JP3307677B2 - 遠隔２線式送信器の制御回路 - Google Patents
遠隔２線式送信器の制御回路Info
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- G—PHYSICS
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- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
- G01K7/18—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer
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- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に、例えば２線式の
遠隔温度検知送信器など、遠隔状態検知機器の分野に関
する。特に本発明は、３または４線式抵抗温度素子（Ｒ
ＴＤ）の温度測定ユニットにおける断線を検出する問題
に関する。
遠隔温度検知送信器など、遠隔状態検知機器の分野に関
する。特に本発明は、３または４線式抵抗温度素子（Ｒ
ＴＤ）の温度測定ユニットにおける断線を検出する問題
に関する。
【０００２】
【従来の技術】遠隔位置の各種状態をモニターするた
め、２線式の送信器が広く使われている。例えば、離れ
た処理プラントにあるタンク内の液レベルを測定するた
め、通例遠隔位置の２線式送信器が中央位置の電源及び
負荷と、２つの送信線を介して接続される。送信器によ
ってモニターされている状態が変化すると、送信器両端
間での有効直列抵抗も変化し、送信器に引き込まれる電
流に対応した変化を生じる。多数の応用分野で工業規格
が制定されており、２線式送信器ループを通る電流の変
化範囲は４〜２０ミリアンペア（ｍＡ）で、４ｍＡが遠
隔送信器への電力供給に必要な最小量である。
め、２線式の送信器が広く使われている。例えば、離れ
た処理プラントにあるタンク内の液レベルを測定するた
め、通例遠隔位置の２線式送信器が中央位置の電源及び
負荷と、２つの送信線を介して接続される。送信器によ
ってモニターされている状態が変化すると、送信器両端
間での有効直列抵抗も変化し、送信器に引き込まれる電
流に対応した変化を生じる。多数の応用分野で工業規格
が制定されており、２線式送信器ループを通る電流の変
化範囲は４〜２０ミリアンペア（ｍＡ）で、４ｍＡが遠
隔送信器への電力供給に必要な最小量である。
【０００３】容積、圧力、液レベル及び温度が、２線式
送信器を用いて通例モニターされる状態の一部である。
しかし中でも温度は、正確に測定されねばならないこと
が多い状態の１つである。この目的のため、抵抗温度素
子（以下「ＲＴＤ」という）を用いることはよく知られ
ている。ＲＴＤは、通例、温度を測定すべき媒体中に浸
漬され、媒体の温度変化と共にＲＴＤの抵抗が変化する
ように配される。温度−抵抗値のテーブルあるいはＲＴ
Ｄの抵抗と温度の関係を表す多項式を使い、ＲＴＤの測
定抵抗値から実際の温度が計算される。
送信器を用いて通例モニターされる状態の一部である。
しかし中でも温度は、正確に測定されねばならないこと
が多い状態の１つである。この目的のため、抵抗温度素
子（以下「ＲＴＤ」という）を用いることはよく知られ
ている。ＲＴＤは、通例、温度を測定すべき媒体中に浸
漬され、媒体の温度変化と共にＲＴＤの抵抗が変化する
ように配される。温度−抵抗値のテーブルあるいはＲＴ
Ｄの抵抗と温度の関係を表す多項式を使い、ＲＴＤの測
定抵抗値から実際の温度が計算される。
【０００４】ＲＴＤが２本のリード線を介して２線式送
信器と接続される場合、ＲＴＤの抵抗測定は必然的に、
リード線の抵抗を含むことになる。より正確な温度測定
のため、４線式のＲＴＤシステムもしばしば使われる。
すなわちこの場合には、ＲＴＤの各端子毎２本のリード
線が２線式送信器に接続される。４線中２本はＲＴＤに
電流を通すのに使われ、残りの２本は測定中ＲＴＤ両端
間に生じる電圧を検知するのに使われる。このようにＲ
ＴＤの抵抗は、電圧を検知する同じ線に電流を通すこと
なく、つまりリード線の電圧降下を含まずに測定され
る。ＲＴＤシステムのさらに別の方式では、３線のＲＴ
Ｄが使われ、この場合には１本だけの電圧検知リード線
と電流戻しリード線との間の電圧差を測定することによ
って、リード線長さの補償が行われる。その他さらに多
くのＲＴＤ構成も可能で、そのうちいくつかについては
後で説明する。
信器と接続される場合、ＲＴＤの抵抗測定は必然的に、
リード線の抵抗を含むことになる。より正確な温度測定
のため、４線式のＲＴＤシステムもしばしば使われる。
すなわちこの場合には、ＲＴＤの各端子毎２本のリード
線が２線式送信器に接続される。４線中２本はＲＴＤに
電流を通すのに使われ、残りの２本は測定中ＲＴＤ両端
間に生じる電圧を検知するのに使われる。このようにＲ
ＴＤの抵抗は、電圧を検知する同じ線に電流を通すこと
なく、つまりリード線の電圧降下を含まずに測定され
る。ＲＴＤシステムのさらに別の方式では、３線のＲＴ
Ｄが使われ、この場合には１本だけの電圧検知リード線
と電流戻しリード線との間の電圧差を測定することによ
って、リード線長さの補償が行われる。その他さらに多
くのＲＴＤ構成も可能で、そのうちいくつかについては
後で説明する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しばしばＲＴＤへのリ
ード線の１本が破断したり、断続的な接続状態になる
と、問題が発生する。ＲＴＤの電流路線における破断は
測定域超過、すなわち無限大の抵抗測定として２線式送
信器に直ちに現れるが、電圧検知線の破断はリード線長
さの補償が行われている量だけしか、つまりわずかしか
抵抗測定に影響を及ぼさない。言い換えれば、状態セン
サーの構成や破断した特定のリード線に応じて、断線が
発見されるまでの相当時間の間、遠隔測定システムは正
確に機能しているように見えるが、実は不正確な読取値
を与えることになる。
ード線の１本が破断したり、断続的な接続状態になる
と、問題が発生する。ＲＴＤの電流路線における破断は
測定域超過、すなわち無限大の抵抗測定として２線式送
信器に直ちに現れるが、電圧検知線の破断はリード線長
さの補償が行われている量だけしか、つまりわずかしか
抵抗測定に影響を及ぼさない。言い換えれば、状態セン
サーの構成や破断した特定のリード線に応じて、断線が
発見されるまでの相当時間の間、遠隔測定システムは正
確に機能しているように見えるが、実は不正確な読取値
を与えることになる。
【０００６】このため、３または４線のＲＴＤ温度測定
ユニットにおける断線を検出する問題に対処した改良型
遠隔測定システムが要望されている。
ユニットにおける断線を検出する問題に対処した改良型
遠隔測定システムが要望されている。
【０００７】従って本発明の一般的な目的は、システム
内に故障が存在するかどうかを判定するのに特に適し
た、改良型遠隔抵抗測定システムを提供することにあ
る。
内に故障が存在するかどうかを判定するのに特に適し
た、改良型遠隔抵抗測定システムを提供することにあ
る。
【０００８】本発明の別の目的は、遠隔ＲＴＤセンサー
への接続線のいずれをも個々に絶縁分離可能な多重化入
力を有するコンピュータ化遠隔抵抗測定回路を提供する
ことにある。
への接続線のいずれをも個々に絶縁分離可能な多重化入
力を有するコンピュータ化遠隔抵抗測定回路を提供する
ことにある。
【０００９】本発明の更なる目的は、送信器の入力端子
に断続接続が存在するかどうかを判定し、どの端子が断
続しているかを正確にユーザに指示する能力を有したマ
イクロプロセッサ制御の２線式送信器を提供することに
ある。
に断続接続が存在するかどうかを判定し、どの端子が断
続しているかを正確にユーザに指示する能力を有したマ
イクロプロセッサ制御の２線式送信器を提供することに
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】要約すると、上記及びそ
の他の目的は本発明によれば、少なくとも３本のセンサ
ー接続線を有する状態センサー用の検知回路において、
前記３本のセンサー接続線へ接続される少なくとも３つ
の入力端子、少なくとも１つの出力ポート、及び少なく
とも２つのアドレス線を有するマルチプレクサ回路、前
記状態センサーへ電力を与える電流源、前記マルチプレ
クサ回路の出力ポートで測定される前記状態センサーの
電気特性を求める第１の回路、及び前記アドレス線を制
御し、前記３本のセンサー接続線を介した状態センサー
からのいずれかの接続に欠陥があるかどうかを判定して
故障信号を与え、該故障信号に応じた指示を与える第２
の回路を備えた検知回路によって達成される。好ましい
実施例において、前記指示は、どの入力端子に故障接続
があるかどうかをユーザに知らせる視覚ディスプレイ上
のメッセージを含む。
の他の目的は本発明によれば、少なくとも３本のセンサ
ー接続線を有する状態センサー用の検知回路において、
前記３本のセンサー接続線へ接続される少なくとも３つ
の入力端子、少なくとも１つの出力ポート、及び少なく
とも２つのアドレス線を有するマルチプレクサ回路、前
記状態センサーへ電力を与える電流源、前記マルチプレ
クサ回路の出力ポートで測定される前記状態センサーの
電気特性を求める第１の回路、及び前記アドレス線を制
御し、前記３本のセンサー接続線を介した状態センサー
からのいずれかの接続に欠陥があるかどうかを判定して
故障信号を与え、該故障信号に応じた指示を与える第２
の回路を備えた検知回路によって達成される。好ましい
実施例において、前記指示は、どの入力端子に故障接続
があるかどうかをユーザに知らせる視覚ディスプレイ上
のメッセージを含む。
【００１１】
【作用】本発明の好ましい実施例によれば、マイクロプ
ロセッサ制御式遠隔抵抗測定システムが得られ、３また
は４線式抵抗温度素子（ＲＴＤ）への接続リード線が装
置の入力で４チャンネルアナログマルチプレクサによっ
て多重化される。標準抵抗測定用の５番目の入力を多重
化するため、別個の２チャンネルマルチプレクサも使わ
れる。マルチプレクサの出力が電圧−周波数変換器に接
続され、そこで周波数出力がマイクロプロセッサをベー
スとしたコントローラ（マイクロコントローラ）への入
力として使われる。マイクロコントローラは、マルチプ
レクサへアドレスし、遠隔ＲＴＤセンサーへの接続線を
個々に絶縁分離することによって断線をチェック可能で
ある。テストモードにおいてマルチプレクサの出力は、
既知のインピーダンスをマルチプレクサの出力に接続
し、いずれかのＲＴＤ接続線に欠陥があるかどうかを判
定することによってモニターされる。例えば電圧検知線
の１つが断線していれば、既知のインピーダンスが誤っ
た周波数読取値をマイクロコントローラに生ぜしめ、こ
れによってどのＲＴＤ接続線が破断しているかを正確に
判定するための指示をディスプレイ上に与える。機能選
択回路と２段の測定サイクルを用いることで、２本だけ
のアドレス線を使って５つのマルチプレクサチャンネル
を制御する。新規と考える本発明の各特徴は、特許請求
の範囲に詳しく記述されている。但し本発明自体の構成
は、前記以外の目的及び利点を含め、添付の図面を参照
した以下の説明から最も明瞭に理解されよう。
ロセッサ制御式遠隔抵抗測定システムが得られ、３また
は４線式抵抗温度素子（ＲＴＤ）への接続リード線が装
置の入力で４チャンネルアナログマルチプレクサによっ
て多重化される。標準抵抗測定用の５番目の入力を多重
化するため、別個の２チャンネルマルチプレクサも使わ
れる。マルチプレクサの出力が電圧−周波数変換器に接
続され、そこで周波数出力がマイクロプロセッサをベー
スとしたコントローラ（マイクロコントローラ）への入
力として使われる。マイクロコントローラは、マルチプ
レクサへアドレスし、遠隔ＲＴＤセンサーへの接続線を
個々に絶縁分離することによって断線をチェック可能で
ある。テストモードにおいてマルチプレクサの出力は、
既知のインピーダンスをマルチプレクサの出力に接続
し、いずれかのＲＴＤ接続線に欠陥があるかどうかを判
定することによってモニターされる。例えば電圧検知線
の１つが断線していれば、既知のインピーダンスが誤っ
た周波数読取値をマイクロコントローラに生ぜしめ、こ
れによってどのＲＴＤ接続線が破断しているかを正確に
判定するための指示をディスプレイ上に与える。機能選
択回路と２段の測定サイクルを用いることで、２本だけ
のアドレス線を使って５つのマルチプレクサチャンネル
を制御する。新規と考える本発明の各特徴は、特許請求
の範囲に詳しく記述されている。但し本発明自体の構成
は、前記以外の目的及び利点を含め、添付の図面を参照
した以下の説明から最も明瞭に理解されよう。
【００１２】
【実施例】図１は、本発明の好ましい実施例の全体的ブ
ロック図を示す。本発明のコンピュータ化遠隔抵抗測定
システム１０は、通例遠隔位置に配置された４線式の送
信器１２を具備し、送信器１２は通例中央位置に配置さ
れた電源ユニット１４と直列に接続されている。電源ユ
ニット１４は負荷１６と直列に接続されたバッテリ１５
からなり、負荷１６とバッテリ１５が共に送信器内の電
流変調回路（変調器）１７へ直列に接続されることによ
って、２線式の電流ループを完成している。バッテリ１
５は通例直流２４ボルトであるが、負荷１６の抵抗は用
途に応じて大きく変化する。
ロック図を示す。本発明のコンピュータ化遠隔抵抗測定
システム１０は、通例遠隔位置に配置された４線式の送
信器１２を具備し、送信器１２は通例中央位置に配置さ
れた電源ユニット１４と直列に接続されている。電源ユ
ニット１４は負荷１６と直列に接続されたバッテリ１５
からなり、負荷１６とバッテリ１５が共に送信器内の電
流変調回路（変調器）１７へ直列に接続されることによ
って、２線式の電流ループを完成している。バッテリ１
５は通例直流２４ボルトであるが、負荷１６の抵抗は用
途に応じて大きく変化する。
【００１３】好ましい実施例において、電流変調器１７
は４〜２０ｍＡの現行工業規格を用いて構成されるが、
以前の工業規格１０〜５０ｍＡが使われることもある。
あるいは、送信器１２が中央に配置される場合、負荷１
６と電流変調器１７を省き、送信器に直接バッテリ１５
から電力供給できる。いずれの場合にも、バッテリ電力
は局所電源（回路）１８に導かれ、そこからさらに絶縁
分離された電源（回路）２０に導かれる。局部電源１８
がマイクロプロセッサベースのコントローラ（マイクロ
コントローラ）２２、それに付属の電気的に消去可能な
プログラマブル読取専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）２３、
さらに付属の表示回路へ電力を与える一方、絶縁分離電
源２０が残りの送信器内回路へ電力を与える。これら局
所／絶縁分離電源の構成については、後で図５に関連し
て詳しく説明する。
は４〜２０ｍＡの現行工業規格を用いて構成されるが、
以前の工業規格１０〜５０ｍＡが使われることもある。
あるいは、送信器１２が中央に配置される場合、負荷１
６と電流変調器１７を省き、送信器に直接バッテリ１５
から電力供給できる。いずれの場合にも、バッテリ電力
は局所電源（回路）１８に導かれ、そこからさらに絶縁
分離された電源（回路）２０に導かれる。局部電源１８
がマイクロプロセッサベースのコントローラ（マイクロ
コントローラ）２２、それに付属の電気的に消去可能な
プログラマブル読取専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）２３、
さらに付属の表示回路へ電力を与える一方、絶縁分離電
源２０が残りの送信器内回路へ電力を与える。これら局
所／絶縁分離電源の構成については、後で図５に関連し
て詳しく説明する。
【００１４】送信器１２は４つの入力センサー接続端子
Ｘ、Ａ、Ｂ及びＣを有し、これら各端子はそれぞれ接続
線２５Ｘ、２５Ａ、２５Ｂ及び２５Ｃを介して、以下明
