(57)【要約】  電気回路の瞬間抵抗値を判定する方法及び電気回路の瞬間抵抗値を判定する計測システムが開示される。方法の例示的な実施例は、回路のその場での瞬間電圧及び回路のその場での瞬間電流を計測し、且つ、瞬間抵抗値を算出する。この方法には、オプションとしての温度計測を包含可能であり、算出された瞬間抵抗値を計測された温度に対して関係付けることができる。方法は、位相角起動型負荷及びゼロクロス（時間比例配分型）負荷に対して適用可能である。
2009541740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路の瞬間抵抗値を判定する方法であって、
前記回路のその場での（ｉｎ−ｓｉｔｕ）瞬間電圧を計測し、
前記回路のその場での瞬間電流を計測し、
前記計測されたその場での瞬間電圧及び前記計測されたその場での瞬間電流に基づいて前記瞬間抵抗値を算出すること、
を有する方法。
【請求項２】
前記計測されたその場での瞬間電圧及び前記計測されたその場での瞬間電流は、同時に計測される請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記瞬間電圧の計測点は、周期的であり、前記電圧の周期内において基準点から既定の時間、且つ、一貫性を有する地点に位置しており、前記瞬間電流の計測点は、周期的であり、前記電流の周期内において基準点から既定の時間、且つ、一貫性を有する地点に位置する請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記基準点は、交流波形のゼロクロス点である請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記既定の時間は、約６，２５０μ秒である請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記既定の時間は、ピーク電圧値が前記周期内において発生した後である請求項３記載の方法。
【請求項７】
計測の前に前記回路内における電圧の存在を検証することを有する請求項６記載の方法。
【請求項８】
検証することと計測することの間に遅延を設定し、前記計測における雑音を回避することを有する請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記遅延は、約１，０００μ秒である請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記既定の時間は、前記周期内のピーク電圧点に位置する請求項３記載の方法。
【請求項１１】
電気回路の瞬間抵抗値を判定する方法であって、
前記回路のその場での瞬間電圧を計測し、
前記回路のその場での瞬間電流を計測し、
前記回路のその場での温度を計測し、
前記計測されたその場での瞬間電圧及び前記計測されたその場での瞬間電流に基づいて前記瞬間抵抗値を算出し、前記算出された瞬間抵抗値を前記計測された温度に関係付けること、
を有する方法。
【請求項１２】
前記計測されたその場での瞬間電圧、前記計測されたその場での瞬間電流、及び前記計測されたその場での温度は、同時に計測される請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記瞬間電圧の計測点は、周期的であり、前記電圧の周期内において基準点から既定の時間、且つ、一貫性を有する地点に位置しており、前記瞬間電流の計測点は、周期的であり、前記電流の周期内において基準点から既定の時間、且つ、一貫性を有する地点に位置する請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記基準点は、交流波形のゼロクロス点である請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記既定の時間は、約６，２５０μ秒である請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記既定の時間は、ピーク電圧値が前記周期内において発生した後である請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
計測の前に前記回路内における電圧の存在を検証することを有する請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
