JP2009003816A - ２線式フィールド機器 - Google Patents

Abstract

【課題】２線式フィールド機器に関し、小型、低価格、低消費電力を実現する２線式フィールド機器を提供すること。
【解決手段】検出されたプロセス量関連信号を信号処理する信号処理部と、この信号処理された信号に基づきプロセス量を演算する２線式フィールド機器において、前記信号処理部の信号処理開始を制御する第１の制御信号を、第１の絶縁部を経由して第２の演算制御部へ送信する第１の演算制御部と、この第１の制御信号に基づき第２の制御信号を前記信号処理部へ送信し、この第２の制御信号に基づき前記信号処理部により信号処理された信号を受信して、この信号処理された信号に関連したデータを第２の絶縁部を経由して前記第１の演算制御部へ送信した後、低消費電力状態とする第２の演算制御部を備えた、ことを特徴とするもの。
【選択図】図１

Description

本発明は、２線式フィールド機器に関し、特に、小型、低価格、低消費電力を実現する２線式フィールド機器に関するものである。

２線式フィールド機器は、プロセス制御を行うプラント設備の一部を構成し、プロセス量（測定対象）である流量、圧力または温度などを測定して、このプロセス量をコントローラなどに出力する。そして、コントローラが、流量、圧力または温度制御などのプロセス制御を行う。２線式フィールド機器は、外部電源から電力供給を受けるものであり、その一つである２線式電磁流量計１８について、図６を用いて説明する。

２線式電磁流量計１８は、プロセス量関連信号検出部４、信号処理部７、絶縁部８〜１２、演算制御部１３、ＤＣ−ＤＣ変換部１４、励磁部１５、電流出力部１６などから構成される。

２線式電磁流量計１８は、プロセス量関連信号検出部４の管内を流れる測定流体に対し磁界を与え、その磁界により測定流体中に発生する電気信号を検出し、この電気信号に基づき、測定流体の流量を演算して、出力するものである。

２線式電磁流量計１８の一対の出力端子の一方Ｔ１は、外部の直流電源２０の正極端子（＋）に接続され、他方の出力端子Ｔ２は、抵抗１９を介して、直流電源２０の負極端子（−）に接続される。

２線式電磁流量計１８は、直流電源２０の正極端子（＋）から一方の出力端子Ｔ１へ、演算流量値に対応する電流（例えば４から２０ｍＡの範囲内）を吸い込み、他方の出力端子Ｔ２から抵抗１９を介して直流電源２０の負極端子（−）へ、前記電流を出力する。これにより、２線式電磁流量計１８は、直流電源２０の直流電圧と前記電流により、電力供給を受ける。

抵抗１９の両端に接続されたコントローラ２１は、２線式電磁流量計１８から出力された前記電流を、抵抗１９の両端電圧として測定し、この測定電圧を流量値に換算して、流量制御を行う。

直流電源２０の正極端子（＋）に接続された一方の出力端子Ｔ１は、第１電源ラインＬ１に接続される。演算制御部１３、ＤＣ−ＤＣ変換部１４の入力側（ＳＷ制御回路）、励磁部１５、電流出力部１６と絶縁部８〜１２の電源端子は、第１電源ラインＬ１に接続される。

電流出力部１６と出力電流検出抵抗１７の接続部は、第１共通電位Ｌ２に接続される。演算制御部１３、ＤＣ−ＤＣ変換部１４の入力側（ＳＷ制御回路）、励磁部１５、電流出力部１６と絶縁部８〜１２の基準電位端子は、第１共通電位Ｌ２に接続される。そして、演算制御部１３、ＤＣ−ＤＣ変換部１４、励磁部１５、電流出力部１６と絶縁部８〜１２は、第１電源ラインＬ１から、電力供給を受ける。

ＤＣ−ＤＣ変換部１４の出力側の電源端子は、第２電源ラインＬ３に接続される。増幅部５、ＡＤ変換部６と絶縁部８〜１２の電源端子は、第２電源ラインＬ３に接続される。

ＤＣ−ＤＣ変換部１４の出力側の基準電位端子は、第２共通電位Ｌ４に接続される。増幅部５、ＡＤ変換部６と絶縁部８〜１２の基準電位端子は、第２共通電位Ｌ４に接続される。そして、増幅部５、ＡＤ変換部６と絶縁部８〜１２は、ＤＣ−ＤＣ変換部１４の出力（第２電源ラインＬ３）から、電力供給を受ける。

