자로 들어가는 전류는 0이라고 가정한다. Hereinafter, the voltage value measured at the input terminal of the converter will be described as follows. It is assumed that the current entering the positive and negative input terminals of the converter is zero.

Figure 112008091148139-PAT00002
Figure 112008091148139-PAT00002

Figure 112008091148139-PAT00003
Figure 112008091148139-PAT00003

Figure 112008091148139-PAT00004
Figure 112008091148139-PAT00004

Figure 112008091148139-PAT00005
Figure 112008091148139-PAT00005

상기 변환기의 입력 전압

Figure 112008091148139-PAT00006
은 제 1 도선의 전압인
Figure 112008091148139-PAT00007
과 제 2 도선의 전압인
Figure 112008091148139-PAT00008
의 차로 측정될 수 있다. 상기 제 1 도선의 전압인
Figure 112008091148139-PAT00009
은 제 1 도선의 저항
Figure 112008091148139-PAT00010
과 센서의 저항
Figure 112008091148139-PAT00011
와 제 1 전류원의 전류
Figure 112008091148139-PAT00012
의 곱으로 표현할 수 있다. 또한, 상기 제 2 도선의 전압인
Figure 112008091148139-PAT00013
는 제 2 도선의 저항
Figure 112008091148139-PAT00014
와 제 2 전류원의 전류
Figure 112008091148139-PAT00015
의 곱으로 표현할 수 있다. 상기 제 1 전류원의 전류인
Figure 112008091148139-PAT00016
과 제 2 전류원의 전류인
Figure 112008091148139-PAT00017
의 값은 동일하므로,
Figure 112008091148139-PAT00018
를
Figure 112008091148139-PAT00019
으로 대체할 수 있고, 상기 제 1 도선과 제 2 도선을 같은 길이 및 같은 재질로 만들 경우 저항값이 동일하여
Figure 112008091148139-PAT00020
값을
Figure 112008091148139-PAT00021
값으로 대체할 수 있다. 상기와 같은 방법으로 상기 수식을 정리하면, 상기 변환기의 입력 전압
Figure 112008091148139-PAT00022
은 제 1 전류원의 전류값인
Figure 112008091148139-PAT00023
과 센서의 저항 값인
Figure 112008091148139-PAT00024
의 곱으로 표현된다. Input voltage of the transducer
Figure 112008091148139-PAT00006
Is the voltage of the first conductor
Figure 112008091148139-PAT00007
Voltage of the second and second
Figure 112008091148139-PAT00008
It can be measured by the difference of. Is the voltage of the first lead
Figure 112008091148139-PAT00009
Silver resistance of the first conductor
Figure 112008091148139-PAT00010
And the resistance of the sensor
Figure 112008091148139-PAT00011
And the current of the first current source
Figure 112008091148139-PAT00012
It can be expressed as the product of. Also, the voltage of the second conductive line
Figure 112008091148139-PAT00013
Is the resistance of the second lead
Figure 112008091148139-PAT00014
And the current of the second current source
Figure 112008091148139-PAT00015
It can be expressed as the product of. The current of the first current source
Figure 112008091148139-PAT00016
And the current of the second current source
Figure 112008091148139-PAT00017
Since the values of are the same,
Figure 112008091148139-PAT00018
To
Figure 112008091148139-PAT00019
If the first wire and the second wire is made of the same length and the same material, the resistance value is the same
Figure 112008091148139-PAT00020
Value
Figure 112008091148139-PAT00021
Can be replaced with a value. If the equation is arranged in the same manner as above, the input voltage of the converter
Figure 112008091148139-PAT00022
Is the current value of the first current source
Figure 112008091148139-PAT00023
And the resistance of the sensor
Figure 112008091148139-PAT00024
It is expressed as the product of.

상기 수식의 결과에 따르더라도 변환기에 입력되는 전압은 상기 도선 저항인

Figure 112008091148139-PAT00025
및
Figure 112008091148139-PAT00026
에 무관하게 센서의 저항인
Figure 112008091148139-PAT00027
값에 관여하여 측정된다.According to the result of the above formula, the voltage input to the converter is the lead resistance
Figure 112008091148139-PAT00025
And
Figure 112008091148139-PAT00026
Independent of the sensor's resistance
Figure 112008091148139-PAT00027
Measured in relation to the value.

