(57)【要約】【課題】製造コストを低減しながらも空間の制約を克服することができ、入力チャネル別に絶縁された形態で構成された温度制御装置を提案する。【解決手段】本発明は、複数の温度センサから伝達される測定値をデジタル信号に変換するためのアナログデジタル変換部と、前記アナログデジタル変換部から伝達される測定値と予め設定された目標値とを比較してＰＩＤ演算を行う制御手段と、前記制御手段から伝達されるＰＷＭ制御信号を外部に伝達する出力手段と、を含み、前記アナログデジタル変換部と前記温度センサとの間には温度センサ別に絶縁を行うための入力側絶縁部が設けられ、前記入力側絶縁部は前記温度センサにそれぞれ連結され、前記制御手段は前記入力側絶縁部を順次動作させる。【選択図】図１
2016038385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の温度センサから伝達される測定値をデジタル信号に変換するためのアナログデジタル変換部と、
前記アナログデジタル変換部から伝達される測定値と予め設定された目標値とを比較してＰＩＤ演算を行う制御手段と、
前記制御手段から伝達されるＰＷＭ制御信号を外部に伝達する出力手段と、を含み、
前記アナログデジタル変換部と前記温度センサとの間には温度センサ別に絶縁を行うための入力側絶縁部が設けられ、
前記入力側絶縁部は前記温度センサにそれぞれ連結され、
前記制御手段は前記入力側絶縁部を順次動作させる、温度制御装置。
【請求項２】
前記入力側絶縁部は前記温度センサと連結される一対のＳＳＲ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｒｅｌａｙ）を含み、
前記ＳＳＲは、
発光ダイオードと、
前記発光ダイオードから発生する光によって動作が開始されるフォトトランジスタとを含む、請求項１に記載の温度制御装置。
【請求項３】
前記一対のＳＳＲは第１ＳＳＲと第２ＳＳＲとを含み、
前記第１ＳＳＲの発光ダイオードのアノードと前記第２ＳＳＲの発光ダイオードのカソードとは互いに連結されるように設けられ、
前記第２ＳＳＲの発光ダイオードのアノードは電圧源（ＶＣＣ）と連結される、請求項２に記載の温度制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は前記第１ＳＳＲの発光ダイオードのカソードに絶縁部オン信号を伝達し、
前記絶縁部オン信号に応じて前記第１ＳＳＲ及び第２ＳＳＲの動作が行われる、請求項３に記載の温度制御装置。
【請求項５】
前記入力側絶縁部では前記温度センサに連結される２線が一つのチャネルを形成し、
前記チャネルには前記第１ＳＳＲ及び第２ＳＳＲが連結される、請求項２〜４のいずれか一項に記載の温度制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、
外部のＰＬＣ  ＣＰＵから予め設定されたパラメータを伝達される通信部と、
前記温度センサによって測定される温度値と予め設定された目標値でＰＩＤ制御を行うことで調整値を演算するＰＩＤ演算部と、
前記予め設定されたパラメータが記憶されるメモリと、
前記ＰＩＤ演算部によって演算された調整値を利用してＰＷＭ制御信号を生成する制御部とを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の温度制御装置。
【請求項７】
温度センサごとにそれぞれのチャネルが形成され、それぞれのチャネルがアナログデジタル変換部と選択的に連結されるようにするＳＳＲが設けられた温度制御装置を利用して温度を制御する温度制御方法において、
前記アナログデジタル変換部と選択的に連結される前記温度センサの種類を判断するステップと、
前記温度センサそれぞれに連結されたＳＳＲの動作をオフするステップと、
前記温度センサによって測定される温度値を補償する際に基準となる抵抗基準を選択するステップと、
前記ＳＳＲを選択的に動作させることで前記温度センサそれぞれから順次温度値を受信するステップと、
前記受信された温度値を前記選択された抵抗基準を利用して補償することで補償温度を算出するステップと、
