CN117596567A - 信号处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够以小型的结构对信号进行无线传送的信号处理装置。信号处理装置(10)具有：信号处理部(20)，其对从传感器(50)输入的信号进行处理；无线通信部(30)，其将基于信号处理部(20)的输出的信号向外部装置进行无线通信；以及绝缘部(40)，其使得信号处理部(20)的结构部的至少一部分与无线通信部(30)绝缘。

Description

信号处理装置

技术领域

本发明涉及一种信号处理装置。

背景技术

当前，已知对输出进行无线传送的信号处理装置(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2019-120628号公报

在无线通信装置与信号处理装置分体构成的情况下，由无线通信装置及信号处理装置构成的装置整体增大。

发明内容

本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供能够以小型的结构对信号进行无线传送的信号处理装置。

几个实施方式所涉及的信号处理装置具有：信号处理部，其对从传感器输入的信号进行处理；无线通信部，其将基于所述信号处理部的输出的信号向外部装置进行无线通信；以及绝缘部，其使得所述信号处理部的结构部的至少一部分与所述无线通信部绝缘。由此，能够将信号处理部的结构部与无线通信部一起收容于小型的壳体。另外，信号处理部的结构部不易受到来自无线通信部的噪声的影响。其结果，能够实现能以小型的结构对信号进行无线传送的信号处理装置。

在一个实施方式所涉及的信号处理装置的基础上，所述信号处理部的所述结构部可以包含被从所述传感器输入信号的信号输入输出部、对来自所述传感器的信号进行处理的控制部、对所述传感器及所述信号输入输出部供电的传感器电源、或者对所述无线通信部、所述控制部及所述传感器电源供电的电源部的至少1个。所述绝缘部可以使得所述信号输入输出部、所述控制部、传感器电源或者所述电源部的至少1个与所述无线通信部绝缘。由此，能够将信号处理部的结构部与无线通信部一起收容于小型的壳体。另外，信号处理部的结构部不易受到来自无线通信部的噪声的影响。其结果，能够实现能以小型的结构对信号进行无线传送的信号处理装置。

在一个实施方式所涉及的信号处理装置的基础上，所述信号处理部可以包含与多个所述传感器分别连接的多个信道。所述绝缘部可以使得所述多个信道中的至少1个信道与其他信道绝缘。由此，能够减弱信道间的彼此的影响。其结果，能够实现能以小型的结构对信号进行无线传送的信号处理装置。

在一个实施方式所涉及的信号处理装置的基础上，所述绝缘部可以使得包含所述无线通信部、所述控制部以及所述电源部在内的电路、与包含所述信号输入输出部以及所述传感器电源在内的电路绝缘。由此，能够简化绝缘部的配置。另外，能够削减绝缘部的部件数量。其结果，能够实现能以小型的结构对信号进行无线传送的信号处理装置。

在一个实施方式所涉及的信号处理装置的基础上，所述控制部可以以使得对检测到异常的所述传感器供电的所述传感器电源再启动的方式控制所述电源部。由此，在检测到传感器的异常时，能够使得传感器自动或远程地再启动。其结果，能够提高信号处理装置的便利性。

发明的效果

根据本发明，能够提供能以小型的结构对信号进行无线传送的信号处理装置。

附图说明

图1是表示对比例所涉及的信号处理装置的框图。

图2是表示一个实施方式所涉及的信号处理装置的结构例的框图。

图3是表示使得信号处理部中的信号输入输出部及传感器电源相对于无线通信部而绝缘的结构例的框图。

图4是表示使得整个信号处理部相对于无线通信部而绝缘的结构例的框图。

图5是表示使得分别与多个传感器连接的信道绝缘的结构例的框图。

具体实施方式

(对比例)

能想到如下系统，即，利用信号处理装置接收来自传感器等的模拟信号，使其实现数字化而通过有线通信传送至云端等上位系统。然而，在利用有线通信的系统中，通信配线的繁琐、或者公司内部的系统方面的许可认可手续等的组成系统的方面的限制或者成本增大。