らかとなるであろう多くの異なるセンサー構成を用いて
ＲＴＤ（抵抗温度素子）２４に接続されている。そのよ
うな１つの入力構成が図１に示してあり、１つの４線式
ＲＴＤ２４が送信器１２に接続されている。電流コント
ローラ２６が端子ＸとＣに接続された電流搬送線２５Ｘ
と２５Ｃを介してＲＴＤ２４に電力供給する一方、端子
ＡとＢはそれぞれ電圧検知線２５Ａと２５Ｂを介してＲ
ＴＤ２４両端間の電圧を測定するように接続されてい
る。図１の全体的なブロック図において、電流は電流コ
ントローラ２６から端子Ｘを経て送信器外へ出、接続線
２５ＸとＲＴＤ２４を流れた後、接続線２５Ｃを介して
端子Ｃへ、そして最後に電流コントローラ２６へと戻
る。本発明では１０オームから４０００オームまでの公
称抵抗を有する広範囲のＲＴＤを用いることができる
が、本発明で使われる代表的なＲＴＤは広く市販されて
いる１００オームのプラチナバルブ型ＲＴＤである。ま
た本発明の原理の多くは、温度、位置、液レベル、誘電
定数などに応じてキャパシタンス、インダクタンスある
いは磁場が変化するその他の種類の状態センサーに対し
ても適用し得る。
Ｘ、Ａ、Ｂ及びＣを有し、これら各端子はそれぞれ接続
線２５Ｘ、２５Ａ、２５Ｂ及び２５Ｃを介して、以下明
らかとなるであろう多くの異なるセンサー構成を用いて
ＲＴＤ（抵抗温度素子）２４に接続されている。そのよ
うな１つの入力構成が図１に示してあり、１つの４線式
ＲＴＤ２４が送信器１２に接続されている。電流コント
ローラ２６が端子ＸとＣに接続された電流搬送線２５Ｘ
と２５Ｃを介してＲＴＤ２４に電力供給する一方、端子
ＡとＢはそれぞれ電圧検知線２５Ａと２５Ｂを介してＲ
ＴＤ２４両端間の電圧を測定するように接続されてい
る。図１の全体的なブロック図において、電流は電流コ
ントローラ２６から端子Ｘを経て送信器外へ出、接続線
２５ＸとＲＴＤ２４を流れた後、接続線２５Ｃを介して
端子Ｃへ、そして最後に電流コントローラ２６へと戻
る。本発明では１０オームから４０００オームまでの公
称抵抗を有する広範囲のＲＴＤを用いることができる
が、本発明で使われる代表的なＲＴＤは広く市販されて
いる１００オームのプラチナバルブ型ＲＴＤである。ま
た本発明の原理の多くは、温度、位置、液レベル、誘電
定数などに応じてキャパシタンス、インダクタンスある
いは磁場が変化するその他の種類の状態センサーに対し
ても適用し得る。
【００１５】各入力端子Ｘ、Ａ、Ｂ及びＣは図示のごと
く、マルチプレクサ回路（ＭＵＸ回路）２８の各入力に
も接続されている。電圧検知端子ＡとＢは、マルチプレ
クサ回路で非常に高いインピーダンス入力に接続されて
いるので、測定プロセス中、電流は事実上全く端子Ａま
たはＢへと流入しない。従って図示した４線式のＲＴＤ
構成を用いれば、端子ＡとＢ間で測定される電圧は、端
子ＸからＣへ流れる励起電流とＲＴＤセンサー２４の抵
抗との正確な積になる。つまり、端子ＸとＣに接続され
た電流搬送線２５Ｘと２５Ｃの抵抗は抵抗評価に入らな
い。このように、リード線長さの補償が本質的に行わ
れ、はるかに正確な抵抗測定が得られる。
く、マルチプレクサ回路（ＭＵＸ回路）２８の各入力に
も接続されている。電圧検知端子ＡとＢは、マルチプレ
クサ回路で非常に高いインピーダンス入力に接続されて
いるので、測定プロセス中、電流は事実上全く端子Ａま
たはＢへと流入しない。従って図示した４線式のＲＴＤ
構成を用いれば、端子ＡとＢ間で測定される電圧は、端
子ＸからＣへ流れる励起電流とＲＴＤセンサー２４の抵
抗との正確な積になる。つまり、端子ＸとＣに接続され
た電流搬送線２５Ｘと２５Ｃの抵抗は抵抗評価に入らな
い。このように、リード線長さの補償が本質的に行わ
れ、はるかに正確な抵抗測定が得られる。
【００１６】多重化制御信号がマイクロコントローラ２
２からマルチプレクサ回路２８へ、オプトアイソレータ
３０を介して与えられる。以下詳しく説明するように、
マルチプレクサ回路２８は、アース標準点に対して入力
端子Ｘ、Ａ、Ｂ及びＣの各々で生じる電圧をマルチプレ
クサ回路２８の出力ポートで測定するため、各ＲＴＤ接
続線２５のどれでも個々に選択できる能力を与える。マ
ルチプレクサ回路２８の出力電圧信号は電圧−周波数
（Ｖ−Ｆ）変換器３２に接続され、該Ｖ−Ｆ変換器３２
が周波数出力データを別のオプトアイソレータ３４を介
してマイクロコントローラ２２に与える。Ｖ−Ｆ変換器
３２として使える代表的な電圧−周波数変換器は、１９
９０年版リニアー応用ハンドブック、リニアー・テクノ
ロジー刊行、応用ノート１４、９ページに開示されてい
る。
２からマルチプレクサ回路２８へ、オプトアイソレータ
３０を介して与えられる。以下詳しく説明するように、
マルチプレクサ回路２８は、アース標準点に対して入力
端子Ｘ、Ａ、Ｂ及びＣの各々で生じる電圧をマルチプレ
クサ回路２８の出力ポートで測定するため、各ＲＴＤ接
続線２５のどれでも個々に選択できる能力を与える。マ
ルチプレクサ回路２８の出力電圧信号は電圧−周波数
（Ｖ−Ｆ）変換器３２に接続され、該Ｖ−Ｆ変換器３２
が周波数出力データを別のオプトアイソレータ３４を介
してマイクロコントローラ２２に与える。Ｖ−Ｆ変換器
３２として使える代表的な電圧−周波数変換器は、１９
９０年版リニアー応用ハンドブック、リニアー・テクノ
ロジー刊行、応用ノート１４、９ページに開示されてい
る。
【００１７】基本的にマイクロコントローラ２２は、電
流変調器１７を駆動するため電圧−オーム変換、オーム
−温度変換、及び温度−パルス幅変調（ＰＷＭ）変換の
各機能を果たす。またマイクロコントローラ２２は自動
的に、ＲＴＤの抵抗が計算されて温度情報がユーザに与
えられる測定モードと、マイクロコントローラ２２がマ
ルチプレクサ回路２８に指令して、ＲＴＤ２４への接続
線２５のうちいずれかが破断しているかどうかをチェッ
クするテストモードとの間を切り換える。測定モードで
は、マルチプレクサ回路２８が電圧情報をＶ−Ｆ変換器
３２に与え、さらに該変換器３２が周波数情報をマイク
ロコントローラ２２に与える。この周波数情報の他、ユ
ーザがアクセス可能なモードスイッチ３８及び工場でプ
ログラムされた一組の配線ジャンパー４０からの情報が
マイクロプロセッサ２２によって処理され、視覚ディス
プレイ３６を介してユーザに温度情報を与える。また温
度情報は２線のリンクを介して、電流変調器１７にも与
えられる。テストモードでは、マイクロプロセッサ２２
に与えられる周波数情報がマイクロプロセッサ２２から
マルチプレクサ回路２８に与えられるアドレシング情報
と組み合わされ、断線をチェックし、どの線が破断して
いるかをディスプレイ３６を介して正確にユーザへ知ら
せるのに使われる。テスト用通信ポート４１もマイクロ
プロセッサ２２に接続され、自動的な工場較正手順を可
能としている。好ましい実施例では、モトローラ６８Ｈ
ＣＯ５がマイクロプロセッサ２２として使われる。
流変調器１７を駆動するため電圧−オーム変換、オーム
−温度変換、及び温度−パルス幅変調（ＰＷＭ）変換の
各機能を果たす。またマイクロコントローラ２２は自動
的に、ＲＴＤの抵抗が計算されて温度情報がユーザに与
えられる測定モードと、マイクロコントローラ２２がマ
ルチプレクサ回路２８に指令して、ＲＴＤ２４への接続
線２５のうちいずれかが破断しているかどうかをチェッ
クするテストモードとの間を切り換える。測定モードで
は、マルチプレクサ回路２８が電圧情報をＶ−Ｆ変換器
３２に与え、さらに該変換器３２が周波数情報をマイク
ロコントローラ２２に与える。この周波数情報の他、ユ
ーザがアクセス可能なモードスイッチ３８及び工場でプ
ログラムされた一組の配線ジャンパー４０からの情報が
マイクロプロセッサ２２によって処理され、視覚ディス
プレイ３６を介してユーザに温度情報を与える。また温
度情報は２線のリンクを介して、電流変調器１７にも与
えられる。テストモードでは、マイクロプロセッサ２２
に与えられる周波数情報がマイクロプロセッサ２２から
マルチプレクサ回路２８に与えられるアドレシング情報
と組み合わされ、断線をチェックし、どの線が破断して
いるかをディスプレイ３６を介して正確にユーザへ知ら
せるのに使われる。テスト用通信ポート４１もマイクロ
プロセッサ２２に接続され、自動的な工場較正手順を可
能としている。好ましい実施例では、モトローラ６８Ｈ
ＣＯ５がマイクロプロセッサ２２として使われる。
【００１８】すなわち、テストモードの動作時には、マ
イクロコントローラ２２がオプトアイソレータ３０を介
してマルチプレクサ回路２８に指令し、接続線２５Ｘ、
２５Ａ、２５Ｂ及び２５Ｃのうちいずれかが破断してい
るかどうかをチェックせしめ、その故障情報がディスプ
レイ３６を介してユーザに与えられるようにする。以下
明らかとなるように、ＲＴＤ２４から端子Ｘへの接続線
２５Ｘが破断しているか、あるいはＲＴＤ２４の別の端
子から端子Ｃへの接続線２５Ｘが破断していると、電流
がＲＴＤを通って流れない。この状態は測定モードの動
作でも、ゼロの周波数値またはオーバレンジ（域上超
過）の周波数値をオプトアイソレータ３４から受け取る
ことで、マイクロコントローラ２２によって直ちに認知
される。
イクロコントローラ２２がオプトアイソレータ３０を介
してマルチプレクサ回路２８に指令し、接続線２５Ｘ、
２５Ａ、２５Ｂ及び２５Ｃのうちいずれかが破断してい
るかどうかをチェックせしめ、その故障情報がディスプ
レイ３６を介してユーザに与えられるようにする。以下
明らかとなるように、ＲＴＤ２４から端子Ｘへの接続線
２５Ｘが破断しているか、あるいはＲＴＤ２４の別の端
子から端子Ｃへの接続線２５Ｘが破断していると、電流
がＲＴＤを通って流れない。この状態は測定モードの動
作でも、ゼロの周波数値またはオーバレンジ（域上超
過）の周波数値をオプトアイソレータ３４から受け取る
ことで、マイクロコントローラ２２によって直ちに認知
される。
【００１９】一方、ＲＴＤ２４から端子ＡまたはＢへの
電圧検知線２５Ａまたは２５Ｂの１つ以上が破断して
も、電流はＲＴＤ２４を通って流れ続け、測定モードで
はゼロあるいはオーバレンジの周波数値が検出されな
い。さらに、入力端子ＡまたはＢはここで浮遊状態にあ
るので、マルチプレクサ回路２８からの電圧レベルが何
を示しているのか予測できない。そのレベルが適切な電
圧検知値の範囲内にほぼあれば、Ｖ−Ｆ変換器３２は正
常と見える名目だけの周波数値を出力し続けてしまう。
このため、本発明ではテストモードを実施し、ＲＴＤ接
続線のいずれか、特に電圧検知線２５Ａと２５Ｂのどち
らかが破断しているかどうかを、既知のインピーダンス
をマルチプレクサ回路２８の出力へ接続することによっ
て検出する。電圧検知線２５Ａか２５Ｂの一方が破断し
ていると、既知のインピーダンスがマルチプレクサ回路
の出力にかかるため、オーバレンジあるいはゼロの周波
数値がマイクロコントローラ２２への入力に現れる。マ
イクロコントローラ２２はマルチプレクサ回路２８への
アドレシングも制御しているので、マイクロコントロー
ラはどの線が破断しているかを正確に判定し、その情報
をユーザに表示することができる。以下の記述におい
て、この故障解析を行うために含まれたマルチぷれくさ
回路２８とそのために辿られるべきソフトウェアプログ
ラムの両方について詳しく説明する。
電圧検知線２５Ａまたは２５Ｂの１つ以上が破断して
も、電流はＲＴＤ２４を通って流れ続け、測定モードで
はゼロあるいはオーバレンジの周波数値が検出されな
い。さらに、入力端子ＡまたはＢはここで浮遊状態にあ
るので、マルチプレクサ回路２８からの電圧レベルが何
を示しているのか予測できない。そのレベルが適切な電
圧検知値の範囲内にほぼあれば、Ｖ−Ｆ変換器３２は正
常と見える名目だけの周波数値を出力し続けてしまう。
このため、本発明ではテストモードを実施し、ＲＴＤ接
続線のいずれか、特に電圧検知線２５Ａと２５Ｂのどち
らかが破断しているかどうかを、既知のインピーダンス
をマルチプレクサ回路２８の出力へ接続することによっ
て検出する。電圧検知線２５Ａか２５Ｂの一方が破断し
ていると、既知のインピーダンスがマルチプレクサ回路
の出力にかかるため、オーバレンジあるいはゼロの周波
数値がマイクロコントローラ２２への入力に現れる。マ
イクロコントローラ２２はマルチプレクサ回路２８への
アドレシングも制御しているので、マイクロコントロー
ラはどの線が破断しているかを正確に判定し、その情報
をユーザに表示することができる。以下の記述におい
て、この故障解析を行うために含まれたマルチぷれくさ
回路２８とそのために辿られるべきソフトウェアプログ
ラムの両方について詳しく説明する。
【００２０】図２（ａ）は、図１のマルチプレクサ回路
２８として機能する多重化回路４２の一実施例の簡略化
した回路図である。多重化回路４２は４チャンネルのア
ナログマルチプレクサ４４と、電流源４６と、標準抵抗
（ＲREF ）４８と、ダイオード５０を介してマルチプレ
クサ４４の出力Ｚに切り換え可能に接続された既知のイ
ンピーダンス５２とを含む。この実施例では、３本のア
ドレス線ＯＰＴＯ1 、ＯＰＴＯ2 及びＯＰＴＯ3 がオプ
トアイソレータ３０を介し、マイクロコントローラ２２
から多重化回路４２へと与えられる。以下説明するよう
に、マイクロコントローラ２２はこれら３本のアドレス
線を、既知インピーダンス５２への切り換えを行ったり
行わなかったりしながら、多重化回路４２が４つの入力
端子Ｘ、Ａ、ＢまたはＣのいずれか１つをマルチプレク
サの出力ポートＺへ接続するように制御する。
２８として機能する多重化回路４２の一実施例の簡略化
した回路図である。多重化回路４２は４チャンネルのア
ナログマルチプレクサ４４と、電流源４６と、標準抵抗
（ＲREF ）４８と、ダイオード５０を介してマルチプレ
クサ４４の出力Ｚに切り換え可能に接続された既知のイ
ンピーダンス５２とを含む。この実施例では、３本のア
ドレス線ＯＰＴＯ1 、ＯＰＴＯ2 及びＯＰＴＯ3 がオプ
トアイソレータ３０を介し、マイクロコントローラ２２
から多重化回路４２へと与えられる。以下説明するよう
に、マイクロコントローラ２２はこれら３本のアドレス
線を、既知インピーダンス５２への切り換えを行ったり
行わなかったりしながら、多重化回路４２が４つの入力
端子Ｘ、Ａ、ＢまたはＣのいずれか１つをマルチプレク
サの出力ポートＺへ接続するように制御する。
【００２１】図２（ａ）から明らかなように、図１の電
流コントローラ２６は基本的に、定電流源４６とＲREF
で表した標準抵抗４８とからなる。標準抵抗ＲREF は、
Ｒ1で表したＲＴＤセンサー２４を流れる電流の値を正
確に求めるのに使われる。ＲＴＤセンサー２４を流れる
のと同じ電流が標準抵抗４８を流れるので、ＲＴＤセン
サーＲ1 を流れる電流Ｉは、 （１） Ｉ＝ＶR1／Ｒ1 ＝ＶREF ／ＲREF 但し、ＶR1は、Ｒ1 両端間での電圧降下、及びＶREF は
ＲREF 両端間での電圧降下である。図示の４線式ＲＴＤ
構成では、Ｒ1 両端間での電圧降下が端子Ａで測定され
たアースに対する電圧から、端子Ｂで測定されたアース
に対する電圧を引いたものに等しい、すなわちＶR1＝Ｖ
A −ＶB 。同じく、ＲREF 両端間での電圧降下は、端子
Ｃで測定されたアースに対する電圧に等しい、すなわち
ＶREF＝ＶC。従って、 （２） Ｒ1 ＝ＶR1／Ｉ＝ＶR1／（ＶREF／ＲREF） あ
るいは （３） Ｒ1 ＝（ＶA−ＶB）／（ＶC／ＲREF） さらに （４） Ｒ1 ＝［（ＶA−ＶB）／ＶC］ＲREF となる。
流コントローラ２６は基本的に、定電流源４６とＲREF
で表した標準抵抗４８とからなる。標準抵抗ＲREF は、
Ｒ1で表したＲＴＤセンサー２４を流れる電流の値を正
確に求めるのに使われる。ＲＴＤセンサー２４を流れる
のと同じ電流が標準抵抗４８を流れるので、ＲＴＤセン
サーＲ1 を流れる電流Ｉは、 （１） Ｉ＝ＶR1／Ｒ1 ＝ＶREF ／ＲREF 但し、ＶR1は、Ｒ1 両端間での電圧降下、及びＶREF は
ＲREF 両端間での電圧降下である。図示の４線式ＲＴＤ
構成では、Ｒ1 両端間での電圧降下が端子Ａで測定され
たアースに対する電圧から、端子Ｂで測定されたアース