前記補償温度に対するＰＩＤ演算を行って出力手段に伝達するＰＷＭ制御信号を生成するステップと、を含む温度制御装置の温度制御方法。
【請求項８】
前記ＰＷＭ制御信号を生成した後、
前記ＰＷＭ制御信号が生成されたチャネルが最後のチャネルであるか否かを判断するステップが更に行われる、請求項７に記載の温度制御装置の温度制御方法。
【請求項９】
前記判断の結果、前記温度センサそれぞれが構成するチャネルに対して全てＰＷＭ制御信号が生成された場合、前記ＳＳＲ全ての動作をオフするステップが更に行われる、請求項８に記載の温度制御装置の温度制御方法。
【請求項１０】
前記抵抗基準を選択するステップを行った後、
前記アナログデジタル変換部の許容電圧範囲を決定する電圧基準を選択するステップが更に行われる、請求項７に記載の温度制御装置の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度制御装置及びその温度制御方法に関するものであり、特に、温度センサの各チャネルの絶縁を行う温度制御装置及びその温度制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
論理演算制御装置（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，以下ＰＬＣと称する）は温度を制御するための装置を含むが、このような温度制御装置は入力モジュールと出力モジュールとを有する。
【０００３】
温度制御装置は入力モジュールと出力モジュールとでそれぞれＰＬＣベーススロットを占有する。この場合、温度制御装置は２つのＰＬＣベーススロットを占有し、各モジュールの運転設定が独立的に行われるという不便さがあった。
【０００４】
このような短所を克服するために、一つのＰＬＣベーススロットを占有するモジュールに温度入力、ＰＩＣ演算及びトランジスタ出力機能を含ませる場合、複雑性及び非効率性を減ずることができる。このような場合、ＰＩＤ制御性能がＰＬＣ  ＣＰＵのスキャン時間によって影響を受けるという短所、及びＰＬＣ  ＣＰＵに異常が発生すると温度制御が中断されるという短所を解決することができる。
【０００５】
このような一つのスロットのみを占有する形態の温度制御装置は、産業現場で入力チャネル別に絶縁特性が確保されることが好ましい。この場合、入力チャネル別に絶縁を確保するためにチャネル別に同じハードウェアが構成されるが、モジュールの構成には多くのコストが要求される。
【０００６】
特に、アナログ製品は、多くの産業的応用のためにチャネル間の絶縁耐圧が要求される。よって、多重化器（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）を使用する製品は、製造コスト及び空間の制約を克服することはできるが、チャネル間の絶縁耐圧を満足することはできない。そして、入力チャネル別に絶縁された形態で構成された製品は、チャネル間の絶縁耐圧を提示することはできるが、製造コストと空間の制約において、大きな短所を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような問題点を解決するために、本発明は製造コストを低減しながらも空間の制約を克服することができ、入力チャネル別に絶縁された形態で構成された温度制御装置を提案する。そして、このような構成によっても効果的な熱電対の入力とトランジスタの出力機能を円滑に行うことができる温度制御装置及びその制御方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施例の温度制御装置は、複数の温度センサから伝達される測定値をデジタル信号に変換するためのアナログデジタル変換部と、前記アナログデジタル変換部から伝達される測定値と予め設定された目標値とを比較してＰＩＤ演算を行う制御手段と、前記制御手段から伝達されるＰＷＭ制御信号を外部に伝達する出力手段と、を含み、前記アナログデジタル変換部と前記温度センサとの間には温度センサ別に絶縁を行うための入力側絶縁部が設けられ、前記入力側絶縁部は前記温度センサにそれぞれ連結され、前記制御手段は前記入力側絶縁部を順次動作させる。
