WO2016166901A1 - 温度測定装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a temperature measuring device that measures the temperature of an object to be measured using a resistance temperature detector.
- a resistance temperature detector is used to measure the temperature of an object to be measured.
- the resistance temperature detector is a resistor whose resistance value changes according to temperature. Since the resistance value of the resistance temperature detector changes according to the temperature, the temperature of the resistance temperature detector, that is, the temperature of the object to be measured can be obtained by measuring the resistance value of the resistance temperature detector.
- Patent Document 1 describes a 4-wire RTD input circuit with a disconnection detection function.
- Patent Document 2 describes a 4-wire resistance thermometer input circuit that detects a component failure.
- Patent Document 3 describes a resistance temperature detector input device that detects disconnection of a lead wire entering the resistance temperature detector.
- the 4-wire RTD input circuit described in Patent Document 1 includes two constant current sources 11 and 12 for temperature measurement, three constant current sources 71, 72, and 73 for detecting disconnection, Since two constant resistors 81 and 82 for reference are connected in series and the number of parts is large, a large space is required and the cost is high.
- thermometer input circuit described in Patent Document 2 causes component failures such as the reference resistors R1 and R2, but does not detect disconnection.
- the resistance temperature detector input circuit described in Patent Document 3 detects disconnection, but does not perform temperature drift correction.
- the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a temperature measuring device capable of detecting disconnection and correcting temperature drift with a small number of parts.
- the present invention provides a first terminal connected to one end of a resistance temperature detector via a first wiring, the other end of the resistance temperature detector, and a first terminal.
- a second terminal connected via the second wiring, a third terminal connected to the other end of the resistance temperature detector via the third wiring, the first terminal and the second terminal.
- a current output section that supplies a constant current to each, a resistor connected between the third terminal and the reference potential, and a voltage between the first terminal and the second terminal.
- a processing unit that calculates the temperature of the temperature resistor, and a nonvolatile storage unit that stores the voltage of the resistor measured in advance.
- the processing unit detects that at least one of the first, second, and third wirings is disconnected based on the voltage of the resistor, and detects the voltage of the resistor stored in the nonvolatile storage unit.
- the temperature of the resistance temperature detector is corrected based on the measured voltage of the resistor.
- the temperature measuring device has an effect that disconnection detection and temperature drift correction can be performed with a small number of parts.
- FIG. 1 is a flowchart showing a temperature measuring operation of the temperature measuring device according to the first embodiment.
- 1 is a flowchart showing a disconnection detecting operation of the temperature measuring apparatus according to the first embodiment.
- 1 is a flowchart showing a reference value storing operation of the temperature measuring apparatus according to the first embodiment.
- 1 is a flowchart showing a temperature drift correcting operation of the temperature measuring apparatus according to the first embodiment. Flowchart showing another temperature drift correcting operation of the temperature measuring apparatus according to the first embodiment.
- FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the temperature measurement device according to the first embodiment.
- the temperature measuring device 1 includes a first terminal A connected to one end of a three-wire temperature measuring resistor 2 via a first wiring 3a, and a second wiring 3b to the other end of the temperature measuring resistor 2. And a third terminal b connected to the other end of the resistance temperature detector 2 via a third wiring 3c.
- the resistance temperature detector 2 is attached to the object to be measured.
- the resistance temperature detector 2 is a resistor whose resistance value changes according to temperature. Since the resistance value of the resistance temperature detector 2 changes according to the temperature, the temperature measuring device 1 measures the resistance value of the resistance temperature detector 2, so that the temperature of the resistance temperature detector 2, that is, the temperature of the object to be measured. Can be calculated.
- the temperature measuring device 1 includes a current output unit 4 that supplies a constant current I 1 to the first terminal A and supplies a constant current I 2 to the second terminal B.
- I 1 I 2 .
- I I 1 .
- the temperature measuring device 1 includes a resistor 5 connected between the third terminal b and a reference potential.
- the reference potential is the ground potential.
- a current I 3 flows through the resistor 5 in a direction from the third terminal b toward the reference potential.
- the current I 1 flows through the path of the first terminal A, the wiring 3 a, the resistance temperature detector 2, the wiring 3 c, the third terminal b, and the resistor 5.
- Temperature measuring apparatus 1 includes an AD (analog to digital) converter 6 for measuring the potential V A of the first terminal A, the potential V C of the electric potential V B and a third terminal b of the second terminal B.
- AD analog to digital
- the potential V C of the third terminal b is the same as the voltage of the resistor 5.
- Temperature measuring apparatus 1 includes a control unit 7 for calculating the temperature of the resistance temperature detector 2 based on the potential V A and V B which is measured by the AD converter 6.
- the control unit 7 includes a storage unit 7a that stores a control program, and a processing unit 7b that executes the control program.