に対する電圧を引いたものに等しい、すなわちＶR1＝Ｖ
A −ＶB 。同じく、ＲREF 両端間での電圧降下は、端子
Ｃで測定されたアースに対する電圧に等しい、すなわち
ＶREF＝ＶC。従って、 （２） Ｒ1 ＝ＶR1／Ｉ＝ＶR1／（ＶREF／ＲREF） あ
るいは （３） Ｒ1 ＝（ＶA−ＶB）／（ＶC／ＲREF） さらに （４） Ｒ1 ＝［（ＶA−ＶB）／ＶC］ＲREF となる。
【００２２】２線式のＲＴＤセンサーを用い、Ｒ1 から
端子ＡまたはＢへの接続線がない場合には、 （５） Ｒ1 ＝［（ＶX −ＶC）／ＶC］ＲREF となるが、リード線長さの補償は行われない。言い換え
れば、２線式のＲＴＤセンサーを用いた場合、センサー
の抵抗はＶX −ＶC に比例する。また４線式のＲＴＤセ
ンサーを用いた場合、センサーの抵抗はＶA −ＶB に比
例する。３線式のＲＴＤ構成を用い、Ｒ1 から端子Ｂへ
の接続線が存在しない場合、ＲＴＤセンサーの抵抗はＶ
A −ＶC に比例し、リード線長さを補償するには、異な
った計算が行われる。尚いずれの場合にせよ、前記した
最後の抵抗式は電圧値の比の関数であるため、電流源４
６から与えられる励起電流Ｉは抵抗式の一部に入ってな
い。以下説明するように、マイクロコントローラ２２は
測定モードにおいて上記の比例電圧値を用い、ＲＴＤセ
ンサー２４の抵抗を計算する。テストモードでは、既知
のインピーダンス５２が切り換え投入され、ＲＴＤセン
サーの測定値が、並列に接続された既知インピーダンス
の抵抗の影響を受けるようになる。
端子ＡまたはＢへの接続線がない場合には、 （５） Ｒ1 ＝［（ＶX −ＶC）／ＶC］ＲREF となるが、リード線長さの補償は行われない。言い換え
れば、２線式のＲＴＤセンサーを用いた場合、センサー
の抵抗はＶX −ＶC に比例する。また４線式のＲＴＤセ
ンサーを用いた場合、センサーの抵抗はＶA −ＶB に比
例する。３線式のＲＴＤ構成を用い、Ｒ1 から端子Ｂへ
の接続線が存在しない場合、ＲＴＤセンサーの抵抗はＶ
A −ＶC に比例し、リード線長さを補償するには、異な
った計算が行われる。尚いずれの場合にせよ、前記した
最後の抵抗式は電圧値の比の関数であるため、電流源４
６から与えられる励起電流Ｉは抵抗式の一部に入ってな
い。以下説明するように、マイクロコントローラ２２は
測定モードにおいて上記の比例電圧値を用い、ＲＴＤセ
ンサー２４の抵抗を計算する。テストモードでは、既知
のインピーダンス５２が切り換え投入され、ＲＴＤセン
サーの測定値が、並列に接続された既知インピーダンス
の抵抗の影響を受けるようになる。
【００２３】図２（ｂ）は、オプトアイソレータ３０か
らの３本のアドレス線ＯＰＴＯ1 、ＯＰＴＯ2 及びＯＰ
ＴＯ3 用の各波形を示す。これらの波形を用い、図２
（ａ）の多重化回路４２の動作を次に説明する。波形図
に示してあるように、完全な１測定サイクルは、測定モ
ードとテストモードからなる。マルチプレクサのアドレ
ス線ＯＰＴＯ3 は測定モード中ずっと低のままである
が、テストモードの大部分では高となる。ＯＰＴＯ3 か
らの低電圧が抵抗５２に印加されると、ダイオード５０
が逆バイアスされるため、既知インピーダンスは出力ポ
ートＺでの出力電圧の測定に影響を及ぼさない。
らの３本のアドレス線ＯＰＴＯ1 、ＯＰＴＯ2 及びＯＰ
ＴＯ3 用の各波形を示す。これらの波形を用い、図２
（ａ）の多重化回路４２の動作を次に説明する。波形図
に示してあるように、完全な１測定サイクルは、測定モ
ードとテストモードからなる。マルチプレクサのアドレ
ス線ＯＰＴＯ3 は測定モード中ずっと低のままである
が、テストモードの大部分では高となる。ＯＰＴＯ3 か
らの低電圧が抵抗５２に印加されると、ダイオード５０
が逆バイアスされるため、既知インピーダンスは出力ポ
ートＺでの出力電圧の測定に影響を及ぼさない。
【００２４】時間ｔ1 に、マイクロコントローラ２２が
アドレス線ＯＰＴＯ1 に高電圧レベルを設定する一方、
ＯＰＴＯ2 とＯＰＴＯ3 は低のままである。ＯＰＴＯ1
はマルチプレクサのアドレスポートａ0 に接続されてお
り、またＯＰＴＯ2 はアドレスポートａ1 に接続されて
いるため、バイナリ値‘０１’がマルチプレクサ４４に
与えられ、マルチプレクサのデータポートｄ1 が出力ポ
ートＺに接続される。従ってこの時点では、マルチプレ
クサの出力ポートＺの電圧レベルが、アースから測定さ
れた入力端子Ｂに現れる電圧レベルを表す。このこと
が、時間間隔ｔ1−ｔ2 に対応して図２（ｂ）の一番下
にＺ＝Ｂとして示してある。時間ｔ2 に、アドレス線Ｏ
ＰＴＯ2 が高になり、バイナリ値‘１１’がマルチプレ
クサ４４に与えられる。従って、マルチプレクサはデー
タポートｄ3 を選択し、出力ポートＺの電圧レベルは入
力端子Ｘに現れる電圧レベルに等しくなる、すなわちＺ
＝Ｘになる。時間ｔ3 には、バイナリ値‘１０’が与え
られて、マルチプレクサのデータポートｄ2 を選択し、
Ｚ＝Ａとなる。最後に、時間ｔ4 にバイナリ値‘００’
が与えられて、マルチプレクサのデータポートｄ0 を選
択し、Ｚ＝Ｃとなる。こうして測定モード中には、４つ
すべての入力端子Ｘ、Ａ、Ｂ及びＣが個々に選択された
ことになる。
アドレス線ＯＰＴＯ1 に高電圧レベルを設定する一方、
ＯＰＴＯ2 とＯＰＴＯ3 は低のままである。ＯＰＴＯ1
はマルチプレクサのアドレスポートａ0 に接続されてお
り、またＯＰＴＯ2 はアドレスポートａ1 に接続されて
いるため、バイナリ値‘０１’がマルチプレクサ４４に
与えられ、マルチプレクサのデータポートｄ1 が出力ポ
ートＺに接続される。従ってこの時点では、マルチプレ
クサの出力ポートＺの電圧レベルが、アースから測定さ
れた入力端子Ｂに現れる電圧レベルを表す。このこと
が、時間間隔ｔ1−ｔ2 に対応して図２（ｂ）の一番下
にＺ＝Ｂとして示してある。時間ｔ2 に、アドレス線Ｏ
ＰＴＯ2 が高になり、バイナリ値‘１１’がマルチプレ
クサ４４に与えられる。従って、マルチプレクサはデー
タポートｄ3 を選択し、出力ポートＺの電圧レベルは入
力端子Ｘに現れる電圧レベルに等しくなる、すなわちＺ
＝Ｘになる。時間ｔ3 には、バイナリ値‘１０’が与え
られて、マルチプレクサのデータポートｄ2 を選択し、
Ｚ＝Ａとなる。最後に、時間ｔ4 にバイナリ値‘００’
が与えられて、マルチプレクサのデータポートｄ0 を選
択し、Ｚ＝Ｃとなる。こうして測定モード中には、４つ
すべての入力端子Ｘ、Ａ、Ｂ及びＣが個々に選択された
ことになる。
【００２５】テストモードに入ると、時間ｔ6に、アド
レス線ＯＰＴＯ3が高になり、抵抗５２が順方向バイア
スのダイオード５０を介し、４５を経て出力ポートＺに
接続される。尚ダイオード５０は、アドレス線ＯＰＴＯ
3の制御下で、既知インピーダンスつまり抵抗５２をマ
ルチプレクサの出力ポートＺに接続するスイッチの役割
を果たしている。ここで、抵抗５２がこの回路内に入る
ため、ポートＺでの電圧出力は、既知インピーダンス５
２の抵抗が並列に接続された端子Ｂの測定抵抗に比例し
たものになる。このことが、時間間隔ｔ6 −ｔ7 中に測
定されたＢ＋（端子Ｂ”プラス”抵抗５２）として図２
（ｂ）の一番下に示してある。同じく時間間隔ｔ7 −ｔ
8 中には、Ｘ＋が測定される。次いで時間間隔ｔ8 −ｔ
9 及びｔ9−ｔ10中に、抵抗値Ａ＋とＣ＋がそれぞれ測
定される。
レス線ＯＰＴＯ3が高になり、抵抗５２が順方向バイア
スのダイオード５０を介し、４５を経て出力ポートＺに
接続される。尚ダイオード５０は、アドレス線ＯＰＴＯ
3の制御下で、既知インピーダンスつまり抵抗５２をマ
ルチプレクサの出力ポートＺに接続するスイッチの役割
を果たしている。ここで、抵抗５２がこの回路内に入る
ため、ポートＺでの電圧出力は、既知インピーダンス５
２の抵抗が並列に接続された端子Ｂの測定抵抗に比例し
たものになる。このことが、時間間隔ｔ6 −ｔ7 中に測
定されたＢ＋（端子Ｂ”プラス”抵抗５２）として図２
（ｂ）の一番下に示してある。同じく時間間隔ｔ7 −ｔ
8 中には、Ｘ＋が測定される。次いで時間間隔ｔ8 −ｔ
9 及びｔ9−ｔ10中に、抵抗値Ａ＋とＣ＋がそれぞれ測
定される。
【００２６】好ましい実施例において、抵抗５２の値は
１，０００，０００オームである。この値は、公称１０
０オームであるＲＴＤ抵抗値の通常の動作範囲よりはる
かに高い一方、選択した入力ポートで線が破断している
場合に、マルチプレクサ４４の出力に現れるであろう無
限大の抵抗値よりもはるかに低い。言い換えれば、テス
トモードにおいて、すべての接続線が比較的低インピー
ダンスのＲＴＤに接続されているときは、既知インピー
ダンス５２の存在が出力ポートＺでの電圧レベルに有意
な影響を及ぼさない。しかし、接続線の１つが破断する
と、既知インピーダンス５２の存在が出力電圧のレベル
を大きく変化させる、つまり、ＲＴＤ入力接続線の１つ
が破断するこの場合には上昇させる。従って、接続線２
５の１つが破断し、マルチプレクサ入力の１つが開状態
になると、その選択された端子に関する測定抵抗値はほ
ぼ抵抗５２の抵抗値となる。従って、その特定のマルチ
プレクサチャンネルがアドレスされたとき、Ｖ−Ｆ変換
器３２の周波数出力は、ＲＴＤの公称範囲内に入らなく
なる。マイクロコントローラ２２は、３本のアドレス線
ＯＰＴＯ1 、ＯＰＴＯ2 及びＯＰＴＯ3 を制御している
から、マルチプレクサのどの入力端子Ｘ、Ａ、Ｂ及びＣ
がいまアドレスされているかを正確に知ることができ
る。従って、マイクロコントローラは、どの線が破断し
ているかを正確に判定し、その情報をディスプレイ３６
を介してユーザに指示可能である。
１，０００，０００オームである。この値は、公称１０
０オームであるＲＴＤ抵抗値の通常の動作範囲よりはる
かに高い一方、選択した入力ポートで線が破断している
場合に、マルチプレクサ４４の出力に現れるであろう無
限大の抵抗値よりもはるかに低い。言い換えれば、テス
トモードにおいて、すべての接続線が比較的低インピー
ダンスのＲＴＤに接続されているときは、既知インピー
ダンス５２の存在が出力ポートＺでの電圧レベルに有意
な影響を及ぼさない。しかし、接続線の１つが破断する
と、既知インピーダンス５２の存在が出力電圧のレベル
を大きく変化させる、つまり、ＲＴＤ入力接続線の１つ
が破断するこの場合には上昇させる。従って、接続線２
５の１つが破断し、マルチプレクサ入力の１つが開状態
になると、その選択された端子に関する測定抵抗値はほ
ぼ抵抗５２の抵抗値となる。従って、その特定のマルチ
プレクサチャンネルがアドレスされたとき、Ｖ−Ｆ変換
器３２の周波数出力は、ＲＴＤの公称範囲内に入らなく
なる。マイクロコントローラ２２は、３本のアドレス線
ＯＰＴＯ1 、ＯＰＴＯ2 及びＯＰＴＯ3 を制御している
から、マルチプレクサのどの入力端子Ｘ、Ａ、Ｂ及びＣ
がいまアドレスされているかを正確に知ることができ
る。従って、マイクロコントローラは、どの線が破断し
ているかを正確に判定し、その情報をディスプレイ３６
を介してユーザに指示可能である。
【００２７】図３（ａ）は、図２（ａ）の多重化回路の
別の実施例で、２本のアドレス線だけを用いるように変
更されている。図３（ａ）の多重化回路５４では、第３
のアドレス線ＯＰＴＯ3 が省かれ、代わりにＤ形フリッ
プフロップ５６が付け加えられている。アドレス線ＯＰ
ＴＯ1 がフリップフロップ５６のクロック入力に、また
アドレス線ＯＰＴＯ2 がそのＤ入力にそれぞれ接続され
ている。フリップフロップの出力Ｑは抵抗５２に接続さ
れている。Ｄ入力が高だと、入力クロック波形の次の立
ち上がりエッジでＱ出力が高になる。従って、アドレス
線ＯＰＴＯ1 とＯＰＴＯ2 間の位相関係が、ここでは第
３のアドレス線ＯＰＴＯ3 として機能するＤフリップフ
ロップの出力Ｑの状態を決めるのに使われる。次に図３
（ｂ）を参照し、図３（ａ）の多重化回路５４の動作を
説明する。測定モード中は、マルチプレクサのアドレス
線ＯＰＴＯ1 がアドレス線ＯＰＴＯ2 より前に必ず高に
なっており、フリップフロップ５６のＱ出力は低のまま
である。低出力Ｑの状態では、ダイオード５０が逆バイ
アスのままであり、既知インピーダンス５２は出力ポー
トＺでの電圧の測定に影響を及ぼさない。従って、図３
（ｂ）の一番下に示すように、出力ポートＺは端子Ｂ、
Ｘ、Ａ及びＣでの抵抗をそれぞれ表す。
別の実施例で、２本のアドレス線だけを用いるように変
更されている。図３（ａ）の多重化回路５４では、第３
のアドレス線ＯＰＴＯ3 が省かれ、代わりにＤ形フリッ
プフロップ５６が付け加えられている。アドレス線ＯＰ
ＴＯ1 がフリップフロップ５６のクロック入力に、また
アドレス線ＯＰＴＯ2 がそのＤ入力にそれぞれ接続され
ている。フリップフロップの出力Ｑは抵抗５２に接続さ
れている。Ｄ入力が高だと、入力クロック波形の次の立
ち上がりエッジでＱ出力が高になる。従って、アドレス
線ＯＰＴＯ1 とＯＰＴＯ2 間の位相関係が、ここでは第
３のアドレス線ＯＰＴＯ3 として機能するＤフリップフ
ロップの出力Ｑの状態を決めるのに使われる。次に図３
（ｂ）を参照し、図３（ａ）の多重化回路５４の動作を
説明する。測定モード中は、マルチプレクサのアドレス
線ＯＰＴＯ1 がアドレス線ＯＰＴＯ2 より前に必ず高に
なっており、フリップフロップ５６のＱ出力は低のまま
である。低出力Ｑの状態では、ダイオード５０が逆バイ
アスのままであり、既知インピーダンス５２は出力ポー
トＺでの電圧の測定に影響を及ぼさない。従って、図３
（ｂ）の一番下に示すように、出力ポートＺは端子Ｂ、
Ｘ、Ａ及びＣでの抵抗をそれぞれ表す。
【００２８】しかし、時間ｔ6 でアドレス線ＯＰＴＯ2
が高であるため、ＯＰＴＯ1 の立ち上がりエッジでＱ出
力が高になる。そのため、時間間隔ｔ6 −ｔ7 中は、入
力端子Ｘに現れる抵抗プラス抵抗５２の並列の組合せ、
つまりＸ＋が測定される。同じくテストモードでの時間
間隔ｔ7 −ｔ8 、ｔ8 −ｔ9 及びｔ9 −ｔ10中に、抵抗
値Ｂ＋、Ａ＋とＣ＋がそれぞれ測定される。
が高であるため、ＯＰＴＯ1 の立ち上がりエッジでＱ出
力が高になる。そのため、時間間隔ｔ6 −ｔ7 中は、入
力端子Ｘに現れる抵抗プラス抵抗５２の並列の組合せ、
つまりＸ＋が測定される。同じくテストモードでの時間
間隔ｔ7 −ｔ8 、ｔ8 −ｔ9 及びｔ9 −ｔ10中に、抵抗
値Ｂ＋、Ａ＋とＣ＋がそれぞれ測定される。
【００２９】図４（ａ）は図１の多重化回路２８の別の
簡略化した回路図で、標準抵抗ＲREF の値をより正確に
求めるため、追加の多重化入力つまり端子Ｄが使われて
いる。尚入力端子Ｄは、送信器ユニットの内部に配され
ている。また、追加の入力端子Ｄを選択するのに、追加
のアドレス線が必要である。
簡略化した回路図で、標準抵抗ＲREF の値をより正確に
求めるため、追加の多重化入力つまり端子Ｄが使われて
いる。尚入力端子Ｄは、送信器ユニットの内部に配され
ている。また、追加の入力端子Ｄを選択するのに、追加
のアドレス線が必要である。
【００３０】この多重化回路５８では、標準抵抗６２が
マルチプレクサ６０の入力端子ＣとＤ間に接続され、前
例のようにアースに直接接続されていない。その代わり
図示のごとく、電流戻し抵抗ＲRET ６４が入力端子Ｄと
アースとの間に接続されている。こうして、電流源４６
からの電流はＲＴＤ２４、標準抵抗６２、戻し抵抗６４
を通ってアースに流れる。標準抵抗ＲREF の値を求める
ためには、アースに対する電圧ＶC だけを測定する代わ
りに、アースに対する電圧ＶC とアースに対する電圧Ｖ
D の２つの電圧測定を行い、標準抵抗ＲREF の値はＶC
−ＶD に比例したものになる。この５番目の内部端子Ｄ
を使うことで、標準抵抗ＲREF の測定が完全に差動的
に、つまりＶC −ＶD として行われ、電圧偏差が測定の
精度に影響を及ぼさなくなる。従って、特に低い偏差差
動仕様を持たない演算増幅器でも、電流源４６で使え
る。入力バイアス及び偏差電流がもはや発生ないため、
標準抵抗６２の温度係数を除き、回路はゼロもしくはス
パン誤差を実質上全く生じない。アースに対するノイズ
の影響も、著しく減じられる。言い換えれば、この５番