【０００９】
前記入力側絶縁部は前記温度センサと連結される一対のＳＳＲ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｒｅｌａｙ）を含み、前記ＳＳＲは、発光ダイオードと、前記発光ダイオードから発生する光によって動作が開始されるフォトトランジスタとを含む。
【００１０】
前記一対のＳＳＲは第１ＳＳＲと第２ＳＳＲとを含み、前記第１ＳＳＲの発光ダイオードのアノードと前記第２ＳＳＲの発光ダイオードのカソードとは互いに連結されるように設けられ、前記第２ＳＳＲの発光ダイオードのアノードは電圧源（ＶＣＣ）と連結される。
【００１１】
前記制御手段は前記第１ＳＳＲの発光ダイオードのカソードに絶縁部オン信号を伝達し、前記絶縁部オン信号に応じて前記第１ＳＳＲ及び第２ＳＳＲの動作が行われる。
【００１２】
前記入力側絶縁部では前記温度センサに連結される２線が一つのチャネルを形成する。
【００１３】
前記チャネルには前記第１ＳＳＲ及び第２ＳＳＲが連結される。
【００１４】
前記第１ＳＳＲ及び第２ＳＳＲそれぞれは、発光ダイオードと前記発光ダイオードから発生する光によって動作が開始されるフォトトランジスタとを含む。
【００１５】
前記第１ＳＳＲの発光ダイオードのアノードと前記第２ＳＳＲ発光ダイオードのカソードとは互いに連結され、前記第２ＳＳＲの発光ダイオードのアノードは電圧源（ＶＣＣ）と連結される。
【００１６】
前記第１ＳＳＲの発光ダイオードのカソードに伝達される制御信号に応じて前記第１ＳＳＲ及び第２ＳＳＲの動作がオン（ＯＮ）される。
【００１７】
前記アナログデジタル変換部と制御手段との間に具備されたアナログデジタル絶縁部を更に含み、前記アナログデジタル絶縁部は光アイソレータ（ｏｐｔｏ−ｉｓｏｌａｔｏｒ）で構成される。
【００１８】
前記制御手段と出力手段との間に具備された出力側絶縁部を更に含み、前記出力側絶縁部は光アイソレータで構成される。
【００１９】
前記制御手段は、外部のＰＬＣ  ＣＰＵから予め設定されたパラメータを伝達される通信部と、前記温度センサによって測定される温度値と予め設定された目標値でＰＩＤ制御を行うことで調整値を演算するＰＩＤ演算部と、前記予め設定されたパラメータが記憶されるメモリと、前記ＰＩＤ演算部によって演算された調整値を利用してＰＷＭ制御信号を生成する制御部とを含む。
【００２０】
本発明は２線連結が必要な温度センサが複数個提供された温度制御装置において、前記それぞれの温度センサに連結される２線は一つのチャネルを形成し、前記それぞれのチャネルには第１ＳＳＲと第２ＳＳＲとが連結される。
【００２１】
前記第１ＳＳＲ及び第２ＳＳＲそれぞれは発光ダイオードとフォトトランジスタとを含む。
【００２２】
前記第１ＳＳＲの発光ダイオードのアノードと前記第２ＳＳＲの発光ダイオードのカソードとは互いに連結されるように設けられ、前記第２ＳＳＲの発光ダイオードのアノードは電圧源と連結される。
【００２３】
前記第１ＳＳＲの発光ダイオードのカソードに伝達される制御信号に応じて、前記第１ＳＳＲ及び第２ＳＳＲの動作がオンされる。
【００２４】
本発明は、温度センサごとにそれぞれのチャネルが形成され、それぞれのチャネルがアナログデジタル変換部と選択的に連結されるようにするＳＳＲが設けられた温度制御装置を利用して温度を制御する温度制御方法において、前記アナログデジタル変換部と選択的に連結される前記温度センサの種類を判断するステップと、前記温度センサそれぞれに連結されたＳＳＲの動作をオフするステップと、前記温度センサによって測定される温度値を補償する際に基準となる抵抗基準を選択するステップと、前記ＳＳＲを選択的に動作させることで前記温度センサそれぞれから順次温度値を受信するステップと、前記受信された温度値を前記選択された抵抗基準を利用して補償することで補償温度を算出するステップと、前記補償温度に対するＰＩＤ演算を行って出力手段に伝達するＰＷＭ制御信号を生成するステップと、を含む。
【００２５】
前記ＰＷＭ制御信号を生成した後、前記ＰＷＭ制御信号が生成されたチャネルが最後のチャネルであるか否かを判断するステップが更に行われる。
