(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源を定電流源とする複数の測温抵抗体を備え、各測温抵抗体を1つずつ切り替え選択することにより、温度による各測温抵抗体の抵抗値変化を電圧値に変換して出力し、電圧検出手段によって温度を測定するように構成されている多チャンネル温度計測回路であって、
前記各測温抵抗体は、前記定電流源から直列に電流が供給されるように直列に接続され、
前記各測温抵抗体にはそれぞれの測温抵抗体が断線したときに、電流を迂回させるための電流迂回回路がそれぞれ並列に接続され、
前記各測温抵抗体に並列に接続される全ての電流迂回回路を閉じる閉操作を行い、続いて、各電流迂回回路を順番に開く開操作を行い、開操作を行った前記電流迂回回路が並列に接続されている測温抵抗体に前記電圧検出手段を切り替え選択し、切り替え選択された前記電圧検出手段の検出出力から断線した測温抵抗体を特定する断線検出手段と、
前記断線検出手段によって断線と特定された測温抵抗体に並列して接続されている前記電流迂回回路を閉じて電流を迂回させ、他の測温抵抗体へ電流が継続して供給されるように構成されていることを特徴とする多チャンネル温度計測回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の測温抵抗体を用いて複数個所の温度を計測するための多チャンネル温度計測回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数の測温抵抗体を用いて複数個所の温度を計測することができるように構成されている多チャンネル温度計測回路は知られている（特許文献１参照）。その一例を図２に示す。
図２に示すように、従来の多チャンネル温度計測回路Ａ１は、複数の測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０に対し、定電流源Ｉからそれぞれ個々に電流が流れるように接続されて構成されている。そして、各測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０と定電流源Ｉ、そして、電圧検出回路Ｎとをそれぞれ接続する配線の途中にはそれぞれのスイッチＳＷ１〜ＳＷ４０が備えられている。
ここで、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４０は、各測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０を１つずつ切り替え選択するためのマルチプレスＭＬを構成している。
【０００３】
ところで、電気抵抗が温度によって変化する抵抗値変化を利用し、その抵抗値変化を測定することで測温対象物の温度を計測する抵抗素子を備える測温抵抗体を用いた温度計測回路は、測温抵抗体に流す電流に起因する自己加熱量の変動が測定の誤差を引き起こすことになるため、自己加熱による発熱量と、測温対象物が熱平衡状態を維持できるように、測温抵抗体に安定した電流を継続して流すことが求められる。
つまり、精度の高い温度の計測を行うためには、測温抵抗体の自己加熱による発熱量と、測温対象物の熱平衡状態を維持することが重要であり、そのために、測温抵抗体に安定した電流を継続して供給することが、高精度の温度計測を行う上で求められる。
【特許文献１】特開平９−７９９１８号公報（段落番号００２０、００２１、及び図４参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の多チャンネル温度計測回路は、定電流源から各測温抵抗体への電流の供給が測温抵抗体を１つずつ選択して切り替えるため、電流は各測温抵抗体に対して継続的に流れない。
つまり、例えば、図２に示す測温抵抗体Ｒ３による測温のときに、この測温抵抗体Ｒ３のスイッチＳＷ９〜ＳＷ１２を閉じる切り替えを行うことにより、残る各測温抵抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４〜Ｒ１０への定電流源Ｉからの電流の供給が一時的に中断される。この中断によって、測温抵抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４〜Ｒ１０には温度の上下変動が起こる。
そのために、測温抵抗体の自己加熱に起因する発熱量が安定せず、それによって、測温対象物との熱平衡状態を維持できないことになり、これにより、安定した高精度の温度測定が望めない問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、前記課題を解消するために創案されたものであり、複数の測温抵抗体を用いて構成される多チャンネル温度測定回路であって、複数の測温抵抗体への電流の供給を継続して同時に実現し、しかも、複数の測温抵抗体のうち、任意の測温抵抗体が断線した場合でも、その測温抵抗体を迂回する電流経路を確保することにより、残る他の測温抵抗体への電流の供給が継続されるように改良された多チャンネル温度計測回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明では、電源を定電流源とする複数の測温抵抗体を備え、各測温抵抗体を1つずつ切り替え選択することにより、温度による各測温抵抗体の抵抗値変化を電圧値に変換して出力するように構成されている多チャンネル温度計測回路であって、前記各測温抵抗体は、前記定電流源から直列に電流が供給されるように直列に接続されていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明によれば、定電流源から各測温抵抗体への電流の流れが直列で行われる回路構成としたことで、複数の測温抵抗体への電流の供給を継続することができる。これにより、各測温抵抗体の自己加熱による発熱量と測温対象物との熱平衡状態が継続し、精度の高い温度計測を実現することができる。