- the control unit 7 is exemplified by a CPU (Central Processing Unit).
- the temperature measuring device 1 includes a nonvolatile storage unit 8 that stores the voltage of the resistor 5 measured in advance.
- the nonvolatile storage unit 8 is exemplified by a flash memory (registered trademark).
- FIG. 2 is a flowchart illustrating the temperature measurement operation of the temperature measurement apparatus according to the first embodiment.
- This voltage V is the voltage of the resistance temperature detector 2.
- the processing unit 7b calculates the temperature of the resistance temperature detector 2 based on the voltage V between the first terminal A and the second terminal B in step S12.
- the resistance value of the resistance temperature detector 2 changes according to the temperature. That is, the temperature of the resistance temperature detector 2 is uniquely determined by the resistance value R 2 of the resistance temperature detector 2. Therefore, the processing unit 7 b can calculate the temperature of the resistance temperature detector 2, that is, the temperature of the object to be measured, based on the resistance value R 2 of the resistance temperature detector 2.
- the processing unit 7b uses the relationship between the pre-resistance of Known RTD 2 and temperature, by applying operation to the resistance value R 2 of the RTD 2, temperature measurement The temperature of the resistor 2 may be calculated. Further, the nonvolatile storage unit 8 stores in advance a table representing the relationship between the resistance value and temperature of the resistance temperature detector 2, and the processing unit 7b uses the resistance value R2 of the resistance temperature detector 2 as a key. The temperature of the resistance thermometer 2 may be calculated by searching for.
- the processing unit 7b can also calculate the temperature of the resistance temperature detector 2, that is, the temperature of the object to be measured, based on the voltage V of the resistance temperature detector 2.
- the processing unit 7b performs a calculation process on the voltage V of the resistance temperature detector 2 using a relational expression between the voltage and the temperature of the resistance temperature detector 2 that is known in advance, whereby the resistance temperature detector 2 May be calculated.
- the non-volatile storage unit 8 stores in advance a table representing the relationship between the voltage and temperature of the resistance temperature detector 2, and the processing unit 7b searches the table using the voltage V of the resistance temperature detector 2 as a key. Thus, the temperature of the resistance temperature detector 2 may be calculated.
- the processing unit 7 b can calculate the temperature of the resistance temperature detector 2, that is, the temperature of the object to be measured, based on the voltage V of the resistance temperature detector 2.
- the wiring 3a has a resistance component.
- the resistance component of the wiring 3a is increased, the current I 1 that potential rise is increased by flowing lines 3a, temperature accuracy RTD 2 is lowered.
- the disconnection detection operation of the temperature measuring device 1 will be described. Since the resistance temperature detector 2 is attached to the object to be measured, the temperature measuring device 1 and the resistance temperature detector 2 are arranged at geographically separated locations. Accordingly, the wirings 3a, 3b and 3c are often long. Therefore, the possibility that the wirings 3a, 3b, and 3c are disconnected increases. Therefore, the temperature measuring device 1 detects whether or not the wirings 3a, 3b, and 3c are disconnected.
- FIG. 3 is a flowchart of the disconnection detection operation of the temperature measuring apparatus according to the first embodiment.
- the processing unit 7b compares the threshold value Th that is predetermined and stored in the nonvolatile storage unit 8 with the voltage V C of the resistor 5, and compares the voltage V C of the resistor 5 with the threshold value Th. if is less satisfied (Yes), then the process proceeds to step S102, and if not smaller voltage V C of the resistor 5 is higher than the threshold value Th (No), the process proceeds to step S104.
- the threshold value Th will be described.
- the threshold Th is set to a value smaller than 2I ⁇ R 5 and larger than I ⁇ R 5 .
- the processing unit 7b includes a threshold value Th, the resistor and the voltage V C of 5, compare, smaller voltage V C of the resistor 5 is higher than the threshold value Th, at least in the wiring 3a, 3b and 3c It can be determined that one is disconnected.
- the processing unit 7b includes a threshold value Th, the voltage V C of the resistor 5, compare, not smaller voltage V C of the resistor 5 is higher than the threshold value Th, all wires 3a, 3b and 3c are broken It can be determined that it is not.
- the threshold value Th is set to a value closer to the I ⁇ R 5 side than 2I ⁇ R 5 , the disconnection detection sensitivity can be increased, but erroneous detection due to an external factor exemplified by noise is likely to occur.
- the threshold value Th than I ⁇ R 5, if determined to a value close to 2I ⁇ R 5 side, disconnection detection sensitivity whereas the lower, the erroneous detection due to external factors, exemplified by the noise hardly occurs.
- the threshold value Th it is preferable to determine the intermediate value between 2I ⁇ R 5 and I ⁇ R 5.
