バーンアウト検出回路
【課題】 温度伝送器の異常をより精細に診断可能であって、単一方向の電源でバーンアップおよびバーンダウンを選択可能なバーンアウト検出回路を提供する。
【解決手段】 本発明にかかるバーンアウト検出回路１００、１０２の構成は、センサ側にて陽極側、陰極側の端子ラインＬ１、Ｌ２をそれぞれ分岐し、受信側にて反対側の端子ラインＬ２、Ｌ１にそれぞれ合流するバイパスラインＬ３、Ｌ４と、バイパスラインＬ３、Ｌ４の分岐点よりも受信側、かつ合流点よりもセンサ側にて、端子ラインＬ１、Ｌ２を分岐して接続される第１コンデンサＣ１と、バイパスラインＬ３、Ｌ４を分岐して接続される第２コンデンサＣ２と、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２よりも受信側にて、端子ラインＬ１、Ｌ２およびバイパスラインＬ３、Ｌ４の導通を制御するマルチプレクサ１３２と、を含むことを特徴とする。
【解決手段】 本発明にかかるバーンアウト検出回路１００、１０２の構成は、センサ側にて陽極側、陰極側の端子ラインＬ１、Ｌ２をそれぞれ分岐し、受信側にて反対側の端子ラインＬ２、Ｌ１にそれぞれ合流するバイパスラインＬ３、Ｌ４と、バイパスラインＬ３、Ｌ４の分岐点よりも受信側、かつ合流点よりもセンサ側にて、端子ラインＬ１、Ｌ２を分岐して接続される第１コンデンサＣ１と、バイパスラインＬ３、Ｌ４を分岐して接続される第２コンデンサＣ２と、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２よりも受信側にて、端子ラインＬ１、Ｌ２およびバイパスラインＬ３、Ｌ４の導通を制御するマルチプレクサ１３２と、を含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電対や測温抵抗体などの温度センサを利用した温度伝送器においてバーンアウトを検出するバーンアウト検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高い安全性が要求されるプラント（例えば化学プラント）には、通常のプラント操業を制御する制御・監視システムから独立して、事故を未然に防ぐための安全計装システムが導入されている。安全計装システムは、緊急時にプラントを安全側へと停止させるための専用システムであって、国際安全規格であるＩＥＣ６１５０８に適合することが望まれている。このＩＥＣ６１５０８では、安全度水準ＳＩＬ（Safety Integrity Level）によって定量的にリスク低減度が評価される。
【０００３】
安全計装システムのフィールド機器としては、熱電対や測温抵抗体等の温度センサによって検出した温度情報を伝送する温度伝送器が挙げられる。上述した規格を満たすために有効な温度伝送器（特に熱電対）の自己診断技術として、特許文献１に開示されているようなバーンアウト検出回路が知られている。
【０００４】
かかるバーンアウト検出回路では、バイアス回路（バイアス電源）よりバーンアウト検出電流を供給する。温度伝送器の断線時には、内部のコンデンサに電荷が徐々に充電され、最終的には後段のＡＤコンバータへの入力が上限値あるいは下限値に飽和する。これより、温度伝送器が断線しているか否かを診断する。
【０００５】
なお、内部のコンデンサを上限値に飽和させる方向へもっていくことをバーンアップ、下限値に飽和させる方向へもっていくことをバーンダウンと言う。温度センサが熱電対の場合には、通常バーンアップ、バーンダウンを選択可能になっており、トリップレベル（異常を検出する温度）に近づかないようにユーザがいずれかを選択可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６８２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に代表される従来のバーンアウト検出回路では、温度センサ（熱電対）側の故障（断線）か、これに直列に接続した回路側の故障（電気素子のオープン故障、断線等）かを判別することができない。また、自己診断時にバーンアップ、バーンダウンを選択可能とするためには、バーンアップ電源とバーンダウン電源（両方向の電源）がそれぞれ必要であった。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、温度伝送器の異常をより精細に診断可能であって、単一方向の電源でバーンアップおよびバーンダウンを選択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する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明の代表的な構成は、温度を電気信号に変換する温度センサの陽極側、陰極側にそれぞれ接続した端子ラインのバーンアウトを検出するバーンアウト検出回路において、センサ側にて陽極側、陰極側の端子ラインをそれぞれ分岐し、受信側にて反対側の端子ラインにそれぞれ合流するバイパスラインと、バイパスラインの合流点よりも受信側にて、端子ラインにバーンアウト検出電流を供給するバイアス電源と、バイパスラインの分岐点よりも受信側、かつ合流点よりもセンサ側にて、端子ラインを分岐して接続される第１コンデンサと、バイパスラインを分岐して接続される第２コンデンサと、第１コンデンサおよび第２コンデンサよりも受信側、かつバイパスラインの合流点よりもセンサ側にて、端子ラインおよびバイパスラインの導通を制御するマルチプレクサと、を含むことを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、異常が生じている箇所がバイパスラインの分岐点よりもセンサ側か受信側かを判別することができる。これより、継続使用（特に高温域での使用）によって消耗する熱電対側の故障（断線）か、後続する回路側の故障（電気素子のオープン故障、断線等）かを見極めることができ、適切なフィールドケアを実施することができる。また、端子ライン、バイパスラインの導通をマルチプレクサにて切り替えることで、単一方向の電源（バイアス電源）でバーンアップおよびバーンダウンを選択可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、温度伝送器の異常をより精細に診断可能であって、単一方向の電源でバーンアップおよびバーンダウンを選択することができるバーンアウト検出回路を提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のバーンアウト検出回路の一実施の形態を示す回路図である。
