TWI529377B - Temperature measurement system and temperature measuring device - Google Patents

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Description

溫度測量系統及溫度測量器
本發明係關於一種溫度測量技術，特別是用於對連接溫度感測器與溫度測量器的訊號線的連接狀況進行檢查的連接狀況檢查技術。
作為以利用了測溫電阻元件的溫度感測器來對溫度進行測量的技術，現已被提出有三線式溫度測量技術(例如，參照專利文獻1-2等)。
該三線式溫度測量技術是用三根訊號線來連接內設有測溫電阻元件的溫度感測器與溫度測量器，並透過這些訊號線將定電流從溫度測量器供給到測溫電阻元件，由此對溫度進行測量的溫度測量技術。
專利文獻1：日本特開平09-105681號公報
專利文獻2：日本特開2012-242294號公報
圖6是一般的三線式溫度測量系統的配線例。利用這種三線式溫度測量系統，對工業廠房、建築物等設施內的溫度進行測量時，如圖6所示，將多芯電纜用作為來自程序室的各處所設置的溫度感測器的訊號線，並配線至與多通道輸入機器、測量機器一起被配置於控制室的溫度測量器。
因而，在溫度測量器為多通道對應的情況下，例如將來自於10個溫度 感測器的共計30根訊號線分別連接到共同的溫度測量器中所設置的各個通道的埠。因此，需要確認訊號線是否準確無誤地連接到對應的通道的埠。
但是，通常溫度測量器被設置於控制室，因此，過去在相距較遠的溫度感測器設置場所和控制室分別配置作業人員，利用導通測試器等檢查裝置，針對各訊號線進行確認連接的作業。
因此，存在為了進行溫度感測器的連接確認而耗費大量的時間和作業負擔的問題。
本發明正是為了解決此課題，其目的在於，提供一種能大幅地減少溫度感測器的連接確認所需要的時間和作業負擔的連接確認技術。
為了達成這種目的，本發明的溫度測量系統具有：溫度感測器，其具有測溫電阻元件；以及溫度測量器，其透過與前述測溫電阻元件的一端連接的第一訊號線、與前述測溫電阻元件的另一端連接的第二訊號線及第三訊號線，將定電流供給到前述測溫電阻元件，並基於在前述第一訊號線與前述第二訊號線之間產生的電壓差，輸出測量溫度，前述溫度測量器具有：第一定電流源，其供給透過前述溫度感測器的前述測溫電阻元件從前述第一訊號線返回到前述第三訊號線的第一定電流；第二定電流源，其供給從前述第二訊號線返回到前述第三訊號線的第二定電流；以及檢查開關，其對從前述第一定電流源到前述第一訊號線的前述第一定電流的供給和從前述第二定電流源到前述第二訊號線的前述第二定電流的供給進行控制，前述溫度感測器包括電流檢測通知部，其檢測有無從前述第三訊號線返回到該溫度測量器的回路電流並加以通知，前述檢查開關在溫度測量時，將前述第一定電流及前述第二定電流分別供給到前述第一訊號線 及前述第二訊號線，在檢查前述第一訊號線、前述第二訊號線及前述第三訊號線的連接狀況時，暫時停止前述第一定電流和前述第二定電流的供給，從而改變來自前述電流檢測通知部的通知內容。
又，本發明的溫度測量器透過與溫度感測器的測溫電阻元件的一端連接的第一訊號線、與前述測溫電阻元件的另一端連接的第二訊號線及第三訊號線，將定電流供給到前述測溫電阻元件，並基於在前述第一訊號線與前述第二訊號線之間產生的電壓差，輸出測量溫度，前述溫度測量器包括：第一定電流源，其供給透過前述溫度感測器的前述測溫電阻元件從前述第一訊號線返回到前述第三訊號線的第一定電流；第二定電流源，其供給從前述第二訊號線返回到前述第三訊號線的第二定電流；以及檢查開關，其對從前述第一定電流源到前述第一訊號線的前述第一定電流的供給和從前述第二定電流源到前述第二訊號線的前述第二定電流的供給進行控制，前述檢查開關在溫度測量時，將前述第一定電流及前述第二定電流分別供給到前述第一訊號線及前述第二訊號線，在檢查前述第一訊號線、前述第二訊號線及前述第三訊號線的連接狀況時，暫時停止前述第一定電流和前述第二定電流的供給，由此改變來自前述電流檢測通知部的通知內容，其中，前述電流檢測通知部被設置於前述溫度感測器且檢測有無從前述第三訊號線返回到該溫度測量器的回路電流並加以通知。
