(57)【要約】【課題】入力端子数を増やすことなく、熱電対、測温抵抗体、電圧出力センサおよび電流出力サンサからの入力が可能な入力回路およびそれを備える計測機器を提供する。【解決手段】熱電対２、測温抵抗体３、電流出力センサ４および電圧出力センサ５のいずれかが、選択的に接続される第１〜第３の入力端子６〜８の内の第１，第２の入力端子６，７の接続を、第１〜第３のスイッチ部１６−１〜１６−３を有するスライドスイッチ１６の切換え操作によって連動して切換え、熱電対２、測温抵抗体３、電流出力センサ４および電圧出力センサ５を、対応するアナログ入力ラインに接続する。【選択図】    図１
2004279171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電対、測温抵抗体、電流出力センサおよび電圧出力センサのいずれかを選択的に接続できるとともに、第１〜第３の３つの入力端子を備える入力回路であって、
前記入力端子を、前記熱電対、前記測温抵抗体、前記電流出力センサおよび前記電圧出力センサに対応するアナログ入力ラインに切換え接続する切換手段を設けたことを特徴とする入力回路。
【請求項２】
前記切換手段は、切換え操作されるスイッチを備え、
前記スイッチは、前記第１，第２の入力端子を、熱電対、測温抵抗体、電流出力センサおよび電圧出力センサの４種類のセンサを２種類ずつ二組のセンサに区分した一方の組のセンサに対応するアナログ入力ラインまたは他方の組のセンサに対応するアナログ入力ラインに連動して切換え接続する請求項１記載の入力回路。
【請求項３】
前記一方の組のセンサが、前記熱電対および前記測温抵抗体であり、前記他方の組のセンサが、前記電流出力センサおよび前記電圧出力センサである請求項２記載の入力回路。
【請求項４】
前記熱電対は、第２および第３の入力端子間に接続され、前記測温抵抗体は、前記第１，第２および第３の入力端子に接続され、前記電流出力センサは、第１および第３の入力端子間に接続され、前記電圧出力センサは、第２および第３の入力端子間に接続されるものであり、
前記スイッチは、連動して切換え接続する第１〜第３のスイッチ部を有するスライドスイッチであり、
第１のスイッチ部は、第１の入力端子を、測温抵抗体に対応するアナログ入力ラインまたは電流出力センサに対応するアナログ入力ラインの一部である第１のアナログ中継ラインに切換え接続し、第２のスイッチ部は、第２の入力端子を、熱電対に対応するアナログ入力ラインの一部である第２のアナログ中継ラインまたは電圧出力センサに対応するアナログ入力ラインに切換え接続し、第３のスイッチ部は、前記第１，第２のアナログ中継ラインを、対応するアナログ入力ラインに切換え接続するものである請求項３記載の入力回路。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の入力回路と、前記入力回路の前記アナログ入力ラインからのアナログ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器とを備え、前記熱電対または前記測温抵抗体からのアナログ信号に基づいて、少なくとも温度を計測することを特徴とする計測機器。
【請求項６】
前記Ａ／Ｄ変換器を少なくとも二つ備え、一方のＡ／Ｄ変換器によって、熱電対からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換する一方、他方のＡ／Ｄ変換器によって、冷接点補償用の感温素子からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換する請求項５記載の計測機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度センサやその他のセンサなどからのアナログ信号が入力される入力回路およびその入力回路を備える計測機器に関し、更に詳しくは、熱電対、測温抵抗体、電流あるいは電圧出力の他のセンサからのアナログ信号の入力が可能な入力回路および該入力回路を備えて温度やその他の物理量を計測する計測機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、熱電対および測温抵抗体のいずれも接続できる入力回路では、測温抵抗体が３端子であるので、入力端子は、３端子必要である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２９６８５３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