- step S102 the processing unit 7b determines that at least one of the wirings 3a, 3b, and 3c is disconnected, and ends the process.
- step S104 the processing unit 7b determines that all of the wirings 3a, 3b, and 3c are not disconnected, and ends the process.
- the temperature measuring device 1 comprising a single resistor 5 connected between the third terminal b and the reference potential, based on the voltage V C of the resistor 5, in the wire 3a, 3b and 3c It is possible to detect that at least one of is disconnected. Thereby, the temperature measuring device 1 can save space and cost.
- the temperature drift correction operation of the temperature measuring device 1 will be described.
- the electronic component changes in electrical characteristics according to temperature. This change in electrical characteristics is called temperature drift.
- the temperature measuring device 1 cannot calculate the temperature of the resistance temperature detector 2 with high accuracy.
- the current output unit 4 has the largest temperature drift.
- the currents I 1 and I 2 are not constant and have an error. If the currents I 1 and I 2 have an error, the voltage V between the first terminal A and the second terminal B also has an error. As a result, the calculated temperature of the resistance temperature detector 2 also has an error.
- the temperature measuring device 1 suppresses an error caused by the temperature drift of the current output unit 4 and corrects the temperature of the resistance temperature detector 2.
- the temperature measuring device 1 stores a reference value serving as a correction reference before shipment. Then, the temperature measuring device 1 corrects the measured temperature using the reference value when measuring the temperature of the resistance temperature detector 2.
- FIG. 4 is a flowchart showing the reference value storing operation of the temperature measuring apparatus according to the first embodiment.
- the flowchart shown in FIG. 4 is executed before the temperature measuring device 1 is shipped.
- the flowchart shown in FIG. 4 is preferably executed at room temperature.
- the room temperature is exemplified by 25 ° C.
- step S200 the processing unit 7b measures the voltage V of the resistance temperature detector 2, that is, V A -V B , and stores the measured value in the nonvolatile storage unit 8.
- the measured value of the voltage V of the resistance temperature detector 2 stored in the nonvolatile storage unit 8 is a reference value serving as a correction reference.
- the temperature T of the resistance temperature detector 2 is uniquely determined by the resistance value R 2 of the resistance temperature detector 2, and the resistance value R 2 of the resistance temperature detector 2 is uniquely determined by the voltage V.
- step S202 the voltage V C of the resistor 5 are measured, and stores the measured value in the nonvolatile storage unit 8.
- Measurement of the voltage V C of the resistor 5, which are stored in nonvolatile memory 8 is a reference value serving as a reference for the correction.
- FIG. 5 is a flowchart showing the temperature drift correcting operation of the temperature measuring apparatus according to the first embodiment. The flowchart shown in FIG. 5 is executed at a predetermined timing or a predetermined cycle.
- step S300 the processing unit 7b measures the voltage V 'of the resistance temperature detector 2.
- step S302 the processing unit 7b measures the voltage V C ′ of the resistor 5.
- step S306 the processing unit 7b corrects the voltage V ′ by multiplying the voltage V ′ measured in step S300 by the rate of change ⁇ of the currents I 1 and I 2 and calculates the corrected voltage V ′′. . Then, the processing unit 7b calculates a corrected temperature T ′′ based on the corrected voltage V ′′.
- step S308 the voltage V C of the resistor 5 'and compares the voltage V C of the resistor 5 than the threshold value Th' be small is (No), the process ends If the voltage V C ′ of the resistor 5 is smaller than the threshold Th (Yes), the process proceeds to step S310.
- step S310 the processing unit 7b notifies the external device that at least one of the wirings 3a, 3b, and 3c is disconnected, and ends the process.
- the temperature measuring device 1 comprising a single resistor 5 connected between the third terminal b and the reference potential, and the voltage V C of the reference value, the voltage V C 'measured, based on Thus, the temperature T ′ of the resistance temperature detector 2 can be corrected. Thereby, the temperature measuring device 1 can save space and cost.
- the temperature measuring device 1 can correct the temperature T ′ of the resistance temperature detector 2 only by measuring the voltage V C ′, the temperature drift correction can be speeded up.
- FIG. 6 is a flowchart showing another temperature drift correction operation of the temperature measuring apparatus according to the first embodiment.
- the flowchart shown in FIG. 6 is executed at a predetermined timing or a predetermined cycle.
- the processing unit 7 b detects disconnection every time the temperature is measured. However, the processing unit 7b does not need to detect the disconnection every time the temperature is measured. In the flowchart shown in FIG. 6, the processing unit 7b does not detect the disconnection every time the temperature is measured.
- step S307 is added between step S306 and step S308 in the flowchart shown in FIG. Steps other than step S307 are the same as those in the flowchart shown in FIG.