検証することと計測することの間に遅延を設定し、前記計測における雑音を回避することを有する請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記遅延は、約１，０００μ秒である請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記既定の時間は、前記周期内のピーク電圧点に位置する請求項１３記載の方法。
【請求項２１】
計測対象の回路と、
ＥＩ計測モジュールと、
コントローラと、
を有する計測システムであって、
前記ＥＩ計測モジュールは、前記回路のその場での瞬間電圧を計測すると共に前記回路のその場での瞬間電流を計測すべく、前記計測対象の回路に動作可能に接続され、
前記ＥＩ計測モジュールは、計測値を前記コントローラに伝達すべく、前記コントローラに動作可能に接続され、
前記計測システムは、前記計測されたその場での瞬間電圧及び前記計測されたその場での瞬間電流に基づいて瞬間抵抗値を算出する、計測システム。
【請求項２２】
通信バスを有し、
前記ＥＩ計測モジュールは、複数のゾーンの監視を円滑に実行すべく、前記通信バスを通じて前記コントローラに動作可能に接続される請求項２１記載の計測システム。
【請求項２３】
温度計測モジュールを有し、
前記温度計測モジュールは、瞬間温度を計測すべく、前記回路に動作可能に接続され、計測値を前記コントローラに伝達すべく、前記コントローラに動作可能に接続される請求項２１記載の計測システム。
【請求項２４】
通信バスを有し、
前記温度計測モジュールは、複数のゾーンの監視を円滑に実行すべく、前記通信バスを通じて前記コントローラに動作可能に接続される請求項２３記載の計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、抵抗値の計測に関する。更に詳しくは、本開示は、その場での（ｉｎ−ｓｉｔｕ）抵抗値計測を実行する方法、及び計測値に基づいて装置を監視する方法に関する。例えば、本開示は、炉内において稼働している抵抗加熱要素に関する計測の方法と、リアルタイム診断及び予測障害メカニズムに関係し得る。
【背景技術】
【０００２】
以下の背景説明においては、特定の構造及び／又は方法を参照している。しかしながら、以下における参照は、それらの構造及び／又は方法が従来技術を構成することの是認として解釈されるべきではない。本出願人は、そのような構造及び／又は方法が従来技術と見なされないことを証明する権利を明確に留保している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
抵抗要素の抵抗値を計測する従来の方法は、通常、計測を実行すべく、なんらかのＲＭＳの形態又はその他の時間平均法を使用するか、又は能動信号を抵抗要素に対して印加している。前者の場合には、計測値は、通常、雑音を除去すべく高度なフィルタリングが施されており、従って、本発明の方法において得られる分解能又は追跡速度を得ることができない。更には、これらの計測値は、（ゼロクロス同期制御の場合のような）時間に亘って比例配分された制御法（位相制御）の場合には、あまり正確なものにならないという傾向を有する。後者の場合には、しばしば、電力が印加されていない際に計測値を採取する必要があり（これは、正常な動作状態において電力が印加された際に実行されるその場での計測と直接的な対照をなしている）、且つ、これらは、計測を可能にすべく印加された信号に応じて、システム雑音の原因となる可能性がある。電源がＤＣである場合には、計測値を採取すべく電圧及び電流の供給を中断することは、望ましくないか又は可能ではないであろう。
【０００４】
米国特許第６，９５６，４８９号及び第７，０１２，５３８号に電流搬送型加熱要素の状態を監視する方法が開示されており、これらの特許の内容は、本引用により、本明細書に包含される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
電気回路の瞬間抵抗値を判定する方法の例示用の一実施例は、回路の原位置瞬間電圧を計測する段階と、回路の原位置瞬間電流を計測する段階と、計測された原位置瞬間電圧と計測された原位置瞬間電流に基づいて瞬間抵抗値を算出する段階と、を有する。
【０００６】
電気回路の瞬間抵抗値を判定する方法の別の例示用の実施例は、回路の原位置瞬間電圧を計測する段階と、回路の原位置瞬間電流を計測する段階と、回路の原位置瞬間温度を計測する段階と、計測された原位置瞬間電圧及び計測された原位置瞬間電流に基づいて瞬間抵抗値を算出し、且つ、算出された瞬間抵抗値を計測された温度に関係付ける段階と、を有する。
【０００７】