目の入力端子構成を用いることで、標準抵抗ＲREF のは
るかに正確な測定を達成できる。
マルチプレクサ６０の入力端子ＣとＤ間に接続され、前
例のようにアースに直接接続されていない。その代わり
図示のごとく、電流戻し抵抗ＲRET ６４が入力端子Ｄと
アースとの間に接続されている。こうして、電流源４６
からの電流はＲＴＤ２４、標準抵抗６２、戻し抵抗６４
を通ってアースに流れる。標準抵抗ＲREF の値を求める
ためには、アースに対する電圧ＶC だけを測定する代わ
りに、アースに対する電圧ＶC とアースに対する電圧Ｖ
D の２つの電圧測定を行い、標準抵抗ＲREF の値はＶC
−ＶD に比例したものになる。この５番目の内部端子Ｄ
を使うことで、標準抵抗ＲREF の測定が完全に差動的
に、つまりＶC −ＶD として行われ、電圧偏差が測定の
精度に影響を及ぼさなくなる。従って、特に低い偏差差
動仕様を持たない演算増幅器でも、電流源４６で使え
る。入力バイアス及び偏差電流がもはや発生ないため、
標準抵抗６２の温度係数を除き、回路はゼロもしくはス
パン誤差を実質上全く生じない。アースに対するノイズ
の影響も、著しく減じられる。言い換えれば、この５番
目の入力端子構成を用いることで、標準抵抗ＲREF のは
るかに正確な測定を達成できる。
【００３１】追加の入力端子Ｄで電圧ＶD を測定するた
めには、マルチプレクサにおいて追加のデータポートが
必要である。図４（ａ）に示すように、５チャンネルの
アナログマルチプレクサ６０が、ＯＰＴＯ1 、ＯＰＴＯ
2 及びＯＰＴＯ3 にそれぞれ接続された３本のアドレス
線ａ0 、ａ1 及びａ2 によって制御される。また図示の
ごとく、４番目のアドレス線ＯＰＴＯ4 が既知インピー
ダンス５２に接続されている。
めには、マルチプレクサにおいて追加のデータポートが
必要である。図４（ａ）に示すように、５チャンネルの
アナログマルチプレクサ６０が、ＯＰＴＯ1 、ＯＰＴＯ
2 及びＯＰＴＯ3 にそれぞれ接続された３本のアドレス
線ａ0 、ａ1 及びａ2 によって制御される。また図示の
ごとく、４番目のアドレス線ＯＰＴＯ4 が既知インピー
ダンス５２に接続されている。
【００３２】次に図４（ｂ）を参照すると、図４（ａ）
の多重化回路５８の動作における代表的なアドレシング
波形が示してある。測定モードでは、４番目のアドレス
線ＯＰＴＯ4 が低のままで、他の３本のアドレス線ＯＰ
ＴＯ1 、ＯＰＴＯ2 及びＯＰＴＯ3 が出力ポートＺに与
えられる入力端子電圧の選択を制御する。例えば、時間
間隔 ｔ1 −ｔ2 中は、バイナリ値‘００１’がマルチ
プレクサ６０に与えられ、マルチプレクサのデータポー
トｄ1 が選択されることによって、入力端子Ｃの電圧が
出力ポートＺに接続される。このことは、同じく図４
（ｂ）の一番下にＺ＝Ｃとして示してある。時間間隔ｔ
2 −ｔ3 中は、バイナリ値‘０１１’がマルチプレクサ
のデータポートｄ3 を選択するのに使われ、Ｚ＝Ａとな
る。その後同様に、入力端子Ｂ、Ｄ及びＸが図示の波形
に基づいて選択される。テストモードに入った時間ｔ7
に、４番目のアドレス線ＯＰＴＯ4 が高になり、既知イ
ンピーダンス５２が回路内に切り換え投入される。そし
て再び、バイナリ値‘００１’のアドレスがマイクロコ
ントローラから送られて入力端子Ｃを選択し、Ｚ＝Ｃ＋
となる。その後図示のごとく、同様のアドレシング方式
によってＡ＋、Ｂ＋、Ｄ＋及びＸ＋を選択する。
の多重化回路５８の動作における代表的なアドレシング
波形が示してある。測定モードでは、４番目のアドレス
線ＯＰＴＯ4 が低のままで、他の３本のアドレス線ＯＰ
ＴＯ1 、ＯＰＴＯ2 及びＯＰＴＯ3 が出力ポートＺに与
えられる入力端子電圧の選択を制御する。例えば、時間
間隔 ｔ1 −ｔ2 中は、バイナリ値‘００１’がマルチ
プレクサ６０に与えられ、マルチプレクサのデータポー
トｄ1 が選択されることによって、入力端子Ｃの電圧が
出力ポートＺに接続される。このことは、同じく図４
（ｂ）の一番下にＺ＝Ｃとして示してある。時間間隔ｔ
2 −ｔ3 中は、バイナリ値‘０１１’がマルチプレクサ
のデータポートｄ3 を選択するのに使われ、Ｚ＝Ａとな
る。その後同様に、入力端子Ｂ、Ｄ及びＸが図示の波形
に基づいて選択される。テストモードに入った時間ｔ7
に、４番目のアドレス線ＯＰＴＯ4 が高になり、既知イ
ンピーダンス５２が回路内に切り換え投入される。そし
て再び、バイナリ値‘００１’のアドレスがマイクロコ
ントローラから送られて入力端子Ｃを選択し、Ｚ＝Ｃ＋
となる。その後図示のごとく、同様のアドレシング方式
によってＡ＋、Ｂ＋、Ｄ＋及びＸ＋を選択する。
【００３３】図５は図１のＭＵＸ２８の好ましい実施例
の詳しい回路図で、５つの多重化入力が２つのアドレス
線だけによって制御される場合に相当する。この多重化
回路７０においては、電流コントローラ回路と絶縁分離
電源回路の動作をより正確に示すため、４つの外部入力
端子Ｘ、Ａ、Ｂ及びＣの順序がこれまでの図と逆になっ
ている。図３（ａ）と同様、マイクロコントローラ２２
から延びた２本のアドレス線ＯＰＴＯ1 とＯＰＴＯ2 が
オプトアイソレータ３０を介して、４チャンネルのアナ
ログマルチプレクサ７２を制御する役割を果たし、この
回路もほぼ前述した通り動作する。但し、追加の２チャ
ンネルアナログマルチプレクサ７４を用いて内部入力端
子Ｄをマルチプレクサ７２の出力ポートＺ1 と多重化
し、これによって図１の電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）変換器
３２への入力となる出力ポートＺ3を与えている。図５
と前の回路との別の相違は、ダイオード５０の機能すな
わちテストモードで既知インピーダンスの切り換えを制
御する機能を実施するための電子スイッチとして、別の
２チャンネルのアナログマルチプレクサ７６が使われて
いることである。さらに、第３のアドレス線の必要をな
くすため同じくＤ形フリップフロップ８０が使われてい
る他、第４のアドレス線の必要をなくすためダイオード
ＯＲ回路が使われている。
の詳しい回路図で、５つの多重化入力が２つのアドレス
線だけによって制御される場合に相当する。この多重化
回路７０においては、電流コントローラ回路と絶縁分離
電源回路の動作をより正確に示すため、４つの外部入力
端子Ｘ、Ａ、Ｂ及びＣの順序がこれまでの図と逆になっ
ている。図３（ａ）と同様、マイクロコントローラ２２
から延びた２本のアドレス線ＯＰＴＯ1 とＯＰＴＯ2 が
オプトアイソレータ３０を介して、４チャンネルのアナ
ログマルチプレクサ７２を制御する役割を果たし、この
回路もほぼ前述した通り動作する。但し、追加の２チャ
ンネルアナログマルチプレクサ７４を用いて内部入力端
子Ｄをマルチプレクサ７２の出力ポートＺ1 と多重化
し、これによって図１の電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）変換器
３２への入力となる出力ポートＺ3を与えている。図５
と前の回路との別の相違は、ダイオード５０の機能すな
わちテストモードで既知インピーダンスの切り換えを制
御する機能を実施するための電子スイッチとして、別の
２チャンネルのアナログマルチプレクサ７６が使われて
いることである。さらに、第３のアドレス線の必要をな
くすため同じくＤ形フリップフロップ８０が使われてい
る他、第４のアドレス線の必要をなくすためダイオード
ＯＲ回路が使われている。
【００３４】図５の左上部分の回路が、図１の電流コン
トローラ２６の機能を果たしている。分割電圧源Ｖ＋／
Ｖ−から電力供給される演算増幅器８２が、送信器の入
力端Ｘへと戻る電流を抵抗８４を介して電源Ｖ−へと流
すのに使われている。標準抵抗ＲREF として機能する抵
抗８６が、入力端子ＤのＶ＋から入力端子Ｃを介してＲ
ＴＤに至る電流源を与える。同じく端子Ｄに接続された
抵抗８８が、戻し抵抗ＲRET の機能を果たす。バイアス
抵抗９０とフィードバックコンデンサ９２が、演算増幅
器電流源回路における通常の機能を果たす。
トローラ２６の機能を果たしている。分割電圧源Ｖ＋／
Ｖ−から電力供給される演算増幅器８２が、送信器の入
力端Ｘへと戻る電流を抵抗８４を介して電源Ｖ−へと流
すのに使われている。標準抵抗ＲREF として機能する抵
抗８６が、入力端子ＤのＶ＋から入力端子Ｃを介してＲ
ＴＤに至る電流源を与える。同じく端子Ｄに接続された
抵抗８８が、戻し抵抗ＲRET の機能を果たす。バイアス
抵抗９０とフィードバックコンデンサ９２が、演算増幅
器電流源回路における通常の機能を果たす。
【００３５】好ましい実施例においては、図５の左下部
分に示すように、２本のアドレス線ＯＰＴＯ1 とＯＰＴ
Ｏ2 を発生するのに２つのオプトアイソレータ９４と９
６が使われる。マイクロコントローラ２２からの各出力
ポートは、電気ショックの危害や誤動作の危険を伴わ
ず、２線式送信器のアースとは数百ボルト異なるアース
標準点へＲＴＤセンサーを接続できるように、アドレス
線から絶縁分離されている。オプトアイソレータはター
ンオフ時間が遅いため、好ましい実施例では、抵抗９８
とショットキーＮＡＮＤゲート１００からなるインバー
タ回路が、フリップフロップ８０へのクロック線用のス
イッチング波形を改善するのに使われる。
分に示すように、２本のアドレス線ＯＰＴＯ1 とＯＰＴ
Ｏ2 を発生するのに２つのオプトアイソレータ９４と９
６が使われる。マイクロコントローラ２２からの各出力
ポートは、電気ショックの危害や誤動作の危険を伴わ
ず、２線式送信器のアースとは数百ボルト異なるアース
標準点へＲＴＤセンサーを接続できるように、アドレス
線から絶縁分離されている。オプトアイソレータはター
ンオフ時間が遅いため、好ましい実施例では、抵抗９８
とショットキーＮＡＮＤゲート１００からなるインバー
タ回路が、フリップフロップ８０へのクロック線用のス
イッチング波形を改善するのに使われる。
【００３６】図３（ａ）に関連して前述したように、Ｄ
形フリップフロップ８０の出力Ｑが、アドレスポートａ
X を介してアナログマルチプレクサ７６へアドレスする
ための第３のアドレス線、すなわちテストモード線とし
て使われる。既知インピーダンスつまり抵抗１０２が図
示のごとく、マルチプレクサ７２の出力ポートＺ1 から
マルチプレクサ７６の出力ポートＺ2 に接続されてい
る。フリップフロップ８０のＱ出力が低であれば、ゼロ
がアドレスポートａX に与えられ、マルチプレクサ７６
のデータポートｄ0 が選択される。これによってマルチ
プレクサ７２の出力ポートＺ1 がマルチプレクサ７６の
出力ポートＺ2 に接続され、既知インピーダンスが回路
内に入らないように抵抗１０２を有効にショートアウト
させる。しかしテストモードでは、Ｑ出力が高になり、
抵抗１０２はマルチプレクサ７６のデータポートｄ1 で
正の電源電圧Ｖ＋に接続され、回路内へと組み入れられ
る。
形フリップフロップ８０の出力Ｑが、アドレスポートａ
X を介してアナログマルチプレクサ７６へアドレスする
ための第３のアドレス線、すなわちテストモード線とし
て使われる。既知インピーダンスつまり抵抗１０２が図
示のごとく、マルチプレクサ７２の出力ポートＺ1 から
マルチプレクサ７６の出力ポートＺ2 に接続されてい
る。フリップフロップ８０のＱ出力が低であれば、ゼロ
がアドレスポートａX に与えられ、マルチプレクサ７６
のデータポートｄ0 が選択される。これによってマルチ
プレクサ７２の出力ポートＺ1 がマルチプレクサ７６の
出力ポートＺ2 に接続され、既知インピーダンスが回路
内に入らないように抵抗１０２を有効にショートアウト
させる。しかしテストモードでは、Ｑ出力が高になり、
抵抗１０２はマルチプレクサ７６のデータポートｄ1 で
正の電源電圧Ｖ＋に接続され、回路内へと組み入れられ
る。
【００３７】いずれの場合にも、マルチプレクサ７２の
出力ポートＺ1 がマルチプレクサ７４のデータポートｄ
1 に接続される。標準抵抗８６の両端間の電圧を測定す
るのに使われる内部入力端子Ｄは、マルチプレクサ７４
の別のデータポートｄ0 に接続されている。そしてさら
に別のアドレス線（ポート）ａY が両データポートｄ0
とｄ1 間を切り換え、出力Ｚ3 をＶ−Ｆ変換器３２へ与
えるのに使われる。アドレスポートａY は、両アドレス
線ＯＰＴＯ1 とＯＰＴＯ2 及びフリップフロップ８０の
反転Ｑ出力の組合せによって制御され、これらの構成部
品はすべて図示のごとくダイオード１０４、１０６及び
１０８とプルダウン抵抗１０９を介しＯＲゲートとして
構成されている。従って、ＯＰＴＯ1 かＯＰＴＯ2 か反
転Ｑのいずれかが高になると、アドレスポートａY が高
になり、出力ポートＺ1 がマルチプレクサ７４を介して
出力Ｚ3 に接続される。スイッチング波形は、それぞれ
の入力構成について以下に示す。
出力ポートＺ1 がマルチプレクサ７４のデータポートｄ
1 に接続される。標準抵抗８６の両端間の電圧を測定す
るのに使われる内部入力端子Ｄは、マルチプレクサ７４
の別のデータポートｄ0 に接続されている。そしてさら
に別のアドレス線（ポート）ａY が両データポートｄ0
とｄ1 間を切り換え、出力Ｚ3 をＶ−Ｆ変換器３２へ与
えるのに使われる。アドレスポートａY は、両アドレス
線ＯＰＴＯ1 とＯＰＴＯ2 及びフリップフロップ８０の
反転Ｑ出力の組合せによって制御され、これらの構成部
品はすべて図示のごとくダイオード１０４、１０６及び
１０８とプルダウン抵抗１０９を介しＯＲゲートとして
構成されている。従って、ＯＰＴＯ1 かＯＰＴＯ2 か反
転Ｑのいずれかが高になると、アドレスポートａY が高
になり、出力ポートＺ1 がマルチプレクサ７４を介して
出力Ｚ3 に接続される。スイッチング波形は、それぞれ
の入力構成について以下に示す。
【００３８】図５の右下部分に示してあるように、図１
の絶縁分離電源回路２０は図示のごとく、変圧器１１０
とその他いくつかの標準的部品から構成されている。局
所電源１８内のＤＣ−ＡＣ変換器が、ＡＣを変圧器１１
０に与える。次いで、絶縁分離されたＡＣ電圧が整流、
ろ波され、２つの調整電源に分割される。Ｖ＋はアース
標準１１２よりほぼ２．５ボルト高いＤＣで、Ｖ−はア
ース標準１１２よりほぼ２．５ボルト低いＤＣである。
上記以外の多くの絶縁分離形電源構成も使用し得る。
の絶縁分離電源回路２０は図示のごとく、変圧器１１０
とその他いくつかの標準的部品から構成されている。局
所電源１８内のＤＣ−ＡＣ変換器が、ＡＣを変圧器１１
０に与える。次いで、絶縁分離されたＡＣ電圧が整流、
ろ波され、２つの調整電源に分割される。Ｖ＋はアース
標準１１２よりほぼ２．５ボルト高いＤＣで、Ｖ−はア
ース標準１１２よりほぼ２．５ボルト低いＤＣである。
上記以外の多くの絶縁分離形電源構成も使用し得る。
【００３９】以下の部品番号と値は、好ましい実施例で
使われるものを表している： 構成部品 型式／値 マルチプレクサ７２ ＣＤ４０５２ マルチプレクサ７４、７６ ＣＤ４０５３ Ｄフリップフロップ８０ ＣＤ４０１３ 演算増幅器８２ ＴＬＣ２７Ｌ７ ＲREF ８６ ３０１オーム、１％、５ｐｐｍ／℃ ＲRET ８８ １００オーム Ｒ８４ ４９９オーム Ｒ９０ １０Ｋオーム Ｒ９８ １００Ｋオーム Ｒ１０２ １Ｍオーム Ｒ１０９ １Ｍオーム もちろん、異なる用途やその他の回路構成について、上
記以外の型式及び値の構成部品も使える。
使われるものを表している： 構成部品 型式／値 マルチプレクサ７２ ＣＤ４０５２ マルチプレクサ７４、７６ ＣＤ４０５３ Ｄフリップフロップ８０ ＣＤ４０１３ 演算増幅器８２ ＴＬＣ２７Ｌ７ ＲREF ８６ ３０１オーム、１％、５ｐｐｍ／℃ ＲRET ８８ １００オーム Ｒ８４ ４９９オーム Ｒ９０ １０Ｋオーム Ｒ９８ １００Ｋオーム Ｒ１０２ １Ｍオーム Ｒ１０９ １Ｍオーム もちろん、異なる用途やその他の回路構成について、上
記以外の型式及び値の構成部品も使える。
【００４０】図６（ａ）は、リード線長さの補償をせず
に２線式ＲＴＤセンサーを用いた場合における、図５の
マルチプレクサの入力回路構成を示す概略図である。Ｒ