- step S307 the processing unit 7b determines whether a flag for executing disconnection detection is set. If the flag for executing disconnection detection is set (Yes), the processing unit 7b proceeds to step S308, and if the flag for executing disconnection detection is not set (No), the processing ends.
- a flag for executing disconnection detection may be set in the nonvolatile storage unit 8 as a parameter.
- the flag for performing disconnection detection may be set periodically by a timer circuit (not shown).
- the disconnection detection when measuring the temperature of the resistance temperature detector 2, the disconnection detection can be performed when the flag for executing the disconnection detection is set. Thereby, the temperature measuring device 1 can reduce the load of the processing unit 7b.
- the temperature measuring apparatus 1 includes one resistor 5 connected between the third terminal b and the reference potential.
- Temperature measuring apparatus 1 is provided with the resistor 5, on the basis of the voltage V C of the resistor 5, the wiring 3a, but at least one of 3b and 3c can detect that it is disconnected. Thereby, the temperature measuring device 1 can save space and cost.
- the temperature measuring device 1 can correct the temperature T ′ of the resistance temperature detector 2 only by measuring the voltage V C ′, the temperature drift correction can be speeded up.
- the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
- Temperature measuring device 2. Resistance thermometer, 4. Current output unit, 5. Resistor, 6. AD converter, 7. Control unit, 7.a storage unit, 7.b processing unit, 8. Nonvolatile storage unit.
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Abstract
測温抵抗体の一端と第1の配線を介して接続される第1の端子と、測温抵抗体の他端と第2の配線を介して接続される第2の端子と、測温抵抗体の他端と第3の配線を介して接続される第3の端子と、第1の端子及び第2の端子の各々に一定の電流を供給する電流出力部と、第3の端子と基準電位との間に接続された抵抗器と、第1の端子と第2の端子との間の電圧に基づいて、測温抵抗体の温度を算出する処理部と、予め測定された抵抗器の電圧を格納する不揮発性記憶部と、を備え、処理部は、抵抗器の電圧に基づいて、第1、第2及び第3の配線の中の少なくとも1つが断線していることを検出し、不揮発性記憶部に格納された抵抗器の電圧と、測定した抵抗器の電圧と、に基づいて、測温抵抗体の温度を補正する。
Description
本発明は、測温抵抗体を用いて被測定物の温度を測定する温度測定装置に関する。
従来、被測定物の温度を測定するために、測温抵抗体が用いられている。測温抵抗体は、温度に応じて抵抗値が変化する抵抗である。測温抵抗体の抵抗値が温度に応じて変化するので、測温抵抗体の抵抗値を測定することで、測温抵抗体の温度つまり被測定物の温度を取得することができる。
測温抵抗体を用いる温度測定装置では、測温抵抗体と温度測定装置とを接続する配線の断線を検出したいという要請がある。
