JPS6233535B2 - - Google Patents

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JPS6233535B2
JPS6233535B2 JP17806485A JP17806485A JPS6233535B2 JP S6233535 B2 JPS6233535 B2 JP S6233535B2 JP 17806485 A JP17806485 A JP 17806485A JP 17806485 A JP17806485 A JP 17806485A JP S6233535 B2 JPS6233535 B2 JP S6233535B2
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JP
Japan
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optical
signal
light
pulse signal
thermocouple
Prior art date
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Expired
Application number
JP17806485A
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English (en)
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JPS61159122A (ja
Inventor
Akira Oote
Masanori Noguchi
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YOKOKAWA DENKI KK
Original Assignee
YOKOKAWA DENKI KK
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Publication date
Application filed by YOKOKAWA DENKI KK filed Critical YOKOKAWA DENKI KK
Priority to JP17806485A priority Critical patent/JPS61159122A/ja
Publication of JPS61159122A publication Critical patent/JPS61159122A/ja
Publication of JPS6233535B2 publication Critical patent/JPS6233535B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/02Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
    • G01K1/024Means for indicating or recording specially adapted for thermometers for remote indication
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • G01K7/10Arrangements for compensating for auxiliary variables, e.g. length of lead
    • G01K7/12Arrangements with respect to the cold junction, e.g. preventing influence of temperature of surrounding air
    • G01K7/13Circuits for cold-junction compensation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、熱電対を用いて温度を検出し、この
温度信号を光信号として伝送する温度信号伝送装
置に関するものである。
(従来の技術) 従来、プロセス信号を検出し、計器室内の受信
端に伝送するのに、空気圧信号と電気信号とが用
いられている。空気圧信号はパワーがあり本質安
全防爆計装に適する反面、信号伝送に遅れがある
うえに計装が空気信号配管で、かつ空気圧源を必
要とする等高価になる欠点がある。電気信号によ
る伝送は、信号の伝送に遅れが無く計装も比較的
容易であるが、伝送装置を動作させるための電力
の供給回路を本質安全防爆上如何に構成するか、
ノイズの混入や信号のアイソレーシヨンに対する
回路構成を如何にするか等を考慮することが必要
で、全体構成が複雑となる欠点を有している。
とりわけ、熱電対からの信号のように微小な直
流信号を伝送する場合、伝送端側において、伝送
端を働かせるための電源や出力信号の接地レベル
及び基準接点補償回路の接地レベルを、熱電対か
らの信号の接地レベルに対して十分考慮しておか
ないと、接地電流が流れたり、信号や電源ライン
からのノイズの混入が問題となるなど、その取扱
いに著しい制約を受けるという欠点を有してい
る。
(発明の目的) 本発明は、従来技術におけるこれらの欠点に鑑