ＴＤ２４は２本の接続線２５Ｘ、２５Ｃを介して、図５
のマルチプレクサ７２の入力端子Ｘ、Ｃに接続されてい
る。励起電流ＩはＶ＋からＲRET ８８を介して端子Ｄ
に、そこからＲREF ８６を介して端子Ｃから出、Ｒ1 を
介して端子Ｘに入り、電流源４６を経てＶ−に戻る。
尚、電流源４６の方向と電源電圧Ｖ＋、Ｖ−の極性は図
５の場合と同じであるが、簡単化のため抵抗９０と演算
増幅器８２は省いてある。また入力端子Ｘは、図５より
前の各図では高次のデータポートｄ3 またはｄ4 に接続
されているのに対し、図５のごとくマルチプレクサのデ
ータポートｄ0 に接続されている。
に２線式ＲＴＤセンサーを用いた場合における、図５の
マルチプレクサの入力回路構成を示す概略図である。Ｒ
ＴＤ２４は２本の接続線２５Ｘ、２５Ｃを介して、図５
のマルチプレクサ７２の入力端子Ｘ、Ｃに接続されてい
る。励起電流ＩはＶ＋からＲRET ８８を介して端子Ｄ
に、そこからＲREF ８６を介して端子Ｃから出、Ｒ1 を
介して端子Ｘに入り、電流源４６を経てＶ−に戻る。
尚、電流源４６の方向と電源電圧Ｖ＋、Ｖ−の極性は図
５の場合と同じであるが、簡単化のため抵抗９０と演算
増幅器８２は省いてある。また入力端子Ｘは、図５より
前の各図では高次のデータポートｄ3 またはｄ4 に接続
されているのに対し、図５のごとくマルチプレクサのデ
ータポートｄ0 に接続されている。
【００４１】以下フローチャートに沿って詳しく説明す
るように、入力端子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＸでの電圧に対
応した周波数値が、特定の入力センサー構成で必要に応
じて測定される。各値は、ほぼ３００ミリ秒（ｍｓ）毎
に読み取られる。各入力端子毎に、５種類の最新周波数
値のテーブルが保持されている。これら５種類の値が平
均され、電圧−周波数変換を修正するように較正され、
電圧−周波数変換器のドリフトを考慮してスケール調整
された後、特定の入力センサー構成に関する抵抗式で使
われる。得られた抵抗値は較正誤差について修正され、
抵抗−温度値のテーブルあるいは多項式を用いて温度に
変換され、さらに入力センサーに関する特定の温度係数
を用いて線形化される。そして、最終的な温度値がセー
ブされる。マルチセンサー構成が使われる場合には、そ
れぞれの線形化温度値を組み合わせて差動式の温度測定
を行える。
るように、入力端子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＸでの電圧に対
応した周波数値が、特定の入力センサー構成で必要に応
じて測定される。各値は、ほぼ３００ミリ秒（ｍｓ）毎
に読み取られる。各入力端子毎に、５種類の最新周波数
値のテーブルが保持されている。これら５種類の値が平
均され、電圧−周波数変換を修正するように較正され、
電圧−周波数変換器のドリフトを考慮してスケール調整
された後、特定の入力センサー構成に関する抵抗式で使
われる。得られた抵抗値は較正誤差について修正され、
抵抗−温度値のテーブルあるいは多項式を用いて温度に
変換され、さらに入力センサーに関する特定の温度係数
を用いて線形化される。そして、最終的な温度値がセー
ブされる。マルチセンサー構成が使われる場合には、そ
れぞれの線形化温度値を組み合わせて差動式の温度測定
を行える。
【００４２】図６（ａ）に示した２線式の単一センサー
構成において、抵抗式は、 （６） Ｒ1 ＝［（ＶX−ＶC）／ＶC−ＶD］ＲREF で表され、値ＶX は、式中、他の変数よりも頻繁に変化
するため、最もアクティブな変数である。これは、回路
を流れる電流Ｉが実質上一定であり、ＶC とＶDはほと
んど変化しないからである。Ｒ1 は温度と共に変化する
ので、ＶX も温度と共に変化する。従って、最もアクテ
ィブな変数ＶX に対応する入力端子Ｘは通常、他の変数
よりも頻繁にマイクロコントローラによって読まれる。
構成において、抵抗式は、 （６） Ｒ1 ＝［（ＶX−ＶC）／ＶC−ＶD］ＲREF で表され、値ＶX は、式中、他の変数よりも頻繁に変化
するため、最もアクティブな変数である。これは、回路
を流れる電流Ｉが実質上一定であり、ＶC とＶDはほと
んど変化しないからである。Ｒ1 は温度と共に変化する
ので、ＶX も温度と共に変化する。従って、最もアクテ
ィブな変数ＶX に対応する入力端子Ｘは通常、他の変数
よりも頻繁にマイクロコントローラによって読まれる。
【００４３】次に図６（ｂ）を参照すると、図６（ａ）
の入力構成を用いた場合における、図５の回路の動作を
表す波形タイミング図が示してある。このタイミング図
は、マルチプレクサ７２のアドレスポートａ0 とａ1 に
それぞれ接続された２本のアドレス線ＯＰＴＯ1 とＯＰ
ＴＯ2 を示している。つまり、ＯＰＴＯ1 とＯＰＴＯ2
が４つの入力端子Ｘ、Ａ、Ｂ及びＣの多重化を制御す
る。Ｑで示した第３の波形は、マルチプレクサ７６のア
ドレスポートａX に接続されたフリップフロップ８０の
出力Ｑにおける電圧レベルを表す。このため波形Ｑは、
テストモードにおいて抵抗１０２を回路内に接続して組
み入れるスイッチ用の制御信号を表す。ａY で示した４
番目の波形は、マルチプレクサ７４のアドレスポートａ
Y に現れる、ＯＰＴＯ1 、ＯＰＴＯ2 及びフリップフロ
ップ８０の反転Ｑ出力の論理ＯＲを表す。つまりこのア
ドレスポートａY は、５番目の入力端子Ｄを多重化する
ための第３のアドレス線を有効に表している。さらに、
図６（ｂ）の一番下の表示Ｚ3 はマルチプレクサ７４の
出力ポートを表している。Ｚ3 の波形が、特定の時間間
隔中に、どの入力端子が図５の多重化回路７０によって
個々に選択されているかを示す。尚２線式ＲＴＤセンサ
ーの構成を用いている場合、テストモード自体は存在し
ない。入力端子Ｘへの接続線２５Ｘが断線していると、
入力端子Ｘにおける電圧はほぼＶ−になり、マイクロコ
ントローラが読み取るＶ−Ｆ変換器３２の周波数出力は
オーバレンジの値となる。同じく、入力端子Ｃへの接続
線２５Ｃが断線していると、入力端子Ｃにおける電圧は
ほぼＶ＋になり、Ｖ−Ｆ変換器３２の周波数出力はゼロ
あるいはアンダーレンジ（域下超過）となる。
の入力構成を用いた場合における、図５の回路の動作を
表す波形タイミング図が示してある。このタイミング図
は、マルチプレクサ７２のアドレスポートａ0 とａ1 に
それぞれ接続された２本のアドレス線ＯＰＴＯ1 とＯＰ
ＴＯ2 を示している。つまり、ＯＰＴＯ1 とＯＰＴＯ2
が４つの入力端子Ｘ、Ａ、Ｂ及びＣの多重化を制御す
る。Ｑで示した第３の波形は、マルチプレクサ７６のア
ドレスポートａX に接続されたフリップフロップ８０の
出力Ｑにおける電圧レベルを表す。このため波形Ｑは、
テストモードにおいて抵抗１０２を回路内に接続して組
み入れるスイッチ用の制御信号を表す。ａY で示した４
番目の波形は、マルチプレクサ７４のアドレスポートａ
Y に現れる、ＯＰＴＯ1 、ＯＰＴＯ2 及びフリップフロ
ップ８０の反転Ｑ出力の論理ＯＲを表す。つまりこのア
ドレスポートａY は、５番目の入力端子Ｄを多重化する
ための第３のアドレス線を有効に表している。さらに、
図６（ｂ）の一番下の表示Ｚ3 はマルチプレクサ７４の
出力ポートを表している。Ｚ3 の波形が、特定の時間間
隔中に、どの入力端子が図５の多重化回路７０によって
個々に選択されているかを示す。尚２線式ＲＴＤセンサ
ーの構成を用いている場合、テストモード自体は存在し
ない。入力端子Ｘへの接続線２５Ｘが断線していると、
入力端子Ｘにおける電圧はほぼＶ−になり、マイクロコ
ントローラが読み取るＶ−Ｆ変換器３２の周波数出力は
オーバレンジの値となる。同じく、入力端子Ｃへの接続
線２５Ｃが断線していると、入力端子Ｃにおける電圧は
ほぼＶ＋になり、Ｖ−Ｆ変換器３２の周波数出力はゼロ
あるいはアンダーレンジ（域下超過）となる。
【００４４】図６（ｂ）中時間ｔ1 に、マイクロコント
ローラが指示してアドレス線ＯＰＴＯ1 を高にする。Ｏ
ＰＴＯ1 はフリップフロップ８０のクロック線として接
続され、またこのときＯＰＴＯ2 は低であるから、フリ
ップフロップはクリアされ、Ｑ出力は低のままである。
その後アドレス線ＯＰＴＯ1 は約１５０マイクロ秒（μ
ｓ）の間高のままで、時間ｔ2 に低になる。マイクロコ
ントローラは時間間隔ｔ1 −ｔ2 の間どのパラメータも
測定せず、従ってＺ3 出力については何にも示してな
い。
ローラが指示してアドレス線ＯＰＴＯ1 を高にする。Ｏ
ＰＴＯ1 はフリップフロップ８０のクロック線として接
続され、またこのときＯＰＴＯ2 は低であるから、フリ
ップフロップはクリアされ、Ｑ出力は低のままである。
その後アドレス線ＯＰＴＯ1 は約１５０マイクロ秒（μ
ｓ）の間高のままで、時間ｔ2 に低になる。マイクロコ
ントローラは時間間隔ｔ1 −ｔ2 の間どのパラメータも
測定せず、従ってＺ3 出力については何にも示してな
い。
【００４５】時間間隔ｔ2 −ｔ3 中は、バイナリ値‘０
０’のアドレスがマルチプレクサ７２に与えられ、デー
タポートｄ0 が選択される。従って、アースに対する入
力端子Ｘからの電圧値がマルチプレクサの出力Ｚ1 に現
れる。フリップフロップの出力Ｑは低であるから、マル
チプレクサ７６のデータポートｄ0 が選択され、抵抗１
０２は回路から外される。さらに、この時間間隔中アド
レスポートａY は高であるから、マルチプレクサ７４の
データポートｄ1 が選択されＶ−Ｆ変換器３２への出力
Ｚ3 として選択される。従って、図６（ｂ）の一番下に
見られるように、出力Ｚ3 は時間間隔ｔ2 −ｔ3 中の端
子Ｘの値を表す。好ましい実施例において、入力端子Ｘ
を読み取るのに使われるこの時間間隔ｔ2 −ｔ3 は約３
００ｍｓである。
０’のアドレスがマルチプレクサ７２に与えられ、デー
タポートｄ0 が選択される。従って、アースに対する入
力端子Ｘからの電圧値がマルチプレクサの出力Ｚ1 に現
れる。フリップフロップの出力Ｑは低であるから、マル
チプレクサ７６のデータポートｄ0 が選択され、抵抗１
０２は回路から外される。さらに、この時間間隔中アド
レスポートａY は高であるから、マルチプレクサ７４の
データポートｄ1 が選択されＶ−Ｆ変換器３２への出力
Ｚ3 として選択される。従って、図６（ｂ）の一番下に
見られるように、出力Ｚ3 は時間間隔ｔ2 −ｔ3 中の端
子Ｘの値を表す。好ましい実施例において、入力端子Ｘ
を読み取るのに使われるこの時間間隔ｔ2 −ｔ3 は約３
００ｍｓである。
【００４６】時間ｔ3 にＯＰＴＯ1 が高になり、それか
ら１５０μｓ後の時間ｔ4 にＯＰＴＯ2 が高になり、バ
イナリ値‘１１’がマルチプレクサ７２に与えられる。
アドレス線ＯＰＴＯ1 をＯＰＴＯ2 より前に高とするの
は、フリップフロップのＱ出力が確実に低となるように
するためである。時間間隔ｔ4 −ｔ5 中は、アースに対
する入力端子Ｃでの電圧が出力Ｚ3 に現れる。入力端子
Ｃは、同じく約３００ｍｓの間マイクロコントローラに
よって読み取られる。
ら１５０μｓ後の時間ｔ4 にＯＰＴＯ2 が高になり、バ
イナリ値‘１１’がマルチプレクサ７２に与えられる。
アドレス線ＯＰＴＯ1 をＯＰＴＯ2 より前に高とするの
は、フリップフロップのＱ出力が確実に低となるように
するためである。時間間隔ｔ4 −ｔ5 中は、アースに対
する入力端子Ｃでの電圧が出力Ｚ3 に現れる。入力端子
Ｃは、同じく約３００ｍｓの間マイクロコントローラに
よって読み取られる。
【００４７】時間ｔ5 に、ＯＰＴＯ1 とＯＰＴＯ2 両方
が低になり、入力端子Ｘが再びマイクロコントローラに
よって読み取られる。前述したように、端子Ｘは最もア
クティブな変数を表しており、従ってこの値は測定サイ
クル中２回更新される。
が低になり、入力端子Ｘが再びマイクロコントローラに
よって読み取られる。前述したように、端子Ｘは最もア
クティブな変数を表しており、従ってこの値は測定サイ
クル中２回更新される。
【００４８】時間ｔ6 にＯＰＴＯ2 が高になり、そして
時間ｔ7 におけるＯＰＴＯ1 の立ち上がりエッジで、フ
リップフロップのＱ出力が高になる。ここでもフリップ
フロップを確実にセットするのに必要な時間間隔、すな
わち時間間隔ｔ6 −ｔ7 はほぼ１５０μｓである。Ｑ出
力が高にラッチされた状態で、アドレス線ＯＰＴＯ1が
時間ｔ8 に低になるため、アドレス線ａY も低になる。
従って時間間隔ｔ8 −ｔ1 中は、入力端子Ｄが回路の出
力Ｚ3 として読み取られる。時間ｔ1 にＯＰＴＯ1 が再
び高にセットされ、ＯＰＴＯ2 が低のためフリップフロ
ップはクロック入力される。従って、Ｑ出力は低にリセ
ットされ、アドレス線ａY が高にリセットされて、次の
測定サイクルが始まる。
時間ｔ7 におけるＯＰＴＯ1 の立ち上がりエッジで、フ
リップフロップのＱ出力が高になる。ここでもフリップ
フロップを確実にセットするのに必要な時間間隔、すな
わち時間間隔ｔ6 −ｔ7 はほぼ１５０μｓである。Ｑ出
力が高にラッチされた状態で、アドレス線ＯＰＴＯ1が
時間ｔ8 に低になるため、アドレス線ａY も低になる。
従って時間間隔ｔ8 −ｔ1 中は、入力端子Ｄが回路の出
力Ｚ3 として読み取られる。時間ｔ1 にＯＰＴＯ1 が再
び高にセットされ、ＯＰＴＯ2 が低のためフリップフロ
ップはクロック入力される。従って、Ｑ出力は低にリセ
ットされ、アドレス線ａY が高にリセットされて、次の
測定サイクルが始まる。
【００４９】図７（ａ）は、４線式ＲＴＤセンサーを用
いた場合における、図５のマルチプレクサの入力構成を
示す概略図である。図７（ａ）の４線式ＲＴＤセンサー
の構成は図６（ａ）の２線式構成と比べ、第３の接続線
２５Ａと第４の接続線２５Ｂが、マルチプレクサ７２に
接続された電圧検知線として使われている点が異なる。
この４線式のＲＴＤ構成を用いた場合、ＲＴＤの抵抗は
次式を用いて計算される。
いた場合における、図５のマルチプレクサの入力構成を
示す概略図である。図７（ａ）の４線式ＲＴＤセンサー
の構成は図６（ａ）の２線式構成と比べ、第３の接続線
２５Ａと第４の接続線２５Ｂが、マルチプレクサ７２に
接続された電圧検知線として使われている点が異なる。
この４線式のＲＴＤ構成を用いた場合、ＲＴＤの抵抗は
次式を用いて計算される。
【００５０】 （７） Ｒ1 ＝［（ＶA−ＶB）／（ＶC−ＶD）］ＲREF この構成では、ＶB 、ＶC 及びＶD が変化するとしても
非常にゆっくりである一方、ＶA はセンサーの抵抗と共
に直接変化するため、ＲＴＤ測定においてＶA が最もア
クティブな変数である。尚、ＶX もＶA と同程度アクテ
ィブであるが、これは抵抗式で使われていない。従って
好ましい実施例では、入力端子Ａが毎秒ほぼ３回更新さ
れ、また断線について入力端子ＡとＢがほぼ２秒毎にそ
れぞれチェックされる。
非常にゆっくりである一方、ＶA はセンサーの抵抗と共
に直接変化するため、ＲＴＤ測定においてＶA が最もア
クティブな変数である。尚、ＶX もＶA と同程度アクテ
ィブであるが、これは抵抗式で使われていない。従って
好ましい実施例では、入力端子Ａが毎秒ほぼ３回更新さ
れ、また断線について入力端子ＡとＢがほぼ２秒毎にそ
れぞれチェックされる。
【００５１】尚、テストモードでは、断線について入力
端子ＡとＢだけをマイクロコントローラによってチェッ
クすればよい。なぜなら、他の接続線の断線は通常の測
定モードで検出されるからである。すなわち、端子Ｘが
断線して開状態にあると、端子Ｘの電圧ＶX がほぼＶ−
になる一方、ＶA 、ＶB 及びＶC はすべてＶ＋に等しく
なる。従って、マイクロコントローラはＸについてオー
バレンジの周波数値を読み取り、他方Ａ、Ｂ及びＣにつ
いてはゼロの周波数値を読み取る。この状態が、端子Ｘ
の開状態を示す。同じく、端子Ｃが断線して開状態にあ
ると、ＶX 、ＶA 及びＶB がすべてほぼＶ−になってオ
ーバレンジの周波数値を生じる一方、ＶC はＶ＋にな
り、そのためゼロヘルツになる。テストモードにおい
て、端子Ａへの電圧検知線２５Ａが断線して開状態にあ
ると、ＶA は高インピーダンスで未知の電圧値になり、
