KR900000247B1

KR900000247B1 - 멀티온도 측정용 기준접점박스를 이용한 온도 측정장치

Info

Publication number: KR900000247B1
Application number: KR1019870002127A
Authority: KR
Inventors: 김종신
Original assignee: 삼성항공산업 주식회사; 신훈철
Priority date: 1987-03-11
Filing date: 1987-03-11
Publication date: 1990-01-24
Also published as: KR880011574A

Abstract

내용 없음.

Description

멀티온도 측정용 기준접점박스를 이용한 온도 측정장치

제1도는 열전대를 이용하여 온도지시계로 측정하는 기본 회로도.

제2도는 열전대를 이용하여 볼트메타를 온도계로 사용한 기본 회로도.

제3도는 냉접점 보상 원리 회로도.

제4도는 종래의 데이타 수집장치 이용에서 멀티포인트 온도측정 회로도.

제5도는 종래의 온도지시계 이용에서 멀티포인트 온도측정 회로도.

제6도는 본 발명에 따른 회로도.

제7도는 븐 발명에 따른 기준접점박스 외형도.

제8도는 본 발명에 따른 온도지시계를 사용한 기본 회로도.

제9도는 본 발명에 따른 볼트메타를 사용한 기본 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

61 : 구리 62, 65 : 콘넥터,

66 : 냉접점 보상기 SW1-SMn : 온도측정 선택스위치

TI : 온도지시기 RJ : 기준점 점박스

#1-#n, A1-An, : 열전대

본 발명은 열전대(Thermocouple)를 이용한 온도 측정장치에 관한 것으로, 특히 열전대와 구리(Copper)선을 온도가 균등한 기준접점박스(Reference Junction Box)내에서 연결되도록 하고 동일 열전대에 의해 온도지시계가 발생하는 지전력과 열전대에 발생하는 기력을 같도록 하여 온도계에 연결되는 라인에 상기 기준접점박스로부터 발생된 전기적 오차를 보정으로 측정온도를 정확히 지시할 수 있는 멀티온도 측정용 기준접점박스를 이용한 온도 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 온도측정용 전기 재료는 온도 변화에 의한 전기저항의 변화, 또는 이종 금속간의 열기전력을 이용하여 온도를 측정할 수 있다.

상기 온도 측정용 전기 재료로 열전대 재료가 있는데 이는 "보성문화사" 발행 "전기재료"의 108Page-112Page에 원리와 특성 및 재료에 관한 것이 상세히 기술되어 있다.

종래에 많이 사용되는 열전대는 2개의 서로 다른 내부 조직이 균일한 재질의 금속 및 합금의 선(Wire)끝을 서로 붙였을때 온도 변화에 따라 일정하게 발생되는 기전력을 측정하여 이를 온도치로 환산한 후 해당온도를 측정하여 왔었다.

많이 응용되는 열전대의 종류로는 하기 표 1과 같다.

상기 열전대를 이용하여 온도를 측정하는 일반적인 응용방법은 제1도 및 제2도와 같은 방법이 있다

제1도의 경우, V는 계기지시전암, VT는 열전대 기전력이고 VTA는 대기온도에서 발생되는 기전력, VIR는 온도계 내부의 보정전압(대기온도 변화에 따라 보정)이라할 때 계기전압(V)=열전대 기전력(VT) -대기온도에서 발생되는 기전력(VTR)+대기온도 변화에 따라 보정하는 온도계 내부의 보정전압(VTR)‥‥‥(1)

상기 식(1)에 의해 온도 측정값을 얻을 수 있는데 여기서 대기온도(TA)와 보정전압(T1)이 같을 경우 계기전압(V)은 열전대 기전력(VT)이 됨을 알 수 있다.

제2도의 경우 V, VT, VTA, VIR의 기호 명칭은 제1도와 동일하며,α는 열전대 종류에 따른 시어백계수(Seebeck Coefficiant)로 둘때 계기지시전암(V) = 열전대기전력(VT)-대기온도에서 발생되는 기전력(VTR)……(2), 이된다 .

상기 식(2)와 같이 성립되어 볼트메타(Voltmetor)를 온도계로 이용할 경우 기준접점박스(RJ)내의 온도를 0℃로 유지하여야 하므로 대기온도(TA)는 제로(0)가 된다.

식 (3)과 (4)가 성립되므로 결과치 온도를 얻을 수 있다

종래는 상기한 방법으로 제 4도와 같은 여러 부분의 온도를 측정하거나 제5도와 같은 데이타 수집장치로 온도를 측정할 경우 또는 온도를 볼트메타로 측정하는 경우 필수적으로 소요되는 온도 측정시 각 접점에 필요한 수만큼 고가의 냉접점 보상기(Cold Junction Compensator)를 사용했었다.

