JP2007052679A

JP2007052679A - ２線式計器

Info

Publication number: JP2007052679A
Application number: JP2005238073A
Authority: JP
Inventors: Ikumitsu Ishikawa; 郁光石川
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2005-08-19
Filing date: 2005-08-19
Publication date: 2007-03-01

Abstract

【課題】安定した電力供給が可能で高機能な２線式計器を提供する。
【解決手段】プロセス値を測定するセンサ回路と、前記センサ回路の出力を演算処理するデジタル回路と、前記デジタル回路の出力に基づき第１外部電源の電流を制御する出力電流制御回路とを備えた２線式計器において、前記第１外部電源とは別の第２外部電源に対してパルス出力またはステータス出力を行うパルス出力回路と、前記パルス出力回路に並列に接続され、前記第２外部電源の電圧を制御して前記センサ回路及び前記デジタル回路と前記出力電流制御回路との接続点に供給するパルス電流供給回路とを備えたことを特徴とする２線式計器。
【選択図】図１

Description

本発明は、２線式計器に関し、特に、電流出力回路とパルス出力回路とを有する２線式計器に関する。

従来の２線式計器である電磁流量は、２系統の電流出力回路を備えるものもある（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このような２線式計器が適用されるケースは少ない。

また、２線式計器において、センサ信号レベルの向上、診断機能追加、より安定した測定精度が市場より要求されている。

特開２００２−３４０６３８号公報

しかしながら、市場の要求に対応する高機能な２線式計器には、安定した電力の確保が不可欠という課題がある。

本発明の目的は、以上説明した課題を解決するものであり、安定した電力供給が可能で高機能な２線式計器を提供することにある。

このような目的を達成する本発明は、次の通りである。
（１）プロセス値を測定するセンサ回路と、前記センサ回路の出力を演算処理するデジタル回路と、前記デジタル回路の出力に基づき第１外部電源の電流を制御する出力電流制御回路とを備えた２線式計器において、前記第１外部電源とは別の第２外部電源に対してパルス出力またはステータス出力を行うパルス出力回路と、前記パルス出力回路に並列に接続され、前記第２外部電源の電圧を制御して前記センサ回路及び前記デジタル回路と前記出力電流制御回路との接続点に供給するパルス電流供給回路とを備えたことを特徴とする２線式計器。
（２）前記パルス電源供給回路は、一端が整流素子を介して前記第２外部電源の一端に接続され、他端が前記第２外部電源の他端に接続され、前記第２外部電源の電圧を平滑するコンデンサと、前記コンデンサと前記接続点との間に接続され、前記コンデンサの電圧が所定の電圧以上のときにオンし、前記コンデンサの電圧が所定の電圧以下のときにオフする電力制御素子とを備えたことを特徴とする（１）記載の２線式計器。
（３）前記デジタル回路は、前記コンデンサの電圧が所定の電圧以上のときに、前記センサ回路の信号レベルを増加させることを特徴とする（２）記載の２線式計器。

本発明によれば次のような効果がある。
本発明によれば、安定した電力の供給が可能で高機能な２線式計器を提供できる。

以下に図１に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例を示す構成図である。

図１の実施例の特徴は、パルス電源供給回路２０に係る構成を備える点にある。

まず、出力電流制御回路３０に係る構成を説明する。そして、出力電流制御回路３０に係る構成は、電流出力回路に係る構成である。

同図において、外部電源１の一端の電圧Ｖ０は出力電流制御回路３０の出力トランジスタＱ６を介して電圧Ｖ１となり、電圧Ｖ１はダイオードＤ４を介して電圧Ｖ２となり、電圧Ｖ２はＤＣ／ＤＣ変換回路５２を介して電圧Ｖ３となる。

