JPH0562829U - 温度測定入力回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来における測温抵抗体入力と熱電対入力を
受け付ける温度測定入力回路の入力端子を増やすことな
く３つの入力端子だけで、測温抵抗体入力と熱電対入力
に加えて、これらの入力よりも十分電圧が高いＤＣＶ入
力も受け付けることができる温度測定入力回路を実現す
ることを目的とする。 【構成】 測温抵抗体入力と熱電対入力を受け付ける温
度測定入力回路に設けられた３つの入力端子のうち、第
２の入力端子と第３の入力端子の間に、スイッチの切り
換えにより端子間電圧を分圧するアッテネータを設け
る。３線式の測温抵抗体または熱電対の入力を受け付け
るときは、アッテネータによる分圧を行わずに入力電圧
を直接マルチプレクサに与える。測温抵抗体または熱電
対の入力電圧に比べて十分大きい直流電圧入力を受け付
けるときは、第２の入力端子と第３の入力端子の間にか
かる電圧をアッテネータにより分圧してからマルチプレ
クサに与える。これにより、過大入力による回路の破壊
を防止する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、測温抵抗体や熱電対の温度測定信号を記録計、温度調節計等に入力 する温度測定入力回路の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

記録計や温度調節計に対して温度測定信号を与える手段として、３線式の測温 抵抗体及び熱電対が一般に用いられている。 従来、３線式の測温抵抗体と熱電対の両方の測定信号が受け付け可能になった 温度測定入力回路として、本出願人による実願平１−１１３２２６号の出願明細 書に記載されたものがあった。図３はこの従来例の構成図である。以下、図３に 基づいて従来例を説明する。 図３において、１〜３は３線式の測温抵抗体ＲＴＤまたは熱電対ＴＣが接続さ れた入力端子である。入力端子１には基準抵抗４を介して測定用電流源５が接続 されている。入力端子３は接地されている。 ６はマルチプレクサであり、基準抵抗４と測定用電流源５の接続点及び入力端 子１乃至３の電圧を選択的にプログラマブルゲインプリアンプ（以下、このアン プをＰＡＰと略す）に入力する。８はＰＡＰの出力信号をディジタル信号に変換 するＡ／Ｄ変換器である。９はＡ／Ｄ変換器８で変換されたディジタル信号が入 力されるマイクロプロセッサである。マイクロプロセッサ９は、マルチプレクサ ６の切換制御、ＰＡＰ７のゲイン切換制御、Ａ／Ｄ変換器８の動作制御を行うと ともに、測温抵抗体ＲＴＤのリード線抵抗誤差の補償演算、熱電対ＴＣの基準接 点補償演算、リニアライズ演算等を行う。

【０００３】 このように構成された回路において、測温抵抗体ＲＴＤを用いて温度測定を行 うときは、入力端子１，２，３に測温抵抗体ＲＴＤのＡ，ｂ，Ｂの端子をそれぞ れ接続する。この状態で、測定用電流源５から、基準抵抗４→入力端子１→測温 抵抗体ＲＴＤ→入力端子３の経路を通って接地点に電流が流れる。これにより、 マルチプレクサ６に接続されている各ラインｄ，ｅ，ｆ，ｇに電圧Ｖｄ，Ｖｅ， Ｖｆ，Ｖｇが発生する。マイクロプロセッサ９は、ラインｌ₁を介してマルチプ レクサ６を切換制御するとともに、ラインｌ₂を介してＰＡＰ７のゲインを切換 制御し、さらにラインｌ₃を介してＡ／Ｄ変換器８の変換動作を制御することに よって各ラインｄ，ｅ，ｆ，ｇに発生する電圧Ｖｄ，Ｖｅ，Ｖｆ，Ｖｇをディジ タル信号に変換して取り込む。そして、測温抵抗体ＲＴＤのリード線抵抗誤差の 補償演算、リニアライズ演算等を行う。

【０００４】 一方、熱電対を用いて温度測定を行うときは、入力端子２と３の間に熱電対Ｔ Ｃが接続されることにより、ラインｆ，ｇに熱起電力Ｖｆが入力される。マイク ロプロセッサ９は、マルチプレクサ６でラインｆを選択し、この選択に連動して ＰＡＰ７のゲインも所定のゲインに切換制御し、Ａ／Ｄ変換器８の変換動作も制 御して熱電対の熱起電力Ｖｆをディジタル信号に変換して取り込む。そして、基 準接点補償演算、リニアライズ演算等を行う。このような接続状態において、入 力端子１には何も接続されていないので測定用電流源５の影響はなく、入力端子 ２はハイインピーダンス状態であり、入力端子３は接地されている。従って、熱 電対ＴＣの熱起電力Ｖｆの測定に全く不都合はない。

