KR20040072883A

KR20040072883A - Thermometric sensor circuit

Info

Publication number: KR20040072883A
Application number: KR1020030008541A
Authority: KR
Inventors: 이종표
Original assignee: 엘지산전 주식회사
Priority date: 2003-02-11
Filing date: 2003-02-11
Publication date: 2004-08-19

Abstract

PURPOSE: A temperature measurement sensor circuit is provided to measure accurately the temperature by reading a contact voltage between both ends of a temperature measurement resistance as a differential voltage. CONSTITUTION: A temperature measurement sensor circuit includes a differential voltage detection unit, a memory, and a microcomputer. The differential voltage detection unit(20) receives voltages from conducting wires branched from both ends of a temperature measurement resistance and detects the voltage between both ends of the temperature measurement resistance by using the differential voltage having the increased impedance. The memory(30) is used for storing temperature values corresponding to resistance values as a temperature-resistance value table. The microcomputer(40) is used for calculating a temperature measurement resistance value according to the output voltage of the differential voltage detection unit and determines a temperature value corresponding to the temperature measurement resistance value.

Description

Temperature sensor circuit {THERMOMETRIC SENSOR CIRCUIT}

본 발명은 측온 센서 회로에 관한 것으로, 특히 측온저항의 3선식 배선의 센서 입력오차를 극복하기 위한 4선식 회로구성 방식으로 보다 정밀한 온도 측정을 할 수 있도록 한 측온 센서 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a temperature sensor circuit, and more particularly, to a temperature sensor circuit capable of performing a more precise temperature measurement in a four-wire circuit configuration to overcome a sensor input error of a three-wire wiring of a resistance thermometer.

일반적으로, 측온 센서 회로를 온도에 따라 그 저항값이 변화하는 측온저항을 이용하여 그 측온저항에 걸린 전압값을 검출한 다음, 평균적인 데이터를 참보하여 온도를 측정하는 회로로서, 계장제어 분야에서 주로 사용한다. 이와 같은 측온센서 회로는 프로그램머블 로직 콘트롤러(programmable logic controller) 등의 발달로 인하여 다수개의 측온 센서를 하나의 제어기에서 처리하는 멀티 채널 제어방식이 증가하고 있는 추세이다. 이와 같이 하나의 제어기에서 다수의 측온 센서 회로를 제어하는 과정에서 배선이 복잡해지며 특정 배선이 단선된 경우 그 단선된 배선을 찾아 수리하기가 용이하지않았으며, 이러한 측온 센서 회로를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.In general, the temperature sensor circuit detects the voltage value of the RTD by using the RTD whose resistance value changes with temperature, and then measures the temperature by referring to the average data. Mainly used. As such a temperature sensor circuit has been developed, a multi-channel control scheme for processing a plurality of temperature sensors in one controller is increasing due to the development of a programmable logic controller. As such, the wiring becomes complicated in the process of controlling a plurality of RTD circuits in one controller, and when a specific wiring is broken, it is not easy to find and repair the disconnected wiring. Refer to the accompanying drawings of the RTD circuit. When described in detail as follows.

도 1은 종래 측온 센서 회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 전원전압(VI)을 저항(R1)을 통해 일측단자에 인가함과 아울러 전원전압(VI)을 상호 직렬접속된 저항(R2), (R3)을 통해 타측단자에 인가하고, 그 타측단을 접지한 측온저항체(Rt)로구성한다.1 is a conventional RTD circuit diagram, as shown in FIG. 1, in which a power supply voltage VI is applied to one terminal through a resistor R1, and a power supply voltage VI is connected in series with each other. It is applied to the other terminal through), and the other end is composed of a resistance thermometer (Rt) grounded.

미설명 부호(r1), (r2), (r3)는 도선의 저항이며, 모두 동일한 값으로 가정하고, 상기 저항(R1), (R2)은 상호 동일한 값으로 구성하며, 상기와 같은 구성을 다수개 사용하여 여러곳의 온도를 검출하게 된다.Reference numerals r1, r2, and r3 are the resistances of the conductive wires, and it is assumed that they are all the same value, and the resistors R1 and R2 are configured to be the same value and have the same configuration as described above. Using several dogs will detect multiple temperatures.

이하, 상기와 같이 구성된 종래 측온 저항체 센서의 단선검출방법을 설명한다.Hereinafter, the disconnection detection method of the conventional RTD sensor configured as described above will be described.

먼저, 전원전압(VI)이 인가되면 측온저항(Rt)에는 소정의 전압이 인가된다. 이때 온도가 변화하면 그 측온저항(Rt)의 저항값이 변화하게 되고, 그 측온저항(Rt)의 전압값을 변화하게 된다. 이와 같은 전압값, 즉 측온저항(Rt)의 저항값의 변화를 이용하여 온도를 검출하게 되며 이와 같은 과정을 수식으로 풀어 설명하면 다음과 같다.First, when the power supply voltage VI is applied, a predetermined voltage is applied to the RTD. At this time, when the temperature changes, the resistance value of the RTD is changed, and the voltage value of the RTD is changed. The temperature is detected by using the change of the voltage value, that is, the resistance value of the RTD.