즉, 측정 장치에 온도의 드리프트(drift)가 발생하는 경우에도, 제 1 도선(121)과 제 2 도선(122)에 발생하는 오차 전압이 서로 상쇄되어 상기 온도 측정 장치는 온도 드리프트의 영향에서 벗어날 수 있다. That is, even when a drift of temperature occurs in the measuring device, the error voltages generated in the first conductive wire 121 and the second conductive wire 122 cancel each other, so that the temperature measuring device is free from the influence of the temperature drift. Can be.

이하, 상기 변환기에서 아날로그-디지털 결과값을 수식으로 설명하면 아래와 같다.Hereinafter, the analog-digital result value in the converter will be described as follows.

Figure 112008091148139-PAT00028
Figure 112008091148139-PAT00028

Figure 112008091148139-PAT00029
Figure 112008091148139-PAT00029

Figure 112008091148139-PAT00030
Figure 112008091148139-PAT00030

Figure 112008091148139-PAT00031
Figure 112008091148139-PAT00031

상기 변환기의 아날로그- 디지털 변환값은 입력 전압

Figure 112008091148139-PAT00032
에 대한 기준 입력 전압
Figure 112008091148139-PAT00033
의 비로 표현할 수 있고, 상기 입력 전압
Figure 112008091148139-PAT00034
은 제 1 도선의 전압인
Figure 112008091148139-PAT00035
과 제 2 도선의 전압인
Figure 112008091148139-PAT00036
의 차로 측정될 수 있다. 상기에서 살펴본 방법으로 입력 전압을 저항과 전류의 곱으로 표현하면, 상기 제 1 전류원의 전류인
Figure 112008091148139-PAT00037
과 제 2 전류원의 전류인
Figure 112008091148139-PAT00038
의 값이 동일하고, 상기 제 1 도선과 제 2 도선을 같은 길이 및 같은 재질로 만들 경우 저항값이 동일하여
Figure 112008091148139-PAT00039
값을
Figure 112008091148139-PAT00040
값으로 대체 하면, 상기 변환기의 입력 전압
Figure 112008091148139-PAT00041
은 제 1 전류원의 전류값인
Figure 112008091148139-PAT00042
과 센서의 저항값인
Figure 112008091148139-PAT00043
의 곱으로 표현된다. 또한, 기준 입력 전압
Figure 112008091148139-PAT00044
는 제 1 도선 전류 및 제 2 도선 전류가 합쳐진 전류의 양과 기준 저항
Figure 112008091148139-PAT00045
의 곱으로 표현될 수 있다. 또한, 상기 제 1 전류원의 전류인
Figure 112008091148139-PAT00046
과 제 2 전류원의 전류인
Figure 112008091148139-PAT00047
의 값이 동일하므로 상기 기준 입력 전압을 다시 표시하면, 2*
Figure 112008091148139-PAT00048
*
Figure 112008091148139-PAT00049
로 표시할 수 있다. 상기 수식을 정리한 결과, 전류값인
Figure 112008091148139-PAT00050
의 상쇄로 상기 아날로그-디지털 변환 결과는 기준 저항
Figure 112008091148139-PAT00051
와 센서의 저항
Figure 112008091148139-PAT00052
의 값에만 영향을 받는다.The analog-to-digital conversion value of the converter is the input voltage
Figure 112008091148139-PAT00032
Reference input voltage for
Figure 112008091148139-PAT00033
Can be expressed as the ratio of the input voltage
Figure 112008091148139-PAT00034
Is the voltage of the first conductor
Figure 112008091148139-PAT00035
Voltage of the second and second
Figure 112008091148139-PAT00036
It can be measured by the difference of. When the input voltage is expressed as the product of the resistance and the current as described above, the current of the first current source is
Figure 112008091148139-PAT00037
And the current of the second current source
Figure 112008091148139-PAT00038
Is the same value, the resistance value is the same when the first wire and the second wire are made of the same length and the same material
Figure 112008091148139-PAT00039
Value
Figure 112008091148139-PAT00040
If replaced with a value, the input voltage of the converter
Figure 112008091148139-PAT00041
Is the current value of the first current source
Figure 112008091148139-PAT00042
And resistance of the sensor
Figure 112008091148139-PAT00043
It is expressed as the product of. Also, reference input voltage
Figure 112008091148139-PAT00044
Is a reference resistance and the amount of current in which the first lead current and the second lead current
Figure 112008091148139-PAT00045
It can be expressed as the product of. Also, the current of the first current source
Figure 112008091148139-PAT00046
And the current of the second current source
Figure 112008091148139-PAT00047
Since the value of is the same, if the reference input voltage is displayed again, 2 *
Figure 112008091148139-PAT00048
*
Figure 112008091148139-PAT00049
Can be displayed as Summarizing the above formula, the current value is
Figure 112008091148139-PAT00050
The analog-to-digital conversion results from the offset of the reference resistor
Figure 112008091148139-PAT00051
And the resistance of the sensor
Figure 112008091148139-PAT00052
Only the value of is affected.