熱電対および測温抵抗体による温度計測に加えて、例えば、圧力、流量といった他の物理量の計測を行おうとすると、電流出力センサや電圧出力センサからの電流や電圧の入力を可能にするために、入力端子を、４端子にすることが考えられる。
【０００５】
しかしながら、４端子にすると、３端子の場合に比べて、端子数が増えて全体が大きくなってしまい、計測機器の小型化、薄型化が図れないことになる。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みて為されたものであって、入力端子数を増やすことなく、しかも、ユーザに手間をかけることなく、熱電対、測温抵抗体、電圧出力センサおよび電流出力センサからのアナログ信号の入力が可能な入力回路およびそれを備える計測機器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上述の目的を達成するために、次のように構成している。
【０００８】
すなわち、本発明の入力回路は、熱電対、測温抵抗体、電流出力センサおよび電圧出力センサのいずれかを選択的に接続できるとともに、第１〜第３の３つの入力端子を備える入力回路であって、前記入力端子を、前記熱電対、前記測温抵抗体、前記電流出力センサおよび前記電圧出力センサに対応するアナログ入力ラインに切換え接続する切換手段を設けている。
【０００９】
本発明によると、３つの入力端子からの入力を、熱電対、測温抵抗体、電流出力センサおよび電圧出力センサに対応するアナログ入力ラインに切換え接続する切換手段を備えているので、入力端子の数を増やすことなく、温度やその他の計測が可能となる。
【００１０】
本発明の一実施態様においては、前記切換手段は、切換え操作されるスイッチを備え、前記スイッチは、前記第１，第２の入力端子を、熱電対、測温抵抗体、電流出力センサおよび電圧出力センサの４種類のセンサを２種類ずつ二組のセンサに区分した一方の組のセンサに対応するアナログ入力ラインまたは他方の組のセンサに対応するアナログ入力ラインに連動して切換え接続するものである。
【００１１】
本発明によると、スイッチを切換え操作することによって、第１，第２の入力端子を、熱電対、測温抵抗体、電流出力センサおよび電圧出力センサの４種類のセンサを２種類ずつ二組のセンサに区分した一方の組のセンサに対応するアナログ入力ラインまたは他方の組のセンサに対応するアナログ入力ラインに連動して切換え接続することができ、一方の組のセンサを、入力される電圧が比較的低い熱電対および測温抵抗体とし、他方の組のセンサを、入力される電圧が比較的高い電流出力センサおよび電圧出力センサとするのが好ましい。
【００１２】
本発明の他の実施態様においては、前記熱電対は、第２および第３の入力端子間に接続され、前記測温抵抗体は、前記第１，第２および第３の入力端子に接続され、前記電流出力センサは、第１および第３の入力端子間に接続され、前記電圧出力センサは、第２および第３の入力端子間に接続されるものであり、前記スイッチは、連動して切換え接続する第１〜第３のスイッチ部を有するスライドスイッチであり、第１のスイッチ部は、第１の入力端子を、測温抵抗体に対応するアナログ入力ラインまたは電流出力センサに対応するアナログ入力ラインの一部である第１のアナログ中継ラインに切換え接続し、第２のスイッチ部は、第２の入力端子を、熱電対に対応するアナログ入力ラインの一部である第２のアナログ中継ラインまたは電圧出力センサに対応するアナログ入力ラインに切換え接続し、第３のスイッチ部は、前記第１，第２のアナログ中継ラインを、対応するアナログ入力ラインに切換え接続するものである。
【００１３】
本発明によると、第１〜第３のスイッチ部を有するスライドスイッチの切換え操作によって、第１，第２に入力端子および内部のアナログ中継ラインを切換え接続して、熱電対、測温抵抗体、電流出力センサおよび電圧出力センサにそれぞれ対応するアナログ入力ラインに接続することができる。
【００１４】
本発明の計測機器は、本発明の入力回路と、前記入力回路の前記アナログ入力ラインからのアナログ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器とを備え、前記熱電対または前記測温抵抗体からのアナログ信号に基づいて、少なくとも温度を計測するものである。
【００１５】