プロセス量関連信号検出部４は、励磁コイル１、電極２、３と測定流体を流す管（図示しない）などから構成される。そして、励磁部１５は、演算制御部１３と励磁コイル１に接続されて、演算制御部１３からの制御信号Ｌ８に基づき、励磁コイル１に励磁電流を流す。

励磁コイル１は、プロセス量関連信号検出部４の管内に磁界を発生し、管内の測定流体に磁界を与えることにより、この磁界の磁束密度および測定流体の流速に比例した電気信号（起電力）が、管内を流れる測定流体に発生する。そして、この電気信号は、管内に配置された電極２、３によって検出される。

信号処理部７は、増幅部５とＡＤ変換部６などから構成される、増幅部５は、差動増幅部、ノイズ除去用フィルタ、管内に測定流体が無い状態を検知する空検知部（図示しない）などから構成される。

増幅部５の差動増幅部は、電極２、３により検出されたプロセス量関連信号Ｌ６、Ｌ７を受け取り、これらを差動増幅した信号を、ＡＤ変換部６に出力する。この差動増幅信号は、測定流体の流速に比例する。

ＡＤ変換部６は、演算制御部１３から出力された制御信号を、絶縁部８を経由して受け取り、この制御信号に基づき、差動増幅信号をＡＤ変換（アナログ−デジタル信号変換）する。ＡＤ変換部６は、ＡＤ変換終了後、ＡＤ変換された信号を、絶縁部９を経由して、演算制御部１３へ出力する。

また、増幅部５の差動増幅部の出力が飽和した場合、増幅部５は、演算制御部１３から出力された制御信号を、絶縁部１０を経由して受け取り、この制御信号に基づき、差動増幅部の増幅率を変更（小さく）する。

さらに、増幅部５は、演算制御部１３から出力された制御信号を、絶縁部１１を経由して受け取り、この制御信号に基づき、抵抗とキャパシターから構成されるノイズ除去用フィルタのキャパシターに蓄積された電荷を、放電させる。また、増幅部５は、演算制御部１３から出力された制御信号を、絶縁部１２を経由して受け取り、この制御信号に基づき、空検知部による空検知機能を動作させる。

絶縁部８〜１２は、基準電位が異なる回路を（第１基準電位Ｌ２と第２基準電位Ｌ４）、電気的に絶縁して、信号を送受信できるように信号変換するインターフェイス機能を有する。

ここで、電極２、３は、管内の導電率を有する測定流体と、プロセス量関連信号検出部４に接続された配管（図示しない）を経由して、接地されることがある。また、直流電源２０の負極端子（−）も、接地されることがある。

電極２、３と直流電源２０の負極端子（−）が接地されて、もし絶縁部８〜１２が無ければ、２線式電磁流量計１８、測定流体、配管と直流電源２０を経由したループ電流が流れる。そして、このループ電流により、コモンモード電圧が発生して、２線式電磁流量計１８の出力は、誤差を生じることがある。このループ電流を防止するため、絶縁部８〜１２が設けられる。

ＤＣ−ＤＣ変換部１４は、例えば、インバータ方式の絶縁型の直流電圧変換回路である。ＤＣ−ＤＣ変換部１４は、第１電源ラインＬ１の直流電圧をＳＷ制御回路によって交流電圧に変換し、トランスで昇圧または降圧した後にダイオードおよびキャパシターによって整流して、第２電源ラインＬ３の直流電圧に変換する。

このＤＣ−ＤＣ変換部１４により、第１電源ラインＬ１および第１共通電位Ｌ２に接続される回路群、並びに第２電源ラインＬ３および第２共通電位Ｌ４に接続される回路群は、電気的に絶縁される。