즉, 측정 장치에 온도의 드리프트(drift)가 발생하는 경우에도, 상기 아날로그- 디지털 변환 결과는 상기 전류의 변화가 변환기의 입력 전압 뿐만 아니라, 기준 입력 전압값에도 동시에 영향을 미치면서 서로 상쇄되어 전류 변화의 영향을 받지 않으므로, 상기 온도 측정 장치는 온도 드리프트의 영향에서 벗어날 수 있다. That is, even when a temperature drift occurs in the measuring device, the analog-to-digital conversion result cancels each other while the change in the current simultaneously affects not only the converter input voltage but also the reference input voltage value. Since it is not affected by changes, the temperature measuring device can be free from the effects of temperature drift.

또한, 상기 변환기는 상기 전류원(131, 132)을 상기 변환기의 내부 전류원으로 포함시켜 장치를 구성할 수 있다.In addition, the converter may configure the device by including the current source (131, 132) as an internal current source of the converter.

또한, 상기 변환기는 멀티 플랙서를 더 포함할 수 있다. 상기 멀티 플렉서(multiplexer)는 여러 개의 입력선 중에서 하나를 선택하여 단일 출력선으로 연결하는 조합회로를 의미한다. 즉, 다중 입력 데이터를 선택하여 단일 데이터로 출력한다. 상기 온도 측정 장치는 다양한 채널을 통해서 온도를 측정할 수 있고, 상기의 경우에 다양한 채널마다 변환기를 모두 구비할 수 없으므로, 멀티 플렉서를 더 포함하여 단일 데이터를 출력시켜 온도 측정에 이용할 수 있다.In addition, the transducer may further include a multiplexer. The multiplexer is a combination circuit that selects one of a plurality of input lines and connects it to a single output line. That is, multiple input data are selected and output as single data. The temperature measuring device may measure the temperature through various channels, and in this case, since the transducers may not be provided for each of the various channels, the temperature measuring apparatus may further include a multiplexer to output single data to be used for temperature measurement.

또한, 상기 변환기는 계측용 증폭기를 더 포함할 수 있다. 상기 계측용 증폭기는 상기 변환기에 입력되는 아날로그 전압 신호를 증폭하여 출력한다. 일반적으로, 상기 센서에 의해 발생하는 신호는 100mV 이하의 미세 신호이므로, 상기 계측용 증폭기를 더 구비하여 상기 미세 신호를 증폭시킬 수 있다. In addition, the transducer may further include a measuring amplifier. The measuring amplifier amplifies and outputs an analog voltage signal input to the converter. In general, since the signal generated by the sensor is a fine signal of 100mV or less, the measurement amplifier may be further provided to amplify the fine signal.

또한, 상기 변환기는 정전류원, 멀티 플렉서, 계측용 증폭기, 아날로그 디지털 변환부의 기능을 갖는 원칩 (one chip) 회로로 구성될 수 있으며, 이 경우 회로가 간단해지는 이점이 있다. In addition, the converter may be composed of a one-chip circuit having a function of a constant current source, a multiplexer, a measuring amplifier, and an analog-to-digital converter, in which case the circuit may be simplified.