냉접점기를 간단히 기술하면, 냉접점기란 2종류의 다른 금속을 결합하여 하나의 회로를 만들고 그 2접속점을 다른 온도로 유지시키면 그 회로내에 열기전력이 발생하여 전류가 흐른다 이때 낮은 온도쪽의 점속점은 냉접점이라 하며, 냉접점의 온도는 대개 0℃로 유지된다. 즉, 제3도와 같이 열전대 라인과 구리(Cu)선을 직접 접촉시 전압드 롭(Drop) 현상이 발생되므로 냉접점 보상기는 접속점의 온도에 따른 변화전압값 (VTA)에 맞는 전압을 추가시켜 V=VT가 되도록 하여 왔었다.

따라서 본 발명의 목적은 열전대와 구리선을 온도가 균등한 기준전압박스내에서 연결하도록 하여 온도계에 연결되는 라인에 기준전압박스내에서 발생된 전기적인 오차를 보정할 수 있는 온도 측정장치를 제공함에 있다

본 발명의 다른 목적은 측정기능 종류에 따라 호환성이 우수하고 측정오차와 설치가격을 줄일 수 있는 온도측정회로를 제공함에 있다. 이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 기술한다.

제6도는 본 발명에 따른 회로도로서, TH-M'A', TH-M"A"는 열전대 이종 금속이고, 61은 구리(Cu), 66은 냉접점보상기, SW1-SWn는 온도측정 선택스위치, TI는 온도지시기, RJ는 기준접점박스, 62, 65는 콘넥터이며, #1-#n는 온도측정 열전대 (Hot), Al-An는 기준접점박스(RJ)내의 냉접점 열전대(Cold)이며, 각 온도측정 열전대(#1-#n)를 병렬로 하여 냉접점보상기(66)와 콘넥터 (62)에 접속하고, 냉접점 열전대(Al-An)를 병렬로 하여 상기 냉접점보상기(66)와 콘넥터(65)에 접속하며, 온 접점을 갖는 온도측정 선택스위치(SW1-SWn) 조작에 의해 상기 콘넥터(62)에 접속되어 있는 온도측정 열전대(#1-#n)중 하나로부터 온도를 선택 측정토록 구성되고, 콘넥터(65)와 온도측정 선택스위치(SW1-SWn)접점으로부터 온도지시기 (TI)에서 온도를 나타내도록 구성된다.

그리고 점선부분은 기준접점박스(RJ)를 나타내는 것으로써 제7도가 기준접점박스(RJ) 외형도로서(7A)가 정면도이고, (7B)가 기준접점박스의 측단면도이다.

제7도중 A는 기준접점박스내 보온재, B는 터미널 보드의 손상방지 및 보온을 위한 스폰지류, C는 원포인트(One Point)온도 보상을 위한 냉접점 보상기, D는 터미널 블럭으로써 선(Wire)을 연결하는 접속 터미널, E는 멀티콘넥터, F는 선 커플링(Wire Coupling), G는 터미널블럭인데 냉접점보상기(C)는 컴퓨터 또는 볼트메터를 사용하여 온도를 측정할 경우 기준접점박스(RJ)내의 냉접점의 온도를 보상하기 위한 냉접점 보상기로 열전대와 구리선을 연결한다. 이때 발생되는 기전력을 보상하는 "0"접점으로서 열전대에서 발생되는 전압을 구리선으로 전압변동없이 보내주는 역할을 하고 온도 보상회로는 일반적인 보상회로로 구성될 수 있다

멀티콘넥터(E)는 계측실로 보내주기 위한 구리 콘넥터로 제6도의 콘넥터(62)이고, 선커풀링(F)은 온도 측정위치로부터 연결된 콘넥터이다.

제8도는 본 발명에 따른 온도 지시계를 사용한 일실시예도이고, 제9도는 본 발명에 따른 볼트메타를 사용한 일실시예이다. 따라서 본 발명의 구체적 일실시예를 상술한 제6, 7, 8, 9도를 참조하여 상세히 기술하면, 본 발명은 열전대의 기본원리를 이용하여 열전대와 구리선을 온도가 균등한 기준접점박스내에서 연결하도록 한다. 이때 온도계에 연결되는 라인에 기준접점박스내에 발생되는 전기적인 오차를 보정하기 위한 동일 열전대에 의해 지시계가 지시하는 기전력이 열전대에서 발생되는 기전력과 같도록 이용하여 온도측정 선택스위치(SW1-SWn)중 하나를 조작할 경우 해당 온도를 측정할 수 있다.

