(57)【要約】【課題】測温抵抗体入力装置の多線式測温抵抗体の破損または各接続線の断線検出に要する時間を短縮する機能を持たせると共に、断線時等の測定結果を、バーンアップ、バーンダウン処理に適した波形にする。【解決手段】測温抵抗体２接続の導線間に生じる電圧降下量を求めるブリッジ回路５と、ブリッジ回路５の出力信号からノイズを除去する第１のハードウェアフィルタ６と、ブリッジ回路５出力から上記測温抵抗体・導線の異常発生時に異常電圧を検出する比較回路２０と、比較回路２０の出力からノイズを除去する第２のハードウェアフィルタ２１と、上記第１及び第２のハードウェアフィルタの出力をデジタルデータに変換するＡＤＣ回路８と、ＡＤＣ回路８の出力を受けて、上記測温対象の測温値を算出し、また上記異常発生時にはバーンアップあるいはバーンダウン処理用の信号を出力するマイコン９とを備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測温対象に取り付けられ、測温対象の温度に従って電気的特性が変化する測温抵抗体と、上記測温抵抗体接続の導線間に生じる電圧降下量を求めるブリッジ回路と、上記ブリッジ回路の出力信号からノイズを除去する第１のハードウェアフィルタと、上記ブリッジ回路出力から上記測温抵抗体の破損あるいは導線の断線による異常発生時に異常電圧を検出する比較回路と、上記比較回路の出力からノイズを除去する第２のハードウェアフィルタと、上記第１及び第２のハードウェアフィルタの出力をデジタルデータに変換するＡＤＣ回路と、上記ＡＤＣ回路の出力を受けて、上記測温対象の測温値を算出し、また上記異常発生時にはバーンアップあるいはバーンダウン処理用の信号を出力するマイコンとを備えたことを特徴とする測温抵抗体入力装置。
【請求項２】
測温対象の測温位置に取り付けられ、測温対象の温度に従って電気的特性が変化する測温抵抗体と、上記測温抵抗体接続の導線間に生じる電圧降下量を求めるブリッジ回路と、上記ブリッジ回路の出力から上記測温抵抗体の破損あるいは導線の断線による異常発生時に異常電圧を検出する比較回路と、上記ブリッジ回路の出力及び上記比較回路の出力をデジタルデータに変換するＡＤＣ回路と、上記ＡＤＣ回路の出力からノイズを除去するソフトウェアフィルタと、上記ソフトウェアフィルタ回路の出力を受けて、上記測温対象の測温値を算出し、また異常発生時にはバーンアップあるいはバーンダウン処理用の信号を出力するマイコンとを備えたことを特徴とする測温抵抗体入力装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の測温抵抗体入力装置において、測温抵抗体からＡＤＣ回路入力側までの回路系統を複数個設け、これを切替えて上記マイコンへ加えるようにしたことを特徴とする測温抵抗体入力装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の測温抵抗体入力装置において、測温抵抗体及び入力部を複数個設け、これを切替えて上記ブリッジ回路へ加えるようにしたことを特徴とする測温抵抗体入力装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の測温抵抗体入力装置において、１つの測温抵抗体に対して入力部を２重化し、一方の入力部導体が断線したとき他方の入力部に切替えて上記ブリッジ回路へ接続するようにしたことを特徴とする測温抵抗体入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、測温抵抗体入力装置において、多線式の測温抵抗体接続用各導線の断線あるいは測温抵抗体の破損検出に要する時間を短縮すると共に、断線時等の測定結果を、バーンアップ、バーンダウン処理に適した波形にすることを可能にするものである。
【０００２】
【従来の技術】
多線式の測温抵抗体入力装置として、測温抵抗体自身の破損（バーンアウト）あるいは導線の断線を検出して故障箇所を判定するものが特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２４７８５７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