ここで、計測機器とは、温度やその他の物理量を計測する機器であり、計測機能を有する機器であればよく、計測し、それに基づいて制御する調節機器などを含むものである。
【００１６】
本発明によると、入力端子数を増やすことなく、熱電対、測温抵抗体、電流出力センサおよび電圧出力センサからのアナログ入力に基づいて、温度やその他の物理量を計測することができ、当該計測機器の小型化、薄型化を図ることができる。
【００１７】
本発明の好ましい実施態様においては、前記Ａ／Ｄ変換器を少なくとも二つ備え、一方のＡ／Ｄ変換器によって、熱電対からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換する一方、他方のＡ／Ｄ変換器によって、冷接点補償用の感温素子からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換するものである。
【００１８】
本発明によると、各Ａ／Ｄ変換器に、熱電対および感温素子からのアナログ入力をそれぞれ与えるようにしたので、一つのＡ／Ｄ変換器に切換えて与える構成に比べて、高速、高精度の温度計測が可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一つの実施の形態に係る調節器などの計測機器のブロック図である。
【００２１】
この実施の形態の計測機器１は、温度および圧力や流量といったその他の物理量を計測して目標値になるように制御するものであり、熱電対２、測温抵抗体３、直流電流を出力する電流出力センサ４および直流電圧を出力する電圧出力センサ５のいずれかが選択的に接続されるものであり、第１〜第３の３つの入力端子６〜８を備えている。
【００２２】
熱電対２は、第２の入力端子７とグランドとしての第３の入力端子８との間に接続され、測温抵抗体３は、３線式であって、第１，第２，第３の入力端子６〜８に接続される。また、電流出力センサ４は、第１，第３の入力端子６，８間に接続され、電圧出力センサ５は、第２，第３の入力端子７，８間に接続される。
【００２３】
この実施の形態の計測機器１は、熱電対２、測温抵抗体３、電流出力センサ４および電圧出力センサ５からのアナログ入力が与えられる入力回路９と、この入力回路９からのアナログ入力をＡ／Ｄ変換する第１，第２の二つのＡ／Ｄ変換器１０，１１と、これらＡ／Ｄ変換器１０，１１の出力に基づいて計測処理やＰＩＤ制御などを行うＣＰＵ１２と、目標値などの各種の設定入力を行う設定部１３と、計測値や目標値などの表示を行う表示部１４と、制御出力などを出力する出力部１５とを備えている。
【００２４】
入力回路９は、第１，第２の入力端子６，７を後述のように切換え接続する切換手段として、３極のスライドスイッチ１６と、ＣＰＵ１２によって制御される第１〜第４のアナログスイッチ１７〜２０とを備えている。
【００２５】
スライドスイッチ１６は、切換え操作によって連動して切り換わる第１〜第３のスイッチ部１６−１〜１６−３を有しており、各スイッチ部１６−１〜１６−３は、可動接点２１−１〜２１−３と、第１，第２の固定接点２２−１〜２２−３，２３−１〜２３−３をそれぞれ備えている。
【００２６】
第１，第２のスイッチ部１６−１，１６−２の各可動接点２１−１，２１−２は、第１，第２の入力端子６，７にそれぞれ接続されており、第３のスイッチ部１６−３の可動接点２１−３は、測温抵抗体３の導線抵抗を計測するためのアナログ入力ライン３８を介して第２のＡ／Ｄ変換器１１に接続されるとともに、第３のアナログスイッチ１９を介して第１のＡ／Ｄ変換器１０に接続されている。
【００２７】
また、第１のスイッチ部１６−１の第２の固定接点２３−１と、第３のスイッチ部１６−３の第２の固定接点２３−３とが、第１のアナログ中継ライン２４で接続されており、第２のスイッチ部１６−２の第１の固定接点２２−２と、第３のスイッチ部１６−３の第２の固定接点２２−３とが、第２のアナログ中継ライン２５で接続されている。
【００２８】
第１のアナログ中継ライン２４は、後述のように電流出力センサ４のアナログ入力ラインの一部を構成するものであり、また、第２のアナログ中継ライン２５は、後述のように熱電対２のアナログ入力ラインの一部を構成するとともに、測温抵抗体３の導線抵抗を計測するためのアナログ入力ラインの一部を構成するものである。第１のアナログ中継ライン２４には、分圧抵抗２９，３０が介装され、第２のアナログ中継ライン２５には、抵抗３１が介装される。
【００２９】