計測システムの例示用の一実施例は、計測対象の回路と、ＥＩ計測モジュールと、コントローラと、を有し、この場合に、ＥＩ計測モジュールは、回路の原位置瞬間電圧を計測すると共に回路の原位置瞬間電流を計測するベく、計測対象の回路に動作可能に接続され、この場合に、ＥＩ計測モジュールは、計測値をコントローラに伝達するべく、コントローラに動作可能に接続され、且つ、この場合に、計測システムは、計測された原位置瞬間電圧及び計測された原位置瞬間電流に基づいて瞬間抵抗値を算出する。
【０００８】
以上の概略的な説明及び以下の詳細な説明は、いずれも、例示及び説明を目的としたものであって、特許請求された本発明に関する更なる説明を提供するべく意図されたものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】位相角起動型負荷に適用された例示的な計測法を示す。
【図２】複数周期にわたる例示的な位相角計測パターンを示す。
【図３】ゼロクロス（時間比例配分型）負荷に適用された例示的な計測法を示す。
【図４】複数の周期にわたる例示的なゼロクロス起動型計測パターンを示す。
【図５】計測システムの例示的な実施例を表すブロック機能図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の詳細な説明は、類似の参照符号によって類似の要素を示している添付図面との関連において参照可能である。
【００１１】
ＡＣ供給アプリケーションにおいては、供給線路間の電位は、循環的に、１つの線路がもう１つの線路よりも正である状態においてゼロからピーク電圧に向かって増大した後に、時間の経過に伴って減少し、ゼロに戻る。次いで、電圧は、反対の線路がもう１つのものよりも正である状態においてピーク電圧に向かって再度増大する。このサイクルは、米国内の大部分のＡＣ供給の場合には、６０Ｈｚのレートにおいて、そして、いくつかのその他の国においては、５０Ｈｚにおいて、継続的に反復される。供給線路間のＡＣ電位がゼロになる時点をゼロクロス点と呼ぶ。ＡＣ電圧は、通常、瞬間電圧が、略、ピーク電圧にｓｉｎ（θ）が乗算されたものである循環的な関数であって、ここで、θは、単位がラジアンであり、交流１周期（正及び負の半周期を含む）は、２πラジアン、即ち、３６０度の周期にわたって発生する。
【００１２】
電気回路の瞬間抵抗値を決定する例示的な一方法は、回路のその場での瞬間電圧を計測し、回路のその場での瞬間電流を計測することを有する。計測されたその場での瞬間電圧及び計測されたその場での瞬間電流に基づいて、瞬間抵抗値を算出する。計測されたその場での瞬間電圧及び計測されたその場での瞬間電流は、同時に計測される。
【００１３】
その場での計測の例示的な一実施例は、回路が電気的に接続されて動作している際、好ましくは、回路が、正常に、且つ、動作状態を中断又は変更することなしに、動作している際の回路内におけるパラメータの計測である。
【００１４】
回路内の瞬間電圧の計測点は、周期的であり、電圧のサイクル内において基準点から既定の時間及び一貫性を有する地点に位置している。例えば、ゼロクロス点、電圧ピーク、電圧最小値、変化率の最小又は最大、又は時間周期性を基準とした任意の時間周期を使用可能である。又、回路内の瞬間電流の計測点も、周期的であり、電流のサイクル内における基準点から既定の時間及び一貫性を有する地点に位置している。例えば、ゼロクロス点、電流ピーク、電流最小値、変化率の最小値又は最大値、又は時間周期性を基準とした任意の時間周期を使用可能である。
【００１５】
例示的な一実施例においては、基準点は、ＡＣ波形のゼロクロス点である。別の例示的な実施例においては、既定の時間は、約６，２５０μ秒（±１０％）である。更なる例示的な実施例においては、既定の時間は、ピーク電圧がそのサイクル内において発生した際又はその後に位置している。
【００１６】
電気回路の瞬間抵抗値を決定する例示的な一方法は、オプションとして、計測の前段に回路内における電圧の存在を検証することを有することができる。電圧の存在の検証は、回路が平均化プロセスにおいてアイドル状態にある際の計測値を含むことによって発生する誤った計測を回避することに寄与する。この検証は、例えば、別個の回路であるか又はＥＩ計測モジュールの電圧入力セクション又は別のモジュールに内蔵されている比較器回路によって実行可能である。例示的な一実施例においては、検証及び計測の間に遅延を設定し、計測における雑音を回避している。好適な遅延の一例は、約１，０００μ秒（±１０％）である。
【００１７】
本明細書に使用されているすべての計測値は、瞬間電圧及び電流値を同時にサンプリングすることにより、正常な動作状態において採取される。電圧及び電流計測値が同時に採取されるため、瞬間電圧計測値を瞬間電流計測値によって除算することにより、正確な抵抗計測値を算出可能である。