另一方面，为了避免配线的繁琐、或者通信系统的许可认可手续的问题，考虑利用无线通信而并非有线通信。如图1所示，对比例所涉及的系统90具有信号处理装置91、无线通信装置92、绝缘电源93以及传感器94。

传感器94将表示各种物理量的测定结果的模拟信号或数字信号等信号输出至信号处理装置91。信号处理装置91以Ethernet(注册商标)或RS485等各种方式对从传感器94输入的信号进行变换，并将变换后的信号输出至无线通信装置92。无线通信装置92通过无线通信将由信号处理装置91变换后的信号发送至外部装置。无线通信装置92也称为网关。无线通信装置92包含LTE(Long Term Evolution)路由器等无线通信装置。外部装置包含云环境等上位系统。信号处理装置91及无线通信装置92利用从绝缘电源93供给的电力而执行动作。传感器94利用从信号处理装置91供给的电力而执行动作。

在对比例所涉及的系统90中，信号处理装置91以不易受到因无线通信装置92的无线通信产生的噪声的影响的方式，与无线通信装置92分体构成。另外，信号处理装置91通过被从绝缘电源93供电，以不易受到通过电源线由无线通信装置92的无线通信产生的噪声的影响的方式相对于无线通信装置92绝缘。在该情况下，配电盘或配线盒变得大型化。要求将信号处理装置91及无线通信装置92收纳于小型的壳体。

在这里，在无线通信功能与信号变换功能接近配置而收纳于小型的壳体的情况下，因电容耦合而产生如下问题，即，因传感器配线侧的噪声或无线通信机侧的噪声、或者电源的晃动等而使得无线通信装置92与传感器94的输出信号彼此干扰并造成不良影响。

因此，本发明对设置有使得无线通信功能与信号变换功能绝缘的绝缘部并紧凑地收纳于小型的壳体的、具有无线通信功能的信号处理装置10(参照图2)进行说明。本发明所涉及的信号处理装置10包含信号处理装置、可编程控制器、温度计、流量计或者传送器等各种装置。另外，本发明所涉及的信号处理装置10能够在小规模仪表、工业测量仪、变换器或分散系统等市场中得到推广。

(本发明的实施方式)

如图2所示，一个实施方式所涉及的信号处理系统1具有信号处理装置10、传感器50以及外部电源60。

传感器50对压力或温度等物理量进行测定，将测定数据变换为电信号并输出至信号处理装置10。传感器50可以利用从信号处理装置10供给的电力而执行动作。传感器50可以利用从其他电源供给的电力而并非从信号处理装置10供给的电力来执行动作。此外，除了配置于信号处理装置10的外部以外，传感器50可以配置于信号处理装置10的内部，另外，可以配置于信号处理装置10的外部及内部这两者。

外部电源60对信号处理装置10供给电力。外部电源60可以包含蓄电池或燃料电池等，也可以包含对从电网接收到的电力进行变换的调节器等。外部电源60可以是电网本身。

信号处理装置10具有信号处理部20以及无线通信部30。信号处理部20对从传感器50输入的信号进行处理。信号处理部20例如可以包含以Ethernet(注册商标)或RS485等各种方式对从传感器50输入的信号进行变换的信号处理装置。信号处理部20构成为对传感器50供电。

无线通信部30执行信号处理部20与外部装置之间的无线通信，通过无线通信将由信号处理部20处理后的信号发送至外部装置。即，无线通信部30对基于信号处理部20的输出的信号向外部装置进行无线通信。无线通信部30可以包含LTE路由器等无线通信装置。外部装置可以包含云环境等上位系统。

＜无线通信部30与信号处理部20的绝缘的结构例＞

如图3所示，信号处理装置10还具有绝缘部40。绝缘部40构成为使得无线通信部30与信号处理部20的至少一部分绝缘。绝缘部40具有信号绝缘部42以及电源绝缘部44。信号绝缘部42可以构成为以使得由信号线连接的多个结构部与无线通信部30彼此绝缘的方式，包含例如具有绝缘功能的芯片或者绝缘耦合器等。电源绝缘部44可以构成为以使得由电源线连接的多个结构部彼此绝缘的方式，例如包含绝缘变压器等。在图3的框图中，信号处理装置10利用绝缘部40而划分为彼此绝缘的2个区域。彼此绝缘的2个区域的边界由从信号绝缘部42及电源绝缘部44通过的点划线表示。即，信号处理装置10在由点划线所示的边界处绝缘。