【００２６】
前記判断の結果、前記温度センサそれぞれが構成するチャネルに対して全てＰＷＭ制御信号が生成された場合、前記ＳＳＲ全ての動作をオフするステップが更に行われる。
【００２７】
前記抵抗基準を選択するステップを行った後、前記アナログデジタル変換部の許容電圧範囲を決定する電圧基準を選択するステップが更に行われる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の温度制御装置はＰＬＣの様々なモジュールのうち熱電対の入力とトランジスタの出力機能を有する温度制御モジュールであって、熱電対入力モジュールとトランジスタ出力モジュールを一つのモジュールに一体化することができる長所がある。
【００２９】
そして、チャネル間のＰＣＢ平面構成を独立的に有しない状態でもチャネル間の絶縁特性を有する長所がある。
【００３０】
また、このような構成は単の一ＰＣＢ平面で構成された入力手段にチャネル間絶縁という信頼的特性を付加したものであって、産業現場に必要な高い信頼性を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の温度制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施例の温度制御装置における入力チャネル別の絶縁を行う入力側絶縁部を説明するための図である。
【図３】本実施例の温度制御装置の制御手段の構成を説明するための図である。
【図４】本実施例による温度制御装置の温度制御方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の具体的な内容について添付した図面と共に詳細に説明する。
【００３３】
図１は、本発明の温度制御装置の構成を示すブロック図である。
【００３４】
図１を参照すると、実施例の温度制御装置は、測定対象の温度値に対する熱電対信号が入力されるとこれをデジタル信号に変換する入力手段と、前記入力手段で変換された測定値と目標値とを比べてＰＩＤ制御を行う制御手段２００と、前記制御手段２００の制御に応じて前記ＰＩＤ制御の結果値を外部に出力する出力手段３００とを含む。
【００３５】
前記入力手段は、測定対象の温度値に対する熱電対４０の出力信号、即ち発生した起電力が入力されるとこれをデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部１００を含む。また、前記アナログデジタル変換部１００と熱電対４０との間で各チャネルを形成し、熱電対４０を個別的に絶縁するための入力側絶縁部５０が設けられる。熱電対それぞれに個別のチャネルを形成するための入力側絶縁部５０はチャネルの間の一つのボード内に設けられる。このような入力側絶縁部５０の詳細構成については、具体的な図面と共に後述する。
【００３６】
また、前記制御手段２００は、ＰＬＣ  ＣＰＵ５００と通信を行い、ＰＬＣ  ＣＰＵ５００から伝達されるパラメータによって演算を行い、ＰＩＤ演算に応じたＰＷＭ制御信号を出力手段３００に伝達する。
【００３７】
前記アナログデジタル変換部１００と制御手段２００との間には、スイッチング素子の役割をするアナログデジタル絶縁部５１が更に設けられる。前記アナログデジタル絶縁部５１は光アイソレータで構成される。
【００３８】
前記出力手段３００は、前記制御手段２００から伝達されるＰＷＭ制御信号と制御手段２００からＰＩＤ演算された調整値とを外部に伝達する役割を有し、ダーリントントランジスタを含む。前記制御手段２００と出力手段３００との間にもスイッチングのための出力側絶縁部５２が設けられる。前記出力側絶縁部５２は光アイソレータで構成される。
【００３９】
図２は、本実施例の温度制御装置における入力チャネル別の絶縁を行う入力側絶縁部を説明するための図であり、図３は、本実施例の温度制御装置の制御手段の構成を説明するための図である。
【００４０】