【図２】図１に示すバーンアウト検出回路のバーンアップおよびバーンダウンについて説明する回路図である。
【図３】図１に示すバーンアウト検出回路の異常の検出について説明する回路図である。
【図４】図１に示すバーンアウト検出回路の異常の検出について説明する回路図である。
【図５】図１に示すバーンアウト検出回路の異常の検出の動作を説明するフローチャートである。
【図６】図１に示すバーンアウト検出回路の応用例を示す回路図である。
【図７】比較例としてのバーンアウト検出回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[実施形態]
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１４】
図１は、本発明のバーンアウト検出回路１００の一実施の形態を示す回路図である。図１に示すように、バーンアウト検出回路１００は、温度を電気信号に変換する温度センサの陽極側、陰極側にそれぞれ接続した端子ライン（第１端子ラインＬ１、第２端子ラインＬ２）のバーンアウトを検出するための回路である。第１端子ラインＬ１、第２端子ラインＬ２とは、熱電対１２０の陽極側、陰極側（端子）に直列にそれぞれ接続したラインであって、例えば補償導線、ターミナルボード、コネクタ等を含む。
【００１５】
本実施形態では、温度センサとして、熱電対１２０を例示して説明する。熱電対１２０は、異なる２種の金属を接合することにより形成され、それぞれの熱電能の違いから生じる熱起電力に基づき温度を測定する。かかる熱起電力に基づき、熱電対１２０には一定の方向に電流Ｉ１が流れる。
【００１６】
バーンアウト検出回路１００には、センサ側にて第２端子ラインＬ２を分岐し、受信側（センサの反対側）にて反対側の第１端子ラインＬ１に合流する第１バイパスラインＬ３が備えられる。同様に、センサ側にて第１端子ラインＬ１を分岐し、受信側にて反対側の第２端子ラインＬ２に合流する第２バイパスラインＬ４が備えられる。
【００１７】
第１バイパスラインＬ３および第２バイパスラインＬ４の分岐点よりも受信側、かつ合流点よりもセンサ側にて、第１端子ラインＬ１および第２端子ラインＬ２の間には、第１コンデンサＣ１が接続される。第１コンデンサＣ１の手前側（センサ側）には、第１端子ラインＬ１に第１抵抗素子Ｒ１が、第２端子ラインＬ２に第２抵抗素子Ｒ２が備えられる。これより、第１抵抗素子Ｒ１と第１コンデンサＣ１との間、第２抵抗素子Ｒ２と第１コンデンサＣ１との間でローパスフィルタ（以下、「第１フィルタ部１２２」と称する）が形成され、電気信号に重畳するノイズが除去される。なお、第１コンデンサＣ１は必ずしも、第１端子ラインＬ１、第２端子ラインの間に接続される必要はなく、片側より分岐して接続されてもよい。
【００１８】
第１バイパスラインＬ３および第２バイパスラインＬ４の間には、第２コンデンサＣ２が接続される。第２コンデンサＣ２の手前側（センサ側）には、第１バイパスラインＬ３に第３抵抗素子Ｒ３が、第２バイパスラインＬ４に第４抵抗素子Ｒ４が備えられる。これより、第３抵抗素子Ｒ３と第２コンデンサＣ２との間、第４抵抗素子Ｒ４と第２コンデンサＣ２との間でローパスフィルタ（以下、「第２フィルタ部１２４」と称する）が形成され、電気信号に重畳するノイズが除去される。なお、第２コンデンサＣ２は必ずしも、第１バイパスラインＬ３、第２バイパスラインＬ４の間に接続される必要はなく、片側より分岐して接続されていてもよい。
【００１９】
第１コンデンサＣ１よりも受信側、かつ第１バイパスラインＬ３、第２バイパスラインＬ４の合流点よりもセンサ側では、第１端子ラインＬ１に第１スイッチング素子ＳＷ１が備えられ、第２端子ラインＬ２に第２スイッチング素子ＳＷ２が備えられる。同様に、第２コンデンサＣ２よりも受信側、かつ第１バイパスラインＬ３、第２バイパスラインＬ４の合流点よりもセンサ側では、第１バイパスラインＬ３に第３スイッチング素子ＳＷ３が備えられ、第２バイパスラインＬ４に第４スイッチング素子ＳＷ４が備えられる。
【００２０】
第１スイッチング素子ＳＷ１〜第４スイッチング素子ＳＷ４をそれぞれ独立に構成してもよいが、本実施形態ではこれらをマルチプレクサ１３２にて実現する。かかるマルチプレクサ１３２は、中央処理装置（CPU:Central Processing Unit）を含む半導体集積回路で構成される制御部１３４の制御を受け、各々のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４を開閉する（端子ライン、バイパスラインの導通を制御する）。
【００２１】
第１バイパスラインＬ３、第２バイパスラインＬ４の合流点よりも受信側には、第１端子ラインＬ１または第２端子ラインＬ２にバーンアウト検出電流を供給するバイアス電源１３０が備えられる。バイアス電源１３０には、バーンアウト検出電流の供給を制御するスイッチング素子が含まれる。これらよりもさらに受信側には、熱電対１２０から発信された電気信号を受信するプログラマブルゲインアンプ、およびＡ／Ｄコンバータが接続される（以下、「ＰＧＡ／ＡＤ１３６」と略称する）。
【００２２】
図２は、バーンアウト検出回路１００のバーンアップおよびバーンダウンについて説明する回路図である。図２（ａ）はバーンアップ選択時の回路図であり、図２（ｂ）がバーンダウン選択時の回路図である。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、バーンアップは、マルチプレクサ１３２の第１スイッチング素子ＳＷ１および第２スイッチング素子ＳＷ２をＯＮして、第３スイッチング素子ＳＷ３および第４スイッチングＳＷ４をＯＦＦすることで実現される。第１抵抗素子Ｒ１および第２抵抗素子Ｒ２にはバーンアウト検出電流Ｉ２が流れて、測温接点との温度差を拡大するように（測温接点の温度を高める方向に）作用する。
【００２４】
図２（ｂ）に示すように、バーンダウンは、マルチプレクサ１３２の第１スイッチング素子ＳＷ１および第２スイッチング素子ＳＷ２をＯＦＦして、第３スイッチング素子ＳＷ３および第４スイッチングＳＷ４をＯＮすることで実現される。第３抵抗素子Ｒ３および第４抵抗素子Ｒ４にはバーンアウト検出電流Ｉ３（バーンアウト検出電流Ｉ２とは逆方向）が流れて、測温接点との温度差を縮小するように（測温接点の温度を低くする方向に）作用する。
【００２５】