また、測温抵抗体を用いる温度測定装置では、電子部品の電気的特性が電子部品の温度に応じて変化する温度ドリフトにより生ずる、測温抵抗体の温度の誤差を補正したいという要請がある。
関連する技術として、下記の特許文献1には、断線検出機能付きの4線式測温抵抗体入力回路が記載されている。
また、下記の特許文献2には、部品故障を検出する4線式測温抵抗体入力回路が記載されている。
また、下記の特許文献3には、測温抵抗体に入線する導線の断線を検知する測温抵抗体入力装置が記載されている。
しかしながら、特許文献1記載の4線式測温抵抗体入力回路は、2個の温度測定用の定電流源11,12と、3個の断線検出用の定電流源71,72,73と、直列に接続された2個のレファレンス用の定抵抗81,82と、を備え、部品点数が多いので、大きなスペースが必要であり、コストが高い。
また、特許文献2記載の4線式測温抵抗体入力回路は、基準抵抗R1,R2などの部品故障を行うが、断線検出を行うものではない。
また、特許文献3記載の測温抵抗体入力回路は、断線を検出するが、温度ドリフト補正を行うものではない。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、少ない部品点数で断線検出及び温度ドリフト補正を行うことができる温度測定装置を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、測温抵抗体の一端と第1の配線を介して接続される第1の端子と、測温抵抗体の他端と第2の配線を介して接続される第2の端子と、測温抵抗体の他端と第3の配線を介して接続される第3の端子と、第1の端子及び前記第2の端子の各々に一定の電流を供給する電流出力部と、第3の端子と基準電位との間に接続された抵抗器と、第1の端子と第2の端子との間の電圧に基づいて、測温抵抗体の温度を算出する処理部と、予め測定された前記抵抗器の電圧を格納する不揮発性記憶部と、を備える。処理部は、抵抗器の電圧に基づいて、第1、第2及び第3の配線の中の少なくとも1つが断線していることを検出し、不揮発性記憶部に格納された抵抗器の電圧と、測定した前記抵抗器の電圧と、に基づいて、測温抵抗体の温度を補正する。
本発明にかかる温度測定装置は、少ない部品点数で断線検出及び温度ドリフト補正を行うことができるという効果を奏する。
以下に、本発明の実施の形態にかかる温度測定装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1にかかる温度測定装置の構成を示す図である。温度測定装置1は、3線式の測温抵抗体2の一端に第1の配線3aを介して接続される第1の端子Aと、測温抵抗体2の他端に第2の配線3bを介して接続される第2の端子Bと、測温抵抗体2の他端に第3の配線3cを介して接続される第3の端子bと、を含む。
図1は、実施の形態1にかかる温度測定装置の構成を示す図である。温度測定装置1は、3線式の測温抵抗体2の一端に第1の配線3aを介して接続される第1の端子Aと、測温抵抗体2の他端に第2の配線3bを介して接続される第2の端子Bと、測温抵抗体2の他端に第3の配線3cを介して接続される第3の端子bと、を含む。
測温抵抗体2は、被測定物に取り付けられる。測温抵抗体2は、温度に応じて抵抗値が変化する抵抗である。測温抵抗体2の抵抗値が温度に応じて変化するので、温度測定装置1は、測温抵抗体2の抵抗値を測定することで、測温抵抗体2の温度つまり被測定物の温度を算出することができる。
温度測定装置1は、第1の端子Aに一定の電流I1を供給し、第2の端子Bに一定の電流I2を供給する電流出力部4を含む。実施の形態1では、I1=I2である。なお、電流I1及びI2の電流値をIと称する。
温度測定装置1は、第3の端子bと基準電位との間に接続された抵抗器5を含む。実施の形態1では、基準電位は、接地電位である。抵抗器5には、第3の端子bから基準電位に向かう方向に電流I3が流れる。
電流I1は、第1の端子A、配線3a、測温抵抗体2、配線3c、第3の端子b及び抵抗器5の経路を流れる。電流I2は、第2の端子B、配線3b、配線3c、第3の端子b及び抵抗器5の経路を流れる。従って、I3=I1+I2=2Iである。
温度測定装置1は、第1の端子Aの電位VA、第2の端子Bの電位VB及び第3の端子bの電位VCを測定するAD(analog to digital)変換部6を含む。実施の形態1では、基準電位が接地電位であるので、第3の端子bの電位VCは、抵抗器5の電圧と同じである。
温度測定装置1は、AD変換部6で測定された電位VA及びVBに基づいて測温抵抗体2の温度を算出する制御部7を含む。制御部7は、制御プログラムが格納された記憶部7aと、制御プログラムを実行する処理部7bと、を含む。制御部7は、CPU(Central Processing Unit)が例示される。
温度測定装置1は、予め測定された抵抗器5の電圧を格納する不揮発性記憶部8を含む。不揮発性記憶部8は、フラッシュメモリ(登録商標)が例示される。
温度測定装置1の温度算出動作について説明する。図2は、実施の形態1にかかる温度測定装置の温度測定動作を示すフローチャートである。
