JPH035994Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、熱電対からの熱起電力を増幅器を
介して導出する起電力伝送器のバーンアウト回路
に関する。

一般に熱電対を用いた起電力伝送器において、
熱電対が断線した場合、起電力伝送器出力をある
定まつた方向に振り切らせるために、バーンアウ
ト回路が設けられている。

第１図はバーンアウト回路を備える従来の起電
力伝送器の回路図を示している。同図において、
熱電対TCで発生した熱起電力eiは、抵抗Ｒを介
して増幅器Ｍ１に加えられ、増幅されて、出力電
圧Ｅ０が導出される。なお第１図においてVsは
基準電圧ESの電源、Ra，Rcはブリツジ回路の電
流を決めるための抵抗、Rb，Rdは零点調整用抵
抗、Ｒ１は高インピーダンス素子、Ｒ２，Ｒ３は
ゲイン調整用抵抗である。このような従来回路に
おいて、熱電対Tcが断線すると基準電圧ESは、
抵抗Ｒ１及びＲ、コンデンサＣの直列回路に印加
される。ここで増幅器Ｍ１の（＋）入力端すなわ
ちｂ点の電位をebとすると で表わせる。

ただしeiは熱電対TCが断線する寸前にコンデ
ンサＣに充電されていた電圧である。

上記したように抵抗Ｒ１は高インピーダンスな
ので上式より明かなようにｂ点の電位は徐々に上
昇しやがて増幅器Ｍ１は＋方向に振り切つた出力
電圧を出力する。しかしながらこのような従来回
路では抵抗Ｒ１が高インピーダンスであり、バー
ンアウト回路の動作が遅いため、断線の警報動作
が遅れたり、操作信号が大きく変動する等の欠点
がある。

この考案の目的は上記した従来回路の欠点を解
消し高速に動作するバーンアウト回路を提供する
にある。

上記目的を達成するためにこの考案のバーンア
ウト回路は、熱起電力増幅用の増幅器の入力端子
を第１と第２の高インピーダンス素子で分割する
とともに、設定電圧源と、この設定電圧源の電圧
と前記第１と第２の高インピーダンス素子による
分割電位とを比較する比較器と、この比較器の出
力に応じてオン／オフするスイツチング手段とを
設け、このスイツチング手段のオン／オフにより
前記増幅器の入力端子の電位を所定値に強御し、
出力電圧を定められた方向に瞬時的に振り切らせ
るようにしている。

以下、図面に示す実施例によりこの考案を詳細
に説明する。

第２図はこの考案の一実施例を示すバーンアウ
ト回路の回路接続図である。同図において、第１
図に示す回路と同一符号を付したものは同一のも
のを示している。この実施例回路の特徴は、高イ
ンピーダンス素子Ｚ１，Ｚ２を直列接続して基準
電圧源VSの両端に接続するとともに、両高イン
ピーダンス素子Ｚ１，Ｚ２の接続点すなわち分圧
点ａを増幅器Ｍ１の非反転入力端（ｂ点）に接続
していること、ｂ点とアース間に設けられるフイ
ルタコンデンサＣをスイツチングトランジスタ
SWを介してアース接続していること、バーンア
ウト設定電圧源VZと、この電源VZよりの設定電
圧EZと点ａの電位を比較する比較器Ｍ２とを設
け、この比較器Ｍ２出力をダイオードｄ、抵抗Ｒ
５を介してスイツチングトランジスタSWに加
え、スイツチングトラジスタSWをオン／オフす
るように構成していることである。なおバーンア
ウト設定電圧EZはeiの最大値よりも高く設定し
ている。

この実施例回路において、熱電対TCが正常な
場合を考えると、ａ点から入力側を見たインピー
ダンスはRi＋Rbであり（Ri：熱電対TCの内部抵
抗）インピーダンス素子Ｚ１，Ｚ２のインピーダ
ンスをRi＋Rbに比べて十分大きくしているので、
ａ点の電位はeiでありこの電位が増幅器Ｍ１の非
反転入力端に加えられる。一方上記したようにバ
ーンアウト設定電圧EZはａ点の電位eiよりも大
なので、比較器Ｍ２の出力はオン（＋Ｂ）とな
り、スイツチングトランジスタSWがオンし、コ
ンデンサＣはアース接続される。そのため増幅器
Ｍ１は正常に動作中の熱電対TCよりの熱起電力
eiを増幅する。

もし熱電対TCが断線するとａ点すなわち増幅
器Ｍ１の入力回路がオープンになるため、ａ点の
電位は（Ｚ２／Ｚ１＋Ｚ２）・ESまで瞬間的に上
昇する。この電位はバーンアウト設定電圧EZよ
りも高くしたがつて比較器Ｍ２の出力は直ちにオ
フ（−Ｂ）となるためフイルタコンデンサＣは回
路から切離される。このため増幅器Ｍ１の非反転
入力端電圧が急上昇しその出力Ｅ０が直ちに最大
方向に振り切れることになる。

第３図は他の実施例のバーンアウト回路の要部
を示回路接続図である。第２図に示すバーンアウ
ト回路は、比較器Ｍ２の出力でフイルタコンデン
サＣを回路に接続したり、切離したりしている
が、この実施例では比較器Ｍ２の出力でインピー
ダンス素子Ｚ１を短絡し、あるいは短絡を解除す
る点が特徴的である。すなわちインピーダンス素
子Ｚ１に並列にスイツチングトランジスタSWを
接続し、比較器Ｍ２の出力でスイツチングトラン
ジスタSWをオン／オフし、インピーダンス素子
Ｚ１を短絡しあるいは短絡解放している。なお比
較器Ｍ２の入力端子の極性は第２図に示すものと
逆極性となつている。その他は第２図に示すもの
と変わるところはない。