みてなされたもので、その目的は、空気圧信号、
電気信号による伝送方式の問題点を解決するとと
もに、熱電対を用いる場合に必要となる基準接点
補償回路や電源回路、出力回路の接地レベルやノ
イズに対して考慮する必要のない温度信号伝送装
置を実現しようとするものである。
(問題点を解決するための手段〕 前記した目的を達成する本発明は、光エネルギ
を電気エネルギに変換する光電変換手段と、この
光電変換手段から電力が供給されて動作し熱電対
からの温度信号に関連した時間間隔のパルス信号
を出力する電子回路と、光ダイオードを含み前記
熱電対の一端に接続され当該熱電対の基準接点補
償を行なう基準接点補償回路と、前記電子回路の
出力パルス信号によつて駆動され光学的なパルス
信号を生ずる光学素子とを有する伝送端、光源と
受光素子とを有する受信端、一端が前記伝送端内
の光電変換手段と光学素子及びホトダイオードと
に光学的に結合し、他端が前記受信端内の光源と
受光素子とに光学的に結合した光伝送路を具備
し、前記受信端から前記伝送端への電力の供給お
よび前記伝送端から前記受信端への信号の伝送を
いずれも光信号で行なうことを特徴とするもので
ある。
(実施例) 第1図は、本発明の一実施例を示す構成接続図
である。図において、1は伝送端、2は受信端、
3は伝送端1と受信端2とを結ぶ伝送路で、ここ
では2本のオプテイカルフアイバ31,32で構
成されている。伝送端1において、11は温度を
検出する熱電対、B0は熱電対1の一端が接続さ
れた熱電対の基準接点補償回路で、オプテイカル
フアイバ31の一端から出射する光を受光する光
ダイオード14及びこの光ダイオード14
発生する信号が与えられる抵抗R1,R2の分圧回
路で構成されている。この基準接点補償回路B0
は、光ダイオード14の温度特性を利用して、
熱電対の基準接点補償を行なつている。A1は熱
電対11からの、基準接点補償された信号eiを増
幅する増幅器、12は増幅器A1からの信号を入
力信号とし、これをパルス幅信号に変換するパル
ス幅変換器である。このパルス幅変換器12は、
入力抵抗Riを介して増幅器A1からの信号と、コ
ンデンサCi及び抵抗Riを介して発振器OSCから
のクロツクパルスPCと、抵抗RS、FETスイツチ
S0を介して基準電圧VSとが印加される積分器
IN、積分器INの出力信号を零電位と比較し、こ
の比較結果に応じてFETスイツチS0をオン/
オフする比較器C0で構成されている。
13は比較器C0の出力パルス幅信号によつて
駆動される例えば液晶フイルタで構成された光ス
イツチ素子で、オプテイカルフアイバ31の一端
とオプテイカルフアイバ32の一端が、それぞれ
光学的に結合している。14は光エネルギを電気
エネルギに変換する光電変換手段で、例えば太陽
電池が用いられ、オプテイカルフアイバ31の一
端に光学的に結合している。15は基準電圧VS
を得るためのツエナーダイオードである。
伝送端1において、発振器OSC、増幅器A1
A2及び比較器C0の作動電力の供給を受ける端
子+V、−Vは、オプテイカルフアイバ31の一
端から出射される光を受光している太陽電池14
の両端に接続されており、これらのすべての回路
は、この太陽電池14からの電力によつて動作し
ている。また、積分器INの入力端に抵抗RSおよ
びスイツチS0を介して印加される基準電圧VS
も、同様に太陽電池14の一部から電圧を得てい
る。更に、熱電対11の基準接点補償回路B0
も、光ダイオード14から得られる電圧を利用
している。
受信端2において、21は光源で、オプテイカ
ルフアイバ31の他端に光学的に結合している。
この光源としては、白熱ランプ、発光ダイオー
ド、レーザ光源などが使用可能である。22は受
光素子で、オプテイカルフアイバ32の他端に光
学的に結合している。この受光素子としては、受
光ダイオード、ホトトランジスタ、光導電素子な
どが使用し得る。
このように構成した装置の動作は次の通りであ
る。
まず、受信端2の光源21を動作させ、ここか
らの光エネルギを、光伝送路を構成している1つ
のオプテイカルフアイバ31を介して伝送端1に
送る。伝送端1側において、太陽電池14は、オ
プテイカルフアイバ31の一端から出射する光エ
ネルギを受光し、これを電気エネルギに変換す
る。変換された電気エネルギは、発振器OSC、
各増幅器A1,A2比較器C0の各電源電力として
供給され、また基準電圧VSを発生する。また、
光ダイオード14を含む基準接点補償回路B0
は、基準接点補償のための補償信号を発生する。
よつて、増幅器A1は、熱電対11からの基準
接点補償された温度信号を増幅し、パルス幅変換
器12は、これをパルス幅信号に変換する。光ス
イツチ素子13は、パルス幅変換器12の比較器
C0から出力される出力パルス幅信号によつて駆
動されるもので、その光の透過率がパルス幅信号
に応じて変る。この光スイツチ素子13の一方に
は、オプテイカルフアイバ31の一端が分岐し、
光源21からの光が一部導びかれており、光の透
過率が変ることによつて、光スイツチ素子13の
他方から光の断続によつて形成される光パルス幅
信号が得られる。この光パルス幅信号は、オプテ
イカルフアイバ32の一端に入射し、オプテイカ
ルフアイバ32を介して受信端2側に送られ、受
光素子22に照射される。受光素子22は、受光
した光パルス幅信号を電気信号に変換し、信号処
理回路(図示せず)に送る。