これより、第１スイッチング素子ＳＷ１および第２スイッチング素子ＳＷ２と、第３スイッチング素子ＳＷ３および第４スイッチング素子ＳＷ４とを組として切り替えることで、バーンアップとバーンダウンとを切り替えることが可能である。したがって、単一方向の電源でトリップレベル（異常を検出する温度）に近づかないように、バーンアップおよびバーンダウンを選択することができる。
【００２６】
図３および図４は、バーンアウト検出回路１００の異常の検出について説明する回路図である。図５は、バーンアウト検出回路１００の異常の検出の動作を示すフローチャートである。本実施形態では、第１バイパスラインＬ３、第２バイパスラインＬ４を設けたことにより、バーンアウトが検出された際に、より精細な診断を下すことができる。
【００２７】
詳細には、図３および図４に示すように、異常が生じている箇所が、第１バイパスラインＬ３、第２バイパスラインＬ４の分岐点（センサに近い分岐点）よりもセンサ側Ｘか受信側Ｙかを診断することができる。これより、継続使用（特に高温域での使用）によって消耗する熱電対１２０側の故障（断線）か、後続する回路側の故障（電気素子のオープン故障、断線等）かを見極めることができる。そのため、適切なフィールドケアを実施することができる。
【００２８】
以下、図５のフローチャートに則り、バーンアウト検出回路１００による自己診断方法について説明する（なお、かかるフローチャートにおける主体は、ＣＰＵすなわち制御部１３４である）。図３では、第１バイパスラインＬ３、第２バイパスラインＬ４の分岐点よりもセンサ側Ｘ（熱電対１２０）で断線した例を示している。
【００２９】
まず、図３（ａ）に示すように、第１スイッチング素子ＳＷ１および第２スイッチング素子ＳＷ２をＯＮ、第３スイッチング素子ＳＷ３および第４スイッチング素子ＳＷ４をＯＦＦした状態で（ステップＳ２００）、バーンアウト検出電流を供給する（ステップＳ２０２）。すると、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２に電圧がかかって、電荷が蓄積される。しかし、電荷が放出される経路はない。
【００３０】
そのため、バーンアウト検出電流が停止され、ＰＧＡ／ＡＤ１３６によって電圧が検出されると電圧が飽和していること（バーンアウト）が確認される（ステップＳ２０４のＹｅｓ）。ここで、電圧が飽和していない（熱電対１２０の正常な起電圧である）場合には（ステップＳ２０４のＮｏ）、熱電対１２０および後続する回路が正常であると判断される（ステップＳ２１２）。
【００３１】
電圧が飽和していた（バーンアウトが検出された）場合には（ステップＳ２０４のＹｅｓ）、バーンアウト検出電流を停止したまま、第１スイッチング素子ＳＷ１および第２スイッチング素子ＳＷ２をＯＦＦ、第３スイッチング素子ＳＷ３および第４スイッチング素子ＳＷ４をＯＮする（ステップＳ２０６）。そして、第２コンデンサＣ２に電荷が蓄積されているかどうかを確認する。
【００３２】
ここで、図３（ｂ）に示すように、センサ側Ｘ（熱電対１２０）で断線していたのであれば第２コンデンサＣ２にも電荷が蓄積されているため、ステップＳ２０４とは正負が逆の電圧が飽和していることが検出される（ステップＳ２０８のＹＥＳ）。これにより、分岐点よりもセンサ側Ｘで故障が発生していることを判断することができる（ステップＳ２１０）。
【００３３】
図４では、分岐点よりも受信側Ｙの第１抵抗素子Ｒ１がオープン故障した例を示している。まず、図４（ａ）に示すように、第１スイッチング素子ＳＷ１および第２スイッチング素子ＳＷ２をＯＮ、第３スイッチング素子ＳＷ３および第４スイッチング素子ＳＷ４をＯＦＦした状態（ステップＳ２００）で、バーンアウト検出電流を供給する（ステップＳ２０２）。
【００３４】
すると、第１コンデンサＣ１に電荷が蓄積されるが、第１抵抗素子Ｒ１で回路が切れているため第２コンデンサＣ２には電荷が蓄積されない。そして、第１コンデンサＣ１に蓄積された電荷は放出される経路がない。そのため、バーンアウト検出電流が停止され、ＰＧＡ／ＡＤ１３６によって電圧が検出されると電圧が飽和していること（バーンアウト）が確認される（ステップＳ２０４のＹｅｓ）。
【００３５】
これより、バーンアウト検出電流を停止したまま、第１スイッチング素子ＳＷ１および第２スイッチング素子ＳＷ２をＯＦＦ、第３スイッチング素子ＳＷ３および第４スイッチング素子ＳＷ４をＯＮして（ステップＳ２０６）、第２コンデンサＣ２に電荷が蓄積されているかどうかを確認する。
【００３６】
ここで、図４（ｂ）に示すように、第１抵抗素子Ｒ１がオープン故障している場合には、第２コンデンサＣ２には電荷が蓄積されていないため、ＰＧＡ／ＡＤ１３６にて電圧が検出されない（ステップＳ２０８のＮｏ）。これにより、分岐点よりも受信側Ｙが故障していることを判断することができる（ステップＳ２１４）。
【００３７】
本実施形態に対応する各図面は簡略化して図示しており、実際には熱電対１２０の受信側（分岐点よりも受信側Ｙ）には抵抗素子、インダクタ等が複数実装され得る。そのため、分岐点よりも受信側Ｙが故障していることを判断した場合には、各電気素子のオープン故障が疑われる。
【００３８】
なお、第１コンデンサＣ１よりも受信側にオープン故障した電気素子が実装されていた場合には、電荷が蓄積されるコンデンサが存在しない。かかる場合には、バイアス電源１３０から供給されるバーンアウト検出電流の電圧と、検出される電圧が一致することとなるので、これらを比較することによって第１コンデンサＣ１よりも受信側に異常が生じているか否かを検出するようにしてもよい。
【００３９】
熱電対１２０に直列に接続された抵抗素子、インダクタ等の精度変化を検出するために、バイアス電源１３０の出力を変動させてこれらの健全性を確認する活性化診断を取り入れるとよい。具体的には、本実施形態ではバーンアウトが検出されない場合、熱電対１２０の熱起電圧に、「バーンアウト検出電流×（第１抵抗素子Ｒ１＋第２抵抗素子Ｒ２）」に等しいバイアス電源１３０の電圧を加えたものが、ＰＧＡ／ＡＤ１３６に出力されるはずである。
【００４０】
これより、上記に基づき熱起電圧に加えられるバイアス電源１３０の電圧変化を導出し、対象とする電気素子の精度変化（例えば、第１抵抗素子Ｒ１の抵抗値の増減）を確認することができる。また、ＰＧＡ／ＡＤ１３６への出力電圧が正常かどうかに基づいて、マルチプレクサ１３２の固着故障（例えば、隣接するチャネルへの固着）を診断することも可能である。
【００４１】