根據本發明，藉由來自於電流檢測通知部的通知內容是否因應檢查開關的開/關切換變化，能確認訊號線是否正常連接，能大幅地減少溫度感測器的連接確認所需要的時間和作業負擔。
1‧‧‧溫度測量系統
10‧‧‧溫度測量器
11‧‧‧檢測部
12‧‧‧控制部
13‧‧‧通訊I/F部
20‧‧‧溫度感測器
30‧‧‧移動終端
IS1‧‧‧定電流源(第一定電流源)
IS2‧‧‧定電流源(第二定電流源)
SW‧‧‧檢查開關
L1‧‧‧訊號線(第一訊號線)
L2‧‧‧訊號線(第二訊號線)
L3‧‧‧訊號線(第三訊號線)
OPA‧‧‧運算放大器
ADC‧‧‧A/D轉換器
PT‧‧‧測溫電阻元件
DN‧‧‧電流檢測通知部
P1、P2、P3‧‧‧端子
T1、T2、T3‧‧‧端子
I1‧‧‧定電流(第一定電流)
I2‧‧‧定電流(第二定電流)
I3‧‧‧回路電流
V1、V2‧‧‧電位
Vd‧‧‧電壓差
RL1、RL2、RL3‧‧‧配線電阻
VC‧‧‧電源電位
GND‧‧‧接地電位
圖1是表示第一實施形態的溫度測量系統的構成的方塊圖。
圖2是電流檢測通知部的構成例。
圖3是連接狀況檢查時的移動終端的操作介面例。
圖4是表示連接狀況檢查時的檢查開關的切換控制的時序圖。
圖5是表示第二實施形態的溫度測量系統的構成的方塊圖。
圖6是一般的三線式溫度測量系統的配線例。
接下來，參照圖式對本發明的實施形態進行說明。
〔第一實施形態〕
首先，參照圖1，對本發明第一實施形態的溫度測量系統1進行說明。圖1是表示第一實施形態的溫度測量系統的構成的方塊圖。
該溫度測量系統1是用於工業廠房、建築物等設施中的溫度測量的測量系統，由多個溫度感測器20和基於內設有這些感測器20的測溫電阻元件PT的兩端的電壓差對溫度進行測量的溫度測量器10構成。
溫度測量器10由在遠端控制系統中廣泛使用的控制器構成，設有多個檢測部11、控制部12及通訊I/F部13作為主要功能部。
檢測部11針對各溫度感測器20而被設置，透過3根訊號線L1(第一訊號線)、L2(第二訊號線)、L3(第三訊號線)與對應的溫度感測器20連接。具體來說，檢測部11的端子P1、P2、P3透過訊號線L1、L2、L3分別單個地連接到溫度感測器20的端子T1、T2、T3。
檢測部11中，設有定電流源IS1、IS2(第一定電流源及第 二定電流源)、檢查開關SW、運算放大器OPA及A/D轉換器ADC作為主要電路構成。
定電流源IS1具有由電源電位VC將定電流I1(第一定電流)從端子P1供給至透過端子T1與測溫電阻元件PT的一端連接的訊號線L1的功能。
定電流源IS2具有由電源電位VC將定電流I2(第二定電流)從端子P2供給至透過端子T2與測溫電阻元件PT的另一端連接的訊號線L2的功能。
又，與端子T3連接的訊號線L3透過端子P3在檢測部11內與接地電位GND連接。
檢查開關SW具有如下功能：在溫度測量時，藉由控制部12被控制為導通(開)狀態，將定電流I1、I2從定電流源IS1、IS2分別供給至訊號線L1、L2，在檢查訊號線L1、L2、L3的連接狀況時，透過控制部12被控制為斷開(關)狀態，暫時停止定電流I1、I2的供給。
運算放大器OPA具有透過對在連接到端子P1、P2的訊號線L1、L2之間產生的電壓差Vd進行檢測增幅，輸出基於溫度而改變的測量訊號的功能。
A/D轉換器ADC具有將從運算放大器OPA輸出的測量訊號A/D轉換為測量數據，並輸出到控制部12的功能。