本実施例の温度制御装置の入力手段は、一つの定電流源１０３と、基準接点を補償するためのサーミスタ１０４と、アナログデジタル変換部１００の基準電圧を発生させるための基準電圧発生器（ｖｏｌｔａｇｅ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）１０７と、基準接点を補償するために使用される基準抵抗１０８とを含む。
【００４１】
そして、本実施例の入力手段はセンサ導線を連結する２つの端子１１，１２がチャネル別に設けられるべきである。
【００４２】
特に、入力チャネルとなる熱電対４０それぞれを絶縁するための構成が占める面積を減らしながら、その製造コストも低減する前記入力側絶縁部５０について詳しく説明する。
【００４３】
まず、図２を参照すると、実施例によってそれぞれの入力チャネルとなる熱電対に対する絶縁を行う入力側絶縁部５０が詳細に示されている。特に、入力チャネルとして温度センサのうちの一つである熱電対４０が具備されることによって、それぞれの絶縁部は一つの熱電対との電気的な連結のために２線連結されるべきである。
【００４４】
前記入力側絶縁部５０は、入力チャネル別の絶縁のための構造として提案される。前記入力側絶縁部５０は、設けられる熱電対４０の個数と同じ個数だけ設けられる。
【００４５】
前記入力側絶縁部５０はＳＳＲで構成されるが、前記ＳＳＲは発光ダイオードとフォトトランジスタとでそれぞれ構成される。以下の説明では、複数の熱電対のうち第１熱電対４０を中心にチャネル別の絶縁構造を説明する。
【００４６】
前記熱電対４０のプラス端子１１は、第１ＳＳＲ５０１のフォトトランジスタの一方の端子に連結されており、熱電対４０のマイナス端子１２は第２ＳＳＲ５０２のフォトトランジスタの一方の端子に連結されている。そして、第１ＳＳＲ５０１の発光ダイオードのアノードと第２ＳＳＲ５０２の発光ダイオードのカソードとは電気的に連結され、前記第２ＳＳＲ５０２の発光ダイオードのアノードはＶＣＣ電源と連結される。
【００４７】
制御手段２００の制御部から伝達される制御信号は一対のＳＳＲのうち第１ＳＳＲ５０１のカソードに伝達される。よって、第１チャネル１１，１２に連結された熱電対４０の起電力をアナログデジタル変換部１００に伝達するために、前記制御手段２００は第１ＳＳＲ５０１のＬＥＤにロー（ｌｏｗ）信号を伝達する。
【００４８】
制御手段２００から伝達された制御信号によって第２ＳＳＲ５０２及び第１ＳＳＲ５０１は電気的に連結され、第２ＳＳＲ５０２のアノードに連結された電源が第２ＳＳＲ５０２及び第１ＳＳＲ５０１に供給される。
【００４９】
このような方法を介し、一つの熱電対で形成された各チャネルの熱電対起電力を前記アナログデジタル変換部１００に伝達することができる。この際、一対のＳＳＲを介して一つのチャネルの熱電対が伝達された場合、他の熱電対のチャネルが連結されないように、前記制御手段２００を順番に制御する必要がある。即ち、決定された順番に応じて順次、入力側絶縁部を構成する第１ＳＳＲに制御信号を伝達する必要がある。
【００５０】
前記アナログデジタル変換部１００に伝達された熱電対信号は、前記基準電圧発生器１０７で生成された基準電圧を用いてアナログ信号からデジタル信号に変換され、基準接点を補償するための前記サーミスタ１０４の信号は、前記基準抵抗１０８を用いてアナログ信号からデジタル信号に変換される。基準接点を補償するためには、前記サーミスタ１０４に一定の電流を流し、前記サーミスタ１０４で生じる電圧を測定する方法を用いる。
【００５１】
例えば、前記熱電対から発生する起電力が０℃を基準に発生した場合であれば、室温を測定してその分を補償すべきである。そのため、室温を測定するためのサーミスタ１０４で生じる電圧を測定する必要がある。
【００５２】
このような構成のために、入力手段を構成するアナログデジタル変換部１００は複数の電圧基準端子を有するべきであり、前記制御手段２００を介してセンサ別信号の電圧基準選択が可能であるように、シリアルインタフェースが支援されるべきである。
【００５３】
一方、熱電対センサから発生する起電力はその大きさが非常に小さいため、前記アナログデジタル変換部１００の先端にはアナログ信号を増幅するための増幅部が更に設けられる。熱電対変換の基準になる２つの電圧基準と抵抗基準のうち、電圧基準として使用される基準電圧発生器１０７は個別の部品として構成されるか、又は、このような電圧基準が含まれたアナログデジタル変換部１００である場合には、別途構成しなくてもよい。