処理部7bは、ステップS10において、第1の端子Aと第2の端子Bとの間の電圧Vを、V=VA-VBにより算出する。この電圧Vは、測温抵抗体2の電圧である。
処理部7bは、ステップS12において、第1の端子Aと第2の端子Bとの間の電圧Vに基づいて、測温抵抗体2の温度を算出する。
詳細には、測温抵抗体2を流れる電流は、一定の電流I1である。従って、処理部7bは、測温抵抗体2の抵抗値R2を、R2=(VA-VB)/I1により算出する。
測温抵抗体2は、温度に応じて抵抗値が変化する。つまり、測温抵抗体2の温度は、測温抵抗体2の抵抗値R2により一意に定まる。従って、処理部7bは、測温抵抗体2の抵抗値R2に基づいて、測温抵抗体2の温度つまり被測定物の温度を算出することができる。
なお、処理部7bは、予め判っている測温抵抗体2の抵抗値と温度との関係式を使用して、測温抵抗体2の抵抗値R2に演算処理を施すことにより、測温抵抗体2の温度を算出しても良い。また、不揮発性記憶部8が、測温抵抗体2の抵抗値と温度との関係を表すテーブルを予め格納し、処理部7bが、測温抵抗体2の抵抗値R2をキーにしてテーブルを検索することにより、測温抵抗体2の温度を算出しても良い。
また、電流I1が一定であるので、測温抵抗体2の抵抗値R2は、電圧VつまりVA-VBにより一意に定まる。つまり、測温抵抗体2の温度は、電圧Vにより一意に定まる。従って、処理部7bは、測温抵抗体2の電圧Vに基づいて、測温抵抗体2の温度つまり被測定物の温度を算出することもできる。
つまり、処理部7bは、予め判っている測温抵抗体2の電圧と温度との関係式を使用して、測温抵抗体2の電圧Vに演算処理を施すことにより、測温抵抗体2の温度を算出しても良い。また、不揮発性記憶部8が、測温抵抗体2の電圧と温度との関係を表すテーブルを予め格納し、処理部7bが、測温抵抗体2の電圧Vをキーにしてテーブルを検索することにより、測温抵抗体2の温度を算出しても良い。
なお、電流出力部4が、電流I1だけを第1の端子Aに供給し、電流I2を第2の端子Bに供給しない態様も考えられる。この態様においても、処理部7bは、測温抵抗体2の電圧Vに基づいて、測温抵抗体2の温度つまり被測定物の温度を算出することができる。しかしながら、配線3aは、抵抗成分を有する。従って、この態様では、電流I1が配線3aを流れることによる電位上昇分が測温抵抗体2の電圧Vの誤差成分となり、測温抵抗体2の電圧Vの精度が低下してしまい、測温抵抗体2の温度の精度が低下してしまう。配線3aが長くなるほど、配線3aの抵抗成分が大きくなり、電流I1が配線3aを流れることによる電位上昇分が大きくなり、測温抵抗体2の温度の精度が低下してしまう。
一方、実施の形態1では、電流I1が配線3aを流れることによる電位上昇分と、電流I2が配線3bを流れることによる電位上昇分とが、V=VA-VBにより相殺されるので、測温抵抗体2の電圧Vの精度を高くすることができ、測温抵抗体2の温度の精度を高くすることができる。また、実施の形態1では、配線3a、3b及び3cが長くなっても、測温抵抗体2の温度の精度を高く保つことができる。
温度測定装置1の断線検出動作について説明する。測温抵抗体2は、被測定物に取り付けられるので、温度測定装置1と測温抵抗体2とは、地理的に離れた場所に配置される。従って、配線3a、3b及び3cは、長くなる場合が多い。そのため、配線3a、3b及び3cが断線する可能性が高まる。そこで、温度測定装置1は、配線3a、3b及び3cが断線しているか否かを検出する。
図3は、実施の形態1にかかる温度測定装置の断線検出動作を示すフローチャートである。処理部7bは、ステップS100において、予め定められて不揮発性記憶部8に格納されている閾値Thと、抵抗器5の電圧VCと、を比較し、閾値Thより抵抗器5の電圧VCが小さければ(Yes)、処理をステップS102に進め、閾値Thより抵抗器5の電圧VCが小さくなければ(No)、処理をステップS104に進める。
閾値Thについて説明する。抵抗器5の抵抗値をR5とする。もし、配線3a,3b及び3cが断線していないとすると、I3=I1+I2=2Iとなるので、抵抗器5の電圧VCは、VC=2I×R5となる。
もし、配線3aが断線していたとすると、I3=I2=Iとなるので、抵抗器5の電圧VCは、VC=I×R5となる。
もし、配線3bが断線していたとすると、I3=I1=Iとなるので、抵抗器5の電圧VCは、VC=I×R5となる。
もし、配線3cが断線していたとすると、I3=0となるので、抵抗器5の電圧VCは、VC=0となる。
もし、配線3a及び3bが断線していたとすると、I3=0となるので、抵抗器5の電圧VCは、VC=0となる。
もし、配線3a及び3cが断線していたとすると、I3=0となるので、抵抗器5の電圧VCは、VC=0となる。
もし、配線3b及び3cが断線していたとすると、I3=0となるので、抵抗器5の電圧VCは、VC=0となる。
もし、配線3a,3b及び3cが断線していたとすると、I3=0となるので、抵抗器5の電圧VCは、VC=0となる。