【００１８】
オプションとして、回路の温度を計測可能である。例えば、電気回路の瞬間抵抗値を決定する例示的な一方法は、回路のその場での瞬間電圧を計測し、回路のその場での瞬間電流を計測し、回路のその場での瞬間温度を計測することを有する。計測されたその場での瞬間電圧及び計測されたその場での瞬間電流に基づいて瞬間抵抗値を算出し、算出した瞬間抵抗値を計測された温度に関係付ける。この例示的な方法においては、計測されたその場での瞬間電圧、計測されたその場での瞬間電流、及び計測されたその場での温度は、同時に計測される。計測されたその場での瞬間電圧及び計測されたその場での瞬間電流との関係において、本方法は、前述のものに類似している。計測されたその場での瞬間温度との関係においては、回路に近接配置された熱電対によって計測値を採取可能である。
【００１９】
（例）
加熱要素の回路を、この回路に６０Ｈｚの交流１２０ｖを供給する電源に電気的に接続する。同期イベントをＡＣゼロクロス点において生成し、調節可能な時間遅延によって決まる期間の後に計測値を採取する。この結果、計測値が、常に、交流周期内の同一時点において採取されることが保証され、オプションとして連続した計測値の時間平均化が可能となる。計測期間における交流電圧の変化の影響を極小化すべく、計測ウィンドウは、交流半周期と比較して、例えば、（例示的な一実施例においては）１％未満などのように、非常に小さくなるように設計される。例えば、例示的な一実施例では、６０Ｈｚにおける８，３３３μ秒の交流半周期の場合に、５０μ秒の計測ウィンドウを有し、５０Ｈｚにおける１０，０００μ秒の交流半周期の場合に、５０μ秒の計測ウィンドウを有する。
【００２０】
ゼロクロス同期型の負荷の場合には、電力は、半周期全体又は周期全体において印加され、時間に伴って比例配分される。Ｅ（電圧）及びＩ（電流）は、周期的であり、結果的に得られる電力は、制御分解能（個別の１周期又は半周期）において検討された際に変化しないため、電力の割合は、次の関数によって定義することができる。
【数１】
2009541740.tif 000003
【００２１】
多くの場合に、繰り返し時間（ｔｏｎ＋ｔｏｆｆ）は、２０周期又は３３３ｍ秒に等しい。この場合の最小印加電力は、通常、次式からわかるように、１／２０又は５％である。
【数２】
2009541740.tif 000004
【００２２】
抵抗負荷に対する電力の印加は、計測可能な（少なくとも半周期の）イベントを生成する。ゼロクロス起動型（ｚｅｒｏ−ｃｒｏｓｓ  ｆｉｒｅｄ）要素用の好適な計測点は、６０ＨｚのＡＣ源のゼロクロスイベントの４，１６７μ秒の後に発生する交流半周期のピークに位置している。この時点を表現する別の方法は、ピーク電圧がπ／２ラジアン（９０度）及び３π／２ラジアン（２７０度）において発生する、というように、ラジアンに関係付けるものであり、これらの場所においては、それぞれ、ｓｉｎ（θ）＝１及び−１である。これらの時点においては、∂Ｖ／∂Ｔ（時間あたりの電圧の変化）が最小値であり、この結果、最も安定した計測値が得られる。
【００２３】
位相角制御型の負荷の場合には、電圧が負荷に印加される時点を遅延させることにより、それぞれの交流半周期を比例配分する。交流１周期のうち電圧が負荷に印加されている部分を、一般に、導通角（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  ａｎｇｌｅ）と呼び、導通角が始まる時点を位相角（ｐｈａｓｅ  ａｎｇｌｅ）と呼んでいる。導通角は、位相角から次のゼロクロスイベントに向かうＡＣサイクルの部分を含む。Ｒは、Ｅ及びＩに関して一定であり、ＩはＥの関数であるため（負荷は、この２つの例示的なケースにおいては、主に抵抗性である）、電力の割合は、Ｅ２２／Ｅ１２と表現することができる。この場合には、電圧の波形が不規則であるため、時間に伴って電圧を積分することにより、更に正確な電力の表現が得られる。この結果、電力の割合は、次のようになる。
【００２４】
【数３】
2009541740.tif 000005
【００２５】
サイクルがθ＝０（ｔ＝０）において始まり、θ＝π（６０Ｈｚの場合には、τ＝８，３３３μ秒）において終了する一般的な半周期を検討すれば、θ＝π／２（位相角）において５０％の電力が印加されることがわかる。位相角は、度を単位として表現することも可能であり、ここで、θ＝２πは、φ＝３６０度と同一である。これは、φ＝９０度が５０％の電力点であることを意味している。これらの計算は、次のとおりである。
【００２６】