【００５４】
基準接点を補償するために使用される定電流源（ｃｏｎｓｔａｔｎｔ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｓｏｕｒｃｅ）は製品を使用する温度に応じてその大きさが変わるが、前記基準抵抗１０８を利用した構成ではこのような変化が温度測定の品質に及ぼす影響は以下のような理由で解消される。
【００５５】
温度変化に応じて定電流源の大きさが増加すると、前記基準抵抗１０８に印加される電圧も増加することで、前記アナログデジタル変換部１００が受け入れる入力電圧の範囲が大きくなる。一方、定電流源の大きさが減少すると、前記基準抵抗１０８に印加される電圧も減少することで、前記アナログデジタル変換部１００が受け入れる入力電圧の範囲が小さくなる。一定のアナログ信号の割合を維持するためのこのような構成により、温度ドリフトの影響が最小化される。
【００５６】
次に、本発明の制御手段の構成を、図３を参照して詳しく説明する。
【００５７】
図３を参照すると、実施例の制御手段２００は、外部のＰＬＣ  ＣＰＵから予め設定されたパラメータが伝達される通信部２０４、温度センサである熱電対により測定される温度値と予め設定された目標値とによってＰＩＤ制御を行うことで調整値を演算するＰＩＤ演算部２０１、前記予め設定されたパラメータが記憶されるメモリ２０２、前記ＰＩＤ演算部２０１によって演算された調整値を利用してＰＷＭ制御信号を生成し、生成されたＰＷＭ制御信号を前記出力手段として伝達する制御部２０３を含む。
【００５８】
前記制御部２０３は、前記予め設定されたパラメータを利用して前記入力手段であるアナログデジタル変換部に入力される信号の種類を判断し、前記信号の種類に応じてアナログデジタル変換部１００によるデジタル信号への変換を制御する。前記制御部２０３はＰＩＤ演算部２０１が演算した調整値と前記予め設定されたパラメータとを利用してＰＷＭ制御信号を生成し、前記ＰＷＭ制御信号を出力手段に伝達することで、演算された調整値が反映されるようにする。
【００５９】
詳しくは、前記ＰＩＤ演算部２０１は測定値（ＰＶ）が目標値（ＳＶ）になるように調整値（ＭＶ）を演算するＰＩＤ演算を行う。そして、前記メモリ２０２には前記通信部２０４に伝達されるパラメータが記憶され、前記ＰＩＤ演算部２０１が演算した調整値も記憶される。
【００６０】
一方、前記出力手段３００は前記ＰＷＭ制御信号に応じて前記演算した調整値を外部に出力するダーリントントランジスタを含む。この際、出力手段３００には冷却を出力するための結線及び加熱出力のための結線が形成され、前記入力手段、制御手段２００及び出力手段３００の間には絶縁部がそれぞれ設けられる。例えば、入力手段を構成するアナログデジタル変換部１００と制御手段２００との間にはデジタル絶縁部５１が設けられ、前記制御手段２００と出力手段３００との間には出力側絶縁部５２がそれぞれ設けられる。上述したように、前記アナログデジタル絶縁部５１と出力側絶縁部５２は光アイソレータで構成される。
【００６１】
本発明の絶縁構造及びこのような構造を含む温度制御装置は、ＰＬＣの様々なモジュールのうち熱電対の入力とトランジスタの出力機能を有する温度制御モジュールであって、熱電対の入力モジュールとトランジスタ出力モジュールとを一つのモジュールに一体化するものである。そして、それと共にチャネル間のプレーン構成を独立的に有しない状態でもチャネル間の絶縁特性を有する構造が提案されている。
【００６２】
このような構成は単一のＰＣＢ平面で構成された入力手段にチャネル間絶縁という信頼的特性を付加したものであって、産業現場で必要な高い信頼性を提供する。
【００６３】
本実施例では、入力側絶縁部５０が、ＳＳＲが有する入出力絶縁電圧（Ｉ／Ｏ  ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  ｖｏｌｔａｇｅ）の絶対最大定格（ａｂｓｏｌｕｔｅ  ｍａｘｉｍｕｎ  ｒａｔｉｎｇ）を製品のチャネル間絶縁規格として提供するようにすることで、アナログ入力経路に誘起される過電圧から内部回路を保護することとなる。