控制部12具有檢測從各檢測部11輸出的測量數據，並將與這些測量數據相對應的溫度數據從通訊I/F部13輸出至上位元裝置(未圖示)的功能；並具有在溫度測量時將檢查開關SW控制為導通狀態，在連接狀況檢查時將檢查開關SW控制為斷開狀態的功能。
通訊I/F部13具有與基於在各溫度感測器所檢測出的溫度而進行各種控制處理的上位裝置、或與用於連接狀況檢查時的移動終端30等各種外部裝置進行數據通訊的功能。
溫度感測器中設置有測溫電阻元件PT和電流檢測通知部DN作為主要功能部。
測溫電阻元件PT一端透過端子T1與訊號線L1連接，另一端透過端子T2與訊號線L2連接，並具有根據周圍的溫度而使電阻值改變的功能。
電流檢測通知部DN的輸入端與測溫電阻元件PT的另一端連接，輸出端透過端子T3與訊號線L3連接，並具有檢測有無從訊號線L3返回到溫度測量器10的回路電流I3並加以通知的功能。
本實施形態中，在檢查訊號線L1、L2、L3的連接狀況時，將從移動終端30指示的檢測部11的檢查開關SW透過控制部12控制為斷開狀態，暫時停止對於溫度感測器20的定電流I1、I2的供給，暫時停止從溫度感測器20透過訊號線L3返回到溫度測量器10的回路電流I3，由此，使來自於電流檢測通知部DN的通知內容改變。由此，根據與檢查開關SW的開/關相對應的回路電流I3的有無是否由電流檢測通知部通知，能夠確認與訊號線L1、L2、L3的連接狀況相關的正常/異常。
〔溫度測量動作〕
首先，對溫度測量系統1的溫度測量動作進行說明。
溫度測量時，控制部12將檢測部11的檢查開關SW控制為導通狀態，並將定電流I1、I2從定電流源IS1、IS2供給到訊號線L1、L2。由此，定電流I1、I2被供給到溫度感測器20，它們相加而得的回路電流I3透過訊號線 L3流向接地電位GND。
在訊號線L1、L2、L3上，產生因應長度的配線電阻RL1、RL2、RL3。在這裡，將測溫電阻元件PT的電阻值設為R的情況下，運算放大器OPA的輸入端處的訊號線L1的電位V1及訊號線L2的電位V2如下式(1)、(2)所示。
V1=I1×(RL1+R)+(I1+I2)×RL3…(1)
V2=I2×RL2+(I1+I2)×RL3…(2)
這時，因為使I1、I2大致相等且一般認為RL1、RL2大致相等，所以在令RL1=RL2=RL，I1=I2=I的情況下，V1、V2變為如下式(3)、(4)那樣。
V1=I×(RL+R)+2I×RL3…(3)
V2=I×RL+2I×RL3…(4)
因而，用下式(5)求出運算放大器OPA的輸入端處的電壓差Vd=V1-V2。
Vd=IR…(5)
由此，如果I=I1=I2為一定的話，與測溫電阻元件PT的電阻值R的變化成比例地，運算放大器OPA的輸入端處的電壓差會改變。因此，如果用運算放大器OPA檢測Vd並放大的話，能夠得到具有與電阻值R的變化即溫度變化相對應的電壓的測量訊號。
〔連接狀況檢查動作〕
接下來，對溫度測量系統1的連接狀況檢查動作進行說明。
如圖1所示，在溫度感測器20中，從訊號線L1、L2供給的定電流I1、 I2作為回路電流I3從訊號線L3返回溫度測量器10，該回路電流I3在訊號線L1、L2、L3的連接狀況正確的情況下，通常為一定的值。又，在式(5)中沒有包含訊號線L3的配線電阻RL3，即使僅配線電阻RL3增大，對溫度測量也沒有影響。
本發明著眼於像這樣的回路電流I3及配線電阻RL3的特徵，在溫度感測器20的另一端與訊號線L3之間設置電流檢測通知部DN，並在檢測部11設置檢查開關SW，在連接狀況檢查時，透過控制部12將檢查開關SW控制為斷開狀態，暫時停止定電流I1、I2的供給，由此使電流檢測通知部DN動作。
圖2是電流檢測通知部的構成例。在這裡，作為電流檢測通知部DN，設有正極端子與測溫電阻元件PT的另一端連接、負極端子與訊號線L3連接的電流檢測LED。由此，透過檢查開關SW變為導通狀態且回路電流I3流動，則電流檢測LED發光，通知檢測到回路電流I3；透過檢查開關SW變為斷開狀態且回路電流I3被停止，則電流檢測LED熄燈，通知未檢測到回路電流I3。