【０００５】 このような温度測定入力回路では、リレーやスイッチ等を用いることなく測温 抵抗体と熱電対の入力回路を共通化できるという利点がある。 ところが、このような構成になった温度測定入力回路で、入力の種類を、測温 抵抗体入力と熱電対入力の他に、１〜５ＶＤＣのような直流電圧入力を追加しよ うとすると、次の問題が生じる。 すなわち、測温抵抗体入力や熱電対入力は、数十ｍＶ〜数百ｍＶの範囲の電圧 であるため、マルチプレクサ６はこのような範囲の電圧に応じた耐圧になってい る。このため、マルチプレクサ６は１〜５ＶＤＣのような直流電圧入力を直接受 けると破壊されやすくなる。

【０００６】 マルチプレクサの破壊防止対策を施した温度測定入力回路として、図４に示す 構成にしたものがあった。図３で図４と同一のものは同一符号を付ける。 図４の回路では、分圧抵抗を設けたアッテネータ１０で直流電圧入力ＤＣＶ（ 以下、直流電圧入力をＤＣＶ入力とする）の電圧を下げてからマルチプレクサ６ に与えている。 しかし、図４の回路ではＤＣＶ入力をアッテネータ１０に与える端子１１を追 加しなければならないことから、入力端子数が増える。このため、温度調節計の ように外形で端子数が限られてしまう機器にとって、入力端子だけで４端子も使 ってしまい、他の入出力機能が制約を受けるという問題点があった。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、従来の温度 測定入力回路の入力端子を増やすことなく３つの入力端子だけで、測温抵抗体入 力と熱電対入力に加えて、これらの入力よりも十分電圧が高いＤＣＶ入力も受け 付けることができる温度測定入力回路を実現することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は、 基準抵抗を介して測定用電流源が接続された第１の入力端子と、 第２の入力端子と、 接地された第３の入力端子と、 前記第２の入力端子と第３の入力端子の間に直列接続された第１の抵抗、第１ のスイッチ及び第２の抵抗と、 前記第２の入力端子に一端が接続された第２のスイッチと、 前記基準抵抗と測定用電流源との接続点、第１の入力端子、前記第２のスイッ チの他端、前記第１のスイッチと第２の抵抗の接続点を選択的にプログラマブル ゲインプリアンプに接続するマルチプレクサと、 前記プログラマブルゲインプリアンプの出力信号をディジタル信号に変換する Ａ／Ｄ変換器と、 前記第１のスイッチ、第２のスイッチ、マルチプレクサ、プログラマブルゲイ ンプリアンプ及びＡ／Ｄ変換器を制御するとともに前記Ａ／Ｄ変換器から入力さ れるディジタル信号に対して演算処理を行う演算制御部を具備し、 ３線式の測温抵抗体は端子Ａ，ｂ，Ｂが第１の入力端子、第２の入力端子、第 ３の入力端子にそれぞれ接続され、熱電対は前記第２の入力端子と第３の入力端 子の間に接続され、これらのときに前記演算制御部は前記第１のスイッチをオフ に、第２のスイッチをオンにし、 前記測温抵抗体及び熱電対による入力電圧に比べて十分大きい直流電圧入力は 前記第２の入力端子と第３の入力端子の間に印加され、このときに前記演算制御 部は前記第１のスイッチをオンに、第２のスイッチをオフにし、前記第１の抵抗 と第２の抵抗により直流電圧入力を分圧して前記マルチプレクサに与えることを 特徴とする温度測定入力回路である。

【０００９】

【作用】

このような本考案では、スイッチの切り換えにより第２の入力端子と第３の入 力端子の間にかかる電圧を分圧するアッテネータを設ける。 ３線式の測温抵抗体または熱電対の入力を受け付けるときは、アッテネータに よる分圧を行わずに入力電圧を直接マルチプレクサに与える。 測温抵抗体または熱電対の入力電圧に比べて十分大きい直流電圧入力を受け付 けるときは、第２の入力端子と第３の入力端子の間にかかる電圧をアッテネータ により分圧してからマルチプレクサに与える。これにより、過大入力による回路 の破壊を防止する。

【００１０】

【実施例】

以下、図面を用いて本考案を説明する。 図１は本考案の一実施例を示した構成図である。 図１において、１２は入力端子２と３の間に設けられていてＤＣＶ入力を分圧 してマルチプレクサ６に与えるアッテネータである。アッテネータ１２において 、Ｒ１，Ｒ２は抵抗、ＳＷ１はスイッチであり、これらは入力端子２と３の間に 直列に接続されている。ＳＷ２はスイッチであり、一端は入力端子２に接続され ている。スイッチＳＷ１とＳＷ２はマイクロプロセッサ９からラインｌ₄を介し て与えられる制御信号により切換制御される。 マルチプレクサ６は、基準抵抗４と測定用電流源５の接続点、入力端子１、ス イッチＳＷ２の他端、スイッチＳＷ１と抵抗Ｒ２の接続点を選択的にＰＡＰ７に 接続する。 ＤＣＶ入力は入力端子２と３の間に印加される。

