JPH01291131A - 熱電対温度変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は温度検出用のセンサとして、熱電対を用いた温
度変換装置に関し、更に詳しくは、熱電対への接続経路
のリード線抵抗による影響を無くし、常に高い精度で温
度測定を行うことができるようにした温度変換装置に関
する。

（従来の技術） 第３図は、従来公知の熱電対を温度センサとする装置の
一例を示す構成ブロック図である。

図において、１は熱電対、ＬＮはこの熱電対１へのリー
ド線で、ｒはリード線抵抗を示している。

２は定電流源で、バーンアウトを検出するための定電流
ｉを熱電対１に流している。ＣＮは熱電対１からの信号
を入力する温度変換器である。

このように構成した装置において、温度変換器ＣＮは、
熱電対１の熱起電力ＶＣと、リード線抵抗ｒによる電圧
降下分２・ｒ−ｉとを入力している。従って、温度変換
器ＣＮでは、測定レンジに対応する熱な対の起電力ＶＲ
とすれば、リード線抵抗ｒによる電圧降下分による誤差
（２・ｒ−ｉ）／ＶＲを、測定レンジに対して充分に小
さくなるように、定電流１の値を決定するようにしてい
る。

（発明が解決しようとする課題） このように構成される従来装置によれば、測定レンジを
変えるたびに定電流ｉの値を調整する必要があり、取扱
が煩わしいという問題点があった。

本発明は、この様な問題点に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、リード線抵抗に基づく誤差を簡単に取
り除き、常に正確な温度測定の行える温度変換器を実現
することにある。

（課題を解決するための手段） 第１図は本発明の基本的な構成を示すブロック図である
０図において、１は熱電対、２はこの熱電対１に第１の
スイッチＳ１を介して定電流Ｉを供給する定電流源、Ｓ
２は熱電対１につながるリード線の一端の電圧Ｖｌ、Ｖ
２を順次切り替えて取り出す第２のスイッチ、３はこの
第２のスイッチＳ２で取り出された電圧信号ｖ１、Ｖ２
をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器、４はＡ／Ｄ変換器３か
らのデジタル信号を入力し、所定の演算を行って温度信
号を得る温度信号演算手段、５は第１のスイッチＳ１を
オンとしたときの各電圧信号とオフとしたときの各電圧
信号との各デジタル信号を入力し、リード線の配線抵抗
に基づく誤差分を？ｆ４ｇする誤差分演算手段、６は誤
差分演算手段５を外部からの指令信号に従って動作させ
る演算指令手段である。

（作用） 誤差分演算手段５は、演算指令手段６からの信号により
、第１のスイッチＳ１をオン、オフさせると共に、この
ときの各電圧信号から誤差分のデータを演算し、温度信
号演算手段４は誤差分演算手段５で得られた誤差分のデ
ータが与えられ、この誤差分を考慮した温度信号を演算
する。

（実施例） 以下図面を用いて、本発明の実施例を詳細に説明する。

第２図は、本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る０図において、第１図のものと同じものには同一の符
号を付して示しである。

３０は第２のスイッチＳ２で選択したリード線の一端の
電圧信号ｖ１、ｖ２を増幅するプリアンプで、その増幅
出力がＡ／Ｄ変換器３に印加され、ここでデジタル信号
に変換される。７はＡ／Ｄ変換器３からのデジタル信号
を入力するマイクロプロセッサである。

このマイクロプロセッサにおいて、７１は演算制御部（
ＣＰＵ）、７２は各種のプログラムや、演算を行うため
のテーブルを格納したＲＯＭ、７３は演算式データや、
外部から与えられる各種のデータ、レンジやスパンに関
するデータを格納するＲＡＭ、７４は演算に用いるデー
タや外部から与えられるデータを格納するＥＥＰＲＯＭ
、７５は入力ボート、７６は第１、第２のスイッチを駆
動する信号等を出力する出力ボート、７７は通信ボート
で、これらはバスＢＳを介して相互に接続されている。

ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７２に格納されているプログラム
を実行することによって、第１図における温度信号演算
手段４、誤差分演算手段５、演算指令手段６として機能
するものとなっている。

８はデータ入力手段で、例えば熱電対の種類や、レンジ
などのデータ、演算指令の為の指示等をここからインプ
ットし、マイクロプロセッサ７に与える。このデータ入
力手段８は、マイクロプロセッサ、データをインプット
するキーボード、表示器等で構成されており、データを
インプットする場合や、演算指示を行うとき、ケーブル
９を通信ボート７７に接続して用いる。