상기 측온저0항(Rt)에 인가된 전압을 Va, 상기 저항(R2)와 저항(R3)의 접점측 전압을 Vb, 그리고 각 도선저항(r1, r2, r3)의 저항값을 r, 저항값이 같은 저항(R1), (R2)의 저항값을 R로 표시하면 출력전압(V0)은 아래의 수학식 1로 표시할 수 있다.The voltage applied to the RTD (Rt) is Va, the contact side voltages of the resistor R2 and the resistor R3 are Vb, and the resistance value of each lead resistance r1, r2, r3 is r, resistance When the resistance values of the resistors R1 and R2 having the same value are represented by R, the output voltage V0 may be represented by Equation 1 below.

상기 수학식 1을 정리하면 아래의 수학식 2와 같이 정리할 수 있다.If Equation 1 is arranged, Equation 2 may be arranged.

또한, 현재 알고자하는 값이 측온저항(Rt)의 저항값이므로, 측온저항(Rt)에 대해 상기 수학식 2를 다시 정리하면 아래의 수학식 3과 같다.In addition, since the current value is a resistance value of the RTD, the equation (2) is rearranged with respect to the RT (Rt).

상기의 식3에서 R, R3, VI는 알고 있는 회로상수이며, V0는 아날로그/디지탈변환을 통해 읽어들인 값이므로 알 수 있고,도선저항(r)은 사용도선의 규격을 사용하면 되므로, 모든 값을 알 수 있어 측온저항(Rt)의 저항값을 계산할 수 있게 된다.In Equation 3, R, R3, and VI are known circuit constants, and V0 is a value read through an analog / digital conversion, and the wire resistance (r) can be used because all the values are used. It can be seen that the resistance value of the RTD can be calculated.

이와 같이 계산이 완료되면 그 저항값에 해당하는 온도의 값을 온도센서의 제조사에서 제공하는 온도-저항표에서 찾아 온도를 알 수 있게 된다.When the calculation is completed as described above, the temperature value corresponding to the resistance value can be found in the temperature-resistance table provided by the manufacturer of the temperature sensor.

그러나, 상기와 같이 동작하는 종래 장치에 있어서, 3선식 입력회로는 측온저항의 도선이 길어질때 선간 재질등으로 인한 임피던스 차이가 발생하는데 이로 인해 발생하는 오차는 전적으로 도선의 재질이 일정해야 하고 그래서 도선저항이 각각 동일해야 정밀도가 보장되는 문제점이 있었다.However, in the conventional apparatus operating as described above, in the 3-wire input circuit, the impedance difference due to the material between the wires occurs when the wire of the RTD becomes long, and the error caused by this should be made of a constant wire material. There was a problem that the accuracy is guaranteed only when the resistance is the same.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 3선식 배선의 센서입력 오차를 극복하기 위해 4선식 배선의 측온 저항의 양단접점에서 분기된 도선을 수MΩ이상의 임피던스가 큰 차동전압 검출부를 통해 그 측온 저항 전압을 검출함으로써, 그 측온 저항의 양단접점에서 분기된 도선 저항에 의해 발생하는 전압강하분을 무시할 수 있어 도선의 길이에 관계없이 상기 측온 저항 양단의 접점측 전압을 차동전압으로 읽어들여 정밀한 온도를 측정을 할 수 있도록 한 측온 센서 회로를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and in order to overcome the sensor input error of the 3-wire wiring, a differential voltage having a large impedance of several MΩ or more at the conductors branched at both ends of the RTD of the 4-wire wiring By detecting the RTD voltage through the detector, it is possible to ignore the voltage drop caused by the wire resistance branched at the both ends of the RTD. Its purpose is to provide a temperature sensor circuit that can be read in to measure temperature precisely.

도 1은 종래 측온 센서 회로도.1 is a conventional temperature sensor circuit diagram.

도 2는 본 발명 측온 센서회로에 대한 구성을 보인 회로도.Figure 2 is a circuit diagram showing a configuration for the temperature sensor circuit of the present invention.

