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JP2008268234A - Burnout detection circuit - Google Patents

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JP2008268234A
JP2008268234A JP2008206179A JP2008206179A JP2008268234A JP 2008268234 A JP2008268234 A JP 2008268234A JP 2008206179 A JP2008206179 A JP 2008206179A JP 2008206179 A JP2008206179 A JP 2008206179A JP 2008268234 A JP2008268234 A JP 2008268234A
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JP
Japan
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capacitor
burnout detection
bias current
thermocouple
voltage
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Pending
Application number
JP2008206179A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoyuki Matsuo
直之 松尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Systems Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Systems Co Ltd filed Critical Fuji Electric Systems Co Ltd
Priority to JP2008206179A priority Critical patent/JP2008268234A/en
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Abstract

【課題】1つの熱電対に2以上のバーンアウト検出回路を接続して温度検出システムを構成した場合でも、バーンアウト検出時間を短くすること。
【解決手段】熱電対の温度センサ11の温度検出時に発生する起電力をもとに温度計測を行うと共に、その温度センサ11に、供給/無供給の制御が可能なバイアス電流を供給し、この供給時に第1の抵抗器26を介して第1のコンデンサ27に充電される電圧が、予め定められた閾値を超えた際に当該温度センサの断線と検出するバーンアウト検出回路において、前記バイアス電流の供給点とアースとの間に、第2の抵抗器61を介して接続され、前記第1のコンデンサ26よりも充分に小さい静電容量の第2のコンデンサ62と、前記バイアス電流による前記第2のコンデンサ62への充電による電圧が、電圧比較端に印加され、この印加電圧が基準電圧を越えた際に、バーンアウト検出信号を出力する比較手段64とを備えた。
【選択図】図1
An object of the present invention is to shorten the burnout detection time even when a temperature detection system is configured by connecting two or more burnout detection circuits to one thermocouple.
A temperature measurement is performed based on an electromotive force generated when a temperature of a thermocouple temperature sensor is detected, and a bias current capable of supply / non-supply control is supplied to the temperature sensor. In the burnout detection circuit that detects the disconnection of the temperature sensor when the voltage charged in the first capacitor 27 via the first resistor 26 during supply exceeds a predetermined threshold value, the bias current is detected in the burnout detection circuit. And a second capacitor 62 having a capacitance sufficiently smaller than that of the first capacitor 26, and the second capacitor 62 by the bias current. Comparing means 64 outputs a burnout detection signal when a voltage generated by charging the second capacitor 62 is applied to the voltage comparison terminal and the applied voltage exceeds the reference voltage.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、温度変換器、記録計及び温度調節計等の工業用プロセス計測機器に用いられる熱電対温度計測回路に利用されるバーンアウト検出回路に関する。   The present invention relates to a burnout detection circuit used for a thermocouple temperature measurement circuit used in industrial process measurement equipment such as a temperature converter, a recorder, and a temperature controller.

バーンアウト検出回路は、温度センサである熱電対のセンサ断線検出回路である。熱電対の温度センサで断線(バーンアウト)が発生すると、受信計の指示や記録が不定の値になることがある。例えば、調節計を燃焼プラントの一部として使用している場合にセンサ断線で正常値より低い温度を出力すると、燃料を過供給して異常燃焼を起こし重大な事故となる恐れがある。また、実験に使用した場合でも誤ったデータとなる。この様なことを防ぐため、センサが正常な状態で測定したデータと、断線したときに測定したデータとを区別するために使用される。以下、温度センサとして熱電対を代表して説明する。   The burnout detection circuit is a sensor disconnection detection circuit of a thermocouple that is a temperature sensor. If disconnection (burnout) occurs in the thermocouple temperature sensor, the instruction and recording of the receiver may become indefinite values. For example, when the controller is used as a part of a combustion plant, if a temperature lower than a normal value is output due to a sensor disconnection, fuel may be oversupplied to cause abnormal combustion, resulting in a serious accident. In addition, even when used for experiments, the data is incorrect. In order to prevent this, it is used to distinguish data measured when the sensor is in a normal state and data measured when the sensor is disconnected. Hereinafter, a thermocouple will be described as a representative temperature sensor.