図６は、バーンアウト検出回路１００の応用例（バーンアウト検出回路１０２）を示す回路図である。図６に示すように、バーンアウト検出回路１０２では、第１端子ラインＬ１、第２端子ラインＬ２が第１バイパスラインＬ３、第２バイパスラインＬ４に加えて、第３バイパスラインＬ５、第４バイパスラインＬ６によっても分岐されている。さらに、第３バイパスラインＬ３、第４バイパスラインＬ４が後述する第３フィルタ部１２６のセンサ側にて、第５バイパスラインＬ７、第６バイパスラインＬ８により分岐されている。各ラインの導通は、第１スイッチング素子ＳＷ１〜第８スイッチング素子ＳＷ８を含み、制御部１３４によって制御されるマルチプレクサ１３２に基づく。
【００４２】
第１バイパスラインＬ３、第２バイパスラインＬ４は、ターミナルボード（図５中のTurminal board）と、コネクタ（図５中のConnector）との間から分岐する。これにより、バーンアウトが検出された際に、第１バイパスラインＬ３、第２バイパスラインＬ４の分岐点よりもセンサ側Ｘの熱電対１２０、補償導線、ターミナルボードの故障か、これよりも受信側Ｙのコネクタ等の故障かを判別することができる。
【００４３】
第３バイパスラインＬ５、第４バイパスラインＬ６は、熱電対１２０（図５中のTC）と、補償導線（図５中のConpensation wire）との間から分岐する。これにより、バーンアウトが検出された際に、第３バイパスラインＬ５、第４バイパスラインＬ６の分岐点よりもセンサ側Ｚの熱電対１２０の故障か、これよりも受信側Ａの補償導線、ターミナルボード、コネクタ等の故障かを判別することができる。
【００４４】
第３バイパスラインＬ５には第５抵抗素子Ｒ５が備えられ、第４バイパスラインＬ６には第６抵抗素子Ｒ６が備えられる。第３バイパスラインＬ５の第５抵抗素子Ｒ５よりも受信側と、第４バイパスラインＬ６の第６抵抗素子Ｒ６よりも受信側とには、第３コンデンサＣ３が接続される。これより、第５抵抗素子Ｒ５と第３コンデンサＣ３との間、および第６抵抗素子Ｒ６と第３コンデンサＣ３との間でローパスフィルタ（以下、「第３フィルタ部１２６」と称する）が形成され、電気信号に重畳するノイズが除去される。
【００４５】
第５バイパスラインＬ７、第６バイパスラインＬ８は、第３フィルタ部１２６のセンサ側より分岐するため、第３フィルタ部１２６の故障を判別することができる。すなわち、第５抵抗素子Ｒ５、第６抵抗素子Ｒ６、第３コンデンサＣ３が故障しているか否かを判別することができる。
【００４６】
第５バイパスラインＬ７には第７抵抗素子Ｒ７が備えられ、第６バイパスラインＬ８には第８抵抗素子Ｒ８が備えられる。第５バイパスラインＬ７の第７抵抗素子Ｒ７よりも受信側と、第４バイパスラインＬ８の第８抵抗素子Ｒ８よりも受信側とには第４コンデンサＣ４が接続される。これより、第７抵抗素子Ｒ７と第４コンデンサＣ４との間、および第８抵抗素子Ｒ８と第４コンデンサＣ４との間でローパスフィルタ（以下、「第４フィルタ部１２８」と称する）が形成され、電気信号に重畳するノイズが除去される。
【００４７】
上述した構成のように、本発明の概念を適用してバイパスラインを設けるほど、より精細な診断を下すことができる。換言すれば、異常が生じる可能性がある箇所にバイパスラインを設けることで、バーンアウトが検出された際にその部分の異常か否かを判別することができる。
【００４８】
［実施形態の効果］
図７は、比較例としてのバーンアウト検出回路１１０を示す回路図である。図７に示すように、このようなバーンアウト検出回路１１０では、バーンアウトが検出された際に、熱電対１２０の断線か、これに直列に接続（後続）する第１フィルタ部１２２等の故障かを判別することができなかった。また、バーンアップ、バーンダウンを選択可能にするためには、バーンアップ電源１３０ａ、バーンダウン電源１３０ｂがそれぞれ必要であった。
【００４９】
これに対し、本実施形態にかかるバーンアウト検出回路１００、１０２によれば、異常が生じる可能性のある箇所にバイパスラインを設けて多重化を図ることで、バイパスラインのセンサ側で故障が生じているのか、受信側で故障が生じているのかを判別することができる。また、単一方向のバイアス電源１３０でバーンアップおよびバーンダウンを選択することができる。さらに、活性化診断を取り入れることで、より正確な自己診断を実施することができる。
【００５０】
なお、上記実施形態では、温度センサとして熱電対１２０を挙げて説明した。しかし、熱電対１２０に換えて測温抵抗体を採用してもよく、上記と同様の効果を奏することが可能である。
【００５１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、熱電対や測温抵抗体などの温度センサを利用した温度伝送器においてバーンアウトを検出するバーンアウト検出回路として利用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１００、１０２…バーンアウト検出回路、１２０…熱電対、１２２…第１フィルタ部、１２４…第２フィルタ部、１２６…第３フィルタ部、１２８…第４フィルタ部、１３０…バイアス電源、１３２…マルチプレクサ、１３４…制御部、１３６…ＰＧＡ／ＡＤ、ＳＷ１…第１スイッチング素子、ＳＷ２…第２スイッチング素子、ＳＷ３…第３スイッチング素子、ＳＷ４…第４スイッチング、ＳＷ５…第５スイッチング素子、ＳＷ６…第６スイッチング素子、ＳＷ７…第７スイッチング素子、ＳＷ８…第８スイッチング素子、Ｌ１…第１端子ライン、Ｌ２…第２端子ライン、Ｌ３…第１バイパスライン、Ｌ４…第２バイパスライン、Ｌ５…第３バイパスライン、Ｌ６…第４バイパスライン、Ｒ１…第１抵抗素子、Ｒ２…第２抵抗素子、Ｒ３…第３抵抗素子、Ｒ４…第４抵抗素子、Ｒ５…第５抵抗素子、Ｒ６…第６抵抗素子、Ｒ７…第７抵抗素子、Ｒ８…第８抵抗素子、Ｃ１…第１コンデンサ、Ｃ２…第２コンデンサ、Ｃ３…第３コンデンサ、Ｃ４…第４コンデンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電対や測温抵抗体などの温度センサを利用した温度伝送器においてバーンアウトを検出するバーンアウト検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高い安全性が要求されるプラント（例えば化学プラント）には、通常のプラント操業を制御する制御・監視システムから独立して、事故を未然に防ぐための安全計装システムが導入されている。安全計装システムは、緊急時にプラントを安全側へと停止させるための専用システムであって、国際安全規格であるＩＥＣ６１５０８に適合することが望まれている。このＩＥＣ６１５０８では、安全度水準ＳＩＬ（Safety Integrity Level）によって定量的にリスク低減度が評価される。