測温抵抗体入力装置では、測温抵抗体自身のバーンアウト、あるいは入力部導線の断線が発生した場合、その異常を速やかに検出することが必要である。異常の検出が遅れると、バーンアップ（異常時に測定値を上限に振り切らせる）処理時あるいはバーンダウン（異常時に測定値を下限に振り切らせる）処理時に、測定結果が断線等検出までの間に、バーンアップ、または、バーンダウンの処理とは逆の方向に振れるという問題があった。
【０００５】
この発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、測温抵抗体入力装置において、多線式の測温抵抗体に対する各導線の断線等の異常検出の時間を短縮すると共に、断線時等の測定結果を、バーンアップあるいはバーンダウン処理に適した波形にすることを目的にするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る測温抵抗体入力装置は、測温対象に取り付けられ、測温対象の温度に従って電気的特性が変化する測温抵抗体と、上記測温抵抗体接続の導線間に生じる電圧降下量を求めるブリッジ回路と、上記ブリッジ回路の出力信号からノイズを除去する第１のハードウェアフィルタと、上記ブリッジ回路出力から上記測温抵抗体の破損あるいは導線の断線による異常発生時に異常電圧を検出する比較回路と、上記比較回路の出力からノイズを除去する第２のハードウェアフィルタと、上記第１及び第２のハードウェアフィルタの出力をデジタルデータに変換するＡＤＣ回路と、上記ＡＤＣ回路の出力を受けて、上記測温対象の測温値を算出し、また上記異常発生時にはバーンアップあるいはバーンダウン処理用の信号を出力するマイコンとを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る測温抵抗体入力装置を示す構成図である。図１において、測温対象１の測温位置に取り付けられた測温抵抗体２（抵抗値をＲ２１とする）は、導線Ａ、導線Ｂ、導線ｂを介して入力部３の端子３Ａ、３Ｂ、３ｂに接続されている。ここで、温度に従って電気的特性が変化することにより温度測定を可能とする測温抵抗体２に対して測温抵抗体入力装置のブリッジ回路５から一定電流が供給されている。そして、測温抵抗体２の接続導線間に生じる電圧降下量をブリッジ回路５により求め、第１のハードウェアフィルタ６でノイズ除去したのち、変換回路７によりアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ回路）８の入力電圧レンジに変換する。なお、抵抗４は接地用の抵抗である。
【０００８】
ブリッジ回路５の一部を図２に示す。ブリッジをなす３辺の抵抗値をそれぞれＲ５１、Ｒ５２、Ｒ５３とすれば、変換回路７に入力される電圧Ｖ５４は、次式で求められる。
Ｖ５４＝｛Ｒ２１／（Ｒ５１＋Ｒ２１）−Ｒ５３／（Ｒ５２＋Ｒ５３）｝×Ｖ５０ＡＤＣ回路８は、受信した電圧信号をデジタルデータに変換して、各種信号処理を行うマイクロプロセッサの一種を用いたマイコン９に送出する。マイコン９は、ＡＤＣ回路８からの出力値そのもの、もしくは測温抵抗体２の温度特性に基づいて算出された測定対象の測温値を出力し、当該測温対象１の測温が行われている。
【０００９】
２０は比較回路であり、図２におけるＶ５４とＶ５５の電位差がある一定値を超えた場合に出力を出す。第２のハードウェアフィルタ２１は、ノイズなどの影響を受けて比較回路２０が誤出力した出力をキャンセルする機能を有している。ハードウェアフィルタ２１の出力は多チャンネル入力を有する上記ＡＤＣ回路８に入力され、ＡＤＣ回路８は、電圧信号をデジタルデータに変換して、各種信号処理を行うマイクロプロセッサの一種を用いたマイコン９に送出する。
【００１０】
次に動作を説明する。この発明の測温抵抗体入力装置は、導線Ａ、Ｂの何れかが断線したり、高温の測定対象により、測温抵抗体２自体がバーンアウトした場合、測温結果が異常値となることを利用して、マイコン９が測温抵抗体２のバーンアウト／入力部導線Ａ、Ｂの断線を検出し、測温結果をバーンアップあるいはバーンダウンさせる処理をする。
【００１１】