Ａ＋すなわち端子ＡのインピーダンスとＶ＋に接続され
た既知インピーダンスとの並列の組合せにかかる電圧が
Ｖ＋に等しくなる。端子Ａが開状態になければ、端子Ａ
における低インピーダンスが上記並列の組合せを範囲内
つまり低にする。端子Ｂが断線して開状態にある場合に
も、Ｂ＋について同じ結果が生じる。言い換えれば、端
子ＡまたはＢに至る断線はＡ＋あるいはＢ＋についての
ゼロ周波数に相当する。
端子ＡとＢだけをマイクロコントローラによってチェッ
クすればよい。なぜなら、他の接続線の断線は通常の測
定モードで検出されるからである。すなわち、端子Ｘが
断線して開状態にあると、端子Ｘの電圧ＶX がほぼＶ−
になる一方、ＶA 、ＶB 及びＶC はすべてＶ＋に等しく
なる。従って、マイクロコントローラはＸについてオー
バレンジの周波数値を読み取り、他方Ａ、Ｂ及びＣにつ
いてはゼロの周波数値を読み取る。この状態が、端子Ｘ
の開状態を示す。同じく、端子Ｃが断線して開状態にあ
ると、ＶX 、ＶA 及びＶB がすべてほぼＶ−になってオ
ーバレンジの周波数値を生じる一方、ＶC はＶ＋にな
り、そのためゼロヘルツになる。テストモードにおい
て、端子Ａへの電圧検知線２５Ａが断線して開状態にあ
ると、ＶA は高インピーダンスで未知の電圧値になり、
Ａ＋すなわち端子ＡのインピーダンスとＶ＋に接続され
た既知インピーダンスとの並列の組合せにかかる電圧が
Ｖ＋に等しくなる。端子Ａが開状態になければ、端子Ａ
における低インピーダンスが上記並列の組合せを範囲内
つまり低にする。端子Ｂが断線して開状態にある場合に
も、Ｂ＋について同じ結果が生じる。言い換えれば、端
子ＡまたはＢに至る断線はＡ＋あるいはＢ＋についての
ゼロ周波数に相当する。
【００５２】図７（ｂ）は、図７（ａ）の４線式ＲＴＤ
センサー構成におけるタイミング波形を示す。尚、テス
ト及び測定両モードの機能をより効率的に実施するた
め、テストモードの一部分が測定モードの一部分とイン
ターリーブされている。
センサー構成におけるタイミング波形を示す。尚、テス
ト及び測定両モードの機能をより効率的に実施するた
め、テストモードの一部分が測定モードの一部分とイン
ターリーブされている。
【００５３】時間ｔ1 に、ＯＰＴＯ2 が低のときＯＰＴ
Ｏ1 が立ち上がり、Ｑ出力が低で、アドレスポートａY
が高のままであることを保証する。時間間隔ｔ1 −ｔ2
中、バイナリ値‘０１’がマルチプレクサ７２に与えら
れ、データポートｄ1 が出力ポートＺ1 に接続されて、
入力端子Ａの電圧を読み取る。Ｑ出力は低であるから、
多重化回路７０は測定モードのままで、抵抗１０２が回
路から外される。時間間隔ｔ2 −ｔ3 中は、バイナリ値
‘１０’がマルチプレクサ７２に与えられ、入力端子Ｂ
が読み取られる。これらの時間間隔は各々は約３００ｍ
ｓである。
Ｏ1 が立ち上がり、Ｑ出力が低で、アドレスポートａY
が高のままであることを保証する。時間間隔ｔ1 −ｔ2
中、バイナリ値‘０１’がマルチプレクサ７２に与えら
れ、データポートｄ1 が出力ポートＺ1 に接続されて、
入力端子Ａの電圧を読み取る。Ｑ出力は低であるから、
多重化回路７０は測定モードのままで、抵抗１０２が回
路から外される。時間間隔ｔ2 −ｔ3 中は、バイナリ値
‘１０’がマルチプレクサ７２に与えられ、入力端子Ｂ
が読み取られる。これらの時間間隔は各々は約３００ｍ
ｓである。
【００５４】時間ｔ3 にＯＰＴＯ2 が低になり、時間ｔ
4 におけるＯＰＴＯ1 の立ち上がりエッジがＱ出力を高
にセットしないことを保証する。時間間隔ｔ3 −ｔ4 は
約４ｍｓで、ＯＰＴＯ2 のゆっくりした立ち下がり時
間、すなわちＯＰＴＯ2 の立ち下がりがＯＰＴＯ1 の立
ち上がり時間より遅くなって、回路がテストモードに入
ってしまうのを防ぐ。その結果、最もアクティブな変数
を表す入力端子Ａが、時間間隔ｔ4 −ｔ5 に相当する約
３００ｍｓの間再び読み取られる。次いで、時間間隔ｔ
5 −ｔ6 中は入力端子Ｃが読み取られ、時間間隔ｔ6 −
ｔ7 中は入力端子Ａが再び読み取られる。
4 におけるＯＰＴＯ1 の立ち上がりエッジがＱ出力を高
にセットしないことを保証する。時間間隔ｔ3 −ｔ4 は
約４ｍｓで、ＯＰＴＯ2 のゆっくりした立ち下がり時
間、すなわちＯＰＴＯ2 の立ち下がりがＯＰＴＯ1 の立
ち上がり時間より遅くなって、回路がテストモードに入
ってしまうのを防ぐ。その結果、最もアクティブな変数
を表す入力端子Ａが、時間間隔ｔ4 −ｔ5 に相当する約
３００ｍｓの間再び読み取られる。次いで、時間間隔ｔ
5 −ｔ6 中は入力端子Ｃが読み取られ、時間間隔ｔ6 −
ｔ7 中は入力端子Ａが再び読み取られる。
【００５５】時間ｔ7 にＯＰＴＯ2 が高になり、そして
時間ｔ8 におけるＯＰＴＯ1 の立ち上がりエッジで、Ｑ
出力を高にラッチする。好ましい実施例において、時間
間隔ｔ7 −ｔ8 の長さは約４ｍｓで、これはＯＰＴＯ1
のゆっくりした立ち下がり時間が回路の動作に悪影響を
及ぼすのを防ぐのに充分な時間である。時間間隔ｔ9−
ｔ10中もＱ出力は高であるが、アドレス線ａY は低であ
り、測定モード中入力端子Ｄが読み取られる。時間間隔
ｔ10−ｔ11中は、入力端子Ａの値が再び更新される。時
間ｔ11にＯＰＴＯ2 が高になり、それから１５０μｓ
後、時間ｔ12におけるＯＰＴＯ1 の立ち上がりエッジで
Ｑ出力が高になる。
時間ｔ8 におけるＯＰＴＯ1 の立ち上がりエッジで、Ｑ
出力を高にラッチする。好ましい実施例において、時間
間隔ｔ7 −ｔ8 の長さは約４ｍｓで、これはＯＰＴＯ1
のゆっくりした立ち下がり時間が回路の動作に悪影響を
及ぼすのを防ぐのに充分な時間である。時間間隔ｔ9−
ｔ10中もＱ出力は高であるが、アドレス線ａY は低であ
り、測定モード中入力端子Ｄが読み取られる。時間間隔
ｔ10−ｔ11中は、入力端子Ａの値が再び更新される。時
間ｔ11にＯＰＴＯ2 が高になり、それから１５０μｓ
後、時間ｔ12におけるＯＰＴＯ1 の立ち上がりエッジで
Ｑ出力が高になる。
【００５６】時間ｔ13にＯＰＴＯ2 が低になり、テスト
モードに入って、入力端子Ａにおける断線を検出する。
波形から明らかなように、バイナリ値‘０１’がマルチ
プレクサ７２に与えられ、データポートｄ1 が出力ポー
トＺ1 に接続される。Ｑ出力は高であるから、マルチプ
レクサ７６のデータポートｄ1 がその出力Ｚ2 に接続さ
れ、抵抗１０２の下端がＶ＋に接続される。従って、端
子Ａプラス既知インピーダンスが出力ポートＺ3 におけ
る値として読み取られる、すなわちＺ3 ＝Ａ＋となる。
モードに入って、入力端子Ａにおける断線を検出する。
波形から明らかなように、バイナリ値‘０１’がマルチ
プレクサ７２に与えられ、データポートｄ1 が出力ポー
トＺ1 に接続される。Ｑ出力は高であるから、マルチプ
レクサ７６のデータポートｄ1 がその出力Ｚ2 に接続さ
れ、抵抗１０２の下端がＶ＋に接続される。従って、端
子Ａプラス既知インピーダンスが出力ポートＺ3 におけ
る値として読み取られる、すなわちＺ3 ＝Ａ＋となる。
【００５７】４ｍｓの時間間隔ｔ14 −ｔ15 の最後で、
Ｑ出力がリセットされ、次の時間間隔ｔ15 −ｔ16 中測
定モードにおいて入力端子Ａが再び測定可能となる。そ
して時間間隔ｔ16 −ｔ18 の間に、Ｑ出力が再び高にセ
ットされ、入力端子Ｂが選択されるため、時間間隔ｔ18
−ｔ19 中テストモードにおいてＢ＋の値が測定可能と
なる。最後に、時間ｔ19にＯＰＴＯ2 が低になり、Ｑ出
力が時間ｔ1 にリセットされ、測定サイクルが再スター
トされる。
Ｑ出力がリセットされ、次の時間間隔ｔ15 −ｔ16 中測
定モードにおいて入力端子Ａが再び測定可能となる。そ
して時間間隔ｔ16 −ｔ18 の間に、Ｑ出力が再び高にセ
ットされ、入力端子Ｂが選択されるため、時間間隔ｔ18
−ｔ19 中テストモードにおいてＢ＋の値が測定可能と
なる。最後に、時間ｔ19にＯＰＴＯ2 が低になり、Ｑ出
力が時間ｔ1 にリセットされ、測定サイクルが再スター
トされる。
【００５８】図８（ａ）は、３線式ＲＴＤセンサーの構
成を用いた場合における、図５のマルチプレクサの入力
構成を示す概略図である。図から明らかなように、この
実施例では１本の電圧検知線２５Ａだけが使われる。従
って、ＲＴＤの抵抗計算式は次のようになる。
成を用いた場合における、図５のマルチプレクサの入力
構成を示す概略図である。図から明らかなように、この
実施例では１本の電圧検知線２５Ａだけが使われる。従
って、ＲＴＤの抵抗計算式は次のようになる。
【００５９】 （８） Ｒ1 ＝［（(ＶA−ＶC)−(ＶX−ＶA)）／（ＶC−ＶD）］ＲREF、または （９） Ｒ1 ＝［（２ＶA−ＶC−ＶX）／（ＶC−ＶD）］ＲREF 同じく、ＣとＤは比較的安定しているためＡが最もアク
ティブな変数で、ＸはＡと同程度アクティブである。尚
テストモードでは、端子Ａだけをチェックすればよい。
端子Ｘが断線して開状態にあると、変数Ｘはオーバレン
ジし、ＡとＣがゼロヘルツになる。端子Ｃが断線して開
状態にあると、ＸとＡはオーバレンジし、Ｃがゼロヘル
ツになる。
ティブな変数で、ＸはＡと同程度アクティブである。尚
テストモードでは、端子Ａだけをチェックすればよい。
端子Ｘが断線して開状態にあると、変数Ｘはオーバレン
ジし、ＡとＣがゼロヘルツになる。端子Ｃが断線して開
状態にあると、ＸとＡはオーバレンジし、Ｃがゼロヘル
ツになる。
【００６０】図８（ａ）の３線式センサー構成における
タイミング波形が、図８（ｂ）に示してある。３線式Ｒ
ＴＤ構成における図５の回路の動作は、図８（ｂ）の一
番下にＺ3 で示したように、マイクロコントローラに読
み込まれる変数の順序が異なる点を除き、前２つの構成
の場合と同じである。つまり、各測定モードまたはテス
トモードでの入力端子読取期間は同じく約３００ｍｓで
ある一方、時間間隔ｔ6 −ｔ7 、ｔ10−ｔ11 及びｔ13
−ｔ1 は約４ｍｓである。また、時間間隔ｔ7−ｔ8 と
ｔ11 −ｔ12 は約１５０μｓである。
タイミング波形が、図８（ｂ）に示してある。３線式Ｒ
ＴＤ構成における図５の回路の動作は、図８（ｂ）の一
番下にＺ3 で示したように、マイクロコントローラに読
み込まれる変数の順序が異なる点を除き、前２つの構成
の場合と同じである。つまり、各測定モードまたはテス
トモードでの入力端子読取期間は同じく約３００ｍｓで
ある一方、時間間隔ｔ6 −ｔ7 、ｔ10−ｔ11 及びｔ13
−ｔ1 は約４ｍｓである。また、時間間隔ｔ7−ｔ8 と
ｔ11 −ｔ12 は約１５０μｓである。
【００６１】図９（ａ）は、リード線長さの補償をせず
に３線式２重ＲＴＤセンサー構成を用いた場合におけ
る、図５のマルチプレクサの入力構成を示す概略図であ
る。差動式温度測定のため、２つのＲＴＤがよく使われ
る。しかし、従来のどの２線式送信器システムにおいて
も、真の差動式温度測定は不可能である。これに対し本
発明の好ましい実施例では、各ＲＴＤセンサーＲ1 、Ｒ
2 の抵抗値が個々に計算されるため、真の差動式温度測
定が可能となる。つまり、３線式２重ＲＴＤ入力構成を
用いた場合の抵抗式は次のようになる。
に３線式２重ＲＴＤセンサー構成を用いた場合におけ
る、図５のマルチプレクサの入力構成を示す概略図であ
る。差動式温度測定のため、２つのＲＴＤがよく使われ
る。しかし、従来のどの２線式送信器システムにおいて
も、真の差動式温度測定は不可能である。これに対し本
発明の好ましい実施例では、各ＲＴＤセンサーＲ1 、Ｒ
2 の抵抗値が個々に計算されるため、真の差動式温度測
定が可能となる。つまり、３線式２重ＲＴＤ入力構成を
用いた場合の抵抗式は次のようになる。
【００６２】 （１０） Ｒ1 ＝［（ＶX−ＶA）／（ＶC−ＶD）］ＲRE
F、及び （１１） Ｒ2 ＝［（ＶA−ＶC）／（ＶC−ＶD）］ＲREF 前例と同様、端子Ｘへの接続線２５Ｘが断線して開状態
にあると、Ｘの周波数値はオーバレンジし、ＡとＣの周
波数値がゼロヘルツになるため、テストモードでは入力
端子Ａだけをチェックすればよい。同じく、端子Ｃへの
接続線２５Ｃが断線して開状態にあると、ＸとＡの周波
数値はオーバレンジし、Ｃがゼロヘルツになる。
F、及び （１１） Ｒ2 ＝［（ＶA−ＶC）／（ＶC−ＶD）］ＲREF 前例と同様、端子Ｘへの接続線２５Ｘが断線して開状態
にあると、Ｘの周波数値はオーバレンジし、ＡとＣの周
波数値がゼロヘルツになるため、テストモードでは入力
端子Ａだけをチェックすればよい。同じく、端子Ｃへの
接続線２５Ｃが断線して開状態にあると、ＸとＡの周波
数値はオーバレンジし、Ｃがゼロヘルツになる。
【００６３】図９（ｂ）は、図９（ａ）の入力構成にお
けるタイミング波形を示す。これらの波形から明らかな
ように、まず測定モードにおいて端子Ａ、Ｃ、Ｘ、Ａ及
びＸがこの順序で測定され、その後テストモードの時間
間隔ｔ8 −ｔ9 中に端子Ａプラス既知抵抗１０２が測定
される。最後に、測定モードの時間間隔ｔ9 −ｔ1 中に
端子Ｄが測定される。
けるタイミング波形を示す。これらの波形から明らかな
ように、まず測定モードにおいて端子Ａ、Ｃ、Ｘ、Ａ及
びＸがこの順序で測定され、その後テストモードの時間
間隔ｔ8 −ｔ9 中に端子Ａプラス既知抵抗１０２が測定
される。最後に、測定モードの時間間隔ｔ9 −ｔ1 中に
端子Ｄが測定される。
【００６４】図１０（ａ）は、リード線長さの補償を行
って５線式２重ＲＴＤセンサー構成を用いた場合におけ
る、図５のマルチプレクサの入力構成を示す概略図であ
る。この５線式２重ＲＴＤ入力構成は、接続線２５Ｂを
用いて、他のリード線長さを補償している。但し、抵抗
式はやや複雑になる。
って５線式２重ＲＴＤセンサー構成を用いた場合におけ
る、図５のマルチプレクサの入力構成を示す概略図であ
る。この５線式２重ＲＴＤ入力構成は、接続線２５Ｂを
用いて、他のリード線長さを補償している。但し、抵抗
式はやや複雑になる。
【００６５】 （１２） Ｒ1＝［（(ＶX−ＶA)−２(ＶB−ＶC)）／（ＶC−ＶD）］ＲREF、及び （１３） Ｒ2＝［（ＶA−ＶB）−（ＶB−ＶC）／（ＶC−ＶD）］ＲREF 端子ＸとＡが、最もアクティブな変数を表す。両端子Ａ
とＢがテストモードでチェックされる。端子Ｘへの接続
線２５Ｘが断線して開状態にあるか、あるいは端子Ａへ
の接続線２５Ａ１が断線して開状態にあり、Ｒ1 が開状
態にあると、マイクロコントローラはＸについてオーバ
レンジの周波数値を受け取り、Ａ、Ｂ及びＣについてゼ
ロの周波数値を受け取る。端子Ａへの接続線２５Ａ２が
断線して開状態にあるか、あるいはＲ2 が開状態にある
と、マイクロコントローラは測定モードにおいて端子Ａ
とＸを読んだときオーバレンジの周波数値を受け取り、
端子ＢとＣについてゼロの周波数値を受け取る。端子Ｂ
への接続線２５Ｂが断線して開状態にあると、テストモ
ードでＢ＋についてゼロの周波数値が受け取られる。さ
らに接続線２５Ｃが断線して開状態にあると、測定モー
ドにおいてＸ、Ａ及びＢがオーバレンジの周波数値にな
り、Ｃがゼロの周波数値になる。
とＢがテストモードでチェックされる。端子Ｘへの接続
線２５Ｘが断線して開状態にあるか、あるいは端子Ａへ
の接続線２５Ａ１が断線して開状態にあり、Ｒ1 が開状
態にあると、マイクロコントローラはＸについてオーバ
レンジの周波数値を受け取り、Ａ、Ｂ及びＣについてゼ
ロの周波数値を受け取る。端子Ａへの接続線２５Ａ２が
断線して開状態にあるか、あるいはＲ2 が開状態にある
と、マイクロコントローラは測定モードにおいて端子Ａ
とＸを読んだときオーバレンジの周波数値を受け取り、
端子ＢとＣについてゼロの周波数値を受け取る。端子Ｂ
への接続線２５Ｂが断線して開状態にあると、テストモ
ードでＢ＋についてゼロの周波数値が受け取られる。さ
らに接続線２５Ｃが断線して開状態にあると、測定モー
ドにおいてＸ、Ａ及びＢがオーバレンジの周波数値にな
り、Ｃがゼロの周波数値になる。
【００６６】図１０（ｂ）に示したタイミング波形から
明らかなように、図１０（ａ）の５線式二重センサー構
成は時間間隔ｔ11 −ｔ12 及びｔ12 −ｔ13 中だけ、テ