信号处理部20具有控制部21、信号输入输出部22、电源部23以及传感器电源24。信号处理部20并不局限于具有上述所有部件的情况，也可以仅具有其中的一部分。

将各结构部连接的实线表示电源线。电源部23将从外部电源60供给的电力向各结构部供给。电源部23例如可以构成为包含调节器、逆变器或转换器等。

电源部23对无线通信部30、控制部21以及传感器电源24供给电力。传感器电源24对信号输入输出部22及传感器50供给电力。电源部23经由电源绝缘部44并利用电源线而分别与信号输入输出部22及传感器电源24连接。在该情况下，电源绝缘部44构成为使得电源部23与信号输入输出部22及传感器电源24电绝缘并且供给电力。

将各结构部连接的虚线箭头表示基于信号线的信号的流动。从传感器50输出的信号被输入至信号输入输出部22。信号输入输出部22例如可以包含将从传感器50输出的模拟信号变换为数字信号的AD变换器。信号输入输出部22例如可以包含接收从传感器50输出的HART通信等的数字信号的接收器。

从信号输入输出部22输出的信号经由信号绝缘部42而输入至控制部21。信号绝缘部42构成为使得信号输入输出部22与控制部21之间电绝缘并且传输信号。控制部21将信号输出至无线通信部30。控制部21可以对从信号输入输出部22输入的信号进行处理并输出至无线通信部30，也可以将从信号输入输出部22输入的信号直接输出至无线通信部30。

如以上所述，在图3举例所示的信号处理装置10中，无线通信部30与信号输入输出部22及传感器电源24绝缘。即，无线通信部30与信号处理部20的至少一部分绝缘。信号输入输出部22通过信号绝缘部42而与无线通信部30绝缘，从而即使与无线通信部30一起收容于相同的壳体，也不易受到来自无线通信部30的噪声的影响。另外，信号输入输出部22及传感器电源24通过电源绝缘部44而与无线通信部30绝缘，从而不易因电源的晃动等而产生无线通信部30与传感器50之间的相互干扰。另外，无线通信部30与信号输入输出部22及传感器电源24不易彼此造成不良影响。其结果，能够将信号处理部20与无线通信部30收纳于小型的壳体，并能够实现从传感器50等输入的模拟信号或数字信号的良好且稳定的品质的无线发送。

如图4举例所示，在一个实施方式所涉及的信号处理系统1中，信号处理装置10可以以使得无线通信部30与信号处理部20的所有结构部绝缘的方式具有绝缘部40。具体而言，信号绝缘部42构成为使得无线通信部30与控制部21绝缘。控制部21不经由信号绝缘部42而与信号输入输出部22及电源部23连接。另外，电源绝缘部44构成为使得无线通信部30与电源部23绝缘。电源部23不经由电源绝缘部44而与控制部21、信号输入输出部22以及传感器电源24连接。

使得信号处理部20的所有结构部都与无线通信部30绝缘，从而即使信号处理部20与无线通信部30一起收容于相同的壳体，也不易受到来自无线通信部30的噪声的影响。另外，通过电源绝缘部44使得信号处理部20的所有结构部都与无线通信部30绝缘，从而不易因电源的晃动等而产生无线通信部30与传感器50之间的相互干扰。其结果，能够将信号处理部20及无线通信部30收纳于小型的壳体，实现从传感器50等输入的模拟信号或数字信号的良好且稳定的品质的无线发送。