第１のスイッチ部１６−１の第１の固定接点２２−１は、第１のＡ／Ｄ変換器１０の測温抵抗体に対応するアナログ入力ライン２６に接続されており、第２のスイッチ部１６−２の第２の固定接点２３−２は、第４のアナログスイッチ２０を介して第１のＡ／Ｄ変換器１０の熱電対、電圧出力センサおよび電流出力センサに対応するアナログ入力ライン２７に接続されている。第２の固定接点２３−２と第４のアナログスイッチ２０との間には、分圧抵抗３２，３３が介装されている。
【００３０】
測温抵抗体に対応するアナログ入力ライン２６および第２のアナログ中継ライン２５は、抵抗３４，３５および第１のアナログスイッチ１７を介して電源にそれぞれ接続されており、また、第２の中継ライン２５は、抵抗３６および第２のアナログスイッチ１８を介して電源に接続されている。
【００３１】
第２のＡ／Ｄ変換器１１には、アナログ入力ライン３９を介して冷接点補償用の感温素子２８の一端が接続されており、この一端は、抵抗３７を介して電源に接続されている。
【００３２】
以上の構成を有する計測機器１の動作を、熱電対２、測温抵抗体３、電流出力センサ４および電圧出力センサ５がそれぞれ接続された各場合について説明する。
【００３３】
（１）測温抵抗体
測温抵抗体３を、第１〜第３の入力端子６〜８に接続し、スライドスイッチ１６を、温度測定側にスライド操作すると、図２に示される切換え接続状態となり、また、ＣＰＵ１２は、設定部１３からの測温抵抗体３が接続されたことを示す設定入力に基づいて、第１のアナログスイッチ１７のみをオンする。
【００３４】
これによって、測温抵抗体３には、第１のアナログスイッチ１７を介して温度測定用の電流が供給され、測温抵抗体３からのアナログ入力は、第１の入力端子６、第１のスイッチ部１６−１およびアナログ入力ライン２６を介して第１のＡ／Ｄ変換器１０に与えられる一方、導線抵抗に対応するアナログ入力が、第２の入力端子７、第２のスイッチ部１６−２、第２のアナログ中継ライン２５、第３のスイッチ部１６−３およびアナログ入力ライン３８を介して第２のＡ／Ｄ変換器１１に与えられる。
【００３５】
各Ａ／Ｄ変換器１０，１１に与えられたアナログ入力は、ディジタル信号に変換されてＣＰＵ１２に与えられ、ＣＰＵ１２では、導線抵抗をキャンセルして温度データに変換し、計測した温度を、表示部１４に表示するとともに、目標温度になるように制御出力を与える。
【００３６】
（２）熱電対
熱電対２を、第２，第３の入力端子７，８間に接続し、スライドスイッチ１６を、温度測定側にスライド操作すると、図３に示される切換え接続状態となり、また、ＣＰＵ１２は、設定部１３からの熱電対２が接続されたことを示す設定入力に基づいて、第２，第３のアナログスイッチ１８，１９をオンする。なお、スライドスイッチ１６の第１〜第３のスイッチ部１６−１〜１６−３の接続状態は、温度測定側であるので、上述の図２と同様である。
【００３７】
この状態では、熱電対２からのアナログ入力は、第２の入力端子７、第２のスイッチ部１６−２、第２のアナログ中継ライン２５、第３のスイッチ部１６−３、第３のアナログスイッチ１９およびアナログ入力ライン２７を介して第１のＡ／Ｄ変換器１０に与えられる一方、感温素子２８からのアナログ入力が、アナログ入力ライン３９を介して第２のＡ／Ｄ変換器１１に与えられる。
【００３８】
各Ａ／Ｄ変換器１０，１１に与えられたアナログ入力は、ディジタル信号に変換されてＣＰＵ１２に与えられ、ＣＰＵ１２では、温度データに変換するとともに、冷接点補償を行って計測した温度を、表示部１４に表示するとともに、目標温度になるように制御出力を与える。
【００３９】
なお、第２のアナログスイッチ１８をオンするのは、熱電対２が劣化などによって断線した場合に、高電圧の入力となって断線を検知できるようにするためである。
【００４０】
このように、第１，第２のＡ／Ｄ変換器１０，１１を設け、各Ａ／Ｄ変換器１０，１１に、熱電対２および感温素子２８からのアナログ入力をそれぞれ与えるようにしたので、一つのＡ／Ｄ変換器に切換えて与える構成に比べて、高速、高精度の温度計測が可能となる。
【００４１】
（３）電流出力センサ
電流出力センサ４を、第１，第３の入力端子６，８間に接続し、スライドスイッチ１６を、温度測定以外のその他の測定側にスライド操作すると、スライドスイッチ１６の第１〜第３のスイッチ部１６−１〜１６−３が、連動して切り換わり、図４に示される切換え接続状態となり、また、ＣＰＵ１２は、設定部１３からの電流出力センサ４が接続されたことを示す設定入力に基づいて、第３のアナログスイッチ１９のみをオンする。
【００４２】