【数４】
2009541740.tif 000006
【００２７】
回路内のエネルギー調節装置の前段においてＡＣ電源を監視することにより、同期パルスを生成することができる。例えば、この監視点は、逆並列に接続されたＳＣＲの対であってよい。調節可能な遅延によって決定された期間の後に、到来電圧を試験することにより、電力が印加されたことを検証する。例示的一実施例においては、周期から計測に向かう遅延を約６，２５０μ秒（±１０％）に調節し、これにより、約φ＝１３５度の位相角を得ている。この位相角における電力を検討することにより、次の結果が見い出される。
【００２８】
【数５】
2009541740.tif 000007
【００２９】
この構成によれば、１０％以上の電力レベルにおいて計測値を容易に採取可能である。動作の際の電力出力は、通常、１０％よりも格段に大きいため、これは、大部分のアプリケーションをカバーしている。当然のことながら、必要に応じて、遅延を適切に調節することにより、計測点を調節し、更に低い出力の割合において計測することも可能である。
【００３０】
調節可能な遅延（例示的な一実施例においては、１，０００μ秒に設定される）の後に、電圧を再度試験し、依然として存在していることを検証する。この遅延は、雑音インパルスの際の起動を回避すると共に、初期電圧を印加した際の電圧スパイクが計測の前の段階で落ち着くように電圧を最初に印加した後にある程度の時間が経過するようにするという両方のメカニズムとして機能する。電圧が依然として存在している場合には、計測値を採取する。例示的な実施例においては、計測値を採取する位相角は、［（６，２５０μ秒＋１，０００μ秒）／８，３３３μ秒］×１８０度＝１５６．６度である。この位相角における瞬間電圧ｆＶｐｋ（θ）は、次式によって定義される。
【００３１】
【数６】
2009541740.tif 000008
【００３２】
従って、瞬間電圧は、ピーク電圧の約４０％に等しい。
【００３３】
ＤＣ電圧の場合には、この例示的なシステムは、その独自の周期的な同期パルスを内部的に生成し、電圧及び電流を複数回にわたってサンプリングして読み取り値を平均化する。いずれにしても、基本的にピーク値を計測しているため、このシステムにおいてＤＣ計測値を採取することに伴う問題点は存在しない。
【００３４】
図１は、位相角起動型の負荷に対して適用された例示的な計測法のアプリケーションを示している。図１を検討すれば、形状が正弦波である６０Ｈｚの線路周波数を有する交流電源１０は、平均電圧１２が０ボルトであり、ゼロクロス点１４ａ、１４ｂ、１４ｃが周期的に発生している。交流電源１０は、長さが１８０度又は８，８３３μ秒である半周期部分１６ａ、１６ｂから構成されており、これらは、９０度において又はゼロクロス点の４，１６６μ秒の後に発生するピーク電圧１８を有する。半周期部分１６ａ、１６ｂは、導通角２０ａ、２０ｂが所望の出力電力を生成するように、比例配分される。例えば、所望の出力電力は、最大電力の少なくとも１０％である。この例において、１０％の電力出力の場合には、電力の比例配分は、起動角２２を約１３３．４度又は６１７６μ秒に遅延させることにより、実現される。計測の同期化は、ゼロクロス点１４ａ、１４ｂ、１４ｃから得られる。２％、３％、８％、１５％、２５％、３０％、５０％、６０％、８０％、又はこれらを上回るものなどのその他の所望の出力電力を選択可能である。
【００３５】
遅延２４の後に電圧の存在を試験する。図１の場合のように電圧が存在している場合には、電圧の初期の印加の際に一般的に発生する雑音インパルスがサンプリング期間２８における電圧のサンプリングの前に消滅するように、追加の遅延２６を設定する。ここで、遅延２４は、６，２５０μ秒であり、追加の遅延は、１，０００μ秒であり、サンプリング期間２８は、５０μ秒である。サンプリングの時点において、計測された電圧３０は、そのピーク値１８の約４０％はある。電圧のサンプリングと同時に電流を計測し、この結果、同一時点において瞬間値を採取する。電流計測値によって電圧計測値を除算することにより、瞬間抵抗計測値が得られる。
【００３６】
図２は、複数周期にわたる例示的な位相角計測パターンを示している。図２を参照すれば、図１において説明した複数の連続した交流周期が示されている。複数の連続した交流周期１００ａ、１００ｂ、１００ｃは、複数のゼロクロス点１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅ、１０２ｆ、１０２ｇと、複数の導通角イベント１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ、１０４ｅ、１０４ｆを有する。