従って、閾値Thを2I×R5より小さく且つI×R5より大きな値に定めておく。これにより、処理部7bは、閾値Thと、抵抗器5の電圧VCと、を比較し、閾値Thより抵抗器5の電圧VCが小さければ、配線3a,3b及び3cの中の少なくとも1つが断線していると判定することができる。また、処理部7bは、閾値Thと、抵抗器5の電圧VCと、を比較し、閾値Thより抵抗器5の電圧VCが小さくなければ、配線3a,3b及び3cの全てが断線していないと判定することができる。
閾値Thを、2I×R5よりも、I×R5側に近い値に定めておけば、断線検出感度を高めることができる一方、ノイズで例示される外部要因による誤検出が起こりやすくなる。
閾値Thを、I×R5よりも、2I×R5側に近い値に定めておけば、断線検出感度は低くなる反面、ノイズで例示される外部要因による誤検出が起こりにくくなる。
従って、閾値Thは、2I×R5とI×R5との中間値に定めることが好適である。
処理部7bは、ステップS102において、配線3a,3b及び3cの中の少なくとも1つが断線していると判定し、処理を終了する。
処理部7bは、ステップS104において、配線3a,3b及び3cの全部が断線していないと判定し、処理を終了する。
温度測定装置1によれば、第3の端子bと基準電位との間に接続された1つの抵抗器5を備え、抵抗器5の電圧VCに基づいて、配線3a,3b及び3cの中の少なくとも1つが断線していることを検出することができる。これにより、温度測定装置1は、省スペース化及び省コスト化が可能となる。
温度測定装置1の温度ドリフト補正動作について説明する。電子部品は、温度に応じて、電気的特性が変化する。この電気的特性の変化は、温度ドリフトと呼ばれる。温度ドリフトが発生すると、温度測定装置1は、測温抵抗体2の温度を高精度に算出することができない。
温度測定装置1が有する電流出力部4、抵抗器5、AD変換部6、制御部7及び不揮発性記憶部8の中で、温度ドリフトが最も大きいのは、電流出力部4である。電流出力部4の温度が変化すると、電流I1及びI2が一定ではなくなり、誤差を有してしまう。電流I1及びI2が誤差を有すると、第1の端子Aと第2の端子Bとの間の電圧Vも誤差を有することになる。結果として、算出された測温抵抗体2の温度も誤差を有することになる。
そこで、温度測定装置1は、電流出力部4の温度ドリフトに起因する誤差を抑制し、測温抵抗体2の温度を補正する。
具体的には、温度測定装置1は、出荷前に、補正の基準となる基準値を格納する。そして、温度測定装置1は、測温抵抗体2の温度測定の際に、基準値を用いて、測定された温度を補正する。
図4は、実施の形態1にかかる温度測定装置の基準値格納動作を示すフローチャートである。図4に示すフローチャートは、温度測定装置1の出荷前に実行される。図4に示すフローチャートは、常温で実行されると好ましい。常温は、25℃が例示される。
処理部7bは、ステップS200において、測温抵抗体2の電圧VつまりVA-VBを測定し、測定値を不揮発性記憶部8に格納する。不揮発性記憶部8に格納された測温抵抗体2の電圧Vの測定値は、補正の基準となる基準値である。
なお、測温抵抗体2の温度Tは、測温抵抗体2の抵抗値R2により一意に定まり、測温抵抗体2の抵抗値R2は、電圧Vにより一意に定まる。
処理部7bは、ステップS202において、抵抗器5の電圧VCを測定し、測定値を不揮発性記憶部8に格納する。不揮発性記憶部8に格納された抵抗器5の電圧VCの測定値は、補正の基準となる基準値である。
図5は、実施の形態1にかかる温度測定装置の温度ドリフト補正動作を示すフローチャートである。図5に示すフローチャートは、予め定められたタイミング又は予め定められた周期で実行される。
処理部7bは、ステップS300において、測温抵抗体2の電圧V’を測定する。
処理部7bは、ステップS302において、抵抗器5の電圧VC’を測定する。
処理部7bは、ステップS304において、電流I1及びI2の変化率を算出する。I3=I1+I2であるので、電流I1及びI2の変化率は、電流I3の変化率と同じである。そして、VC=I3×R5であるので、電流I3の変化率は、電圧VCの変化率と同じである。従って、処理部7bは、電流I1及びI2の変化率αを、α=VC/VC’により算出する。
処理部7bは、ステップS306において、ステップS300で測定した電圧V’に電流I1及びI2の変化率αを乗ずることにより、電圧V’を補正し、補正後の電圧V’’を算出する。そして、処理部7bは、補正後の電圧V’’に基づいて、補正後の温度T’’を算出する。
処理部7bは、ステップS308において、閾値Thと、抵抗器5の電圧VC’と、を比較し、閾値Thより抵抗器5の電圧VC’が小さくなければ(No)、処理を終了し、閾値Thより抵抗器5の電圧VC’が小さければ(Yes)、処理をステップS310に進める。
処理部7bは、ステップS310において、配線3a,3b及び3cの中の少なくとも1つが断線していることを外部装置に報知し、処理を終了する。
温度測定装置1によれば、第3の端子bと基準電位との間に接続された1つの抵抗器5を備え、基準値の電圧VCと、測定された電圧VC’と、に基づいて、測温抵抗体2の温度T’を補正することができる。これにより、温度測定装置1は、省スペース化及び省コスト化が可能となる。
また、温度測定装置1は、電圧VC’を測定するだけで測温抵抗体2の温度T’を補正することができるので、温度ドリフト補正の高速化が可能になる。