また、外部電源１の他端の電圧ＣＯＭ０は出力電流制御回路３０の出力電流検出抵抗Ｒｒｅｆを介して共通電位ＣＯＭ１となる。

出力電流制御回路３０において、出力電流検出抵抗Ｒｒｅｆは外部電源１に流れる電流の値を検出し、デジタル回路（ＣＰＵ）５３に伝達する（図示せず）。さらに、トランジスタＱ６は、外部電源１に流れる電流の値を制御する。詳しくは、パルス幅制御信号ＰＷＭは平滑回路３１を介して信号Ｓ３となり、信号Ｓ３はトランジスタＱ４を制御し、トランジスタＱ４はトランジスタＱ６を制御し、トランジスタＱ６は外部電源１に流れる電流の値を制御する。

さらに、ＤＣ／ＤＣ変換回路４０は、電圧Ｖ２と共通電位ＣＯＭ１との間に接続され、電圧Ｖ２を所定の値に安定化させる。

また、センサ回路５１は、電圧Ｖ２と共通電位ＣＯＭ１との間に接続されて動作し、プロセス値を測定する。さらにまた、センサ回路５４は電圧Ｖ３と共通電位ＣＯＭ１との間に接続されて動作し、プロセス値を測定する。そして、センサ回路５１とセンサ回路５４とはそれぞれ最適な電圧で動作する。

さらに、デジタル回路５３は電圧Ｖ３と共通電位ＣＯＭ１との間に接続されて動作する。そして、デジタル回路５３はセンサ回路５１の出力及びセンサ回路５４の出力に基づき、パルス幅制御信号ＰＷＭを生成する。

こうして、図１の実施例は、センサ回路５１及びセンサ回路５４が測定したプロセス値に基づく電流出力を生成し、出力する。また、電流出力は、例えば、正常時に４−２０ｍＡとなるように制御される。

次に、パルス出力回路１０に係る構成を説明する。

外部電源２の一端の電圧Ｖ４は抵抗Ｒ０を介して電圧Ｖ５となり、パルス出力回路のスイッチング素子Ｑ１の一端に接続される。また、外部電源２の他端は共通電位ＣＯＭ２はとなり、パルス出力回路のスイッチング素子Ｑ１の他端に接続される。さらに、スイッチング素子Ｑ１は、デジタル回路５３からのパルス／ステータス出力信号Ｓ２によりオンオフ制御される。

このようにして、図１の実施例は、外部電源２に対して、パルス出力またはステータス出力を生成し、出力する。

最後に、パルス電源供給回路２０に係る構成を説明する。

パルス電源供給回路２０とパルス出力回路１０とは第２外部電源に対して並列に接続する。そして、電圧Ｖ５はダイオードＤ１を介して電圧Ｖ６となり、電圧Ｖ６は電力制御素子Ｑ３を介して電圧Ｖ７となり、電圧Ｖ７はダイオードＤ２を介して電圧Ｖ２となる。

また、整流素子（ダイオード）Ｄ１のアノードはスイッチング素子Ｑ１の一端に接続され、抵抗Ｒ０を介して外部電源２の一端に接続する。そして、整流素子Ｄ１は外部電源２の電圧を整流する。

さらに、コンデンサＣ１の一端は整流素子Ｄ１のカソードに接続される。即ち、コンデンサＣ１の一端は整流素子Ｄ１を介して外部電源２の一端に接続される。また、コンデンサＣ２の他端は外部電源２の他端に接続される。そして、コンデンサＣ１は外部電源２の電圧を平滑する。

また、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との直列回路はコンデンサＣ１と並列に接続される。さらにまた、オペアンプＯＰ１の非反転入力は抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点に接続され、オペアンプＯＰ１の反転入力は基準電圧Ｅｒｅｆに接続され、オペアンプの出力は素子（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ２の制御入力とデジタル回路５３とに接続される。

さらに、素子Ｑ２の一端は電力制御素子Ｑ３の制御入力に接続され、素子Ｑ２の他端は共通電位ＣＯＭ２に接続される。また、抵抗Ｒ３は、電圧Ｖ６と素子Ｑ２の一端との間に接続される。

また、電力制御素子Ｑ３の一端（ソース）は電圧Ｖ６に接続され、電力制御素子Ｑ３の他端（ドレイン）は電圧Ｖ６に接続される。さらにまた、ダイオードＤ２のアノードは電力制御素子Ｑ３の他端に接続され、ダイオードＤ２のカソードは電圧Ｖ２に接続される。