圖3是連接狀況檢查時的移動終端的操作介面例。圖4是表示連接狀況檢查時的檢查開關的切換控制的時序圖。
連接狀況檢查時，前往溫度感測器20的設置場所的作業人員在如圖4所示的移動終端30的操作介面中選擇任意通道，由此開始與所選擇的通道連接的溫度感測器20的連接狀況檢查。
例如，在通道CH1被進行選擇操作的情況下，如圖4所示，指示CH1的檢查的檢查開始訊號從移動終端30輸出到溫度測量器10。
溫度測量器10的控制部12透過通訊I/F部13接收來自移動終端30的檢查開始訊號，持續預先設定的檢查期間W地將重複進行檢查開關SW的開/關的控制訊號輸出到與用檢查開始訊號指示的CH1所對應的檢測部11。
因而，如果電流檢測檢測LED根據檢查開關SW的開/關切換開燈/熄燈以表示有無回路電流I3的通知內容改變的話，則可確認訊號線L1、L2、L3被正常連接。
又，在即使檢查開關SW進行開/關而電流檢測LED也維持開燈或關燈，表示有無回路電流I3的通知內容沒有變化的情況下，可確認訊號線L1、L2、L3沒有被正常連接。
〔第一實施形態的效果〕
像這樣，本實施形態中，具備對從定電流源IS1到訊號線L1的定電流I1的供給和從定電流源IS2到訊號線L2的定電流I2的供給進行控制的檢查開關SW，該檢查開關SW在溫度測量時，將定電流I1、I2分別供給到訊號線L1、L2，在檢查訊號線L1、L2、L3的連接狀況時，暫時停止定電流I1、I2的供給，由此改變來自電流檢測通知部DN的通知內容，該電流檢測通知部DN被設置於溫度感測器20且檢測有無從第三訊號線L3返回到溫度測量器10的回路電流I3並加以通知。
由此，根據來自於電流檢測通知部DN的通知內容是否根據檢查開關SW的開/關切換而改變，從而能夠確認訊號線L1、L2、L3是否正常連接，能大幅地減少溫度感測器20的連接確認所需要的時間和作業負擔。
又，根據本實施形態，因為電流檢測通知部DN檢測有無回路電流I3並加以通知，所以能夠抑制與溫度測量時的訊號線L1、L2之間的 電壓差對應的電流檢測通知部DN的影響，能夠不降低溫度測量精度而檢查訊號線L1、L2、L3的連接狀況。
〔第二實施形態〕
接下來，參照圖5，對本發明第二實施形態的溫度測量系統1進行說明。圖5是表示第二實施形態的溫度測量系統的構成的方塊圖。
第一實施形態中，以將電流檢測通知部DN設置於溫度感測器20的情況為例進行了說明，在本實施形態中，對將電流檢測通知部DN設置於溫度測量器10的各檢測部11的情況進行說明。
如圖5所示，在本實施形態中，溫度測量器10的各檢測部11中設有電流檢測通知部DN，該電流檢測通知部DN輸入端透過端子T3連接到訊號線L3，輸出端連接到接地電位GND，檢測有無從訊號線L3流向接地電位GND的回路電流I3並加以通知。
又，在溫度感測器20中，測溫電阻元件PT的另一端透過端子T3連接至訊號線L3。
本實施形態的溫度測量系統1之中的除此以外的構成與第一實施形態相同，在此省略詳細說明。
藉此，有無與檢查開關SW的開/關切換相對應的回路電流I3，不是在溫度感測器20而是在溫度測量器10的檢測部被通知。由此，連接狀況檢查時，作業人員不需要前往溫度感測器20的設置場所，可大幅地減少作業負擔。
又，也可以根據來自於移動終端30的檢查開始訊號，對於各通道的檢測部11，按順序地輸出控制訊號，由此，能夠對與連接到各通 道的溫度感測器20的連接狀況進行自動檢查。
〔實施形態的擴展〕
以上，參照實施形態對本發明進行說明，但本發明並不被限定為上述實施形態。對於本發明的構成和詳細內容，可進行在本發明的範圍內本領域技術人員能理解的各種各樣的變更。又，對於各實施形態，可在不矛盾的範圍內任意組合來實施。