예를 들어 온도측정 선택스위치(SW1)를 온(ON)할 경우 온도측정 열전대(볶)에서 온도를 측정하고 온도측정 선택스위치(SW2)를 온할 경우 온도측정 열전(#2)에서 온도를 측정할 수 있으며, 또한 온도측정 선택스위치(SW1)를 오프위치에 놓일 경우 어느 열전대의 온도로 측정되지 않게 되어 다른 스위치를 작동하여 타열전대의 온도를 측정할 수 있다. 그러므로 온도 측정선택 스위치 (SW1-SWn)는 어떤 위치에 놓든 간에 기본 회로구성은 온도지시기 방식의 제8도와 같이 구성되는 것으로써 제6, 7도 기준접점박스(RJ)내의 냉접점 열전대(Al∼An)는 병렬로 연결되어 있기 때문에 기준접점박스(RJ)내의 평균오도를 나타낸다.

즉, 제8도에서 계시 지시전압(V) =VT-VTR1+VTR2-VTA+VIR‥‥‥(5)는 상기 (5)식과 같이되어 기준접점박스(RJ)내에서 동일온도이기 때문에 VTRI= VTR2이고, 은도지시기의 온도(TEMPIND)와 TA는 대기온도이기 때문에 VTA=VIR이므로 V=VT이다.

즉, 각온도 측정열전대(#1-#n)를 기준접점박스(RJ)내의 접점에 구리선과 연결하여 콘넥터(62)에 각각 접속하고, 기준접점박스(RJ)내의 온도를 rka지하고 있는 냉접점열전대를 (A-An)병렬로 연결하여 기준접점박스(RJ)내의 평균온도를 감지하도록하고, 콘넥터(65)를 통해 온도지시기(T1) a, b단자에 연결하여 온도측정에 따라서 선택스위치(SW1-SWn)조작에 의해 온접점열전대의 온도를 측정열전대(#1-#n)에서 각각 측정하도록 구성된다. 온도지시기를 사용할 경우에는 냉접점보상기(66)이 필요없게 된다

만약 볼트메타로 온도지시계를 사용할 경우 온도측정 선택스위치(SWI-SWn)를 어떠한 위치에 놓든간에 기본회로 구성은 제9도와 같이된다. 여기서의 보정은 제6도의 콘넥터(62)의 접속만(Notel)을 통해 기준접점박스(RJ)내에서 발생된 전기적 오차를 보정할 수 있다. 즉, 제9도의 접점(AB)의 기전력 (VAB) =VTR2-VTRl+VCR인데, 기준접점박스(RJ)내의 온도가 같으므로 VTRI=VCR이 되고, 또한 VAB=VTR2가 된다.

따라서 계기 지시전압(V) = VT-VT3-(-VAB)

= VT(VT3=VAB)

가 되어 보상된 정확한 온도를 측정할 수 있다. 컴퓨터로 온도측정시 온도계에 부착되어 있는 온도 보상회로와 상응하는 회로를 부착하여야 하는데 온도 보상회로를 사용할 경우는 각 접점수 만큼 필요하게 된다. 따라서 상기의 경우 측정하는 값이 멀티볼트이고 컴퓨터 볼트메터 내부에 대기온도 보상회로가 없기 때문에 냉접점보상기(66)를 사용하여 보정하도록 구성된다.

그러므로 그 문제를 해결하기 위해 냉접점 보상기 1개를 추가 장착하여 냉접점 보상기에서 발생되는 보상전압을 컴퓨터내에서 계산상으로 보상하면 실제 측정되는 온도를 지시할 수도 있다.

상술한 바와 같이 열전대에 따라 개개의 고가의 냉접점 보상기를 설치하지 않고 기준접점박스를 이용할 경우 소정 갯수의 종류가 다른 열전대를 갖는 접점박스에 널리 사용 가능하며 개개의 온도 측정회로를 구리 또는 저항에 작은 온도금선으로 사용하여 오차를 줄일 수 있고 설치 가격이 저렴한 이점이 있다.

Claims

열전대(#1-#n, Al-An)를 이용한 은도 측정장치에 있어서, 병렬로 복수 온도측정용 열전재(#1-#n)와 냉접점 온도보상기(66)일측 인출선을 멀티 콘넥터(62)에 접속하고, 병렬로 냉접점 열전대(Al-An)와 상기 냉접점온도 보상기(66)타측 인출선을 열전대 콘넥터(65)에 접속하며, 상기 열전대 콘넥터(65)로부터 은도 보상 인출선과 온도측정 선택스위치(SW1-SWn)선을 온도지시기(TI)로 연결하고, 냉접점 열전대(Al-An)와 구리선(61)을 온도가 균등한 기준접점박스(RJ)에서 연결하여 상기 온도측정 선택스위치(SW1-SWn)의 선택에 따라 온도지시계가 지시하는 기전력이 열전대에서 발생되는 기전력과 같도록 하여 접점에서 발생되는 전기적 오차를 제거하도록 구성함을 특징으로 하는 멀티 온도측정용 기준접점박스를 이용한 온도 측정장치.