또한, 상기 변환기는 시그마 델타 아날로그 디지털 변환기(sigma delta analog digital converter)를 사용할 수 있다. 상기 시그마 델타 아날로그 디지털 변환기는 아날로그 신호를 고속으로 디지털신호로 변환시키고, 최저 잡음 및 최대 대역폭을 제공한다. In addition, the converter may use a sigma delta analog digital converter. The sigma delta analog-to-digital converter converts an analog signal into a digital signal at high speed and provides the lowest noise and maximum bandwidth.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 계측용 증폭기(141,142)가 변환기 내부에 포함된 온도 측정 장치를 설명하는 도면이다.2 is a view for explaining a temperature measuring device in which the measuring amplifiers 141 and 142 are included in the transducer according to another embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 상기 계측용 증폭기(141, 142)가 상기 변환기에 포함되어 아날로그 입력 전압 신호를 증폭시켜 준다. 상기 변환기가 별도로 멀티 플렉서를 포함하는 경우에는 멀티 플렉서의 출력단에 연결되는 구조로, 하나의 계측용 증폭기로 입력 신호를 증폭할 수 있다. 2, the measuring amplifiers 141 and 142 are included in the converter to amplify the analog input voltage signal. When the converter separately includes a multiplexer, the converter is connected to an output terminal of the multiplexer, and the input signal may be amplified by one measuring amplifier.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 멀티 플렉서가 변환기 내부에 포함된 온도 측정 장치를 설명하는 도면이다. 3 is a diagram illustrating a temperature measuring apparatus in which a multiplexer is included in a transducer according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 상기 멀티 플렉서(143)가 상기 변환기에 포함되어 다양한 채널을 통한 입력 전압 신호를 하나의 입력 전압 신호로 출력시킨다. Referring to FIG. 3, the multiplexer 143 is included in the converter to output an input voltage signal through various channels as one input voltage signal.

도 4는 본 발명의 일 실시 예인 온도 측정 장치를 포함하는 온도 측정 시스템의 구성도이다.4 is a block diagram of a temperature measuring system including a temperature measuring device according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 상기 온도 측정 시스템은 센서(410), 멀티 플렉서(420), 계측용 증폭기(430), 변환기(440) 및 마이크로 프로세서(450)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the temperature measuring system includes a sensor 410, a multiplexer 420, a measuring amplifier 430, a transducer 440, and a microprocessor 450.

상기 센서(410)는 측온 대상에 연결되어, 통과되는 전류값으로 전압값을 측정한다. 상기 멀티 플렉서(420)는 상기 센서로부터 다양한 채널의 전압 신호값을 입력 받아, 하나씩 출력한다. 상기 계측용 증폭기(430)는 상기 멀티 플렉서로부터 하나의 미세한 전압 신호값을 입력받아, 그 크기를 증폭시켜 출력한다. 상기 변환기(440)는 상기 계측용 증폭기로부터 크기가 증폭된 아날로그 전압 신호값을 입력받아 디지털 값으로 변환하여 출력한다. 상기 마이크로 프로세서(450)는 상기 변환기로부터 디지털 전압값을 입력받아, 상기 정전류원의 전류값과 함께 연산하여 저항값을 출력한다. 또한, 상기 마이크로 프로세서(450)는 상기 연산된 저항값을 이용하여 미리 저장되어 있는 저항 대비 온도 변환표를 기준으로 온도를 환산하여 최종적으로 대상 물질의 온도를 출력한다. The sensor 410 is connected to the temperature measurement object, and measures the voltage value as the current value passed through. The multiplexer 420 receives voltage signal values of various channels from the sensor and outputs one by one. The measurement amplifier 430 receives one minute voltage signal value from the multiplexer, amplifies the amplitude signal, and outputs the amplified signal. The converter 440 receives an analog voltage signal whose amplitude is amplified from the measuring amplifier, converts it into a digital value, and outputs the digital value. The microprocessor 450 receives the digital voltage value from the converter, calculates the resistance along with the current value of the constant current source. In addition, the microprocessor 450 converts the temperature based on the temperature conversion table compared to the resistance stored in advance using the calculated resistance value and finally outputs the temperature of the target material.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되고 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 범위에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the appended claims as well as the equivalent scope of the claims.