このように構成した装置によれば、受信端から
伝送端への電力の供給および温度信号の伝送端か
ら受信端への伝送を、いずれも光信号で行なうも
のであるから、信号の伝送に遅れがなく、また、
本質安全防爆、ノイズに対する対策、信号のアイ
ソレーシヨン等が容易で、計装を安価に行なえる
という利点がある。また、基準接点補償回路B0
を、オプテイカルフアイバ31からの光エネルギ
を受ける光ダイオードを含んで構成したもので、
簡単な構成で、熱電対からの信号の基準接点補償
を行なうことができる。
第2図は、本発明の他の実施例を示す構成ブロ
ツク図である。この実施例においては、光伝送路
3を1本のオプテイカルフアイバで構成したもの
で、光伝送路3の両端にそれぞれハーフミラーの
ような光分配器を配置させるようにしている。ま
た、増幅器を含むパルス幅変換器12の出力端に
出力トランジスタ16を設けるとともに、この出
力トランジスタ16と直列に発光ダイオード13
を接続するようにしたものである。
受信端2の光源21からの光エネルギは、光分
配器34、光伝送路3、光分配器33を介して、
伝送端1側の太陽電池14及び光ダイオード14
に照射される。また、パルス幅変換器12は、
太陽電池14からの電力によつて作動し、出力ト
ランジスタ16を介して発光ダイオード13を出
力パルス幅信号に応じて駆動する。発光ダイオー
ド13から出射した光パルス信号は、光分配器3
3、光伝送路3及び光分配器34を介して受信端
2の受光素子22に伝送される。
なお、上記の実施例では、光学的なパルス信号
を生ずる光学素子13として、液晶フイルタで構
成された光スイツチ素子や、発光ダイオードを用
いたものであるが、光の反射率が変化するような
液晶等用いてもよい。
(発明の効果) 以上説明した通り、本発明に係る装置によれ
ば、伝送端と受信端とを結ぶ伝送路を光伝送路で
構成し、電源電力の供給および信号の伝送を光信
号によつて行なうものであり、また、熱電対の基
準接点補償回路を光伝送路からの光を受ける光ダ
イオードを含んで構成したもので、本質安全防爆
上の対策、ノイズの対策あるいは各回路の接地レ
ベルや信号のアイソレーシヨン等について特別な
考慮をする必要なく、簡単な構成で、かつ全体計
装の安価な装置が実現できる。また、温度信号を
パルス幅信号に変換し、光学素子13をパルス信
号で駆動するようにしたことから、伝送端での消
費電力量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成接続図、
第2図は本発明の他の実施例を示す構成ブロツク
図である。 1……伝送端、2……受信端、3……光伝送
路、12……パルス幅変換器、13……光スイツ
チ素子、14……太陽電池、14……光ダイオ
ード、21……光源、22……受光素子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 光エネルギを電気エネルギに変換する光電変
    換手段と、この光電変換手段から電力が供給され
    て動作し熱電対からの温度信号に関連した時間間
    隔のパルス信号を出力する電子回路と、光ダイオ
    ードを含み前記熱電対の一端に接続され当該熱電
    対の基準接点補償を行なう基準接点補償回路と、
    前記電子回路の出力パルス信号によつて駆動され
    光学的なパルス信号を生ずる光学素子とを有する
    伝送端、光源と受光素子とを有する受信端、一端
    が前記伝送端内の光電変換手段と光学素子及びホ
    トダイオードとに光学的に結合し、他端が前記受
    信端内の光源と受光素子とに光学的に結合した光
    伝送路を具備し、前記受信端から前記伝送端への
    電力の供給および前記伝送端から前記受信端への
    信号の伝送をいずれも光信号によつて行なうよう
    にしたことを特徴とする温度信号伝送装置。 2 光学的なパルス信号を生ずる光学素子として
    光の透過量が変化する光学スイツチ素子を用いた
    特許請求の範囲第1項記載のプロセス信号伝送装
    置。 3 光学的なパルス信号を生ずる光学素子として
    発光素子を用いた特許請求の範囲第1項記載のプ
    ロセス信号伝送装置。 4 光学的なパルス信号を生ずる光学素子として
    光反射素子を用いた特許請求の範囲第1項記載の
    プロセス信号伝送装置。
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JP2009244174A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Tokyo Electron Ltd ウェハ型温度計、温度測定装置、熱処理装置および温度測定方法
US20110144790A1 (en) * 2009-12-15 2011-06-16 Terry Gerritsen Thermal Sensing for Material Processing Assemblies
CN110455437A (zh) * 2019-08-07 2019-11-15 中国电子科技集团公司第四十一研究所 基于光纤温度分布测试仪的太阳能电池板温度监测系统及布设监测方法

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