【０００３】
安全計装システムのフィールド機器としては、熱電対や測温抵抗体等の温度センサによって検出した温度情報を伝送する温度伝送器が挙げられる。上述した規格を満たすために有効な温度伝送器（特に熱電対）の自己診断技術として、特許文献１に開示されているようなバーンアウト検出回路が知られている。
【０００４】
かかるバーンアウト検出回路では、バイアス回路（バイアス電源）よりバーンアウト検出電流を供給する。温度伝送器の断線時には、内部のコンデンサに電荷が徐々に充電され、最終的には後段のＡＤコンバータへの入力が上限値あるいは下限値に飽和する。これより、温度伝送器が断線しているか否かを診断する。
【０００５】
なお、内部のコンデンサを上限値に飽和させる方向へもっていくことをバーンアップ、下限値に飽和させる方向へもっていくことをバーンダウンと言う。温度センサが熱電対の場合には、通常バーンアップ、バーンダウンを選択可能になっており、トリップレベル（異常を検出する温度）に近づかないようにユーザがいずれかを選択可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６８２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に代表される従来のバーンアウト検出回路では、温度センサ（熱電対）側の故障（断線）か、これに直列に接続した回路側の故障（電気素子のオープン故障、断線等）かを判別することができない。また、自己診断時にバーンアップ、バーンダウンを選択可能とするためには、バーンアップ電源とバーンダウン電源（両方向の電源）がそれぞれ必要であった。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、温度伝送器の異常をより精細に診断可能であって、単一方向の電源でバーンアップおよびバーンダウンを選択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する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明の代表的な構成は、温度を電気信号に変換する温度センサの陽極側、陰極側にそれぞれ接続した端子ラインのバーンアウトを検出するバーンアウト検出回路において、センサ側にて陽極側、陰極側の端子ラインをそれぞれ分岐し、受信側にて反対側の端子ラインにそれぞれ合流するバイパスラインと、バイパスラインの合流点よりも受信側にて、端子ラインにバーンアウト検出電流を供給するバイアス電源と、バイパスラインの分岐点よりも受信側、かつ合流点よりもセンサ側にて、端子ラインを分岐して接続される第１コンデンサと、バイパスラインを分岐して接続される第２コンデンサと、第１コンデンサおよび第２コンデンサよりも受信側、かつバイパスラインの合流点よりもセンサ側にて、端子ラインおよびバイパスラインの導通を制御するマルチプレクサと、を含むことを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、異常が生じている箇所がバイパスラインの分岐点よりもセンサ側か受信側かを判別することができる。これより、継続使用（特に高温域での使用）によって消耗する熱電対側の故障（断線）か、後続する回路側の故障（電気素子のオープン故障、断線等）かを見極めることができ、適切なフィールドケアを実施することができる。また、端子ライン、バイパスラインの導通をマルチプレクサにて切り替えることで、単一方向の電源（バイアス電源）でバーンアップおよびバーンダウンを選択可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、温度伝送器の異常をより精細に診断可能であって、単一方向の電源でバーンアップおよびバーンダウンを選択することができるバーンアウト検出回路を提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のバーンアウト検出回路の一実施の形態を示す回路図である。
【図２】図１に示すバーンアウト検出回路のバーンアップおよびバーンダウンについて説明する回路図である。
【図３】図１に示すバーンアウト検出回路の異常の検出について説明する回路図である。
【図４】図１に示すバーンアウト検出回路の異常の検出について説明する回路図である。
【図５】図１に示すバーンアウト検出回路の異常の検出の動作を説明するフローチャートである。
【図６】図１に示すバーンアウト検出回路の応用例を示す回路図である。
【図７】比較例としてのバーンアウト検出回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[実施形態]
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１４】
図１は、本発明のバーンアウト検出回路１００の一実施の形態を示す回路図である。図１に示すように、バーンアウト検出回路１００は、温度を電気信号に変換する温度センサの陽極側、陰極側にそれぞれ接続した端子ライン（第１端子ラインＬ１、第２端子ラインＬ２）のバーンアウトを検出するための回路である。第１端子ラインＬ１、第２端子ラインＬ２とは、熱電対１２０の陽極側、陰極側（端子）に直列にそれぞれ接続したラインであって、例えば補償導線、ターミナルボード、コネクタ等を含む。
【００１５】
本実施形態では、温度センサとして、熱電対１２０を例示して説明する。熱電対１２０は、異なる２種の金属を接合することにより形成され、それぞれの熱電能の違いから生じる熱起電力に基づき温度を測定する。かかる熱起電力に基づき、熱電対１２０には一定の方向に電流Ｉ１が流れる。
【００１６】
バーンアウト検出回路１００には、センサ側にて第２端子ラインＬ２を分岐し、受信側（センサの反対側）にて反対側の第１端子ラインＬ１に合流する第１バイパスラインＬ３が備えられる。同様に、センサ側にて第１端子ラインＬ１を分岐し、受信側にて反対側の第２端子ラインＬ２に合流する第２バイパスラインＬ４が備えられる。
【００１７】