これによって、電流出力センサ４からのアナログ入力は、第１の入力端子６、第１のスイッチ部１６−１、第１のアナログ中継ライン２４、第３のスイッチ部１６−３、第３のアナログスイッチ１９およびアナログ入力ライン２７を介して第１のＡ／Ｄ変換器１０に与えられてディジタル信号に変換され、さらに、ＣＰＵ１２に与えられて対応する計測データに変換され、計測データが表示部１４に表示されるとともに、ＣＰＵ１２は、目標値になるように制御出力を与える。
【００４３】
（４）電圧出力センサ
電圧出力センサ５を、第２，第３の入力端子７，８間に接続し、スライドスイッチ１６を、温度測定以外のその他の測定側にスライド操作すると、図５に示される切換え状態となり、また、ＣＰＵ１２は、設定部１３からの電圧出力センサ５が接続されたことを示す設定入力に基づいて、第４のアナログスイッチ２０のみをオンする。
なお、スライドスイッチ１６の第１〜第３のスイッチ部１６−１〜１６−３の接続状態は、温度測定以外のその他の測定側であるので、上述の図４と同様である。
【００４４】
この状態では、電圧出力センサ５からのアナログ入力は、第２の入力端子７、第２のスイッチ部１６−２、第４のアナログスイッチ２０およびアナログ入力ライン２７を介して第１のＡ／Ｄ変換器１０に与えられてディジタル信号に変換され、さらに、ＣＰＵ１２に与えられて対応する計測データに変換され、計測データが表示部１４に表示されるとともに、ＣＰＵ１２は、目標値になるように制御出力を与える。
【００４５】
以上のようにして、第１〜第３の３つの入力端子６〜８によって、熱電対２、測温抵抗体３、電流出力センサ４および電圧出力センサ５のいずれの入力も計測できるので、端子数を増やす必要がなく、計測機器の小型化、薄型化を図ることができる。
【００４６】
また、この実施の形態では、スライドスイッチ１６によって、熱電対２および測温抵抗体３による温度測定と、電流出力センサ４および電圧出力センサ５によるその他の測定とを切換える、すなわち、入力される電圧が比較的低い温度測定と、入力される電圧が比較的高いその他の測定とでアナログ入力ラインを切換えるので、温度測定の際に熱電対２や測温抵抗体３を誤接続したり、あるいは、その他の測定の際に、電流出力センサ４や電圧出力センサ５を誤接続しても内部の回路素子などの破壊を防止することができる。
【００４７】
（その他の実施の形態）
本発明の他の実施の形態として、Ａ／Ｄ変換器の数を増やしてアナログスイッチの数を削減してもよい。
【００４８】
上述の実施の形態では、調節器に適用して説明したけれども、本発明の他の実施の形態として、温度、圧力、流量などの物理量を計測するデジタルパネルメータなどにも同様に適用できるものである。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、３つの入力端子からの入力を、熱電対、測温抵抗体、電流出力センサおよび電圧出力センサに対応するアナログ入力ラインに切換え接続する切換手段を備えているので、入力端子の数を増やすことなく、温度やその他の計測が可能となり、計測機器の小型化、薄型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態に係る計測機器のブロック図である。
【図２】測温抵抗体を接続した状態のブロック図である。
【図３】熱電対を接続した状態のブロック図である。
【図４】電流出力センサを接続した状態のブロック図である。
【図５】電圧出力センサを接続した状態のブロック図である。
【符号の説明】
１                    計測機器
２                    熱電対
３                    測温抵抗体
４                    電流出力センサ
５                    電圧出力センサ
６〜８                第１〜第３の入力端子
１０，１１              第１，第２のＡ／Ｄ変換器
１６                  スライドスイッチ
１６−１〜１６−３    第１〜第３のスイッチ部
２４，２５            第１，第２のアナログ中継ライン
【図１】
2004279171.tif 000003
【図２】
2004279171.tif 000004
【図３】
2004279171.tif 000005
【図４】
2004279171.tif 000006
【図５】
2004279171.tif 000007