演算制御部１３は、受け取ったＡＤ変換された信号に対して、プロセス量関連信号検出部４の管内径を乗算するなどを行い、測定流体の流量値を演算する。

演算制御部１３は、演算流量値に比例したデューティー比を有するＰＷＭ信号Ｌ９（パルス幅変調信号）を、電流出力部１６へ出力する。

出力電流検出抵抗１７は、抵抗１９への出力電流を、電圧Ｌ５として検出する。電流出力部１６は、ＰＷＭ信号Ｌ９を平滑した電圧と、電圧Ｌ５を比較して制御することにより、演算流量値に比例した電流を出力する。

特開２００２−３４０６３８号公報

２線式電磁流量計１８を含む２線式フィールド機器は、測定流体が流れる配管などがあるフィールド現場に、多数設置されることがあるため、設置スペースも含めて、小型であること、低価格であることが好ましい。また、２線式フィールド機器は、ＩＥＣ６００７９−１１などの本質安全防爆規格を満足するため、低消費電力（例えば、機器の消費電流が３．８ｍＡ以下）であることを必要とすることがある。

しかし、図６で説明したように、２線式フィールド機器は、多くの絶縁部を必要とする。この絶縁部は、トランスや、発光信号駆動用および受光信号検出用のトランジスタを必要とするホトカプラなどから構成される。このように、絶縁部の回路部品数が多くなるため、２線式フィールド機器を小型、低価格、低消費電力にすることが困難となる。

本発明の目的は、２線式フィールド機器に関し、小型、低価格、低消費電力を実現する２線式フィールド機器を提供することである。

このような目的を達成するために、請求項１の発明は、
検出されたプロセス量関連信号を信号処理する信号処理部と、この信号処理された信号に基づきプロセス量を演算する２線式フィールド機器において、
前記信号処理部の信号処理開始を制御する第１の制御信号を、第１の絶縁部を経由して第２の演算制御部へ送信する第１の演算制御部と、
この第１の制御信号に基づき第２の制御信号を前記信号処理部へ送信し、この第２の制御信号に基づき前記信号処理部により信号処理された信号を受信して、この信号処理された信号に関連したデータを第２の絶縁部を経由して前記第１の演算制御部へ送信した後、低消費電力状態とする第２の演算制御部を備えた、
ことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記信号処理部は、前記プロセス量関連信号をＡＤ変換するＡＤ変換部を少なくとも有して、
前記第２の演算制御部は、前記第１の制御信号に基づき前記第２の制御信号を前記ＡＤ変換部へ送信し、この第２の制御信号に基づき前記ＡＤ変換部によりＡＤ変換された信号を受信して、このＡＤ変換された信号に関連したデータを前記第２の絶縁部を経由して前記第１の演算制御部へ送信した後、低消費電力状態とする、
ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２のいずれかに記載の発明において、
前記２線式フィールド機器は、２線式電磁流量計である、
ことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記第２の演算制御部は、前記第１の制御信号に基づき前記第２の制御信号を前記ＡＤ変換部へ送信した後、低消費電力状態とし、この第２の制御信号に基づき前記ＡＤ変換部によりＡＤ変換された信号を受信した時点で、低消費電力状態を解除して、このＡＤ変換された信号に関連したデータを前記第２の絶縁部を経由して前記第１の演算制御部へ送信した後、低消費電力状態とする、
ことを特徴とする。

本発明によれば、２線式フィールド機器に関し、少ない絶縁部により回路部品数を少なくして、かつ演算制御部を一時的に低消費電力状態にすることにより、小型、低価格、低消費電力にした２線式フィールド機器を実現できる。

［第１の実施例］
第１の実施例を、図１を用いて説明する。図１は、本発明を適用した２線式電磁流量計のブロック図であり、図６と同一のものは同一符号を付し説明を省略する。本実施例は、絶縁部を少なくして、かつ演算制御部を一時的に低消費電力状態にするものである。

２線式電磁流量計３６は、プロセス量関連信号検出部４、信号処理部７、ＤＣ−ＤＣ変換部１４、励磁部１５、電流出力部１６、第１演算制御部２２、第１絶縁部２８、第２絶縁部２９と第２演算制御部３０などから構成される。

２線式電磁流量計３６は、プロセス量関連信号検出部４の管内を流れる測定流体に対し磁界を与え、その磁界により測定流体中に発生する電気信号を検出し、この電気信号に基づき、測定流体の流量を演算して、出力するものである。