ストモードを用いる。他の時間間隔中は、端子Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ及びＸが図示のように測定される。
明らかなように、図１０（ａ）の５線式二重センサー構
成は時間間隔ｔ11 −ｔ12 及びｔ12 −ｔ13 中だけ、テ
ストモードを用いる。他の時間間隔中は、端子Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ及びＸが図示のように測定される。
【００６７】図１１（ａ）は、３ＲＴＤ入力構成を用い
た場合における、図５のマルチプレクサの入力構成を示
す概略図である。リード線長さの補償は行われてない。
抵抗式は次の通りになる。
た場合における、図５のマルチプレクサの入力構成を示
す概略図である。リード線長さの補償は行われてない。
抵抗式は次の通りになる。
【００６８】 （１４） Ｒ1＝［（ＶX−ＶA）／（ＶC−ＶD）］ＲRE
F； （１５） Ｒ2＝［（ＶA−ＶB）／（ＶC−ＶD）］ＲRE
F；及び （１６） Ｒ3＝［（ＶB−ＶC）／（ＶC−ＶD）］ＲREF 端子Ｘ、Ａ及びＢが最もアクティブな変数を表す。接続
線２５Ｘが断線して開状態にあると、Ｘについての周波
数値はオーバレンジし、Ａ、Ｂ及びＣの周波数値はゼロ
になる。接続線２５Ａが断線して開状態にあると、テス
トモードでＡ＋がゼロになる。同じく、接続線２５Ｂに
ついては、テストモードでＢ＋がゼロになる。接続線２
５Ｃが断線して開状態にあると、測定モードにおいて
Ｘ、Ａ及びＢはオーバレンジし、Ｃがゼロになる。
F； （１５） Ｒ2＝［（ＶA−ＶB）／（ＶC−ＶD）］ＲRE
F；及び （１６） Ｒ3＝［（ＶB−ＶC）／（ＶC−ＶD）］ＲREF 端子Ｘ、Ａ及びＢが最もアクティブな変数を表す。接続
線２５Ｘが断線して開状態にあると、Ｘについての周波
数値はオーバレンジし、Ａ、Ｂ及びＣの周波数値はゼロ
になる。接続線２５Ａが断線して開状態にあると、テス
トモードでＡ＋がゼロになる。同じく、接続線２５Ｂに
ついては、テストモードでＢ＋がゼロになる。接続線２
５Ｃが断線して開状態にあると、測定モードにおいて
Ｘ、Ａ及びＢはオーバレンジし、Ｃがゼロになる。
【００６９】前例と同じく、図１１（ｂ）は上記した３
ＲＴＤ入力構成における対応したタイミング波形を示
す。測定モードにおいて、変数Ａ、Ｃ、Ｂ、Ｘ、Ａ、Ｘ
及びＢがこの順番で読み取られ、その後テストモードで
Ａ＋とＢ＋が測定される。最後に変数Ｄが、測定モード
で測定される。尚、図１１（ａ）の多重化方式は、３つ
の異なる温度センサーの値を独立に測定し、マイクロコ
ントローラで３つの温度センサーの平均を計算する能力
を具備している。但し、リード線長さの補償は行われて
いない。
ＲＴＤ入力構成における対応したタイミング波形を示
す。測定モードにおいて、変数Ａ、Ｃ、Ｂ、Ｘ、Ａ、Ｘ
及びＢがこの順番で読み取られ、その後テストモードで
Ａ＋とＢ＋が測定される。最後に変数Ｄが、測定モード
で測定される。尚、図１１（ａ）の多重化方式は、３つ
の異なる温度センサーの値を独立に測定し、マイクロコ
ントローラで３つの温度センサーの平均を計算する能力
を具備している。但し、リード線長さの補償は行われて
いない。
【００７０】図１２は、本発明の好ましい実施例の実施
に基づき、図５の多重化回路７０を用いた場合におけ
る、図１のマイクロコントローラによって行われる動作
の特定シーケンスを示すフローチャートである。スター
トステップＳ１０から始まり、マイクロコントローラ２
２はステップＳ１２で、ハードウェアリセットあるいは
電源投入リセットによって初期設定される。この初期設
定ステップは、診断テストとハードウェア及びソフトウ
ェア設定、例えばメモリのクリア、変数の初期設定など
を含む。ステップＳ１４で、割込が初期設定される。以
下明かとなるように、マイクロコントローラは割込駆動
式のプログラミングルーチンを用いており、ステップＳ
１５−Ｓ２８からなる主測定サイクルが、割込の発生に
よって一時的に停止される。尚、割込は主測定サイクル
中の任意の時点で発生可能である。
に基づき、図５の多重化回路７０を用いた場合におけ
る、図１のマイクロコントローラによって行われる動作
の特定シーケンスを示すフローチャートである。スター
トステップＳ１０から始まり、マイクロコントローラ２
２はステップＳ１２で、ハードウェアリセットあるいは
電源投入リセットによって初期設定される。この初期設
定ステップは、診断テストとハードウェア及びソフトウ
ェア設定、例えばメモリのクリア、変数の初期設定など
を含む。ステップＳ１４で、割込が初期設定される。以
下明かとなるように、マイクロコントローラは割込駆動
式のプログラミングルーチンを用いており、ステップＳ
１５−Ｓ２８からなる主測定サイクルが、割込の発生に
よって一時的に停止される。尚、割込は主測定サイクル
中の任意の時点で発生可能である。
【００７１】ここで図１３を参照すると、マイクロコン
トローラによって行われる各種の割込動作が示してあ
る。入力取得割込ステップＩ１０で、入力端子Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ、Ｘ、Ａ＋またはＢ＋についての入力周波数が取
得される。前述したように、これらの入力端子における
測定電圧レベルはＭＵＸ回路２８によって多重化され、
電圧−周波数変換器３２に与えられて、電圧レベルがデ
ジタルパルスに変換されている。これらの周波数パルス
がオプトアイソレータ３４を介してマイクロコントロー
ラ２２に与えられ、そこで各パルス毎に割込が発生す
る。入力取得割込ルーチンＩ１０は、サイクル毎にカウ
ントされたパルス数をインクレメント（すなわち「カウ
ント」）し、サイクルの最初のパルスのシステムクロッ
ク時間（「旧クロック」をセーブし、３００ｍｓの測定
サイクルの最後で新しいサイクルがスタートするまで最
新のパルス時間符号（「新クロック」）を更新する。タ
イミングモジュールが累算クロックとカウントを、測定
入力値［Ａ、Ｂ、Ｘ、Ａ＋、Ｂ＋］としてセーブする。
端子ＣとＤの場合、この値はＣまたはＤの入力変数の測
定値に関する一組８個の読取値の最新値である。
トローラによって行われる各種の割込動作が示してあ
る。入力取得割込ステップＩ１０で、入力端子Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ、Ｘ、Ａ＋またはＢ＋についての入力周波数が取
得される。前述したように、これらの入力端子における
測定電圧レベルはＭＵＸ回路２８によって多重化され、
電圧−周波数変換器３２に与えられて、電圧レベルがデ
ジタルパルスに変換されている。これらの周波数パルス
がオプトアイソレータ３４を介してマイクロコントロー
ラ２２に与えられ、そこで各パルス毎に割込が発生す
る。入力取得割込ルーチンＩ１０は、サイクル毎にカウ
ントされたパルス数をインクレメント（すなわち「カウ
ント」）し、サイクルの最初のパルスのシステムクロッ
ク時間（「旧クロック」をセーブし、３００ｍｓの測定
サイクルの最後で新しいサイクルがスタートするまで最
新のパルス時間符号（「新クロック」）を更新する。タ
イミングモジュールが累算クロックとカウントを、測定
入力値［Ａ、Ｂ、Ｘ、Ａ＋、Ｂ＋］としてセーブする。
端子ＣとＤの場合、この値はＣまたはＤの入力変数の測
定値に関する一組８個の読取値の最新値である。
【００７２】ここで図１２のステップＳ１６に戻ると、
ＲＴＤの抵抗が、入力取得割込ルーチンＩ１０からの情
報を用いて演算される。各入力端子に関するクロック及
びカウント情報が３００ｍｓの測定継続中に選ばれるこ
とによって、シーケンス中の次の入力端子が測定され
る。３００ｍｓの取得時間後、旧及び新両クロック値が
差し引きされ、それらの累算カウントまたはパルスの数
と一緒にセーブされる。次いで取得変数がリセットさ
れ、ハードウェアが切り換えられて次の入力端子を測定
する。その後、取得されたクロック及びカウントの制限
チェックが行われる。これらの値が８５０ヘルツより大
きいかあるいは１０ヘルツより小さい周波数に対応して
いると、故障指示がディスプレイ３６を介してユーザに
与えられる。そうでない場合は、Ａ、Ｂ及びＸについて
の入力がオームにスケール調整される。入力端子Ｃまた
はＤについては８つの最新値が平均化され、入力端子に
おける抵抗を表すデータ点を形成するようにスケール調
整される。次いで、前述した抵抗式を用いてデータ点が
組み合わされる。そして各ＲＴＤセンサーに関する原抵
抗値が、ＲＡＭ内に記憶される。
ＲＴＤの抵抗が、入力取得割込ルーチンＩ１０からの情
報を用いて演算される。各入力端子に関するクロック及
びカウント情報が３００ｍｓの測定継続中に選ばれるこ
とによって、シーケンス中の次の入力端子が測定され
る。３００ｍｓの取得時間後、旧及び新両クロック値が
差し引きされ、それらの累算カウントまたはパルスの数
と一緒にセーブされる。次いで取得変数がリセットさ
れ、ハードウェアが切り換えられて次の入力端子を測定
する。その後、取得されたクロック及びカウントの制限
チェックが行われる。これらの値が８５０ヘルツより大
きいかあるいは１０ヘルツより小さい周波数に対応して
いると、故障指示がディスプレイ３６を介してユーザに
与えられる。そうでない場合は、Ａ、Ｂ及びＸについて
の入力がオームにスケール調整される。入力端子Ｃまた
はＤについては８つの最新値が平均化され、入力端子に
おける抵抗を表すデータ点を形成するようにスケール調
整される。次いで、前述した抵抗式を用いてデータ点が
組み合わされる。そして各ＲＴＤセンサーに関する原抵
抗値が、ＲＡＭ内に記憶される。
【００７３】ステップＳ１８では、線形化誤差テーブル
からの各係数をＲ1 、Ｒ2 及び／又はＶ3 の原抵抗値へ
適用することによって、原抵抗値が線形化される。線形
化誤差テーブルは、各ＲＴＤ両端間での測定電圧を関数
として抵抗対温度曲線を線形化するための、経験的に求
められた係数からなる。線形化テーブルは、当該分野に
おいて周知である。また、一部の種類の状態センサーで
は、線形化が必要ないこともある。
からの各係数をＲ1 、Ｒ2 及び／又はＶ3 の原抵抗値へ
適用することによって、原抵抗値が線形化される。線形
化誤差テーブルは、各ＲＴＤ両端間での測定電圧を関数
として抵抗対温度曲線を線形化するための、経験的に求
められた係数からなる。線形化テーブルは、当該分野に
おいて周知である。また、一部の種類の状態センサーで
は、線形化が必要ないこともある。
【００７４】入力センサーの構成に応じ、線形化された
各ＲＴＤ値が組み合わされ、その組合せ結果として記憶
されることもある。同様に、線形化された各抵抗値が差
し引きされ、２つのＲＴＤ間の差が記憶されることもあ
り、もしくは２つまたは３つのセンサーの平均が計算さ
れることもある。従来技術では、各抵抗の温度計数を線
形と仮定して、ＲＴＤ間の差抵抗が計算されていた。し
かしこの仮定は、特に広範囲の温度が測定される場合正
しくない。そこで本発明では、各ＲＴＤ毎にソフトウェ
アで独立に線形化を可能としている。尚、図９（ａ）、
１０（ａ）及び１１（ａ）に示したマルチＲＴＤのセン
サー構成では、他のＲＴＤと比べて差あるいは平均の温
度測定値を求める前に、個々のＲＴＤが各々独立に線形
化可能となっている。
各ＲＴＤ値が組み合わされ、その組合せ結果として記憶
されることもある。同様に、線形化された各抵抗値が差
し引きされ、２つのＲＴＤ間の差が記憶されることもあ
り、もしくは２つまたは３つのセンサーの平均が計算さ
れることもある。従来技術では、各抵抗の温度計数を線
形と仮定して、ＲＴＤ間の差抵抗が計算されていた。し
かしこの仮定は、特に広範囲の温度が測定される場合正
しくない。そこで本発明では、各ＲＴＤ毎にソフトウェ
アで独立に線形化を可能としている。尚、図９（ａ）、
１０（ａ）及び１１（ａ）に示したマルチＲＴＤのセン
サー構成では、他のＲＴＤと比べて差あるいは平均の温
度測定値を求める前に、個々のＲＴＤが各々独立に線形
化可能となっている。
【００７５】ステップＳ２０で、マイクロコントローラ
は断線、すなわち入力端子における開接続をテストす
る。断線テストでは、Ｘ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ＋及びＢ
＋の測定値に関する最新の結果だけが（必要に応じて）
使われる。前述したように、断線のテスト解析は説明し
た入力センサー構成の各々毎に異なる。マイクロコント
ローラ２２によって行われる断線解析の要約を、以下に
示す。
は断線、すなわち入力端子における開接続をテストす
る。断線テストでは、Ｘ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ＋及びＢ
＋の測定値に関する最新の結果だけが（必要に応じて）
使われる。前述したように、断線のテスト解析は説明し
た入力センサー構成の各々毎に異なる。マイクロコント
ローラ２２によって行われる断線解析の要約を、以下に
示す。
【００７６】 ２線式センサーの場合（図６（ａ）） 状 態： エラー： Ｘ＝オーバレンジ及びＣ＝ゼロ Ｒ1 ＝開 ４線式センサーの場合（図７（ａ）） 状 態： エラー： Ａ＆Ｂ＆Ｃ＝ゼロ及びＸ＝オーバレンジ Ｘ＝開 Ａ＋＝ゼロ Ａ＝開 Ｂ＋＝ゼロ Ｂ＝開 Ａ＆Ｂ＆Ｘ＝オーバレンジ及びＣ＝ゼロ Ｃ＝開 ３線式センサーの場合（図８（ａ）） 状 態： エラー： Ｘ＝オーバレンジ及びＡ＆Ｃ＝ゼロ Ｘ＝開 Ａ＋＝ゼロ Ａ＝開 Ｘ＆Ａ＝オーバレンジ及びＣ＝ゼロ Ｃ＝開 補償なし２重センサーの場合（図９（ａ）） 状 態： エラー： Ａ＆Ｃ＝ゼロ及びＸ＝オーバレンジ Ｒ1 ＝開 Ｘ＆Ａ＝オーバレンジ及びＣ＝ゼロ Ｒ2 ＝開 Ａ＋＝ゼロ Ａ＝開 補償あり２重センサーの場合（図１０（ａ）） 状 態： エラー： Ａ＆Ｂ＆Ｃ＝ゼロ及びＸ＝オーバレンジ Ｒ1 ＝開 Ｘ＆Ａ＝オーバレンジ及びＢ＆Ｃ＝ゼロ Ｒ2 ＝開 Ａ＆Ｂ＆Ｘ＝オーバレンジ及びＣ＝ゼロ Ｃ＝開 Ａ＋＝ゼロ Ａ＝開 Ｂ＋＝ゼロ Ｂ＝開 ３重センサーの場合（図１１（ａ）） 状 態： エラー： Ａ＆Ｂ＆Ｃ＝ゼロ及びＸ＝オーバレンジ Ｒ1 ＝開 Ｘ＆Ａ＝オーバレンジ及びＢ＆Ｃ＝ゼロ Ｒ2 ＝開 Ａ＆Ｂ＆Ｘ＝オーバレンジ及びＣ＝ゼロ Ｒ3 ＝開 Ａ＋＝ゼロ Ａ＝開 Ｂ＋＝ゼロ Ｂ＝開 図１２のステップＳ２２では、マイクロコントローラが
デューティサイクルの情報を処理する、すなわち線形化
されたＲＴＤ値をデューティサイクル情報に変換する。
３００ｍｓ毎に、線形化されたＲＴＤ値が、図１に示さ
れた電流変調器１７のパルス幅変調用の望ましいデュー
ティサイクルパラメータに変換される。デューティサイ
クルは、オンタイム対オフタイムの百分率で表される。
デューティサイクルは線形化されたＲＴＤ値から、以下
の式に基づき較正、レンジ設定及びトリム係数の組合せ
を適用することによって計算される。
デューティサイクルの情報を処理する、すなわち線形化
されたＲＴＤ値をデューティサイクル情報に変換する。
３００ｍｓ毎に、線形化されたＲＴＤ値が、図１に示さ
れた電流変調器１７のパルス幅変調用の望ましいデュー
ティサイクルパラメータに変換される。デューティサイ
クルは、オンタイム対オフタイムの百分率で表される。
デューティサイクルは線形化されたＲＴＤ値から、以下
の式に基づき較正、レンジ設定及びトリム係数の組合せ
を適用することによって計算される。
【００７７】 （１７） DTON = CT4 + {[(RTDLIN - RZERO)/2]/RSPAN}TONSP 但し、ＤＴＯＮは所望のオンタイム値、ＣＴ４は４ｍＡ
の電流ループに関する共同のトリム及び較正調整係数、
ＲＴＤＬＩＮは線形化されたＲＴＤ値、ＲＺＥＲＯは選
択されたゼロレンジテーブル値、ＲＳＰＡＮは選択され
たフル−ゼロレンジテーブル値、及びＴＯＮＳＰはオン
タイムのスパン較正に関する共同のトリム及び較正調整
係数である。得られた所望のオンタイム値ＤＴＯＮが、
最小１５％及び最大９０％のデューティサイクルにクラ
ンプされる。
の電流ループに関する共同のトリム及び較正調整係数、
ＲＴＤＬＩＮは線形化されたＲＴＤ値、ＲＺＥＲＯは選