図2に、従来のバーンアウト検出回路の回路構成を示し、その説明を行う。
図2に示すバーンアウト検出回路10は、熱電対11に接続端子11a,11bを介して接続され、熱電対11の断線を検出するものであり、半導体スイッチ13、高インピーダンス抵抗器14及び内部電圧源15を有するバイアス回路16と、半導体マルチプレクサ18と、増幅器20と、A/D(Analog/Digital)コンバータ22と、マイクロプロセッサ24とを備え、熱電対11の接地端との対向端が、抵抗器26及びコンデンサ27で構成されるLPF(LowPass Filter)28を介して半導体マルチプレクサ18の入力側に接続されている。この半導体マルチプレクサ18の入力側には、冷接点補償入力部29が更に接続されている。
FIG. 2 shows a circuit configuration of a conventional burnout detection circuit, which will be described.
The burnout detection circuit 10 shown in FIG. 2 is connected to the thermocouple 11 via connection terminals 11a and 11b, and detects disconnection of the thermocouple 11. The semiconductor switch 13, the high impedance resistor 14 and the internal voltage A bias circuit 16 having a source 15, a semiconductor multiplexer 18, an amplifier 20, an A / D (Analog / Digital) converter 22, and a microprocessor 24 are provided, and an end opposite to the ground end of the thermocouple 11 is a resistor. It is connected to the input side of the semiconductor multiplexer 18 through an LPF (Low Pass Filter) 28 composed of a capacitor 26 and a capacitor 27. A cold junction compensation input unit 29 is further connected to the input side of the semiconductor multiplexer 18.

バイアス回路16は、バイアス電流を熱電対11に供給することによって、熱電対11が断線したことを検出するために用いられる回路である。そのバイアス電流の供給は、半導体スイッチ13のON/OFF動作によって制御されるようになっており、半導体スイッチ13のON/OFF制御は、マイクロプロセッサ24から出力されるON/OFF制御信号30によって時分割で制御される。   The bias circuit 16 is a circuit used to detect that the thermocouple 11 is disconnected by supplying a bias current to the thermocouple 11. The supply of the bias current is controlled by the ON / OFF operation of the semiconductor switch 13, and the ON / OFF control of the semiconductor switch 13 is controlled by the ON / OFF control signal 30 output from the microprocessor 24. Controlled by splitting.

熱電対11から出力される熱電対起電力信号31は、LPF28によって商用ノイズ等の低周波ノイズが除去された後、半導体マルチプレクサ18に入力される。
冷接点補償入力部29からは、熱電対11の温度補償を行うための熱電対温度補償信号32が半導体マルチプレクサ18へ入力される。更に、半導体マルチプレクサ18には、熱電対起電力信号31及び熱電対温度補償信号32を適正な信号にソフト的に補正するために用いられる基準信号33,34が入力される。
The thermocouple electromotive force signal 31 output from the thermocouple 11 is input to the semiconductor multiplexer 18 after low frequency noise such as commercial noise is removed by the LPF 28.
A thermocouple temperature compensation signal 32 for performing temperature compensation of the thermocouple 11 is input from the cold junction compensation input unit 29 to the semiconductor multiplexer 18. Further, the semiconductor multiplexer 18 is supplied with reference signals 33 and 34 that are used to softly correct the thermocouple electromotive force signal 31 and the thermocouple temperature compensation signal 32 to appropriate signals.

半導体マルチプレクサ18は、熱電対起電力信号31、熱電対温度補償信号32及び基準信号33,34の各信号を、マイクロプロセッサ24から出力される時分割制御信号35に応じた時分割によって選択する。
この選択された信号は、増幅器20で増幅され、このアナログの増幅信号36がA/Dコンバータ22でディジタル信号37に変換されてマイクロプロセッサ24へ出力される。マイクロプロセッサ24は、そのディジタル信号37から温度物理量を演算によって求める。
この際、A/Dコンバータ22に、積分方式を採用すればディジタル信号37は、パルス幅信号で得られるので、マイクロプロセッサ24は、そのパルス幅信号のパルス幅の時間を計測することによって熱電対11の両端に発生している温度起電力を計測することができる。
The semiconductor multiplexer 18 selects the thermocouple electromotive force signal 31, the thermocouple temperature compensation signal 32, and the reference signals 33 and 34 by time division according to the time division control signal 35 output from the microprocessor 24.
The selected signal is amplified by the amplifier 20, and the analog amplified signal 36 is converted into a digital signal 37 by the A / D converter 22 and output to the microprocessor 24. The microprocessor 24 obtains the temperature physical quantity from the digital signal 37 by calculation.
At this time, if the integration method is adopted for the A / D converter 22, the digital signal 37 can be obtained as a pulse width signal. Therefore, the microprocessor 24 measures the time of the pulse width of the pulse width signal, thereby measuring the thermocouple. 11 can measure the temperature electromotive force generated at both ends.