【０００８】
また、本発明では、電源を定電流源とする複数の測温抵抗体を備え、各測温抵抗体を1つずつ切り替え選択することにより、温度による各測温抵抗体の抵抗値変化を電圧値に変換して出力するように構成されている多チャンネル温度計測回路であって、前記各測温抵抗体は、前記定電流源から直列に電流が供給されるように直列に接続され、かつ、前記各測温抵抗体にはそれぞれの測温抵抗体が断線したときに、電流を迂回させるための電流迂回回路がそれぞれ並列に接続され、前記各測温抵抗体のうち、ある測温抵抗体が断線したときに、断線した前記測温抵抗体に並列して接続されている前記電流迂回回路を閉じて電流を迂回させ、他の測温抵抗体へ電流が継続して供給されるように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明によれば、直列に接続されている複数の測温抵抗体のうちのいずれかの測温抵抗体が断線した場合、断線した測温抵抗体に並列に接続されている電流迂回回路が閉じられて電流の流れは迂回される。これにより、定電流源から残る他の測温抵抗体へ電流が継続して供給されることになる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の多チャンネル温度測定回路によれば、比較的に簡単な回路構成で、複数の測温抵抗体への電流の供給を継続して同時に実現することができる。これにより、測温抵抗体の自己加熱による発熱量と、測温対象物との熱平衡状態が継続して維持されることで、温度の上下変動がなく、安定させた温度の計測を高精度に行うことができる。
また、定電流源と直列に接続された複数の測温抵抗体の内、任意の測温抵抗体が断線した場合でも、残る他の測温抵抗体には電流の供給が継続される。ことにより、残る他の測温抵抗体への電流の供給を中断させることなく、残る他の測温抵抗体による計測を継続させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る多チャンネル温度計測回路の実施形態について、図１を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る多チャンネル温度計測回路を示す回路図である。
なお、本実施形態では、１０個の測温抵抗体を直列に接続することにより構成される１０チャンネル温度計測回路（以後、温度計測回路と称する）を示している。
【００１２】
≪温度計測回路の構成≫
温度計測回路Ａは、図１に示すように、電源を定電流源Ｉとする複数の測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０が直列に接続されており、定電流源Ｉから各測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０に電流を直列に流しながら、後記するＳＷ１〜２０を切り替えて温度による各測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０の抵抗値変化を電圧値に変換することにより、各測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０の温度を示す温度信号（電圧値信号）を生成し、これを出力するように構成されている。
ちなみに、測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０は、電気抵抗が温度によって変化する抵抗値変化を利用し、その抵抗値変化を測定するように構成されている。つまり、測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０は、電気抵抗が温度によって変化する抵抗素子を用いて、電気抵抗を測定することで温度を知ることができる温度センサである。
【００１３】
また、各測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０には、図１に示すように、電流迂回回路Ｒｙ１〜Ｒｙ１０がそれぞれ並列に接続されて備えられている。また、各測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０の両端子Ｔ１，Ｔ２は、それぞれのスイッチＳＷ１〜ＳＷ２０を介して各測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０からの温度信号をそれぞれ出力させるための電圧検出回路Ｎに接続されている。
ここで、スイッチＳＷ１〜ＳＷ２０は、各測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０を１つずつ切り替え選択するためのマルチプレクサＭＬを構成している。
【００１４】
≪電流迂回回路の構成≫
電流迂回回路Ｒｙ１〜Ｒｙ１０は、接点が閉じることにより、定電流源Ｉと直列に接続されている各測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０に電流が流れるように構成されているリレー回路である。
つまり、各測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０のうちのいずれかが断線、例えば、図１に示す測温抵抗体Ｒ４が断線した場合、測温抵抗体Ｒ４と並列する電流迂回回路Ｒｙ４の接点を閉じることで、定電流源Ｉからの電流の流れが迂回されて残る他の測温抵抗体Ｒｙ１〜Ｒｙ３，Ｒｙ５〜Ｒｙ１０に電流が継続して流れるようにしている。
この電流迂回回路Ｒｙ１〜Ｒｙ１０は、図１に示すように、各測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０のそれぞれの両端子Ｔ１，Ｔ２に接続されて、各測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０に並列に備えられる。