導線Ａ、あるいは、導線Ｂが断線した際、Ｖ５４とＶ５５との間にはＶ５０に近い基準値以上の電位差が発生し、比較回路２０が電圧を出力する。この断線時の比較回路２０の出力電圧がハードウェアフィルタ２１及びＡＤＣ回路８を通してマイコン９に入力されることにより、マイコン９は断線時のバーンアップ、あるいは、バーンダウン処理をする。比較回路２０の出力は、例えば、０Ｖと５Ｖといった明確な変化であるため、第２のハードウェアフィルタ２１の時定数は、第１のハードウェアフィルタ６の時定数より小さくすることが可能である。その結果、断線認識を速くし、断線時のバーンアップ、あるいは、バーンダウン処理をいち早くすることが可能になる。
【００１２】
図３に上記構成におけるマイコン９での測温結果の波形を示す。バーンアップ処理の設定時では導線Ｂが断線した場合、バーンダウン処理の設定時では導線Ａが断線した場合に、測定結果が断線検出までの間にバーンアップ、または、バーンダウンの処理とは逆の方向に振れるが、速やかな断線認識によりこの波形を比較的小さく抑えることができる。
【００１３】
これと比較するために、比較回路２０、ハードウェアフィルタ２１を有しない回路構成におけるマイコン９での測温結果の波形を図４に示す。この構成では、断線、あるいは、バーンアウトした場合、変換回路７、ＡＤＣ回路８、マイコン９への電圧信号変化が、第１のハードウェアフィルタ６が持っている時定数分遅れるため、断線・バーンアウトの検出が遅れ、図６に示すように、バーンアップ処理の設定時では導線Ｂが断線した場合、バーンダウン処理の設定時では導線Ａが断線した場合に、測定結果が断線検出までの間にバーンアップ、または、バーンダウンの処理とは逆の方向に大きく振れるという問題がある。
【００１４】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２を図５、図６に基づいて説明する。図５において、９ａはマイコン９に実装されたソフトウェアフィルタであり、ブリッジ回路５の出力のノイズをキャンセルする機能と、比較回路２０の出力のノイズをキャンセルする機能を持っている。ブリッジ回路５の出力に対するソフトウェアフィルタ９ａの機能は、図１の第１のハードウェアフィルタ６と同じ機能である。比較回路２０の出力に対するソフトウェアフィルタ９ａの機能は、図１の第２のハードウェアフィルタ２１と同じとするが、その時定数の間は、ブリッジ回路５の測定結果を保持する。
【００１５】
実施の形態２におけるマイコン９での測温結果の波形を図６に示す。バーンアップ設定、バーンダウン設定いずれの場合も、断線してからマイコンが断線を検出するまでの間は元の測温結果を保持している。従って、バーンアップ処理の設定時では導線Ｂが断線した場合、またバーンダウン処理の設定時では導線Ａが断線した場合、測定結果をマイコン９が断線として検出するまでの間に、バーンアップまたはバーンダウンの処理とは逆の方向に振れる波形を無くすことが可能となる。このため、異常の検出を速やかに行い、しかもバーンアップ処理、バーンダウン処理に適して波形を出力として得ることができる。
【００１６】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３を図７に基づいて説明する。図７において、同上回路２Ｚ〜同上回路ｎＺは、それぞれが、測温対象１、測温抵抗体２、導線Ａ、導線Ｂ、導線ｂ、接続部３、端子３Ａ、３Ｂ、３ｂ、ブリッジ回路５、変換回路７、比較回路２０と同じ構成を有する。その他の構成は図５と同じである。そして、それぞれの出力は、多チャンネル入力を有するＡＤＣ回路８に入力され、ここで元の回路と同上回路２Ｚ〜ｎＺが順次切替えられ、マイコン９にて同じ処理が行われる。これにより、測温抵抗体入力数を増やし、切替えてマイコン９に入力することで、測定点を増やすことが可能になる。
【００１７】
なお、図７では、図５を元にして同上回路２Ｚ〜ｎＺを構成したが、図１を元にして同上回路を構成してもよい。図１を元にした場合、各同上回路は測温対象１、測温抵抗体２、導線Ａ、導線Ｂ、導線ｂ、接続部３、端子３Ａ、３Ｂ、３ｂ、ブリッジ回路５、ハードウェアフィルタ６、変換回路７、比較回路２０、ハードウェアフィルタ２１からなる構成と同じである。