図3は、バーンアウト検出回路10の動作シーケンス図である。
図3の横軸は時間tを示し、1,2,3,…は、A/Dコンバータ22のA/D変換サイクルを示す。各A/D変換サイクル1,2,3,…において、熱電対起電力信号31、熱電対温度補償信号32及び基準信号33,34の各信号が、マイクロプロセッサ24で処理されて温度物理量が得られている。
また、各A/D変換サイクル1,2,3,…において、A/D変換サイクル1に代表して示すa,b,c,dは、マイクロプロセッサ24からのON/OFF制御信号30に応じてON/OFF制御される半導体スイッチ13及び、時分割制御信号35に応じて時分割制御を行う半導体マルチプレクサ18によって、熱電対起電力信号31、熱電対温度補償信号32及び基準信号33,34の何れかの信号が、増幅器20へ出力されるタイミングを示す。
FIG. 3 is an operation sequence diagram of the burnout detection circuit 10.
3, the horizontal axis indicates time t, and 1, 2, 3,... Indicate the A / D conversion cycle of the A / D converter 22. In each A / D conversion cycle 1, 2, 3,..., The thermocouple electromotive force signal 31, the thermocouple temperature compensation signal 32, and the reference signals 33 and 34 are processed by the microprocessor 24 to obtain a temperature physical quantity. It has been.
Further, in each A / D conversion cycle 1, 2, 3,..., A, b, c, d shown as representative of the A / D conversion cycle 1 correspond to the ON / OFF control signal 30 from the microprocessor 24. The thermocouple electromotive force signal 31, the thermocouple temperature compensation signal 32, and the reference signals 33 and 34 are controlled by the semiconductor switch 13 that is ON / OFF controlled and the semiconductor multiplexer 18 that performs time division control according to the time division control signal 35. The timing at which any signal is output to the amplifier 20 is shown.

このようなa,b,c,dのシーケンスを1つのA/D変換サイクルとし、このサイクルを1,2,3,…と継続することで熱電対11による温度計測を継続することが可能となる。
例えば、A/D変換サイクル1において、バイアス回路16の半導体スイッチ13をONとしてバーンアウト検出を行い、A/D変換サイクル2,3において、半導体スイッチ13をOFFとして、熱電対11の両端に発生している温度起電力を計測するようなシーケンスとして設計される。
Such a sequence of a, b, c, and d is set as one A / D conversion cycle, and by continuing this cycle as 1, 2, 3,..., Temperature measurement by the thermocouple 11 can be continued. Become.
For example, in the A / D conversion cycle 1, the semiconductor switch 13 of the bias circuit 16 is turned on to perform burnout detection. In the A / D conversion cycles 2 and 3, the semiconductor switch 13 is turned off and is generated at both ends of the thermocouple 11. It is designed as a sequence that measures the temperature electromotive force.

このようなON/OFF動作によって、バーンアウト検出及び温度計測を正確に行うことが可能となる。つまり、このバーンアウト検出回路10は、温度計測回路の機能も備えており、言い換えれば、バーンアウト検出機能を備えた温度計測回路ともいえる。
上記では、半導体スイッチ13のON/OFF動作のタイミングに応じて、バーンアウト検出及び温度計測を行うバーンアウト検出回路10について説明したが、この他に、図2に示した半導体スイッチ13が無く、常時、熱電対11へバイアス電流を供給する構成の他のバーンアウト検出回路もある。この回路では、熱電対11の断線時に、図2に示したコンデンサ27へのバイアス電流のみのチャージによる電圧が、予め定められた閾値を越えるようにすることで、バーンアウト検出が行えるように構成されている。
By such ON / OFF operation, burnout detection and temperature measurement can be performed accurately. In other words, the burnout detection circuit 10 also has a function of a temperature measurement circuit, in other words, it can be said to be a temperature measurement circuit having a burnout detection function.
In the above description, the burnout detection circuit 10 that performs burnout detection and temperature measurement according to the ON / OFF operation timing of the semiconductor switch 13 has been described, but in addition to this, there is no semiconductor switch 13 illustrated in FIG. There is another burnout detection circuit configured to always supply a bias current to the thermocouple 11. In this circuit, when the thermocouple 11 is disconnected, the burnout detection can be performed by causing the voltage resulting from the charging of only the bias current to the capacitor 27 shown in FIG. 2 to exceed a predetermined threshold. Has been.