在图3或图4举例所示的信号处理装置10中，控制部21未与电源部23绝缘，因此能够通过不经由信号绝缘部42的信号线而将控制信号输出至电源部23。

在信号处理装置10中，与无线通信部30绝缘的各结构部能够实现任意组合。绝缘部40可以配置为，仅使得控制部21、信号输入输出部22、电源部23或传感器电源24中的1个结构部与无线通信部30绝缘。例如在只有控制部21与无线通信部30绝缘的情况下，信号绝缘部42分别配置于控制部21与无线通信部30之间、控制部21与信号输入输出部22之间、以及控制部21与电源部23之间。并且，电源绝缘部44仅配置于控制部21与电源部23之间。

绝缘部40可以配置为，使得控制部21、信号输入输出部22、电源部23或传感器电源24中的2个结构部与无线通信部30绝缘。绝缘部40可以配置为使得控制部21、信号输入输出部22、电源部23或传感器电源24中的3个结构部与无线通信部30绝缘。另外，如图4举例所示，绝缘部40可以配置为使得控制部21、信号输入输出部22、电源部23或者传感器电源24的4个结构部全部都与无线通信部30绝缘。

无论与无线通信部30绝缘的结构部的组合如何，即使与无线通信部30绝缘的结构部与无线通信部30一起收容于小型的壳体，也都不易受到来自无线通信部30的噪声的影响、或者不易因电源的晃动等而产生与无线通信部30之间的彼此干扰。

绝缘部40可以配置为不使得无线通信部30与控制部21绝缘而使得除了控制部21以外的至少1个结构部与无线通信部30绝缘。即，绝缘部40可以配置为使得包含无线通信部30及控制部21在内的电路、与包含信号输入输出部22、传感器电源24或者电源部23的至少1个在内的电路绝缘。在通过通信线与无线通信部30连接的控制部21未与无线通信部30绝缘的情况下，能够简化绝缘部40的配置。另外，可以减少绝缘部40的信号绝缘部42的数量或者电源绝缘部44的数量。

＜小结＞

如上所述，本实施方式所涉及的信号处理装置10，通过使得无线通信部30与信号处理部20的至少一部分绝缘而能够将相对于无线通信部30绝缘的结构部与无线通信部30一起收容于小型的壳体。另外，信号处理装置10不易受到来自无线通信部30的噪声的影响。其结果，能够实现能以小型的结构对信号进行无线传送的信号处理装置10。

(其他实施方式)

下面，对其他实施方式进行说明。

＜针对每个信道而实施绝缘的结构例＞

如图5所示，信号处理装置10可以构成为与第1传感器51、第2传感器52以及第3传感器53连接。信号处理装置10具有与第1传感器51连接的第1信道251。第1信道251包含：被输入来自第1传感器51的信号的第1信号输入输出部221；以及对第1传感器51供电的第1传感器电源241。信号处理装置10具有与第2传感器52连接的第2信道252。第2信道252包含：被输入来自第2传感器52的信号的第2信号输入输出部222；以及对第2传感器52供电的第2传感器电源242。信号处理装置10具有与第3传感器53连接的第3信道253。第3信道253包含：被输入来自第3传感器53的信号的第3信号输入输出部223；以及对第3传感器53供电的第3传感器电源243。

信号处理装置10还具有使得第1信道251相对于其他结构部绝缘的第1绝缘部401。第1绝缘部401配置为使得第1信道251相对于第2信道252、第3信道253、无线通信部30、控制部21以及电源部23绝缘。第1绝缘部401包含：信号绝缘部42，其与控制部21与第1信号输入输出部221之间连接；以及电源绝缘部44，其与电源部23与第1传感器电源241之间连接。信号处理装置10还具有使得第2信道252相对于其他结构部绝缘的第2绝缘部402。第2绝缘部402配置为使得第2信道252相对于第1信道251、第3信道253、无线通信部30、控制部21以及电源部23绝缘。第2绝缘部402包含：信号绝缘部42，其连接于控制部21与第2信号输入输出部222之间；以及电源绝缘部44，其连接于电源部23与第2传感器电源242之间。信号处理装置10还具有使得第3信道253相对于其他结构部绝缘的第3绝缘部403。第3绝缘部403配置为使得第3信道253相对于第1信道251、第2信道252、无线通信部30、控制部21以及电源部23绝缘。第3绝缘部403包含：信号绝缘部42，其连接于控制部21与第3信号输入输出部223之间；以及电源绝缘部44，其连接于电源部23与第3传感器电源243之间。