【００１８】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４を図８に基づいて説明する。図８において、同上回路２Ｙ〜同上回路ｎＹは、それぞれが、測温対象１、測温抵抗体２、導線Ａ、導線Ｂ、導線ｂ、接続部３、端子３Ａ、３Ｂ、３ｂと同じ構成を有する。それぞれの出力は、切替回路３０により順次切替えを行い、同じブリッジ回路５にて、各測温抵抗体接続の導線間に生じる電圧降下量を求める。これにより、測温抵抗体入力点数分のブリッジ回路を装備する必要がなく、安価に測定点を増やすことが可能になる。
【００１９】
なお、図８は図５を元にしてブリッジ回路５以降を構成しているが、ブリッジ回路５以降を図１の構成と同じにしてもよい。
【００２０】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５を図９に基づいて説明する。図９において、導線Ａ２、導線Ｂ２、導線ｂ２、入力部３１、端子３Ａ２、３Ｂ２、３ｂ２は、測温抵抗体２からの入力を２重化するものである。同上回路２Ｘ〜同上回路ｎＸは、それぞれが、測温対象１、測温抵抗体２、導線Ａ、導線Ｂ、導線ｂ、入力部３、端子３Ａ、３Ｂ、３ｂ、２重化用の導線Ａ２、導線Ｂ２、導線ｂ２、入力部３１、端子３Ａ２、３Ｂ２、３ｂ２と同じ構成を有する。切替回路３０は上記２重化構成の切替えと同時に、同上回路の切替えを行うものである。
【００２１】
測温時には、切替回路３０により元の回路と同上回路を順次切替え、同じブリッジ回路５にて、複数の測温対象の測温抵抗体接続の導線間に生じる電圧降下量を求め、複数箇所の測温が可能である。また同時に、一つの測温抵抗系統に断線が発生し、それを検出した場合には、切替回路３０により２重化構成を異常側から正常側に切替え、測定を継続することができる。
【００２２】
なお、図９は図５を元にしてブリッジ回路５以降を構成しているが、ブリッジ回路５以降を図１の構成と同じにしてもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、この発明によれば、測温抵抗体入力装置において、多線式の測温抵抗体の破損または各導線の断線検出の時間を短縮すると共に、断線時の測定結果を、バーンアップ、バーンダウン処理に適した波形にすることができ、柔軟にシステム構築を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る測温抵抗体入力装置の構成を示す回路図である。
【図２】図１のブリッジ回路の一部を示す回路図である。
【図３】実施の形態１の測温結果を説明する図である。
【図４】実施の形態１の効果を説明するための比較図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る測温抵抗体入力装置の構成を示す回路図である。
【図６】実施の形態２の測温結果を説明する図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る測温抵抗体入力装置の構成を示す回路図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係る測温抵抗体入力装置の構成を示す回路図である。
【図９】この発明の実施の形態５に係る測温抵抗体入力装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１  測温対象、                  ２  測温抵抗体、
３  入力部、                    ４  抵抗、
５  ブリッジ回路、              ６  第１のハードウェアフィルタ、
７  変換回路、                  ８  ＡＤＣ回路、
９  マイコン、                ９ａ  ソフトウェアフィルタ、
２０  比較回路、                ２１  第２のハードウェアフィルタ、
３０  切替回路、                ３１  ２重化用入力部、
２Ｘ〜ｎＸ、２Ｙ〜ｎＹ、２Ｚ〜ｎＺ  同上回路、
Ａ、Ｂ、ｂ  導線、
Ａ２、Ｂ２、ｂ２  ２重化用導線。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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