第１バイパスラインＬ３および第２バイパスラインＬ４の分岐点よりも受信側、かつ合流点よりもセンサ側にて、第１端子ラインＬ１および第２端子ラインＬ２の間には、第１コンデンサＣ１が接続される。第１コンデンサＣ１の手前側（センサ側）には、第１端子ラインＬ１に第１抵抗素子Ｒ１が、第２端子ラインＬ２に第２抵抗素子Ｒ２が備えられる。これより、第１抵抗素子Ｒ１と第１コンデンサＣ１との間、第２抵抗素子Ｒ２と第１コンデンサＣ１との間でローパスフィルタ（以下、「第１フィルタ部１２２」と称する）が形成され、電気信号に重畳するノイズが除去される。なお、第１コンデンサＣ１は必ずしも、第１端子ラインＬ１、第２端子ラインの間に接続される必要はなく、片側より分岐して接続されてもよい。
【００１８】
第１バイパスラインＬ３および第２バイパスラインＬ４の間には、第２コンデンサＣ２が接続される。第２コンデンサＣ２の手前側（センサ側）には、第１バイパスラインＬ３に第３抵抗素子Ｒ３が、第２バイパスラインＬ４に第４抵抗素子Ｒ４が備えられる。これより、第３抵抗素子Ｒ３と第２コンデンサＣ２との間、第４抵抗素子Ｒ４と第２コンデンサＣ２との間でローパスフィルタ（以下、「第２フィルタ部１２４」と称する）が形成され、電気信号に重畳するノイズが除去される。なお、第２コンデンサＣ２は必ずしも、第１バイパスラインＬ３、第２バイパスラインＬ４の間に接続される必要はなく、片側より分岐して接続されていてもよい。
【００１９】
第１コンデンサＣ１よりも受信側、かつ第１バイパスラインＬ３、第２バイパスラインＬ４の合流点よりもセンサ側では、第１端子ラインＬ１に第１スイッチング素子ＳＷ１が備えられ、第２端子ラインＬ２に第２スイッチング素子ＳＷ２が備えられる。同様に、第２コンデンサＣ２よりも受信側、かつ第１バイパスラインＬ３、第２バイパスラインＬ４の合流点よりもセンサ側では、第１バイパスラインＬ３に第３スイッチング素子ＳＷ３が備えられ、第２バイパスラインＬ４に第４スイッチング素子ＳＷ４が備えられる。
【００２０】
第１スイッチング素子ＳＷ１〜第４スイッチング素子ＳＷ４をそれぞれ独立に構成してもよいが、本実施形態ではこれらをマルチプレクサ１３２にて実現する。かかるマルチプレクサ１３２は、中央処理装置（CPU:Central Processing Unit）を含む半導体集積回路で構成される制御部１３４の制御を受け、各々のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４を開閉する（端子ライン、バイパスラインの導通を制御する）。
【００２１】
第１バイパスラインＬ３、第２バイパスラインＬ４の合流点よりも受信側には、第１端子ラインＬ１または第２端子ラインＬ２にバーンアウト検出電流を供給するバイアス電源１３０が備えられる。バイアス電源１３０には、バーンアウト検出電流の供給を制御するスイッチング素子が含まれる。これらよりもさらに受信側には、熱電対１２０から発信された電気信号を受信するプログラマブルゲインアンプ、およびＡ／Ｄコンバータが接続される（以下、「ＰＧＡ／ＡＤ１３６」と略称する）。
【００２２】
図２は、バーンアウト検出回路１００のバーンアップおよびバーンダウンについて説明する回路図である。図２（ａ）はバーンアップ選択時の回路図であり、図２（ｂ）がバーンダウン選択時の回路図である。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、バーンアップは、マルチプレクサ１３２の第１スイッチング素子ＳＷ１および第２スイッチング素子ＳＷ２をＯＮして、第３スイッチング素子ＳＷ３および第４スイッチングＳＷ４をＯＦＦすることで実現される。第１抵抗素子Ｒ１および第２抵抗素子Ｒ２にはバーンアウト検出電流Ｉ２が流れて、測温接点との温度差を拡大するように（測温接点の温度を高める方向に）作用する。
【００２４】
図２（ｂ）に示すように、バーンダウンは、マルチプレクサ１３２の第１スイッチング素子ＳＷ１および第２スイッチング素子ＳＷ２をＯＦＦして、第３スイッチング素子ＳＷ３および第４スイッチングＳＷ４をＯＮすることで実現される。第３抵抗素子Ｒ３および第４抵抗素子Ｒ４にはバーンアウト検出電流Ｉ３（バーンアウト検出電流Ｉ２とは逆方向）が流れて、測温接点との温度差を縮小するように（測温接点の温度を低くする方向に）作用する。
【００２５】
これより、第１スイッチング素子ＳＷ１および第２スイッチング素子ＳＷ２と、第３スイッチング素子ＳＷ３および第４スイッチング素子ＳＷ４とを組として切り替えることで、バーンアップとバーンダウンとを切り替えることが可能である。したがって、単一方向の電源でトリップレベル（異常を検出する温度）に近づかないように、バーンアップおよびバーンダウンを選択することができる。
【００２６】
図３および図４は、バーンアウト検出回路１００の異常の検出について説明する回路図である。図５は、バーンアウト検出回路１００の異常の検出の動作を示すフローチャートである。本実施形態では、第１バイパスラインＬ３、第２バイパスラインＬ４を設けたことにより、バーンアウトが検出された際に、より精細な診断を下すことができる。
【００２７】
詳細には、図３および図４に示すように、異常が生じている箇所が、第１バイパスラインＬ３、第２バイパスラインＬ４の分岐点（センサに近い分岐点）よりもセンサ側Ｘか受信側Ｙかを診断することができる。これより、継続使用（特に高温域での使用）によって消耗する熱電対１２０側の故障（断線）か、後続する回路側の故障（電気素子のオープン故障、断線等）かを見極めることができる。そのため、適切なフィールドケアを実施することができる。
【００２８】
以下、図５のフローチャートに則り、バーンアウト検出回路１００による自己診断方法について説明する（なお、かかるフローチャートにおける主体は、ＣＰＵすなわち制御部１３４である）。図３では、第１バイパスラインＬ３、第２バイパスラインＬ４の分岐点よりもセンサ側Ｘ（熱電対１２０）で断線した例を示している。
【００２９】
まず、図３（ａ）に示すように、第１スイッチング素子ＳＷ１および第２スイッチング素子ＳＷ２をＯＮ、第３スイッチング素子ＳＷ３および第４スイッチング素子ＳＷ４をＯＦＦした状態で（ステップＳ２００）、バーンアウト検出電流を供給する（ステップＳ２０２）。すると、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２に電圧がかかって、電荷が蓄積される。しかし、電荷が放出される経路はない。
【００３０】