도 1 은 본 발명의 일 실시 예로서 온도 측정 장치의 회로도.1 is a circuit diagram of a temperature measuring device as an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 정전류원이 변환기 내부에 포함된 온도 측정 장치를 설명하는 도면.2 is a view illustrating a temperature measuring device in which a constant current source is included in a converter according to another embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 멀티 플렉서가 변환기 내부에 포함된 온도 측정 장치를 설명하는 도면.3 is a view illustrating a temperature measuring device in which a multiplexer is included in a transducer according to another embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시 예인 온도 측정 장치를 포함하는 온도 측정 시스템의 구성도.4 is a block diagram of a temperature measuring system including a temperature measuring device according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 설명* Description of the main parts of the drawing

110: 센서110: sensor

121: 제 1 도선, 122: 제 2 도선, 123: 제 3 도선 124: 기준 저항121: first conductor, 122: second conductor, 123: third conductor 124: reference resistance

131: 제 1 정전류원, 132: 제 2 정전류원131: first constant current source, 132: second constant current source

140: 변환기140: converter

141, 142: 계측 증폭기141, 142: instrumentation amplifier

143: 멀티 플렉서143: multiplexer

Claims (6)

측온 대상에 연결되고, 통과되는 전류에 따라 가변되는 전압값을 출력하는 측온 저항체 센서;A RTD sensor connected to the RTD and outputting a voltage value varying according to a current passing through the RTD; 상기 측온 저항체 센서의 저항 양단으로 각각 입력되는 2개의 정전류원 및Two constant current sources respectively input to both ends of the resistance of the RTD sensor; 상기 측온 저항체 센서의 출력단에 연결되고, 아날로그 전압 신호를 디지털 출력 신호로 변환하여 출력하는 변환기를 포함하는 온도 측정 장치.And a converter connected to an output terminal of the RTD sensor and converting an analog voltage signal into a digital output signal to output the digital output signal. 제 1 항에 있어서, 상기 측온 저항체 센서는,The method of claim 1, wherein the RTD sensor, 상기 2 개의 정전류원 중 제 1 전류원의 전류가 통과하는 제 1 도선;A first conductive line through which a current of a first current source of the two constant current sources passes; 상기 2 개의 정전류원 중 제 2 전류원의 전류가 통과하는 제 2 도선 및A second conductive line through which a current of a second current source of the two constant current sources passes; 상기 제 1 도선의 전류 및 제 2 도선의 전류가 배출되는 제 3 도선을 포함하는 3선식 센서인 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.And a third wire sensor including a third lead wire through which the current of the first lead wire and the current of the second lead wire are discharged. 제 1 항에 있어서, 상기 정전류원은The method of claim 1, wherein the constant current source 상기 변환기 내부에 포함되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.Temperature measuring device, characterized in that included in the transducer. 제 1 항에 있어서, 상기 변환기는,The method of claim 1, wherein the converter, 다양한 채널을 통해 입력되는 아날로그 전압 신호를 하나씩 선택하여 출력하는 멀티 플렉서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.Temperature measuring device further comprises a multiplexer for selecting and outputting the analog voltage signal input through the various channels one by one. 제 1 항에 있어서, 상기 변환기는,The method of claim 1, wherein the converter, 입력되는 아날로그 전압 신호를 증폭하여 출력하는 계측용 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.And a measuring amplifier for amplifying and outputting an input analog voltage signal. 제 1 항에 있어서, 상기 변환기는,The method of claim 1, wherein the converter, 기준 전압 발생을 위한 정밀 기준 저항을 포함하고, Includes a precision reference resistor for generating a reference voltage, 상기 정밀 기준 저항은 전류원의 전류가 상기 센서를 통해 배출되는 한 도선에 연결되어 변환기의 기준 전압으로 입력되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.The precision reference resistor is connected to the conductor as long as the current of the current source is discharged through the sensor is input as a reference voltage of the transducer.
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