【００３７】
最初の２周期においては、起動角１０６ａ、１０６ｂは、１３３．４度又は６，１７６μ秒であり、これにより、最大利用可能電力の約１０％の出力電力を生成する導通角１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄが得られる。これらの場合には、電圧が、試験点１０８ａ、１０８ｂにおいて存在しており、従って、遅延１１０ａ、１１０ｂの後に後続の計測値１１２ａ、１１２ｂが採取される。
【００３８】
例示的な第３の周期においては、起動角１０６ｃは、１４３．８度又は６，６５７μ秒であり、これにより、最大利用可能電力の約５％の出力電力を生成する導通角１０４ｅ、１０４ｆを得ている。これらの場合には、試験点１０８ｃには電圧が存在しておらず、従って、計測も試みられない。この方法の結果は、瞬間電圧が計測の時点において一貫性を有しているため、電圧及び電流計測値がＡＣサイクル内の一貫性を有する時点において同時に採取され、これにより、後続の計測値を時間に伴って平均化して雑音を低減可能であるというものである。
【００３９】
遅延パラメータのそれぞれのものは、調節可能であり、従って、必要に応じて、１０％未満の電力レベルに対応可能であることに留意されたい。逆に、更に高い最小計測可能電力レベルを選択するか又は更に短い雑音遅延を設定することにより、変化レート（∂Ｖ／∂Ｔ）が更に小さな値である計測値を採取することも可能であり、これにより、全体的な精度を向上させることも可能であろう。更には、５０Ｈｚなどのように、線路周波数が異なる場合には、適宜、時間遅延を調節可能である。
【００４０】
図３は、ゼロクロス（時間比例配分型）負荷に適用された例示的な計測法を示している。図３の例においては、電圧をゼロクロス起動している。形状が正弦波である６０Ｈｚの線路周波数を有する交流電源２００が示されている。交流電源２００は、平均電圧が０Ｖであり、周期的に発生するゼロクロス点２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃと、長さが１８０度又は８，３３３μ秒であり、且つ、９０度において又はゼロクロス点の４，１６６μ秒の後において発生するピーク電圧２０６を有する半周期部分２０４ａ、２０４ｂを有する。電力の比例配分は、時間に亘って１つ置きの周期又は半周期に対して電圧を選択的に印加することにより、行われる。計測の同期化は、ゼロクロス点２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃから得られる。電圧の存在をゼロ交差点２０２ａにおいて試験する。遅延２０８の後に、サンプリング期間２１０において電圧をサンプリングする。ここでは、４，１６６μ秒の遅延２０８と、５０μ秒のサンプリング期間２１０が示されている。サンプリングの時点において、計測された電圧は、そのピーク値の約１００％であり、この地点においては、電圧の変化（∂Ｖ／∂Ｔ）は、略ゼロである。電圧のサンプリングと同時に、電流を計測し、この結果、瞬間値を同一時点において採取する。電流計測値によって電圧計測値を除算することにより、瞬間抵抗計測値が得られる。
【００４１】
図４は、複数周期にわたる例示的なゼロクロス起動型の計測パターンを示している。図４の例には、図３において説明した複数の連続した交流周期が示されている。複数の連続した交流周期３００ａ、３００ｂ、３００ｃは、複数のゼロクロス点３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０３ｄ、３０２ｅ、３０２ｆ、３０２ｇを有し、電圧が時間に亘って比例配分される。最初の２つのサイクルにおいては、電圧が負荷に対して選択的に印加されている。これらの場合には、後続の計測値３０４ａ、３０４ｂがピーク電圧３０６における半周期のピークにおいて採取される。ここでは、ピーク電圧は、１６９．７ボルトであり、電圧の変化（∂Ｖ／∂Ｔ）は、略ゼロである。
【００４２】
第３の例示的な周期においては、電圧は、負荷に印加されておらず、従って、計測は試みられない。この方法の結果は、瞬間電圧が計測点において一貫性を有しているため、電圧及び電流計測値がＡＣサイクル内の一貫性を有する時点において同時に採取され、これにより、後続の計測値を時間に伴って平均化して雑音を低減可能であるというものである。５０Ｈｚなどのように、線路周波数が異なる場合には、適宜、時間遅延を調節可能であることに留意されたい。
【００４３】