図6は、実施の形態1にかかる温度測定装置の他の温度ドリフト補正動作を示すフローチャートである。図6に示すフローチャートは、予め定められたタイミング又は予め定められた周期で実行される。
図5に示すフローチャートでは、処理部7bは、断線の検出を温度測定の都度行っている。しかしながら、処理部7bは、断線の検出を温度測定の都度行う必要は少ない。図6に示すフローチャートでは、処理部7bは、断線の検出を温度測定の都度には行わない。
図6に示すフローチャートでは、図5に示すフローチャートのステップS306とステップS308との間に、ステップS307が追加されている。ステップS307以外の他のステップは、図5に示すフローチャートと同様であるので、説明を省略する。
処理部7bは、ステップS307において、断線検出を実行するフラグが設定されているか否かを判定する。処理部7bは、断線検出を実行するフラグが設定されていたら(Yes)、処理をステップS308に進め、断線検出を実行するフラグが設定されていなかったら(No)、処理を終了する。
断線検出を実行するフラグは、パラメータとして不揮発性記憶部8に設定されても良い。あるいは、断線検出を実行するフラグは、図示しないタイマー回路によって、定期的に設定されても良い。
温度測定装置1によれば、測温抵抗体2の温度測定に際し、断線検出を実行するフラグが設定されている場合に、断線検出を行うことができる。これにより、温度測定装置1は、処理部7bの負荷を軽減することができる。
以上説明したように、実施の形態1にかかる温度測定装置1は、第3の端子bと基準電位との間に接続された1つの抵抗器5を備える。
温度測定装置1は、抵抗器5を備えることにより、抵抗器5の電圧VCに基づいて、配線3a,3b及び3cの中の少なくとも1つが断線していることを検出することができる。これにより、温度測定装置1は、省スペース化及び省コスト化が可能となる。
温度測定装置1は、抵抗器5を備えることにより、基準値の電圧VCと、測定値の電圧VC’とに基づいて、電流I1及びI2の変化率αを、α=VC/VC’により算出することができる。そして、温度測定装置1は、測定値の電圧V’に変化率αを乗ずることにより、補正後の電圧V’’を算出する。さらに、温度測定装置1は、補正後の電圧V’’に基づいて、補正後の温度T’’を算出することができる。これにより、温度測定装置1は、省スペース化及び省コスト化が可能となる。
また、温度測定装置1は、電圧VC’を測定するだけで測温抵抗体2の温度T’を補正することができるので、温度ドリフト補正の高速化が可能になる。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
1 温度測定装置、2 測温抵抗体、4 電流出力部、5 抵抗器、6 AD変換部、7 制御部、7a 記憶部、7b 処理部、8 不揮発性記憶部。
Claims (4)
- 測温抵抗体の一端と第1の配線を介して接続される第1の端子と、
前記測温抵抗体の他端と第2の配線を介して接続される第2の端子と、
前記測温抵抗体の他端と第3の配線を介して接続される第3の端子と、
前記第1の端子及び前記第2の端子の各々に一定の電流を供給する電流出力部と、
前記第3の端子と基準電位との間に接続された抵抗器と、
前記第1の端子と前記第2の端子との間の電圧に基づいて、前記測温抵抗体の温度を算出する処理部と、
予め測定された前記抵抗器の電圧を格納する不揮発性記憶部と、
を備え、
前記処理部は、
前記抵抗器の電圧に基づいて、前記第1、第2及び第3の配線の中の少なくとも1つが断線していることを検出し、前記不揮発性記憶部に格納された前記抵抗器の電圧と、測定した前記抵抗器の電圧と、に基づいて、前記測温抵抗体の温度を補正すること
を特徴とする温度測定装置。 - 前記不揮発性記憶部は、
予め定められた閾値を格納し、
前記処理部は、
前記抵抗器の電圧が前記閾値より小さかったら、前記第1、第2及び第3の配線の中の少なくとも1つが断線していると判定すること
を特徴とする請求項1に記載の温度測定装置。 - 前記閾値は、前記電流の2倍と前記抵抗器の抵抗値との積より小さく且つ前記電流と前記抵抗器の抵抗値との積より大きいこと
を特徴とする請求項2に記載の温度測定装置。 - 前記処理部は、
前記不揮発性記憶部に格納された前記抵抗器の電圧と、測定された前記抵抗器の電圧と、に基づいて、前記電流の変化率を算出し、前記電流の変化率を前記測温抵抗体の電圧に乗じることにより、前記測温抵抗体の温度を補正すること
を特徴とする請求項1に記載の温度測定装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2019211381A (ja) * | 2018-06-07 | 2019-12-12 | 三菱電機株式会社 | 電子制御装置 |
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2015
- 2015-04-17 WO PCT/JP2015/061913 patent/WO2016166901A1/ja active Application Filing
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