第３図に示す回路において、熱電対が正常な場
合は、ａ点の電位eiはバーンアウト設定電圧EZ
よりも小さいので、比較器Ｍ２の出力はオフして
おりスイツチングトランジスタSWはオンされ
ず、インピーダンスＺ１は短絡解放状態にある。
そのため増幅器Ｍ１は第２図に示すものと同様、
正常に動作中の熱電対TCよりの熱起電力eiを増
幅する。

もし熱電対TCが断線すると第２図に示す回路
で説明したと同様にａ点の電位は瞬間的に（Ｚ
２／Ｚ１＋Ｚ２）・ESまで上昇する。この電位は
バーンアウト設定電圧EZよりも大なので比較器
Ｍ２は直ちにオンし、これによりスイツチングト
ランジスタSWもオンする。すなわちインピーダ
ンス素子Ｚ１は短絡される。このため時定数が小
さくなりｂ点すなわち増幅器Ｍ１の非反転入力端
は基準電圧ES近くまで急激に上昇し、その出力
Ｅ０が直に最大方向に振り切れることになる。

第４図はさらに他の実施例のバーンアウト回路
の要部を示す回路接続図である。上記第２図及び
第３図に示す実施例回路は、上限振り切れ回路に
ついて示してあるが、第４図の実施例は下限振り
切れ回路を示している。第２図に示す実施例回路
と比較して、比較器Ｍ２の出力でオン／オフする
スイツチングトランジスタSWをフイルタコンデ
ンサＣに並列に、すなわち増幅器Ｍ１の非反転入
力端とアース間に接続している点、及び比較器Ｍ
２の入力端子の極性を逆にし、バーンアウト設定
電源VZを反転入力端に、ａ点を抵抗Ｒ４を介し
て非反転入力端に接続している点で相違してい
る。第４図の実施例回路において、熱電対TCが
正常に動作している場合には、第３図に示す実施
例回路と同様、バーンアウト設定電圧EZよりも
ａ点の電位eiが低いため比較器Ｍ２の出力はオフ
しておりしたがつてスイツチングトランジスタ
SWもオフしている。

しかし熱電対TCが断線するとａ点の電位が高
くなりバーンアウト設定電圧EZよりも大となる
ので、比較器Ｍ２の非反転入力端の電位が高くな
り、その出力がオンとなりスイツチングトランジ
スタSWがオンし、増幅器Ｍ１の非反転入力端が
アース短絡され、その出力は下限に振れることに
なる。

第５図はこの考案のバーンアウト回路が適用さ
れるプロセス制御の一例を示すブロツク図であ
る。同図において熱電対TCで検出された制御対
象の温度はバーンアウト回路を含む変換器１で電
気信号に変換し、調節計２に加え調節計２では所
定の演算を行ない、操作量を出力し電・空変換器
３で空気信号に変換し電磁弁４を介してプロセス
の調節弁５を開閉制御している。なお６は温度モ
ニタ、７は異常表示ランプである。もし熱電対
TCが断線し異常が生じるとその異常を検出し、
電磁弁４を作動させて即調節弁５を現状にホール
ドすることにより、熱電対TCの断線でプロセス
に擾乱が生じるのを防止できる。またモニタ６の
信号により調節計２を自動から手動に切換えるこ
とにより、現状をホールドすることも可能であ
る。

以上のようにこの考案のバーンアウト回路によ
れば、熱電対に断線異常が生じた場合、即増幅器
の入力電圧を所定値に強制し出力電圧を定められ
た方向に振り切らせるので、バーンアウトが高速
となり異常検出が早くなる。そのため異常発生に
対し必要な処置が早く取れ、熱電対に異常が生じ
ても制御系に混乱が生じるのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のバーンアウト回路の回路接続
図、第２図はこの考案の一実施例を示す、バーン
アウト回路の回路接続図、第３図はこの考案の他
の実施例のバーンアウト回路の要部を示す回路接
続図、第４図はこの考案のさらに他の実施例のバ
ーンアウト回路の要部を示す回路接続図、第５図
はこの考案のバーンアウト回路が適用されるプロ
セス制御の一例を示すブロツク図である。 TC……熱電対、Ｍ１……増幅器、VS……基準
電源、Ｍ２……比較器、VZ……バーンアウト設
定電源、Ｚ１，Ｚ２……高インピーダンス素子、
Ｃ……フイルタコンデンサ、SW……スイツチン
グトランジスタ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 熱電対からの熱起電力を増幅器を介して導出す
   る起電力伝送器において、 前記増幅器の入力端子を第１と第２の高インピ
   ーダンス素子で分割接続するとともに、設定電圧
   源と、この設定電圧源の電圧と前記第１と第２の
   高インピーダンス素子による分割電位とを比較す
   る比較器と、この比較器の出力に応じてオン／オ
   フするスイツチング手段とを設け、このスイツチ
   ング手段のオン／オフにより、前記増幅器の入力
   端子の電位を所定値に強制することを特徴とする
   バーンアウト回路。