さらに、デジタル回路５３は、オペアンプＯＰ１からのパルス電源検出信号Ｓ１に基づき、例えば、センサ回路５１及びセンサ回路５４の信号レベルを増加させる。具体的には、図１の実施例が電磁流量計の場合には、デジタル回路５３は、励磁電流を増加させ、流量に比例する検出信号レベルを増加させる。

このような図１の実施例の動作を説明する。

電圧Ｖ６の電圧（コンデンサＣ１の電圧）が所定の値よりも大きいときは、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点の電圧が基準電圧Ｅｒｅｆよりも大きくなり、オペアンプＯＰ１の出力はハイとなり、素子Ｑ２はオンとなり、電力制御素子Ｑ３はオンとなる。そして、外部電源２から電圧Ｖ２へ電力が供給される。即ち、パルス電流供給回路２０は、外部電源２の電圧を制御してセンサ回路５１及びセンサ回路５４並びにデジタル回路５３と出力電流制御回路３０との接続点（電圧Ｖ２に対応する接続点）に十分な電圧・電力を供給する。

また、パルス電源検出信号Ｓ１はハイとなり、デジタル回路５３は、例えば、励磁電流を増加させる。そして、センサ回路５１及びセンサ回路５４の信号レベルは増加する。

したがって、このとき、図１の実施例は、高精度・高安定の測定ができる。

さらに、電圧Ｖ６の電圧（コンデンサＣ１の電圧）が所定の値よりも小さいときは、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点の電圧が基準電圧Ｅｒｅｆよりも小さくなり、オペアンプＯＰ１の出力はロウとなり、素子Ｑ２はオフとなり、電力制御素子Ｑ３はオフとなる。また、パルス電源検出信号Ｓ１はロウとなり、デジタル回路５３は、例えば、励磁電流を減少させる。

具体的には、スイッチング素子Ｑ１がオンのときに、整流素子Ｄ１はオフとなり、電圧Ｖ６の電圧が所定の値よりも小さくなる。

このように、図１の実施例は、安定した電力の供給が可能となる。

また、スイッチング素子Ｑ１、素子Ｑ２、電力制御素子Ｑ３をＭＯＳＦＥＴで形成すると高速な動作が可能となり、好適な電気的特性が得られる。

本発明は、上述の実施例に限定されることなく、その本質を逸脱しない範囲でさらに多くの変更及び変形を含むものである。

本発明の一実施例を示す構成図である。

符号の説明

１第１外部電源（ＤＣ電源）
２第２外部電源（ＤＣ電源）
１０パルス出力回路
２０パルス電源供給回路
３０出力電流制御回路
４０，５２ＤＣ／ＤＣ変換回路
５１，５４センサ回路
５３デジタル回路
Ｃ１コンデンサ
Ｑ３電力制御素子（ＭＯＳＦＥＴ）

Claims

プロセス値を測定するセンサ回路と、前記センサ回路の出力を演算処理するデジタル回路と、前記デジタル回路の出力に基づき第１外部電源の電流を制御する出力電流制御回路とを備えた２線式計器において、
前記第１外部電源とは別の第２外部電源に対してパルス出力またはステータス出力を行うパルス出力回路と、
前記パルス出力回路に並列に接続され、前記第２外部電源の電圧を制御して前記センサ回路及び前記デジタル回路と前記出力電流制御回路との接続点に供給するパルス電流供給回路と
を備えたことを特徴とする２線式計器。
前記パルス電源供給回路は、
一端が整流素子を介して前記第２外部電源の一端に接続され、他端が前記第２外部電源の他端に接続され、前記第２外部電源の電圧を平滑するコンデンサと、
前記コンデンサと前記接続点との間に接続され、前記コンデンサの電圧が所定の電圧以上のときにオンし、前記コンデンサの電圧が所定の電圧以下のときにオフする電力制御素子と
を備えたことを特徴とする請求項１記載の２線式計器。
前記デジタル回路は、前記コンデンサの電圧が所定の電圧以上のときに、前記センサ回路の信号レベルを増加させることを特徴とする請求項２記載の２線式計器。