更に、温度検出システム的には、プロセス計測では熱電対起電力信号31は、工業温度制御などに使用されるため、熱電対11の異常時には、システムを安全方向(フェールセーフ)へ制御しなければならない。しかし、上記のように熱電対11に微小なバイアス電流を流すことは、このバイアス電流に熱電対11自体の抵抗値を乗算した電圧降下分に相当する誤差信号が、熱電対起電力信号31に加算され、これがマイクロプロセッサ24で計測されることになるので、温度計測結果に誤差が生じていた。
このような不具合を、図2に示したバーンアウト検出回路10では、バイアス電流の供給を制御するための半導体スイッチ13がONの場合にバーンアウト検出を行い、OFFの場合に温度計測を行うことによって解決している。
この種の従来のバーンアウト検出回路として、例えば特許文献1に記載のものがある。
特許第2569878号公報
Further, in terms of temperature detection system, the thermocouple electromotive force signal 31 is used for industrial temperature control or the like in process measurement. Therefore, when the thermocouple 11 is abnormal, the system must be controlled in a safe direction (fail-safe). Don't be. However, when a minute bias current is passed through the thermocouple 11 as described above, an error signal corresponding to a voltage drop obtained by multiplying the bias current by the resistance value of the thermocouple 11 itself is generated in the thermocouple electromotive force signal 31. Since the values are added and measured by the microprocessor 24, an error has occurred in the temperature measurement result.
In the burnout detection circuit 10 shown in FIG. 2, such a malfunction is detected when the semiconductor switch 13 for controlling the supply of the bias current is ON, and when the semiconductor switch 13 is OFF, the temperature is measured. Is solved by.
An example of this type of conventional burnout detection circuit is disclosed in Patent Document 1.
Japanese Patent No. 2567878

ところで、従来のバーンアウト検出回路においては、1つの熱電対11に接続端子11a,11bを介して1つのバーンアウト検出回路10が接続されている場合であっても、熱電対11の断線時に、コンデンサ27へのバイアス電流のみのチャージによる電圧が、予め定められた閾値を越えるようにすることでバーンアウト検出が行えるように構成されているので、コンデンサ27に閾値を超える電圧がチャージされるまでは、熱電対11の断線、即ちバーンアウトを検出することができない。つまり、バーンアウト状態となってから、当該バーンアウトを検出するまでのバーンアウト検出時間が長いという問題がある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、1つの熱電対に2以上のバーンアウト検出回路を接続して温度検出システムを構成した場合でも、各バーンアウト検出回路において正確な温度計測を行うことができ、また、バーンアウト検出時間を短くすることができるバーンアウト検出回路を提供することを目的としている。
By the way, in the conventional burnout detection circuit, even when one burnout detection circuit 10 is connected to one thermocouple 11 via connection terminals 11a and 11b, when the thermocouple 11 is disconnected, Since the burnout detection can be performed by causing the voltage by charging only the bias current to the capacitor 27 to exceed a predetermined threshold value, the capacitor 27 is charged with a voltage exceeding the threshold value. Cannot detect disconnection of the thermocouple 11, that is, burnout. In other words, there is a problem that the burnout detection time from the burnout state to the detection of the burnout is long.
The present invention has been made in view of such problems. Even when two or more burnout detection circuits are connected to one thermocouple to constitute a temperature detection system, each burnout detection circuit is accurate. An object of the present invention is to provide a burnout detection circuit that can perform temperature measurement and can shorten the burnout detection time.