又，圖2的示例中，在電流檢測通知部DN中，雖然為全部回路電流流經電流檢測LED的構成，但在回路電流I3的大小超過電流檢測LED的額定電流值的情況下，也可以使用電阻元件等來對流向電流檢測LED的電流進行分流。
又，也可以使用根據有無回路電流I3而顯示輸出或聲音輸出會改變的元件、電路部來代替電流檢測LED。
又，在電流檢測通知部DN中，也可以不是基於有無回路電流I3，而是將回路電流I3的電流值與預先設定的判定用閾值比較，輸出與該比較結果相對應的通知內容。由此，能夠更加準確地判斷訊號線L1、L2、L3的連接狀況。
1‧‧‧溫度測量系統
10‧‧‧溫度測量器
11‧‧‧檢測部
12‧‧‧控制部
13‧‧‧通訊I/F部
20‧‧‧溫度感測器
30‧‧‧移動終端
IS1‧‧‧定電流源(第一定電流源)
IS2‧‧‧定電流源(第二定電流源)
SW‧‧‧檢查開關
L1‧‧‧訊號線(第一訊號線)
L2‧‧‧訊號線(第二訊號線)
L3‧‧‧訊號線(第三訊號線)
OPA‧‧‧運算放大器
ADC‧‧‧A/D轉換器
PT‧‧‧測溫電阻元件
DN‧‧‧電流檢測通知部
P1、P2、P3‧‧‧端子
T1、T2、T3‧‧‧端子
I1‧‧‧定電流(第一定電流)
I2‧‧‧定電流(第二定電流)
I3‧‧‧回路電流
RL1、RL2、RL3‧‧‧配線電阻
VC‧‧‧電源電位
GND‧‧‧接地電位

Claims (2)

  1. 一種溫度測量系統，具備：溫度感測器，其具有測溫電阻元件；以及溫度測量器，其透過與前述測溫電阻元件的一端連接的第一訊號線、與前述測溫電阻元件的另一端連接的第二訊號線及第三訊號線，將定電流供給到前述測溫電阻元件，並基於在前述第一訊號線與前述第二訊號線之間產生的電壓差，輸出測量溫度，前述溫度測量器之特徵在於，具有：第一定電流源，其供給透過前述溫度感測器的前述測溫電阻元件從前述第一訊號線返回到前述第三訊號線的第一定電流；第二定電流源，其供給從前述第二訊號線返回到前述第三訊號線的第二定電流；以及檢查開關，其對從前述第一定電流源到前述第一訊號線的前述第一定電流的供給和從前述第二定電流源到前述第二訊號線的前述第二定電流的供給進行控制，前述溫度感測器具有電流檢測通知部，其檢測有無從前述第三訊號線返回到該溫度測量器的回路電流並加以通知，前述檢查開關在溫度測量時，將前述第一定電流及前述第二定電流分別供給到前述第一訊號線及前述第二訊號線，在檢查前述第一訊號線、前述第二訊號線及前述第三訊號線的連接狀況時，暫時停止前述第一定電流和前述第二定電流的供給，從而改變來自前述電流檢測通知部的通知內容。
  2. 一種溫度測量器，前述溫度測量器透過與溫度感測器的測溫電阻元件的一端連接的第一訊號線、與前述測溫電阻元件的另一端連接的第二訊 號線及第三訊號線，將定電流供給到前述測溫電阻元件，並基於在前述第一訊號線與前述第二訊號線之間產生的電壓差，輸出測量溫度，其特徵在於，具備：第一定電流源，其供給透過前述溫度感測器的前述測溫電阻元件從前述第一訊號線返回到前述第三訊號線的第一定電流；第二定電流源，其供給從前述第二訊號線返回到前述第三訊號線的第二定電流；以及檢查開關，其對從前述第一定電流源到前述第一訊號線的前述第一定電流的供給和從前述第二定電流源到前述第二訊號線的前述第二定電流的供給進行控制，前述檢查開關在溫度測量時，將前述第一定電流及前述第二定電流分別供給到前述第一訊號線及前述第二訊號線，在檢查前述第一訊號線、前述第二訊號線及前述第三訊號線的連接狀況時，暫時停止前述第一定電流和前述第二定電流的供給，由此改變來自電流檢測通知部的通知內容，其中，前述電流檢測通知部被設置於前述溫度感測器且檢測有無從前述第三訊號線返回到該溫度測量器的回路電流並加以通知。
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