択されたゼロレンジテーブル値、ＲＳＰＡＮは選択され
たフル−ゼロレンジテーブル値、及びＴＯＮＳＰはオン
タイムのスパン較正に関する共同のトリム及び較正調整
係数である。得られた所望のオンタイム値ＤＴＯＮが、
最小１５％及び最大９０％のデューティサイクルにクラ
ンプされる。
【００７８】各１６ｍｓ毎に、所望のデューティサイク
ルＤＴＯＮが所定のフィルタ定数を用いてろ波され、サ
イクル毎にオンタイムとオフタイムとの比カウントを生
成する。ハードウェアは、オンタイムとオフタイムのど
ちらかの間設定される。各オンまたはオフサイクルの終
わりに、ハードウェアは割込を発生し、出力を反対の状
態に切り換える。割込時のシステムクロック値がオンタ
イムあるいはオフタイムに加えられ、出力比較レジスタ
に記憶されて次の出力パルスのタイミング設定を行う。
ルＤＴＯＮが所定のフィルタ定数を用いてろ波され、サ
イクル毎にオンタイムとオフタイムとの比カウントを生
成する。ハードウェアは、オンタイムとオフタイムのど
ちらかの間設定される。各オンまたはオフサイクルの終
わりに、ハードウェアは割込を発生し、出力を反対の状
態に切り換える。割込時のシステムクロック値がオンタ
イムあるいはオフタイムに加えられ、出力比較レジスタ
に記憶されて次の出力パルスのタイミング設定を行う。
【００７９】出力比較割込ルーチンが、図１３のステッ
プＩ１２に示してある。出力比較割込が発生すると、パ
ルス幅変調（ＰＷＭ）信号が出力ろ波の後、電流変調器
１７に出力される。出力ろ波では、オンタイムからオフ
タイムへの移行時に計算を行う。出力ろ波の計算式は、 （１８） TON = DTON + FC*(前の TON-DTON) 但しＴＯＮは次のタイムアウト値、ＦＣは出力フィルタ
定数、及びＤＴＯＮは所望のＴＯＮである。次いで、オ
フタイムＴＯＦＦが４０９６−ＴＯＮとして計算され
る。４−２０ｍＡ送信器の好ましい実施例は、以下に示
すようなデューティサイクル及びＴＯＮ値を有する。
プＩ１２に示してある。出力比較割込が発生すると、パ
ルス幅変調（ＰＷＭ）信号が出力ろ波の後、電流変調器
１７に出力される。出力ろ波では、オンタイムからオフ
タイムへの移行時に計算を行う。出力ろ波の計算式は、 （１８） TON = DTON + FC*(前の TON-DTON) 但しＴＯＮは次のタイムアウト値、ＦＣは出力フィルタ
定数、及びＤＴＯＮは所望のＴＯＮである。次いで、オ
フタイムＴＯＦＦが４０９６−ＴＯＮとして計算され
る。４−２０ｍＡ送信器の好ましい実施例は、以下に示
すようなデューティサイクル及びＴＯＮ値を有する。
【００８０】 オン百分率 電 流 ＴＯＮ １００．０％ ２４．０ｍＡ ４０９６ ９０．０％ ２１．６ｍＡ ３６８６ ８３．３％ ２０．０ｍＡ ３４１３ １６．７％ ４．０ｍＡ ６８２ １５．０％ ３．６ｍＡ ６１４ 図１２のステップＳ２４で、これらの計算の結果がディ
スプレイ３６を介してユーザに表示される。表示は４０
０ｍｓ毎に、ジャンパー４０によって決まるシステム構
成に応じ、現在の（符号付けされている）度ＣまたはＦ
単位の温度読取値、あるいはオーム単位の抵抗読取値、
あるいはオーム単位の差抵抗読取値に更新される。線形
化されたＲＴＤ値は、表示フィルタ定数を用いて表示ろ
波された後、出力の種類及び構成毎にスケール調整され
ねばならない。例えば、表示温度は次の式に基づいて計
算し得る。
スプレイ３６を介してユーザに表示される。表示は４０
０ｍｓ毎に、ジャンパー４０によって決まるシステム構
成に応じ、現在の（符号付けされている）度ＣまたはＦ
単位の温度読取値、あるいはオーム単位の抵抗読取値、
あるいはオーム単位の差抵抗読取値に更新される。線形
化されたＲＴＤ値は、表示フィルタ定数を用いて表示ろ
波された後、出力の種類及び構成毎にスケール調整され
ねばならない。例えば、表示温度は次の式に基づいて計
算し得る。
【００８１】 （１９） DSPTMP = [(DSLIN*TPSLP) - TPOFF]/16 但し、ＤＳＴＭＰは表示温度、ＤＳＬＩＮは表示ろ波さ
れた線形化ＲＴＤ抵抗値、ＴＰＳＬＰは温度変換勾配、
ＴＰＯＦＦは温度変換偏差、及び値１６は内部における
数学的単位変換用である。もちろん、故障が発生してい
れば、表示更新は行われず、エラーコードまたはメッセ
ージが表示される。
れた線形化ＲＴＤ抵抗値、ＴＰＳＬＰは温度変換勾配、
ＴＰＯＦＦは温度変換偏差、及び値１６は内部における
数学的単位変換用である。もちろん、故障が発生してい
れば、表示更新は行われず、エラーコードまたはメッセ
ージが表示される。
【００８２】ステップＳ２６で、ユーザがアクセス可能
なスイッチ３８からのスイッチ情報が処理される。好ま
しい実施例では、４つのパネルボタンが２００ｍｓ毎に
モニターされ、これらの機能は特定のジャンパー構成に
依存している。例えば各スイッチは、瞬時の０アップ、
０ダウン、スパンアップ及びスパンダウン調整として構
成し得る。その他数多くのユーザが調整可能なパラメー
タを含めてもよい。
なスイッチ３８からのスイッチ情報が処理される。好ま
しい実施例では、４つのパネルボタンが２００ｍｓ毎に
モニターされ、これらの機能は特定のジャンパー構成に
依存している。例えば各スイッチは、瞬時の０アップ、
０ダウン、スパンアップ及びスパンダウン調整として構
成し得る。その他数多くのユーザが調整可能なパラメー
タを含めてもよい。
【００８３】ステップＳ２８で、ジャンパー４０からの
情報を読み取ることによって、システム構成が処理され
る。マイナーのジャンパー設定、例えば度ＣまたはＦや
オームなどは２００ｍｓ毎にチェックされ、いずれの変
化にも応じてシステムが調整される。メジャーのジャン
パー変化、例えばセンサー構成の種類、スイッチの機能
などは、スイッチが押されたときだけチェックされる。
図１３のステップＩ１４に示してあるように、マニュア
ルリセットあるいは電力投入によるリセット割込でマイ
クロコントローラが再初期設定され、全てのジャンパー
が再びチェックされる。
情報を読み取ることによって、システム構成が処理され
る。マイナーのジャンパー設定、例えば度ＣまたはＦや
オームなどは２００ｍｓ毎にチェックされ、いずれの変
化にも応じてシステムが調整される。メジャーのジャン
パー変化、例えばセンサー構成の種類、スイッチの機能
などは、スイッチが押されたときだけチェックされる。
図１３のステップＩ１４に示してあるように、マニュア
ルリセットあるいは電力投入によるリセット割込でマイ
クロコントローラが再初期設定され、全てのジャンパー
が再びチェックされる。
【００８４】さらに、図１３のステップＩ１６は、工場
テスト割込でマイクロコントローラが外部のパーソナル
コンピュータ（ＰＣ）と直接通信することを示してい
る。ＰＣが図１の通信ポート４１を介してマイクロコン
トローラ２２に接続されると、通信メッセージが文字割
込として受け取られる。マイクロコントローラ２２が外
部ＰＣと通信することで、多くの異なる自動化された工
場テスト及び較正動作を行える。
テスト割込でマイクロコントローラが外部のパーソナル
コンピュータ（ＰＣ）と直接通信することを示してい
る。ＰＣが図１の通信ポート４１を介してマイクロコン
トローラ２２に接続されると、通信メッセージが文字割
込として受け取られる。マイクロコントローラ２２が外
部ＰＣと通信することで、多くの異なる自動化された工
場テスト及び較正動作を行える。
【００８５】以上本発明の特定実施例を図示し説明した
が、さらに他の変形及び改良も当業者にとって可能であ
る。例えば、前記以外の各種多重化及び／又は変換方式
を用いて、同じ入力端子情報をマイクロコントローラを
与えることもできる。また、以上、開示した特定の３及
び４線式ＲＴＤ構成を、その他さまざまな状態測定の用
途と適合するよう容易に変更することもできる。当業者
によれば、これら以外の変更及び改良も可能である。以
上に開示され特許請求の範囲で請求された基本の原則に
則ったかかる変更はすべて、本発明の範囲内に含まれ
る。
が、さらに他の変形及び改良も当業者にとって可能であ
る。例えば、前記以外の各種多重化及び／又は変換方式
を用いて、同じ入力端子情報をマイクロコントローラを
与えることもできる。また、以上、開示した特定の３及
び４線式ＲＴＤ構成を、その他さまざまな状態測定の用
途と適合するよう容易に変更することもできる。当業者
によれば、これら以外の変更及び改良も可能である。以
上に開示され特許請求の範囲で請求された基本の原則に
則ったかかる変更はすべて、本発明の範囲内に含まれ
る。
【００８６】
【発明の効果】以上述べたように本発明のマルチプレク
サ回路によれば、ＲＴＤの不良接続を検出するほか、次
のような利点も得られる。
サ回路によれば、ＲＴＤの不良接続を検出するほか、次
のような利点も得られる。
【００８７】（１）１つの２線式送信器を用いて多数の
ＲＴＤセンサーの独立した測定を可能とする。
ＲＴＤセンサーの独立した測定を可能とする。
【００８８】（２）１つのＲＴＤの値を別のＲＴＤの値
と独立に測定する能力を与えるので、各素子を別々に線
形化できる。
と独立に測定する能力を与えるので、各素子を別々に線
形化できる。
【００８９】（３）送信器におけるアースされていない
標準抵抗を用いることで、より正確な抵抗計算を可能と
する。
標準抵抗を用いることで、より正確な抵抗計算を可能と
する。
【図１】本発明のコンピュータ化遠隔抵抗測定システム
の全体的ブロック図で、４線式のＲＴＤ構成が示されて
いる。
の全体的ブロック図で、４線式のＲＴＤ構成が示されて
いる。
【図２】図１の多重化回路の簡略化した回路図と、オプ
トアイソレータアドレス線の代表的な波形を示す図。
トアイソレータアドレス線の代表的な波形を示す図。
【図３】図２（ａ）の多重化回路の別の実施例を示す回
路図と、この回路図の各点における代表的な波形を示す
図。
路図と、この回路図の各点における代表的な波形を示す
図。
【図４】図１の多重化回路の別の簡略化した回路図と、
この回路の代表的なアドレシング波形を示す図。
この回路の代表的なアドレシング波形を示す図。
【図５】図１の多重化回路の好ましい実施例の詳しい回
路図。
路図。
【図６】リード線長さの補償をせずに２線式ＲＴＤセン
サーを用いた場合における、図５のマルチプレクサの入
力回路構成を示す概略図と、この回路の動作を表す波形
タイミング図。
サーを用いた場合における、図５のマルチプレクサの入
力回路構成を示す概略図と、この回路の動作を表す波形
タイミング図。
【図７】４線式ＲＴＤセンサーを用いた場合における、
図５のマルチプレクサの入力構成を示す概略図と、この
図のタイミング波形を示す図。
図５のマルチプレクサの入力構成を示す概略図と、この
図のタイミング波形を示す図。
【図８】３線式ＲＴＤセンサーを用いた場合における、
図５のマルチプレクサの入力構成を示す概略図と、この
構成におけるタイミング波形を示す図。
図５のマルチプレクサの入力構成を示す概略図と、この
構成におけるタイミング波形を示す図。
【図９】リード線長さの補償をせずに３線式２重ＲＴＤ
センサー構成を用いた場合における、図５のマルチプレ
クサの入力構成を示す概略図と、この入力構成における
タイミング波形を示す図。
センサー構成を用いた場合における、図５のマルチプレ
クサの入力構成を示す概略図と、この入力構成における
タイミング波形を示す図。
【図１０】リード線長さの補償を行って５線式２重ＲＴ
Ｄセンサー構成を用いた場合における、図５のマルチプ
レクサの入力構成を示す概略図と、この構成におけるタ
イミング波形を示す図。
Ｄセンサー構成を用いた場合における、図５のマルチプ
レクサの入力構成を示す概略図と、この構成におけるタ
イミング波形を示す図。
【図１１】３ＲＴＤセンサー構成を用いた場合におけ
る、図５のマルチプレクサの入力構成を示す概略図と、
この構成におけるタイミング波形を示す図。
る、図５のマルチプレクサの入力構成を示す概略図と、
この構成におけるタイミング波形を示す図。
【図１２】本発明の好ましい実施例の実施に基づき、図
１のマイクロコントローラによって行われる動作の特定
シーケンスを示すフローチャート。
１のマイクロコントローラによって行われる動作の特定
シーケンスを示すフローチャート。
【図１３】好ましい実施例においてマイクロコントロー
ラによって行われる各種割込動作を示すフローチャー
ト。
ラによって行われる各種割込動作を示すフローチャー
ト。
１０ 遠隔抵抗測定システム １２ 送信器 １４ 電源ユニット ２２ マイクロプロセッサベースのコントローラ（マイ
クロコントローラ） ２４ 状態センサー（抵抗温度素子；ＲＴＤ） ２５Ｘ，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ センサー接続線 ２６ 電流コントローラ ２８ マルチプレクサ回路 ３２ 電圧−周波数変換器 ３６ ディスプレイ ４２，５４，５８，７０ 多重化回路 ４４，６０，７２ マルチプレクサ ４６ 電流源 ４８，６２ 標準抵抗 ５０ 切り換え接続手段（ダイオード） ５２，１０２ 既知インピーダンス（抵抗） ５６，８０ フリップフロップ ７４，７６ 追加のマルチプレクサ
クロコントローラ） ２４ 状態センサー（抵抗温度素子；ＲＴＤ） ２５Ｘ，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ センサー接続線 ２６ 電流コントローラ ２８ マルチプレクサ回路 ３２ 電圧−周波数変換器 ３６ ディスプレイ ４２，５４，５８，７０ 多重化回路 ４４，６０，７２ マルチプレクサ ４６ 電流源 ４８，６２ 標準抵抗 ５０ 切り換え接続手段（ダイオード） ５２，１０２ 既知インピーダンス（抵抗） ５６，８０ フリップフロップ ７４，７６ 追加のマルチプレクサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−277981（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−147233（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−269227（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−295425（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−99331（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−80430（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 31/02 G01R 31/08
Claims (1)
- 【請求項１】 少なくとも１つの抵抗温度素子に接続さ
れ、前記抵抗温度素子は送信器に接続された少なくとも
３本のセンサ線を有する遠隔２線式送信器の制御回路で
あって、 前記抵抗温度素子のセンサ線に接続された少なくとも３
つの入力端子と、少なくとも２本のアドレス線と、少な
くとも１つの出力ポートとを有する４チャネルマルチプ
レクサと、 少なくとも１つの抵抗とスイッチング素子を有し、テス
ト信号に応じて既知のインピーダンスを前記出力ポート
に接続する切換式インピーダンス回路と、 前記アドレス線の１本がクロック入力ポートに接続さ
れ、前記アドレス線の別の１本がデータ入力ポートに接
続され、これらアドレス線の位相関係によって前記テス
ト信号を与えるフリップフロップと、 前記アドレス線を制御して、前記マルチプレクサおよび
前記フリップフロップを、前記出力ポートに前記既知の
インピーダンスを接続しない測定モードと、前記出力ポ
ートに前記既知のインピーダンスを接続して前記マルチ
プレクサと前記抵抗温度素子との間に不良接続が存在す
るか否かを判定するテストモードとで動作させる手段と
を具備する遠隔２線式送信器の制御回路。
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