도 3은 도 2의 차동 전압 검출부를 이용한 3선식 배선의 측온 센서 회로도.3 is a temperature sensor circuit diagram of a 3-wire wiring using the differential voltage detector of FIG. 2;

도 4은 도 2의 차동 전압 검출부를 이용한 2선식 배선의 측온 센서 회로도.4 is a temperature sensor circuit diagram of a 2-wire wiring using the differential voltage detector of FIG. 2;

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***

Rt: 측온 저항 R11, R12: 도선 저항Rt: RTD R11, R12: Lead resistance

r11, r12: V+, V-의 양단 저항 20: 차동전압 검출부r11, r12: Resistance between both ends of V + and V- 20: Differential voltage detector

30: 메모리부 40: 마이컴30: memory 40: microcomputer

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 측온 저항의 양단 전압을 검출하여 온도를 측정함에 있어서, 4선식 배선의 측온 저항 양단 접점에서 분기된 도선을 통해 인가되는 전압을 입력받아 임피던스가 증가된 차동전압으로 측온 저항의 양단전압을 검출하는 차동전압 검출부와; 저항값에 해당하는 온도의 값을 온도-저항값 테이블로 기 저장해 놓은 메모리부와; 상기 차동전압 검출부의 출력전압에 따라 연산된 측온 저항값을 연산하고 연산된 측온 저항값과 일치하는 온도를 상기 메모리부의 온도 저항값 테이블로부터 읽어와서 온도를 결정하는 마이컴으로 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, in measuring the temperature by detecting the voltage across the RTD, measuring the temperature, the impedance is increased by receiving a voltage applied through the conductors branched from the contact across the RTD of the 4-wire wiring A differential voltage detector detecting a voltage across the RTD with a differential voltage; A memory unit for storing a temperature value corresponding to a resistance value in a temperature-resistance value table; The microcomputer may be configured to calculate a temperature resistance value calculated according to the output voltage of the differential voltage detector, and to determine a temperature by reading a temperature corresponding to the calculated temperature resistance value from the temperature resistance value table of the memory unit.

이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명 측온 센서회로에 대한 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시된 바와 같이 측온 저항(Rt)의 양단 전압을 검출하여 온도를 측정함에 있어서,FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the temperature sensor circuit of the present invention. As shown therein, in detecting the voltage at both ends of the resistance thermometer Rt, the temperature is measured.

4선식 배선의 측온 저항(Rt) 양단 접점에서 분기된 도선을 통해 인가되는 전압을 입력받아 임피던스가 증가된 차동전압으로 측온 저항(Rt)의 양단전압을 검출하는 차동전압 검출부(20)와; 저항값에 해당하는 온도의 값을 온도-저항값 테이블로 기 저장해 놓은 메모리부(30)와; 상기 차동전압 검출부(20)의 출력전압에 따라 측온 저항값을 연산하고, 연산된 측온 저항값과 일치하는 온도를 상기 메모리부(30)의 온도-저항값 테이블로부터 읽어와서 온도를 결정하는 마이컴(40)으로 구성된 것을 특징으로 한다.A differential voltage detection unit 20 which receives a voltage applied through a lead wire branched from a contact between the RTD of the 4-wire wiring and detects a voltage between both ends of the RTD with a differential voltage having an increased impedance; A memory unit 30 which stores a temperature value corresponding to a resistance value in a temperature-resistance value table; The microcomputer calculates the RTD value according to the output voltage of the differential voltage detector 20 and reads the temperature corresponding to the calculated RTD value from the temperature-resistance value table of the memory unit 30 to determine the temperature. And 40).

또한, 상기 측온 저항은 전원 전압과 제1, 제2 도선이 직렬연결되도록 접속되고, 그 제1, 제2 도선의 접점에서 각각 분기된 제3, 제4 도선을 차동전압 검출부로 입력되게 구성된 것으로, 이와같이 구성된 본 발명에 대한 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.In addition, the RTD is connected so that the power supply voltage and the first and second conductors are connected in series, and the third and fourth conductors branched at the contacts of the first and second conductors are input to the differential voltage detector. When described in detail, the action and effect on the present invention configured as described above.

먼저, 본 발명은 3선식 배선의 측온 센서회로의 측온저항의 전압을 읽어들어들이는 중 발생하는 오차를 보상하기 위한 4선식 측온 센서회로구성 방식을 설명한다.First, the present invention will be described a four-wire temperature sensor circuit configuration method for compensating for errors occurring while reading the voltage of the temperature resistance resistor of the temperature sensor circuit of the three-wire wiring.

도 2는 본 발명 측온 센서회로를 보인 예시도로서, 이에 도시한 바와 같이 전원 전압(VI)을 저항(R11)과 직렬접속된 측온 저항(Rt) 및 저항(R12)을 통해 인가함으로써, 전류흐름이 VI->R11->Rt->R12로 형성된다.FIG. 2 is an exemplary view showing a temperature sensor circuit of the present invention. As shown therein, a current flow is applied by applying a power supply voltage VI through a resistance thermometer Rt and a resistor R12 connected in series with a resistor R11. It is formed from VI-> R11-> Rt-> R12.