上記目的を達成するために、本発明の請求項1によるバーンアウト検出回路は、熱電対の温度センサの温度検出時に発生する起電力をもとに温度計測を行うと共に、その温度センサに、供給/無供給の制御が可能なバイアス電流を供給し、この供給時に第1の抵抗器を介して第1のコンデンサに充電される電圧が、予め定められた閾値を超えた際に当該温度センサの断線と検出するバーンアウト検出回路において、前記バイアス電流の供給点とアースとの間に、第2の抵抗器を介して接続され、前記第1のコンデンサよりも充分に小さい静電容量の第2のコンデンサと、前記バイアス電流による前記第2のコンデンサへの充電による電圧が、電圧比較端に印加され、この印加電圧が基準電圧を越えた際に、バーンアウト検出信号を出力する比較手段とを備えたことを特徴としている。   In order to achieve the above object, a burnout detection circuit according to claim 1 of the present invention performs temperature measurement based on an electromotive force generated at the time of temperature detection of a thermocouple temperature sensor and supplies the temperature sensor to the temperature sensor. A bias current that can be controlled without supply is supplied, and when the voltage charged in the first capacitor through the first resistor exceeds the predetermined threshold when the supply is performed, the temperature sensor In the burnout detection circuit for detecting disconnection, a second resistor having a capacitance sufficiently smaller than the first capacitor is connected between the bias current supply point and the ground via a second resistor. And a voltage obtained by charging the second capacitor with the bias current is applied to a voltage comparison terminal, and when this applied voltage exceeds a reference voltage, a burnout detection signal is output. It is characterized in that a means.

この構成によれば、バイアス電流の供給時に、温度センサが断線すると、バイアス電流が第1及び第2の双方のコンデンサへ充電されるが、第2のコンデンサの静電容量が第1のコンデンサよりも充分に小さいので、第2のコンデンサへの充電によって比較手段に印加される電圧が極短時間で基準電圧を越え、これによってバーンアウト検出信号が出力される。これによって、温度センサの断線が短時間で検出される。   According to this configuration, when the temperature sensor is disconnected at the time of supplying the bias current, the bias current is charged to both the first and second capacitors, but the capacitance of the second capacitor is greater than that of the first capacitor. Is sufficiently small, the voltage applied to the comparison means by charging the second capacitor exceeds the reference voltage in a very short time, and thereby a burnout detection signal is output. Thereby, disconnection of the temperature sensor is detected in a short time.

また、本発明の請求項2によるバーンアウト検出回路は、請求項1において、前記温度センサの起電力の積分をリセットする第1の期間と、前記起電力の積分を行う第2の期間との少なくとも2つの期間を有するサイクルが連続する際に、前記第2の期間の開始時に前記バイアス電流を供給して前記第2のコンデンサへの充電によるバーンアウト検出可能な時間が経過した後に、前記バイアス電流の供給を停止することを特徴としている。   The burnout detection circuit according to claim 2 of the present invention is the burnout detection circuit according to claim 1, wherein the first period for resetting the integration of the electromotive force of the temperature sensor and the second period for integrating the electromotive force are set. When a cycle having at least two periods continues, the bias current is supplied at the start of the second period, and after a time during which burnout can be detected by charging the second capacitor has elapsed, the bias It is characterized by stopping the supply of current.

この構成によれば、第2の期間でのバイアス電流供給の開始後の停止時に温度センサが正常な状態であれば、バーンアウト検出回路を、次のサイクルの第1の期間開始までに、元の温度計測電圧に戻すことが可能となるので、1つのサイクルで通常の温度計測を行いながらバーンアウト検出も行うことができる。つまり、効率良く、温度計測とバーンアウト検出を行うことができる。   According to this configuration, if the temperature sensor is in a normal state at the time of stopping after the start of the bias current supply in the second period, the burnout detection circuit is switched to the original by the start of the first period of the next cycle. Therefore, it is possible to detect burnout while performing normal temperature measurement in one cycle. That is, temperature measurement and burnout detection can be performed efficiently.

以上説明したように本発明は、バイアス電流の供給時に、温度センサが断線すると、バイアス電流が第1及び第2の双方のコンデンサへ充電される際に、第2のコンデンサの静電容量が第1のコンデンサよりも充分に小さく、第2のコンデンサへの充電によって比較手段に印加される電圧が極短時間で基準電圧を越え、比較手段からバーンアウト検出信号が出力されるようにした。これによって、温度センサの断線が短時間で検出される。   As described above, according to the present invention, when the temperature sensor is disconnected at the time of supplying the bias current, the capacitance of the second capacitor is increased when the bias current is charged to both the first and second capacitors. The voltage applied to the comparison means by charging the second capacitor exceeds the reference voltage in a very short time, and a burnout detection signal is output from the comparison means. Thereby, disconnection of the temperature sensor is detected in a short time.