以上において引用した（図１〜図４に示されている）例においては、１６９．７Ｖのピーク及び６０Ｈｚを選択して代表的な例を示した。但し、これらのパラメータは、例示を目的としたものに過ぎず、６０ＨｚやＤＣ電圧などのその他の電圧及び構成にも同様に対応可能であろう。
【００４４】
例示的な一計測システムは、計測対象の回路と、ＥＩ計測モジュールと、コントローラと、を有する。ＥＩ計測モジュールは、回路のその場での瞬間電圧を計測すると共に回路のその場での瞬間電流を計測するべく、計測対象の回路に動作可能に接続される。ＥＩ計測モジュールは、更なる分析のために計測値をコントローラに伝達するべく、コントローラにも動作可能に接続される。計測システムは、計測されたその場での瞬間電圧及び計測されたその場での瞬間電流に基づいて瞬間抵抗値を算出する。
【００４５】
オプションとしての温度計測モジュールを例示用の計測システムに含めることもできる。温度計測モジュールは、瞬間温度を計測すべく、回路に動作可能に接続される。任意選択の通信バスを例示用の計測システムに包含することも可能である。例えば、ＥＩ計測モジュール及び／又は温度計測モジュールは、複数のゾーンの監視を円滑に実行するべく、通信バスを通じてコントローラに動作可能に接続可能である。
【００４６】
図５は、計測システム４００の例示的な一実施例を表すブロック機能図である。破線のコンポーネント４０２、４０４、４０６、４０８は、計測対象の回路の一部であり、計測対象の回路自体は、加熱要素又は熱処理システムなどの更に大きなシステムの一部である。破線のコンポーネント４０２、４０４、４０６、４０８は、その特性として代表的なものであり、それ自体は計測システムを含んではおらず、計測対象のシステムに対する計測システム４００のインターフェイスを示すべく、図５に含まれている。
【００４７】
図５の例示的な用の実施例においては、交流電圧４０２は、変圧器４０４によって所望の電圧に低減され、負荷から隔離されている。低減された電圧は、電力比例配分装置４０６によって抵抗負荷４０８に比例配分されている。計測システム４００は、同期入力検出器４１２を有するＥＩ（電圧−電流）計測モジュール４１０から構成されており、同期入力検出器は、電力比例配分装置４０６の前段において低減された電圧を監視している。同期入力検出器は、後続のタイミングのすべてが関係付けられるゼロクロスイベントを検出する。電圧入力セクション４１４は、比較器を介した信号電圧の存在の確認と、電圧入力計測用の実際の信号調節の両方を提供する。瞬間電流入力は、変流器４１８（又は、この代わりに、抵抗シャント：図示されてはいない）から電流入力セクション４１６によって取得される。デュアルＳ＆Ｈ回路（サンプル及び保持回路）４２０は、瞬間電圧及び電流信号を同時に計測し、その出力をＡ／Ｄコンバータ４２２に供給する。マイクロコントローラ４２４は、抵抗値の計算、並びに、計測のタイミング設定、スケーリング、及び通信バス４５０を介したガルバノ絶縁バリア４４０を横切るメインコントローラ４３０への通信を実行する。
【００４８】
オプションとしての温度計測値が温度計測モジュール４６０によって同時に計測される。温度計測モジュール４６０は熱電対４６４が供給する温度計測信号を調節する１つ又は複数のＴＣ入力増幅器４６２を含む。Ａ／Ｄコンバータ４６６は、温度計測値をデジタル化し、この後に、これは、マイクロコントローラ４６８によってスケーリングされ、そして、マイクロコントローラは、温度値を、通信バスを介して、ガルバノ絶縁バリアを横切ってメインコントローラ４３０に伝達し、このガルバノ絶縁バリアは、ガルバノ絶縁バリア４４０と同一であってもよく、又は異なっていてもよく、この通信バスは、通信バス４５０と同一であってもよく、又は異なっていてもよい。第２のリニア入力４７０は、光高温計やその他の類似した供給源からの信号などの抵抗要素の温度を通知する０〜５ｖｄｃなどのリニア入力を供給可能である状況を円滑に実現するべく提供されている。
【００４９】
本明細書に開示された要素は、単一のメインコントローラに、並びに、多数の計測点のネットワークを生成するべく統合された複数のメインコントローラに接続された抵抗加熱要素の複数のゾーンに対応するべく、スケーリング可能である。
【００５０】
その好適な実施例との関連において説明したが、当業者には、添付の請求項に定義された本発明の精神及び範囲を逸脱することなしに、具体的に記述されてはいない追加、削除、変更、及び置換を実施可能であることが理解されよう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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