【００６４】
また、本発明は、従来の熱電対の測定誤差を減らすために、２つの基準を利用して熱電対を測定する際に精密な電圧基準を用いる。そして、基準接点を補償する際には温度ドリフトの影響を最小化する抵抗基準を使用することで精密な熱電対の測定結果を得ることができる。このような構成は、２つ以上の基準とその基準が転換可能であるシリアルインタフェースとを有する前記アナログデジタル変換部１００によって達成される。
【００６５】
ここで、アナログ変換品質を上げるための電圧基準の選択は、基準接点ステップと該当チャネルのＳＳＲがオンされる時点との間で行われる。これは、熱電対信号をデジタル信号に変換する時点で基準転換による過度状態を除去する効果があり、又、熱電対信号の品質を上げる効果がある。
【００６６】
このような温度制御方法を、図４に示したフローチャートと共に詳しく説明する。
【００６７】
本実施例の温度制御装置の温度制御方法はセンサ４０ごとにそれぞれのチャネルが形成され、それぞれのチャネルがアナログデジタル変換部１００と選択的に連結されるようにするＳＳＲが設けられた温度制御装置を利用して温度を制御する。
【００６８】
温度制御装置の温度制御方法は、アナログデジタル変換部１００と選択的に連結される温度センサ４０の種類を判断するステップを含む。
【００６９】
制御手段２００は、ＰＬＣ  ＣＰＵモジュールから温度制御パラメータを受信する（Ｓ１０１）。制御手段２００が温度制御パラメータを受信すると、温度制御装置の運転が開始される。そして、制御手段２００はアナログデジタル変換部１００に入力される熱電対出力信号（起電力）から熱電対の種類を判断する（Ｓ１０２）。熱電対は互いに異なる物質が接合されたものであるため、熱電対の種類に応じて発生する起電力の大きさが互いに異なり、制御手段２００は温度制御装置の運転初期に熱電対の種類を確認する必要がある。
【００７０】
温度制御装置の温度制御方法は、熱電対の種類を判断した後、温度センサ４０それぞれに連結されたＳＳＲの動作をオフするステップを含む。
【００７１】
制御手段２００は全てのチャネルのＳＳＲ、即ちそれぞれの入力側の絶縁部の動作をオフ（Ｏｆｆ）する（Ｓ１０３）。この場合、入力側絶縁部は初期化過程が行われ、入力絶縁部はオフに維持される。一方、全ての入力側の絶縁部のオフ状態が維持される間には、ＰＬＣ  ＣＰＵ５００と制御手段２００とが通信し、制御手段２００はＰＬＣ  ＣＰＵ５００から必要なパラメータが伝達され、制御手段２００から測定された温度値がＰＬＣ  ＣＰＵ５００に伝達される。
【００７２】
よって、後に従来の接点補償を行う間に入力チャネルがモジュール外部の熱電対センサに露出される時間が最初化され、外部ノイズの流入を最小化することができる。
【００７３】
温度制御装置の温度制御方法は、温度センサ４０によって測定される温度値を補償する際、基準になる抵抗基準を選択するステップを含む。
【００７４】
それぞれの入力側絶縁部の動作をオフした後、抵抗基準を選択する過程が行われる（Ｓ１０４）。本実施例では定電流源１０３から発生する電流によってサーミスタ１０４の両端に電圧差が発生し、それを利用して熱電対の測定値を補償する。そして、本実施例ではこのようなサーミスタ１０４による抵抗基準と共に、基準電圧を発生する基準電圧発生器１０７から生成された基準電圧を一緒に使用する。
【００７５】
上述したように、熱電対によって測定される測定値を実際の温度値に対応させるための温度補償、例えば冷接点補償（Ｃｏｌｄ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）を行い、基準温度を設定するためにサーミスタ１０４の抵抗基準を設定する。
【００７６】
抵抗基準を選択するステップを行った後、アナログデジタル変換部１００の許容電圧範囲を決定する電圧基準を選択するステップが行われる。
【００７７】
次に、前記サーミスタ１０４の両端の電圧差を利用して基準温度を算出する（Ｓ１０５）。そして、このような抵抗基準を設定すると共に基準電圧を発生する基準電圧発生器１０７による電圧基準を選択する（Ｓ１０６）。