従って、バーンアウト検出時間を短くすることができるという効果がある。
また、温度センサの起電力の積分をリセットする期間と、起電力の積分を行う期間との少なくとも2つの期間を有するサイクルが連続する際に、起電力積分期間の開始時にバイアス電流を供給して第2のコンデンサへの充電によるバーンアウト検出可能な時間が経過した後に、バイアス電流の供給を停止する。これによって、起電力積分期間でのバイアス電流供給の開始後の停止時に温度センサが正常な状態であれば、バーンアウト検出回路を、次のサイクルの起電力積分リセット期間開始までに、元の温度計測電圧に戻すことが可能となるので、1つのサイクルで通常の温度計測を行いながらバーンアウト検出も行うことができる。従って、効率良く、温度計測とバーンアウト検出を行うことができる。
Therefore, the burnout detection time can be shortened.
Further, when a cycle having at least two periods of a period for resetting the electromotive force integration of the temperature sensor and a period for performing the electromotive force integration continues, a bias current is supplied at the start of the electromotive force integration period. The supply of the bias current is stopped after a time during which burnout can be detected by charging the second capacitor has elapsed. As a result, if the temperature sensor is in a normal state at the stop after the bias current supply is started in the electromotive force integration period, the burnout detection circuit is switched to the original temperature by the start of the electromotive force integration reset period of the next cycle. Since it is possible to return to the measurement voltage, burnout detection can be performed while performing normal temperature measurement in one cycle. Therefore, temperature measurement and burnout detection can be performed efficiently.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るバーンアウト検出回路の回路構成図である。但し、図1に示す本実施の形態において、図2に示した従来例の各部に対応する部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a burnout detection circuit according to the first embodiment of the present invention. However, in the present embodiment shown in FIG. 1, portions corresponding to the respective portions of the conventional example shown in FIG.

図1に示すバーンアウト検出回路60が、図2に示した従来のバーンアウト検出回路10と異なる点は、バイアス回路16から熱電対11に供給されるバイアス電流の供給線とアースとの間に、抵抗器61を介してコンデンサ62を接続し、更に、熱電対11の切断時のバイアス電流によるコンデンサ62への電荷チャージによる電圧が電圧比較端に印加され、この印加電圧が基準電圧を越えた際に、バーンアウト検出信号をマイクロプロセッサ24へ出力するコンパレータ64を備えたことにある。   The burnout detection circuit 60 shown in FIG. 1 differs from the conventional burnout detection circuit 10 shown in FIG. 2 between the bias current supply line supplied from the bias circuit 16 to the thermocouple 11 and the ground. The capacitor 62 is connected via the resistor 61, and further, a voltage due to charge charging to the capacitor 62 due to the bias current when the thermocouple 11 is disconnected is applied to the voltage comparison terminal, and this applied voltage exceeds the reference voltage. In this case, a comparator 64 for outputting a burnout detection signal to the microprocessor 24 is provided.

但し、コンデンサ62の静電容量は、コンデンサ27に比べ充分に小さく設定されている。また、コンデンサ62は、外来のインパルスノイズを除去する役割も果たす。
このような構成において、半導体スイッチ13のONによってバイアス電流が熱電対11に供給されている際に、熱電対11が断線すると、バイアス電流が双方のコンデンサ27,62へチャージされる動作が行われる。
However, the capacitance of the capacitor 62 is set sufficiently smaller than that of the capacitor 27. The capacitor 62 also serves to remove extraneous impulse noise.
In such a configuration, when the bias current is supplied to the thermocouple 11 by turning on the semiconductor switch 13, if the thermocouple 11 is disconnected, an operation is performed in which the bias current is charged to both the capacitors 27 and 62. .

しかし、コンデンサ62の静電容量が他方のコンデンサ27よりも充分に小さいので、コンデンサ62へのチャージによってコンパレータ64に印加される電圧が極短時間で基準電圧を越え、これによってバーンアウト検出信号がマイクロプロセッサ24へ出力される。これによってマイクロプロセッサ24で熱電対11の断線が短時間で検出される。
具体的に数値を当てはめると、例えば抵抗器26及びコンデンサ27は、商用ノイズを1/10に制限するために、各々が10KΩ及び3.3μFの値に設定されていたとする。この際に、内部検出レベルが100mV、バイアス電流が50nAの場合は、バーンアウト検出時間は6.6秒となる。更に、この際に、コンデンサ62が3.3nFの値に設定されているとすると、バーンアウト検出時間は、1/1000の6.6m秒となる。
However, since the capacitance of the capacitor 62 is sufficiently smaller than that of the other capacitor 27, the voltage applied to the comparator 64 due to charging of the capacitor 62 exceeds the reference voltage in a very short time, whereby the burnout detection signal is generated. It is output to the microprocessor 24. Thereby, the disconnection of the thermocouple 11 is detected in a short time by the microprocessor 24.
Specifically, for example, it is assumed that the resistor 26 and the capacitor 27 are set to values of 10 KΩ and 3.3 μF, respectively, in order to limit the commercial noise to 1/10. At this time, when the internal detection level is 100 mV and the bias current is 50 nA, the burnout detection time is 6.6 seconds. Further, at this time, if the capacitor 62 is set to a value of 3.3 nF, the burnout detection time is 1/1000, 6.6 milliseconds.