そのため、バーンアウト検出電流が停止され、ＰＧＡ／ＡＤ１３６によって電圧が検出されると電圧が飽和していること（バーンアウト）が確認される（ステップＳ２０４のＹｅｓ）。ここで、電圧が飽和していない（熱電対１２０の正常な起電圧である）場合には（ステップＳ２０４のＮｏ）、熱電対１２０および後続する回路が正常であると判断される（ステップＳ２１２）。
【００３１】
電圧が飽和していた（バーンアウトが検出された）場合には（ステップＳ２０４のＹｅｓ）、バーンアウト検出電流を停止したまま、第１スイッチング素子ＳＷ１および第２スイッチング素子ＳＷ２をＯＦＦ、第３スイッチング素子ＳＷ３および第４スイッチング素子ＳＷ４をＯＮする（ステップＳ２０６）。そして、第２コンデンサＣ２に電荷が蓄積されているかどうかを確認する。
【００３２】
ここで、図３（ｂ）に示すように、センサ側Ｘ（熱電対１２０）で断線していたのであれば第２コンデンサＣ２にも電荷が蓄積されているため、ステップＳ２０４とは正負が逆の電圧が飽和していることが検出される（ステップＳ２０８のＹＥＳ）。これにより、分岐点よりもセンサ側Ｘで故障が発生していることを判断することができる（ステップＳ２１０）。
【００３３】
図４では、分岐点よりも受信側Ｙの第１抵抗素子Ｒ１がオープン故障した例を示している。まず、図４（ａ）に示すように、第１スイッチング素子ＳＷ１および第２スイッチング素子ＳＷ２をＯＮ、第３スイッチング素子ＳＷ３および第４スイッチング素子ＳＷ４をＯＦＦした状態（ステップＳ２００）で、バーンアウト検出電流を供給する（ステップＳ２０２）。
【００３４】
すると、第１コンデンサＣ１に電荷が蓄積されるが、第１抵抗素子Ｒ１で回路が切れているため第２コンデンサＣ２には電荷が蓄積されない。そして、第１コンデンサＣ１に蓄積された電荷は放出される経路がない。そのため、バーンアウト検出電流が停止され、ＰＧＡ／ＡＤ１３６によって電圧が検出されると電圧が飽和していること（バーンアウト）が確認される（ステップＳ２０４のＹｅｓ）。
【００３５】
これより、バーンアウト検出電流を停止したまま、第１スイッチング素子ＳＷ１および第２スイッチング素子ＳＷ２をＯＦＦ、第３スイッチング素子ＳＷ３および第４スイッチング素子ＳＷ４をＯＮして（ステップＳ２０６）、第２コンデンサＣ２に電荷が蓄積されているかどうかを確認する。
【００３６】
ここで、図４（ｂ）に示すように、第１抵抗素子Ｒ１がオープン故障している場合には、第２コンデンサＣ２には電荷が蓄積されていないため、ＰＧＡ／ＡＤ１３６にて電圧が検出されない（ステップＳ２０８のＮｏ）。これにより、分岐点よりも受信側Ｙが故障していることを判断することができる（ステップＳ２１４）。
【００３７】
本実施形態に対応する各図面は簡略化して図示しており、実際には熱電対１２０の受信側（分岐点よりも受信側Ｙ）には抵抗素子、インダクタ等が複数実装され得る。そのため、分岐点よりも受信側Ｙが故障していることを判断した場合には、各電気素子のオープン故障が疑われる。
【００３８】
なお、第１コンデンサＣ１よりも受信側にオープン故障した電気素子が実装されていた場合には、電荷が蓄積されるコンデンサが存在しない。かかる場合には、バイアス電源１３０から供給されるバーンアウト検出電流の電圧と、検出される電圧が一致することとなるので、これらを比較することによって第１コンデンサＣ１よりも受信側に異常が生じているか否かを検出するようにしてもよい。
【００３９】
熱電対１２０に直列に接続された抵抗素子、インダクタ等の精度変化を検出するために、バイアス電源１３０の出力を変動させてこれらの健全性を確認する活性化診断を取り入れるとよい。具体的には、本実施形態ではバーンアウトが検出されない場合、熱電対１２０の熱起電圧に、「バーンアウト検出電流×（第１抵抗素子Ｒ１＋第２抵抗素子Ｒ２）」に等しいバイアス電源１３０の電圧を加えたものが、ＰＧＡ／ＡＤ１３６に出力されるはずである。
【００４０】
これより、上記に基づき熱起電圧に加えられるバイアス電源１３０の電圧変化を導出し、対象とする電気素子の精度変化（例えば、第１抵抗素子Ｒ１の抵抗値の増減）を確認することができる。また、ＰＧＡ／ＡＤ１３６への出力電圧が正常かどうかに基づいて、マルチプレクサ１３２の固着故障（例えば、隣接するチャネルへの固着）を診断することも可能である。
【００４１】
図６は、バーンアウト検出回路１００の応用例（バーンアウト検出回路１０２）を示す回路図である。図６に示すように、バーンアウト検出回路１０２では、第１端子ラインＬ１、第２端子ラインＬ２が第１バイパスラインＬ３、第２バイパスラインＬ４に加えて、第３バイパスラインＬ５、第４バイパスラインＬ６によっても分岐されている。さらに、第３バイパスラインＬ３、第４バイパスラインＬ４が後述する第３フィルタ部１２６のセンサ側にて、第５バイパスラインＬ７、第６バイパスラインＬ８により分岐されている。各ラインの導通は、第１スイッチング素子ＳＷ１〜第８スイッチング素子ＳＷ８を含み、制御部１３４によって制御されるマルチプレクサ１３２に基づく。
【００４２】
第１バイパスラインＬ３、第２バイパスラインＬ４は、ターミナルボード（図５中のTurminal board）と、コネクタ（図５中のConnector）との間から分岐する。これにより、バーンアウトが検出された際に、第１バイパスラインＬ３、第２バイパスラインＬ４の分岐点よりもセンサ側Ｘの熱電対１２０、補償導線、ターミナルボードの故障か、これよりも受信側Ｙのコネクタ等の故障かを判別することができる。
【００４３】
第３バイパスラインＬ５、第４バイパスラインＬ６は、熱電対１２０（図５中のTC）と、補償導線（図５中のConpensation wire）との間から分岐する。これにより、バーンアウトが検出された際に、第３バイパスラインＬ５、第４バイパスラインＬ６の分岐点よりもセンサ側Ｚの熱電対１２０の故障か、これよりも受信側Ａの補償導線、ターミナルボード、コネクタ等の故障かを判別することができる。
【００４４】
第３バイパスラインＬ５には第５抵抗素子Ｒ５が備えられ、第４バイパスラインＬ６には第６抵抗素子Ｒ６が備えられる。第３バイパスラインＬ５の第５抵抗素子Ｒ５よりも受信側と、第４バイパスラインＬ６の第６抵抗素子Ｒ６よりも受信側とには、第３コンデンサＣ３が接続される。これより、第５抵抗素子Ｒ５と第３コンデンサＣ３との間、および第６抵抗素子Ｒ６と第３コンデンサＣ３との間でローパスフィルタ（以下、「第３フィルタ部１２６」と称する）が形成され、電気信号に重畳するノイズが除去される。
【００４５】