【００７８】
温度制御装置の温度制御方法は、ＳＳＲを選択的に動作させることで温度センサ４０それぞれから順次温度値を受信するステップを含む。
【００７９】
それぞれの熱電対チャネルに対する温度測定が行われ、チャネル間絶縁のためにチャネル別に順次入力側絶縁部５０が動作される。即ち、測定しようとする該当チャネルのＳＳＲはオンされ、残りのチャネルのＳＳＲはオフ状態で制御される（Ｓ１０７）。
【００８０】
温度制御装置の温度制御方法は、受信された温度値を前記選択された抵抗基準を利用して補償することで補償温度を算出するステップを含む。
【００８１】
各チャネル当たり一対のＳＳＲから伝達される熱電対信号をデジタル信号に変換し（Ｓ１０８）、デジタル信号に変換された測定温度を上述した冷接点補償を利用して補償する過程が行われる（Ｓ１０９）。即ち、熱電対による測定温度を実際の周辺温度を基準に補償／補正し、熱電対（温度センサ）によって測定された温度値が補償されることで補償温度が算出される。
【００８２】
温度制御装置の温度制御方法は補償温度に対するＰＩＤ演算を行い、出力手段に伝達するＰＷＭ制御信号を生成するステップを含む。
【００８３】
制御手段２００は前記補償温度を予め設定された目標値と比べてＰＩＤ制御を行って調整値を演算し（Ｓ１１０）、調整値及び出力パラメータを利用してＰＷＭ制御信号を生成する。制御手段２００はこのように生成されたＰＷＭ制御信号を出力手段に伝達する（Ｓ１１１）。
【００８４】
出力手段はＰＷＭ制御信号を外部機器に伝達し、制御手段２００によって調整される調整値は外部機器の動作に反映される（Ｓ１１２）。
【００８５】
このような過程はそれぞれのチャネルに対して順次行われ、最後のチャネルまでのＰＩＤ制御が行われた後は更に全てのＳＳＲの動作をオフすることで休止期間を有する。
【００８６】
温度制御装置の温度制御方法は、ＰＷＭ制御信号を生成してからＰＷＭ制御信号が生成されたチャネルが最後のチャネルであるか否かを判断するステップを更に含む（Ｓ１１３）。そして、温度制御装置の温度制御方法は、前記判断の結果、温度センサ３０それぞれが構成されるチャネルに対して全てＰＷＭ制御信号が生成された場合には、ＳＳＲ全ての動作をオフするステップを更に含む（Ｓ１０３）。
【００８７】
一方、制御手段２００と外部のＰＬＣ  ＣＰＵ５００はこのような休止期間の間に両方向通信が行われる。
【００８８】
上述したような方法によっては、ｎ個のチャネルを有する温度制御装置の標本化周期をＴとし、一つのチャネルの標本化周期はＴ／（ｎ＋１）に配分する。例えば、５００ｍｓの標本化周期を有する４チャネルモジュールを仮定すると、１つのチャネルの標本化周期は１００ｍｓが割り当てられ、４つのチャネルの熱電対を変換するために４００ｍｓが要される。そして、残りの１００ｍｓは基準接点を補償するための変換と、ＰＬＣシステム間の通信／メモリインタフェースのための時間、その他モジュール間遅延要素として発生する処理時間として割り当てられる。これは、均一な品質のアナログ変換を提供するだけでなくその他の遅延要素をも考慮した設計であって、熱電対の入力とトランジスタの出力のためのＰＬＣ温度制御の構成で最適化された性能を得ることができる。
【符号の説明】
【００８９】
１１    端子
１２    端子
４０    熱電対
５０    入力側絶縁部
５１    アナログデジタル絶縁部
５２    出力側絶縁部
１００    アナログデジタル変換部
１０３    定電流源
１０４    サーミスタ
１０７    基準電圧発生器
１０８    基準抵抗
２００    制御手段
２０１    ＰＩＤ演算部
２０２    メモリ
２０３    制御部
２０４    通信部
３００    出力手段
５００    ＰＬＣ  ＣＰＵ
５０１    第１ＳＳＲ
５０２    第２ＳＳＲ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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