また、半導体スイッチ13をONからOFFとすると、バーンアウト検出回路60を極短時間で元の温度計測電圧に戻すことが可能となる。
ここで、図3に示したA/D変換サイクル1に代表して示すa,b,c,dは、更に説明すると、aが積分リセット期間、bが入力積分期間、c及びdが基準電圧積分期間となる。これらa〜dの各期間において、cの期間が開始すると同時に半導体スイッチ13をONとしてバイアス電流を熱電対11へ供給し、上記のコンデンサ62によるバーンアウト検出可能な時間が経過した後、半導体スイッチ13をOFFとすれば、バーンアウト検出をcとdとの境界で実施可能となる。
When the semiconductor switch 13 is turned from ON to OFF, the burnout detection circuit 60 can be returned to the original temperature measurement voltage in a very short time.
Here, a, b, c, and d representatively shown in the A / D conversion cycle 1 shown in FIG. 3 will be further described. A is an integration reset period, b is an input integration period, and c and d are reference voltages. Integration period. In each of these periods a to d, the semiconductor switch 13 is turned on at the same time as the period c is started to supply a bias current to the thermocouple 11, and after the time during which burnout can be detected by the capacitor 62 has elapsed, the semiconductor switch If 13 is OFF, burnout detection can be performed at the boundary between c and d.

更に、上記の半導体スイッチ13のOFF時に、熱電対11が正常な状態であれば、バーンアウト検出回路60を、次のA/D変換サイクル2のa期間開始までに、元の温度計測電圧に戻すことが可能となる。
つまり、このようなシーケンス動作によって、1つのA/D変換サイクルで通常の温度計測を行いながらバーンアウト検出も行うことができる。
Further, if the thermocouple 11 is in a normal state when the semiconductor switch 13 is turned off, the burnout detection circuit 60 is set to the original temperature measurement voltage by the start of the period a of the next A / D conversion cycle 2. It becomes possible to return.
That is, by such a sequence operation, burnout detection can be performed while performing normal temperature measurement in one A / D conversion cycle.

このように、第1の実施の形態のバーンアウト検出回路60によれば、バイアス電流の供給時に、熱電対11が断線すると、バイアス電流が双方のコンデンサ27,62へ充電されるが、コンデンサ62の静電容量がコンデンサ27よりも充分に小さいので、コンデンサ62への充電によってコンパレータ64に印加される電圧が、極短時間で基準電圧を越え、これによってバーンアウト検出信号がマイクロプロセッサ24へ出力される。従って、熱電対11の断線が短時間で検出されるので、バーンアウト検出時間を短くすることができる。   As described above, according to the burnout detection circuit 60 of the first embodiment, when the thermocouple 11 is disconnected at the time of supplying the bias current, the bias current is charged to both the capacitors 27 and 62. Is sufficiently smaller than the capacitor 27, the voltage applied to the comparator 64 by charging the capacitor 62 exceeds the reference voltage in a very short time, whereby a burnout detection signal is output to the microprocessor 24. Is done. Therefore, since the disconnection of the thermocouple 11 is detected in a short time, the burnout detection time can be shortened.

また、c期間でのバイアス電流供給の開始後の停止時に熱電対11が正常な状態であれば、バーンアウト検出回路60を、次のA/D変換サイクルの先頭のa期間開始までに、元の温度計測電圧に戻すことが可能となるので、1つのA/D変換サイクルにおいて、通常の温度計測を行いながらバーンアウト検出も行うことができる。つまり、効率良く、温度計測とバーンアウト検出を行うことができる。   Further, if the thermocouple 11 is in a normal state at the stop after the bias current supply is started in the period c, the burnout detection circuit 60 is operated by the start of the period a at the beginning of the next A / D conversion cycle. Therefore, in one A / D conversion cycle, burnout detection can be performed while performing normal temperature measurement. That is, temperature measurement and burnout detection can be performed efficiently.