그러면, 상기 측온 저항(Rt)에는 일정 전압이 발생하게 되고, 그 측온 저항(Rt)의 양단 전압을 검출하기 위해, 그 측온 저항(Rt) 양단의 접점전압을 V+와 V-의 차로 구한다.Then, a constant voltage is generated in the RTD, and in order to detect the voltage at both ends of the RTD, the contact voltage across the RTD is determined by the difference between V + and V-.

이때, V+, V-의 양단의 저항(r11)(r12)의 저항값은 차동전압 검출부(20)의 수MΩ이상의 임피던스에 비해 무시할 수 있을정도의 저항값이므로 상기 저항(r11)(r12)의 전압강하는 무시할 수 있게 된다.In this case, since the resistance values of the resistors r11 and r12 at both ends of V + and V- are negligible compared to the impedance of a number MΩ or more of the differential voltage detector 20, The voltage drop can be ignored.

상기와 같은 과정에 의해, 상기 차동전압 검출부(20)는 측온 저항(Rt)의 양단 전압을 마이컴(40)으로 출력하고 이에, 상기 마이컴(40)은 그 양단 전압과 알고 있는 회로 상수인 전원 전압(VI), 도선 저항(R11, R12)을 이용하여 측온 저항(Rt)의 저항값을 계산하고, 그 계산된 측온 저항(Rt)의 저항값과 메모리부(30)에 기 저장된 온도-저항값 테이블을 비교하여 일치하는 저항값에 따른 온도를 읽으므로 정밀한 온도를 측정할 수 있다.By the above process, the differential voltage detector 20 outputs the voltage across the RTD to the microcomputer 40, and the microcomputer 40 supplies the voltage between the voltages of the terminals and the power supply voltage which is a known circuit constant. (VI), the resistance value of the RTD is calculated using the wire resistances R11 and R12, the resistance value of the calculated RTD and the temperature-resistance value previously stored in the memory unit 30; By comparing the tables and reading the temperature according to the matching resistance values, precise temperature can be measured.

또한, 도 3, 도 4에 도시된 바와 같이 상기한 바와 같은 4선식에서 저항(R11)의 도선이 없는 3선식 배선과 그 3선식 배선중 저항(R12)의 도선이 없는 2선식 배선에서도 본 발명의 차동전압 검출부를 적용하여 구성할 수 있다.In addition, as shown in Figs. 3 and 4, the present invention also applies to the three-wire wiring without the conductor of the resistor R11 and the two-wire wiring without the conductor of the resistor R12 in the three-wire wiring as described above. It can be configured by applying a differential voltage detector of.

따라서, 본 발명은 4선식 배선의 측온 저항의 전압을 검출함에 있어, 임피던스가 큰 차동전압 검출부를 통해 도선의 임피던스 분포차에 의해 발생하는 오차를 보상하여 정밀한 온도를 측정할 수 있다.Therefore, in the present invention, when detecting the voltage of the RTD of the 4-wire wiring, the differential voltage detection unit having a large impedance compensates for an error caused by the difference in impedance distribution of the conductors, thereby measuring the precise temperature.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 4선식 배선의 측온 저항의 양단접점에서 분기된 도선을 수MΩ이상의 임피던스가 큰 차동전압 검출부를 통해 그 측온 저항 전압을 검출함으로써, 그 측온 저항의 양단접점에서 분기된 도선 저항에 의해 발생하는 전압강하분을 무시할 수 있어 도선의 길이에 관계없이 상기 측온 저항 양단의 접점측 전압을 차동전압으로 읽어들여 정밀한 온도를 측정할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention branches the conducting wire branched at both ends of the RTD of the 4-wire wiring by detecting the RTD voltage through a differential voltage detector having a large impedance of several MΩ, thereby branching at both ends of the RTD. Since the voltage drop generated by the conductor resistance can be ignored, the temperature of the contact side of both ends of the RTD can be read as a differential voltage regardless of the length of the conductor, so that accurate temperature can be measured.

Claims

In measuring the temperature by detecting the voltage across the RTD,

A differential voltage detection unit configured to detect a voltage between both ends of the RTD with a differential voltage having an increased impedance by receiving a voltage applied through a conducting wire branched from a contact between the RTD of the 4-wire wiring;

A memory unit for storing a temperature value corresponding to a resistance value in a temperature-resistance value table;

A temperature sensor comprising a microcomputer for calculating a temperature resistance value calculated according to the output voltage of the differential voltage detector and reading a temperature corresponding to the calculated temperature resistance value from the temperature resistance value table of the memory unit to determine the temperature. Circuit

The temperature measuring resistor of claim 1, wherein the temperature resistance is connected so that the power supply voltage and the first and second conductors are connected in series, and the third and fourth conductors branched from the contacts of the first and second conductors, respectively, to the differential voltage detector. A temperature sensor circuit, characterized in that configured to be input.