第５バイパスラインＬ７、第６バイパスラインＬ８は、第３フィルタ部１２６のセンサ側より分岐するため、第３フィルタ部１２６の故障を判別することができる。すなわち、第５抵抗素子Ｒ５、第６抵抗素子Ｒ６、第３コンデンサＣ３が故障しているか否かを判別することができる。
【００４６】
第５バイパスラインＬ７には第７抵抗素子Ｒ７が備えられ、第６バイパスラインＬ８には第８抵抗素子Ｒ８が備えられる。第５バイパスラインＬ７の第７抵抗素子Ｒ７よりも受信側と、第４バイパスラインＬ８の第８抵抗素子Ｒ８よりも受信側とには第４コンデンサＣ４が接続される。これより、第７抵抗素子Ｒ７と第４コンデンサＣ４との間、および第８抵抗素子Ｒ８と第４コンデンサＣ４との間でローパスフィルタ（以下、「第４フィルタ部１２８」と称する）が形成され、電気信号に重畳するノイズが除去される。
【００４７】
上述した構成のように、本発明の概念を適用してバイパスラインを設けるほど、より精細な診断を下すことができる。換言すれば、異常が生じる可能性がある箇所にバイパスラインを設けることで、バーンアウトが検出された際にその部分の異常か否かを判別することができる。
【００４８】
［実施形態の効果］
図７は、比較例としてのバーンアウト検出回路１１０を示す回路図である。図７に示すように、このようなバーンアウト検出回路１１０では、バーンアウトが検出された際に、熱電対１２０の断線か、これに直列に接続（後続）する第１フィルタ部１２２等の故障かを判別することができなかった。また、バーンアップ、バーンダウンを選択可能にするためには、バーンアップ電源１３０ａ、バーンダウン電源１３０ｂがそれぞれ必要であった。
【００４９】
これに対し、本実施形態にかかるバーンアウト検出回路１００、１０２によれば、異常が生じる可能性のある箇所にバイパスラインを設けて多重化を図ることで、バイパスラインのセンサ側で故障が生じているのか、受信側で故障が生じているのかを判別することができる。また、単一方向のバイアス電源１３０でバーンアップおよびバーンダウンを選択することができる。さらに、活性化診断を取り入れることで、より正確な自己診断を実施することができる。
【００５０】
なお、上記実施形態では、温度センサとして熱電対１２０を挙げて説明した。しかし、熱電対１２０に換えて測温抵抗体を採用してもよく、上記と同様の効果を奏することが可能である。
【００５１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、熱電対や測温抵抗体などの温度センサを利用した温度伝送器においてバーンアウトを検出するバーンアウト検出回路として利用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１００、１０２…バーンアウト検出回路、１２０…熱電対、１２２…第１フィルタ部、１２４…第２フィルタ部、１２６…第３フィルタ部、１２８…第４フィルタ部、１３０…バイアス電源、１３２…マルチプレクサ、１３４…制御部、１３６…ＰＧＡ／ＡＤ、ＳＷ１…第１スイッチング素子、ＳＷ２…第２スイッチング素子、ＳＷ３…第３スイッチング素子、ＳＷ４…第４スイッチング、ＳＷ５…第５スイッチング素子、ＳＷ６…第６スイッチング素子、ＳＷ７…第７スイッチング素子、ＳＷ８…第８スイッチング素子、Ｌ１…第１端子ライン、Ｌ２…第２端子ライン、Ｌ３…第１バイパスライン、Ｌ４…第２バイパスライン、Ｌ５…第３バイパスライン、Ｌ６…第４バイパスライン、Ｒ１…第１抵抗素子、Ｒ２…第２抵抗素子、Ｒ３…第３抵抗素子、Ｒ４…第４抵抗素子、Ｒ５…第５抵抗素子、Ｒ６…第６抵抗素子、Ｒ７…第７抵抗素子、Ｒ８…第８抵抗素子、Ｃ１…第１コンデンサ、Ｃ２…第２コンデンサ、Ｃ３…第３コンデンサ、Ｃ４…第４コンデンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度を電気信号に変換する温度センサの陽極側、陰極側にそれぞれ接続した端子ラインの断線を検出するバーンアウト検出回路において、
センサ側にて前記陽極側、陰極側の端子ラインをそれぞれ分岐し、受信側にて反対側の端子ラインにそれぞれ合流するバイパスラインと、
前記バイパスラインの合流点よりも受信側にて、前記端子ラインにバーンアウト検出電流を供給するバイアス電源と、
前記バイパスラインの分岐点よりも受信側、かつ前記合流点よりもセンサ側にて、前記端子ラインを分岐して接続される第１コンデンサと、
前記バイパスラインを分岐して接続される第２コンデンサと、
前記第１コンデンサおよび第２コンデンサよりも受信側、かつ前記バイパスラインの合流点よりもセンサ側にて、前記端子ラインおよび前記バイパスラインの導通を制御するマルチプレクサと、
を含むことを特徴とするバーンアウト検出回路。
【請求項２】
前記温度センサは、２種の金属線を接合することにより構築された熱電対であ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。
【請求項１】
温度を電気信号に変換する温度センサの陽極側、陰極側にそれぞれ接続した端子ラインの断線を検出するバーンアウト検出回路において、
センサ側にて前記陽極側、陰極側の端子ラインをそれぞれ分岐し、受信側にて反対側の端子ラインにそれぞれ合流するバイパスラインと、
前記バイパスラインの合流点よりも受信側にて、前記端子ラインにバーンアウト検出電流を供給するバイアス電源と、
前記バイパスラインの分岐点よりも受信側、かつ前記合流点よりもセンサ側にて、前記端子ラインを分岐して接続される第１コンデンサと、
前記バイパスラインを分岐して接続される第２コンデンサと、
前記第１コンデンサおよび第２コンデンサよりも受信側、かつ前記バイパスラインの合流点よりもセンサ側にて、前記端子ラインおよび前記バイパスラインの導通を制御するマルチプレクサと、
を含むことを特徴とするバーンアウト検出回路。
【請求項２】
前記温度センサは、２種の金属線を接合することにより構築された熱電対であ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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−６８０７９（Ｐ２０１２−６８０７９Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１１７８５（Ｐ２０１０−２１１７８５）
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
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