本発明の第1の実施の形態に係るバーンアウト検出回路の回路構成図である。1 is a circuit configuration diagram of a burnout detection circuit according to a first embodiment of the present invention. 従来のバーンアウト検出回路の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the conventional burnout detection circuit. バーンアウト検出回路の動作シーケンス図である。It is an operation | movement sequence diagram of a burnout detection circuit.

符号の説明Explanation of symbols

10 バーンアウト検出回路
11 熱電対
11a,11b 接続端子
13 半導体スイッチ
13a 第1の半導体スイッチ
13b 第2の半導体スイッチ
14 高インピーダンス抵抗器
14a 第1の高インピーダンス抵抗器
14b 第2の高インピーダンス抵抗器
15 内部電圧源
16,41 バイアス回路
18 半導体マルチプレクサ
20 増幅器
22 A/Dコンバータ
24,42 マイクロプロセッサ
26,61 抵抗器
27,62 コンデンサ
28 LPF
29 冷接点補償入力部
30 ON/OFF制御信号
31 熱電対起電力信号
32 熱電対温度補償信号
33,34 基準信号
35 時分割制御信号
36 増幅信号
37 ディジタル信号
64 コンパレータ
10 burnout detection circuit 11 thermocouple 11a, 11b connection terminal 13 semiconductor switch 13a first semiconductor switch 13b second semiconductor switch 14 high impedance resistor 14a first high impedance resistor 14b second high impedance resistor 15 Internal voltage source 16, 41 Bias circuit 18 Semiconductor multiplexer 20 Amplifier 22 A / D converter 24, 42 Microprocessor 26, 61 Resistor 27, 62 Capacitor 28 LPF
29 Cold junction compensation input section 30 ON / OFF control signal 31 Thermocouple electromotive force signal 32 Thermocouple temperature compensation signal 33, 34 Reference signal 35 Time division control signal 36 Amplified signal 37 Digital signal 64 Comparator

Claims (2)

熱電対の温度センサの温度検出時に発生する起電力をもとに温度計測を行うと共に、その温度センサに、供給/無供給の制御が可能なバイアス電流を供給し、この供給時に第1の抵抗器を介して第1のコンデンサに充電される電圧が、予め定められた閾値を超えた際に当該温度センサの断線と検出するバーンアウト検出回路において、
前記バイアス電流の供給点とアースとの間に、第2の抵抗器を介して接続され、前記第1のコンデンサよりも充分に小さい静電容量の第2のコンデンサと、
前記バイアス電流による前記第2のコンデンサへの充電による電圧が、電圧比較端に印加され、この印加電圧が基準電圧を越えた際に、バーンアウト検出信号を出力する比較手段と
を備えたことを特徴とするバーンアウト検出回路。
The temperature measurement is performed based on the electromotive force generated when the temperature of the thermocouple temperature sensor is detected, and a bias current that can be controlled to be supplied / not supplied is supplied to the temperature sensor. In a burnout detection circuit that detects a disconnection of the temperature sensor when the voltage charged to the first capacitor via the detector exceeds a predetermined threshold value,
A second capacitor connected via a second resistor between the supply point of the bias current and the ground, and having a sufficiently smaller capacitance than the first capacitor;
Comparing means for outputting a burnout detection signal when a voltage generated by charging the second capacitor by the bias current is applied to a voltage comparison terminal and the applied voltage exceeds a reference voltage. A featured burnout detection circuit.
前記温度センサの起電力の積分をリセットする第1の期間と、前記起電力の積分を行う第2の期間との少なくとも2つの期間を有するサイクルが連続する際に、前記第2の期間の開始時に前記バイアス電流を供給して前記第2のコンデンサへの充電によるバーンアウト検出可能な時間が経過した後に、前記バイアス電流の供給を停止する
ことを特徴とする請求項1に記載のバーンアウト検出回路。
The start of the second period when a cycle having at least two periods of a first period for resetting the integration of the electromotive force of the temperature sensor and a second period for integrating the electromotive force continues. 2. The burnout detection according to claim 1, wherein the supply of the bias current is stopped after a time in which the bias current is sometimes supplied and burnout detection by charging the second capacitor has elapsed. circuit.
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