【００１５】
次に、各測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０のうちのいずれかが断線した場合、断線した箇所の測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０を特定（検出）するための断線検出動作について説明する。
なお、本実施形態では、各測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０のうちのいずれかが断線すると、その断線の瞬間、定電流源Ｉからの電流が遮断されて各測温抵抗体への出力電圧は無くなる。これをトリガーとして断線検出動作を実行する。
始めに、各測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０に並列する全ての電流迂回回路Ｒｙ１〜Ｒｙ１０の接点を一旦閉じる閉操作を行って、定電流源Ｉからの電流が全ての電流迂回回路Ｒｙ１〜Ｒｙ１０を迂回して流れる通電状態に一旦立ち上げる。
【００１６】
そして、各電流迂回回路Ｒｙ１〜Ｒｙ１０の接点を順番に開く開操作を行う。このとき、マルチプレクサＭＬは、開操作を行った電流迂回回路が並列に接続されている測温抵抗体に対応するスイッチを選択し、電圧検出回路Ｎに接続する。例えば、電流迂回回路Ｒｙ４の接点が開かれたときは、スイッチＳＷ７，ＳＷ８に切り替えられて電圧検出回路Ｎは測温抵抗体Ｒ４を選択する。
この状態で、断線していない箇所の測温抵抗体においては、並列する電流迂回回路の接点が開いても電流の流れに変化は起こらずに、出力信号は正常な温度出力を示す。これに対し、断線している箇所の測温抵抗体においては、電流迂回回路の接点が開くと、電流が遮断され、その出力信号は予め定められているしきい値電圧を超えるために、断線箇所の測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０を特定することができるようにしている。
【００１７】
また、本実施形態に係る温度測定回路Ａにおいては、図示を省略しているが、各電流迂回回路Ｒｙ１〜Ｒｙ１０の各接点の開閉操作は、温度計測回路が電圧検出回路Ｎを介して接続されて、温度による各測温抵抗体の抵抗変化値を電圧値として出力する信号をシーケンサーやＰＣ、或いはマイコンなどからの制御信号によって行われるように構成されている。
また、シーケンサーやＰＣ、或いはマイコンからの制御信号によって前記した断線検出動作が行われ、各測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０のうち、いずれかが断線しているかが検出されるようになっている。
【００１８】
以上のように構成されている本実施形態に係る温度計測回路Ａの作用について簡単に説明する。
図１に示すように、定電流源Ｉから電流が直列に流れるように直列に接続されている各測温抵抗体のうちのいずれかが断線、例えば、測温抵抗体Ｒ４が、断線していると仮定した場合、測温抵抗体Ｒ４が断線すると、残る他の測温抵抗体Ｒｙ１〜Ｒｙ３，Ｒｙ５〜Ｒｙ１０への定電流源Ｉからの電流の流れが閉ざされ、温度計測回路Ａの電流値（基準電流）が下がる。
【００１９】
温度計測回路Ａの電流値の低下により断線を確認したところで、各測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０に並列する全ての電流迂回回路Ｒｙ１〜Ｒｙ１０の接点を一旦閉じる。次に、各電流迂回回路Ｒｙ１〜Ｒｙ１０の接点を順番に開く断線検出動作を行うことで、断線している箇所の測温抵抗体Ｒ４を特定する。
断線検出動作により断線した箇所の測温抵抗体Ｒ４を特定した後に、断線した箇所の測温抵抗体Ｒ４に並列する電流迂回回路Ｒｙ４の接点を閉じた状態に保ち、残る他の測温抵抗体Ｒｙ１〜Ｒｙ３，Ｒｙ５〜Ｒｙ１０に並列する各電流迂回回路Ｒｙ１〜Ｒｙ３，Ｒｙ５〜Ｒｙ１０の接点を開く。
これにより、測温抵抗体Ｒ４に流れていた定電流源Ｉからの電流の流れは電流迂回回路Ｒｙ４へと迂回され、残る他の測温抵抗体Ｒｙ１〜Ｒｙ３，Ｒｙ５〜Ｒｙ１０には定電流源Ｉからの電流の流れが継続されることになる。
【００２０】
このように、本実施形態の温度計測回路Ａによれば、図１に示すように、複数の測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０を直列に接続させて、定電流源Ｉから各測温抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０に直列に電流が供給されるようにしている。
【００２１】
なお、本発明の実施形態の具体的な構成は、前記した実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更などがあっても本発明に含まれるものである。
例えば、温度計測回路Ａは１０チャンネルに限定されるものでなく、１０チャンネル以上の２０や３０それ以上のチャンネル数からなる多チャンネルでもよい。また、電流迂回回路としてリレー回路に限らず、その他の切り替え回路を使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る多チャンネル温度計測回路の実施形態を示す構成回路図である。
【図２】従来の多チャンネル温度計測回路を示す構成回路図である。
【符号の説明】
【００２３】
Ａ    温度計測回路
Ｖ    定電流源
Ｒ１〜Ｒ１０  測温抵抗体
Ｒｙ１〜Ｒｙ１０  電流迂回回路
Ｎ    電圧検出回路
【図１】
0004705522.tif 000002
【図２】
0004705522.tif 000003