このように構成した装置の動作を次に説明する。

はじめにデータ入力手段８によって、必要データがマイ
クロプロセッサ７のＲＡＭ７３、ＥＥＰＲＯＭ７４に格
納されているものとする。

温度測定状態では、第１のスイッチＳ１がオンとなって
おり、定電流源２からの定電流１は、す−ド線、熱電対
１を介して流れ、リード線の一端に電圧信号ＶＩＶ２が
それぞれ生ずる。これらの電圧信号Ｖｌ、Ｖ２はそれぞ
れ第２のスイッチＳ２によって、順次選択され、プリア
ンプ３０を介してＡ／Ｄ変換器３でデジタル信号に変換
される。マイクロプロセッサ７において、温度信号演算
手段４は、電圧信号Ｖ１、ｖ２の電位差ＶＸを演算する
と共に、リード線抵抗の値による誤差分を引いた（１）
式の演算を行うことによって、熱電対１からの温度信号
ＶＣを得る。

ＶＸ＝Ｖ１−Ｖ２ Ｖｉ＝Ｖ２＋ＶＣ＋２−　ｉ　−ｒ ＶＣ＝ＶＸ　−２・１−　ｒ　　　　　　＝　（１）こ
こで誤差分２・ｉ−ｒはリード線抵抗ｒが変われば変化
するものであり、熱電対１の変更や、配線条件、リード
線の途中に本質安全妨爆上の理由から制限抵抗を挿入し
たりするような場合、そのままとすると測定誤差が生ず
ることとなる。

いま、この補正誤差分をＫＣとすると、（１）式は（２
）式の通りとなる。

ＶＣ＝ＶＸ−２−ｉ　　−ｒ＋ＫＣ＝−−（１）本発明
においては、熱電対１の変更や、配線条件、リード線の
途中に本質安全妨爆上の理由から制限抵抗を挿入したり
するような場合、データ入力手段８を接続し、ここから
演算指令を出力する。

この指令を受けたマイクロプロセッサ７は、まず、第１
のスイッチＳ】をオフにする。この状態では定電流ｌが
リード線に流れないので、（１）式は（２）式で表せる
。

ＶＣ＝ＶＸ＋ＫＣ・−・−（２） 誤差分演算手段５は、（３）式を演算することによって
、補正誤差分ＫＣを求める。

ＫＣ＝ＶＣ−ＶＸ　　　　　　　　−−・−（３＞この
ようにして求められた補正誤差分ＫＣは、ＥＥＰＲＯＭ
７４に格納され、温度信号演算部４に与えられる。

次に第１のスイッチＳ１をオンとし、通常の温度測定状
態とする。この状態では、定電流源２からの定電流ｌが
リード線にバーンアウト検出用の電流として流れる。

温度信号演算手段４は、誤差分演算手段５で演算された
補正誤差分ＫＣを受け、この誤差分を考慮して温度信号
を算出する。

即ち、（４）式の演算を行うことにより、リード線の配
線条件が変わっても、誤差の無い温度信号を得ることが
できる。

ＶＣ＝ＶＸ−２・ｉ　−ｒ＋ＫＣ−ＫＣ＝ＶＸ−２−ｉ
　−ｒ　　　　　　−”・（４）例えば、熱電対１とし
てにタイプのものを用い、定電流源２から定電流ｉ＝０
．１μＡを流した場合であって、リード線の途中に電流
制限抵抗として、ｒ＝２３５Ωのものを挿入すると、０
℃付近で１．２℃の誤差になるが、本発明によれば、こ
のような誤差をなくすることができる。

なお、」−記では、データ入力手段８からの指示によっ
て、補正誤差分の演算を行うようにしたが、例えば電源
投入時に行うようにしてもよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、熱電対か
らの信号経路に電流制限抵抗が挿入されたり、リード線
抵抗が大巾に変わるなどの配線変更をしても、常に高い
精度で温度測定を行える熱電対温度変換器が実現できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的な構成ブロック図、第２図は本
発明の一実施例を示す構成ブロック図、第３図は従来装
置の構成概念図である。 １・・・熱電対 ２・・・定電流源 ３・・・Ａ／Ｄ変換器 ４・・・温度信号演算手段 ５・・・誤差分演算手段 ６・・・演算指令手段 Ｓｌ・・・第１のスイッチ Ｓ２・・・第２のスイッチ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 熱電対と、 この熱電対に第１のスイッチを介して定電流ｉを供給す
   る定電流源と、 前記熱電対につながるリード線の一端の電圧を順次切り
   替えて取り出す第２のスイッチと、この第２のスイッチ
   で取り出された電圧信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器
   と、 Ａ／Ｄ変換器からのデジタル信号を入力し、所定の演算
   を行って温度信号を得る温度信号演算手段と、 前記第１のスイッチをオンとしたときの各電圧信号とオ
   フとしたときの各電圧信号との各デジタル信号を入力し
   、リード線の配線抵抗に基づく誤差分を演算する誤差分
   演算手段と、 誤差分演算手段を外部からの指令信号に従って動作させ
   る演算指令手段とを備え、 前記温度信号演算手段は前記誤差分演算手段で得られた
   誤差分のデータが与えられ、この誤差分を考慮して温度
   信号を演算することを特徴とする熱電対温度変換装置。