通过使信道彼此绝缘而能够减弱信道间彼此的影响。信道的数量并不局限于图5举例所示的3个，可以小于或等于2个，也可以大于或等于4个。无论信道的数量如何，都可以将绝缘部40配置为使得所有信道彼此绝缘。信道可以划分为包含1个或多个信道的组。绝缘部40可以配置为使得各组彼此绝缘。

＜基于控制部21进行的电源部23的控制＞

如图3～5所示，控制部21可以生成对电源部23进行控制的信号并输出至电源部23。控制部21可以基于从信号输入输出部22输入的信号而判定传感器50等各结构部的状态。控制部21可以基于各结构部的状态的判定结果生成控制从电源部23对各结构部的供电的信号并输出至电源部23。

具体而言，控制部21可以以如下方式控制电源部23，即，使针对从电源部23供电的结构部的一部分的供电停止，然后开始供电，由此使得停止了供电的结构部再启动。如图3所示，控制部21可以以如下方式控制电源部23，即，在配置为不与无线通信部30绝缘的情况下，使针对与无线通信部30绝缘的信号输入输出部22或者传感器电源24的供电停止并再启动。

控制部21例如可以以如下方式控制电源部23，即，在从信号输入输出部22输入的信号表示传感器50的异常的情况下，使得信号输入输出部22或者传感器电源24再启动。由此，在检测到传感器50的异常时，能够使得从传感器电源24供电的传感器50自动或远程地再启动。其结果，能够提高信号处理装置10的便利性。

控制部21例如可以以仅在需要时将传感器电源24接通的方式控制电源部23。由此，能够实现传感器50的节电。

基于各附图及实施例对本发明所涉及的实施方式进行了说明，但应当注意如果是本领域技术人员，则能够基于本发明而进行各种变形或改变。因此，应当留意，这些变形或改变包含于本发明的范围。例如，各结构部中包含的功能等可以以在理论上不矛盾的方式重新配置，可以将多个结构部组合为1个、或者进行分割。

标号的说明

1信号处理系统(50：传感器，51～53：第1～第3传感器，60：外部电源)

10信号处理装置

20信号处理部(21：控制部，22：信号输入输出部，221～223：第1～第3信号输入输出部，23：电源部，24：传感器电源，241～243：第1～第3传感器电源，251～253：第1～第3信道)

30无线通信部

40绝缘部(401～403：第1～第3绝缘部，42：信号绝缘部，44：电源绝缘部)

Claims (5)

1.一种信号处理装置，其中，

所述信号处理装置具有：

信号处理部，其对从传感器输入的信号进行处理；

无线通信部，其将基于所述信号处理部的输出的信号向外部装置进行无线通信；以及

绝缘部，其使得所述信号处理部的结构部的至少一部分与所述无线通信部绝缘。

2.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中，

所述信号处理部的所述结构部，包含被从所述传感器输入信号的信号输入输出部、对来自所述传感器的信号进行处理的控制部、对所述传感器及所述信号输入输出部供电的传感器电源或者对所述无线通信部、所述控制部及所述传感器电源供电的电源部的至少1个，

所述绝缘部使得所述信号输入输出部、所述控制部、传感器电源或者所述电源部的至少1个与所述无线通信部绝缘。

3.根据权利要求2所述的信号处理装置，其中，

所述信号处理部包含与多个所述传感器分别连接的多个信道，

所述绝缘部使得所述多个信道中的至少1个信道与其他信道绝缘。

4.根据权利要求2或3所述的信号处理装置，其中，

所述绝缘部使得包含所述无线通信部、所述控制部以及所述电源部在内的电路，与包含所述信号输入输出部以及所述传感器电源在内的电路绝缘。

5.根据权利要求2或3所述的信号处理装置，其中，

所述控制部以使得对检测到异常的所述传感器供电的所述传感器电源再启动的方式控制所述电源部。