【００１１】 図２は図１の回路の具体的な構成例を示した図である。 図２において、スイッチＳＷ１とＳＷ２はＦＥＴ（電界効果トランジスタ）ス イッチである。これらのスイッチＳＷ１とＳＷ２は、インバータＩＮＶにより交 互にオン・オフされる。

【００１２】 図２の温度測定入力回路の動作を説明する。 回路の電源がオフのときは、インバータＩＮＶは動作せず、スイッチＳＷ１と ＳＷ２はともにオフになる。 回路の電源がオンである場合は、マイクロプロセッサ９からの制御信号Ｓ₁に より、スイッチＳＷ１とＳＷ２は一方がオンのときは他方はオフになる。 電源オンの状態で、測温抵抗体ＲＴＤ入力または熱電対ＴＤ入力を受け付ける ときは、制御信号Ｓ₁をローレベルにする。このとき、スイッチＳＷ２がオンで 入力端子２の電圧は直接マルチプレクサ６に印加される。また、スイッチＳＷ１ はオフであるため、入力端子２，３間の入力インピーダンスは数十ＭΩにするこ とができる。 電源オンの状態で、ＤＣＶ入力を受け付けるときは、制御信号Ｓ₁をハイレベ ルにする。このとき、スイッチＳＷ２はオフとなり、入力端子２にＤＣＶ入力に よる高電圧がかかっても、この高電圧は直接マルチプレクサ６には印加されず破 壊を免れる。また、スイッチＳＷ１がオンとなるため、ＤＣＶ入力電圧は抵抗Ｒ １，Ｒ２により分圧され、分圧がマルチプレクサ６に印加される。この分圧をＰ ＡＰ７で増幅し、Ａ／Ｄ変換器８でデジタル信号に変換し、マイクロプロセッサ ９に与える。 測温抵抗体ＲＴＤ入力または熱電対ＴＤ入力を受け付けているときも、ＤＣＶ 入力を受け付けているときも、電源がオフに落ちるとスイッチＳＷ１とＳＷ２は オフになり、入力端子２と３の入力インピーダンスは数十ＭΩに保たれる。

【００１３】

【考案の効果】

本考案によれば、入力端子間に、入力電圧を分圧してマルチプレクサに与える オン・オフ可能なアッテネータを設けたため、従来の測温抵抗体ＲＴＤ入力と熱 電対ＴＤ入力を受け付ける温度測定入力回路の入力端子を増やすことなく、測温 抵抗体入力と熱電対入力に加えて、これらの入力よりも十分電圧が高いＤＣＶ入 力も受け付けることが可能な温度測定入力回路を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示した構成図である。

【図２】図１の回路の具体的構成例を示した図である。

【図３】従来における温度測定入力回路の一例を示した
図である。

【図４】図３の回路にアッテネータを付加した回路の構
成図である。

【符号の説明】

１〜３ 入力端子 ４ 基準抵抗 ５ 測定用電流源 ６ マルチプレクサ ７ プログラマブルゲインプリアンプ ８ Ａ／Ｄ変換器 ９ マイクロプロセッサ １２ アッテネータ Ｒ１〜Ｒ３ 抵抗 ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 基準抵抗を介して測定用電流源が接続さ
   れた第１の入力端子と、 第２の入力端子と、 接地された第３の入力端子と、 前記第２の入力端子と第３の入力端子の間に直列接続さ
   れた第１の抵抗、第１のスイッチ及び第２の抵抗と、 前記第２の入力端子に一端が接続された第２のスイッチ
   と、 前記基準抵抗と測定用電流源との接続点、第１の入力端
   子、前記第２のスイッチの他端、前記第１のスイッチと
   第２の抵抗の接続点を選択的にプログラマブルゲインプ
   リアンプに接続するマルチプレクサと、 前記プログラマブルゲインプリアンプの出力信号をディ
   ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、 前記第１のスイッチ、第２のスイッチ、マルチプレク
   サ、プログラマブルゲインプリアンプ及びＡ／Ｄ変換器
   を制御するとともに前記Ａ／Ｄ変換器から入力されるデ
   ィジタル信号に対して演算処理を行う演算制御部を具備
   し、 ３線式の測温抵抗体は端子Ａ，ｂ，Ｂが第１の入力端
   子、第２の入力端子、第３の入力端子にそれぞれ接続さ
   れ、熱電対は前記第２の入力端子と第３の入力端子の間
   に接続され、これらのときに前記演算制御部は前記第１
   のスイッチをオフに、第２のスイッチをオンにし、 前記測温抵抗体及び熱電対による入力電圧に比べて十分
   大きい直流電圧入力は前記第２の入力端子と第３の入力
   端子の間に印加され、このときに前記演算制御部は前記
   第１のスイッチをオンに、第２のスイッチをオフにし、
   前記第１の抵抗と第２の抵抗により直流電圧入力を分圧
   して前記マルチプレクサに与えることを特徴とする温度
   測定入力回路。