２線式電磁流量計３６の一対の出力端子の一方Ｔ１は、外部直流電源２０の正極端子（＋）に接続され、他方の出力端子Ｔ２は、抵抗１９を介して、直流電源２０の負極端子（−）に接続される。

２線式電磁流量計３６は、直流電源２０の正極端子（＋）から一方の出力端子Ｔ１へ、演算流量値に対応する電流（例えば４から２０ｍＡの範囲内）を吸い込み、他方の出力端子Ｔ２から抵抗１９を介して直流電源２０の負極端子（−）へ、前記電流を出力する。これにより、２線式電磁流量計３６は、直流電源２０の直流電圧と前記電流により、電力供給を受ける。

抵抗１９の両端に接続されたコントローラ２１は、２線式電磁流量計３６から出力された前記電流を、抵抗１９の両端電圧として測定し、この測定電圧を流量値に換算して、流量制御を行う。

直流電源２０の正極端子（＋）に接続された一方の出力端子Ｔ１は、第１電源ラインＬ１に接続される。第１演算制御部２２、ＤＣ−ＤＣ変換部１４の入力側（ＳＷ制御回路）、励磁部１５、電流出力部１６、第１絶縁部２８と第２絶縁部２９の電源端子は、第１電源ラインＬ１に接続される。

電流出力部１６と出力電流検出抵抗１７の接続部は、第１共通電位Ｌ２に接続される。第１演算制御部２２、ＤＣ−ＤＣ変換部１４の入力側（ＳＷ制御回路）、励磁部１５、電流出力部１６、第１絶縁部２８と第２絶縁部２９の基準電位端子は、第１共通電位Ｌ２に接続される。

そして、第１演算制御部２２、ＤＣ−ＤＣ変換部１４、励磁部１５、電流出力部１６、第１絶縁部２８と第２絶縁部２９は、第１電源ラインＬ１から、電力供給を受ける。

ＤＣ−ＤＣ変換部１４の出力側の電源端子は、第２電源ラインＬ３に接続される。増幅部５、ＡＤ変換部６、第２演算制御部３０、第１絶縁部２８と第２絶縁部２９の電源端子は、第２電源ラインＬ３に接続される。

ＤＣ−ＤＣ変換部１４の出力側の基準電位端子は、第２共通電位Ｌ４に接続される。増幅部５、ＡＤ変換部６、第２演算制御部３０、第１絶縁部２８と第２絶縁部２９の基準電位端子は、第２共通電位Ｌ４に接続される。

そして、増幅部５、ＡＤ変換部６、第２演算制御部３０、第１絶縁部２８と第２絶縁部２９は、ＤＣ−ＤＣ変換部１４の出力（第２電源ラインＬ３）から、電力供給を受ける。

プロセス量関連信号検出部４は、励磁コイル１、電極２、３と測定流体を流す管（図示しない）などから構成される。そして、励磁部１５は、第１演算制御部２２と励磁コイル１に接続されて、第１演算制御部２２からの制御信号Ｌ８に基づき、励磁コイル１に励磁電流を流す。

励磁部１５は、例えば、特開２００２−３４０６３８号公報に示す図２であり、同図３に示す信号パターンにより、励磁電流方向を制御される。

励磁電流を流した励磁コイル１は、プロセス量関連信号検出部４の管内に磁界を発生し、管内の測定流体に磁界を与える。これにより、この磁界の磁束密度および測定流体の流速に比例した電気信号（起電力）が、管内を流れる測定流体に発生する。そして、この電気信号は、管内に配置された電極２、３によって検出されて、電極２、３は、プロセス量関連信号Ｌ６、Ｌ７を出力する。

信号処理部７は、増幅部５とＡＤ変換部６などから構成される、増幅部５は、差動増幅部、ノイズ除去用フィルタ、管内に測定流体が無い状態を検知する空検知部（図示しない）などから構成される。

増幅部５の差動増幅部は、電極２、３から、プロセス量関連信号Ｌ６、Ｌ７を受け取り、これらを差動増幅した信号を、ＡＤ変換部６に出力する。この差動増幅信号は、測定流体の流速に比例する。

ＡＤ変換部６は、増幅部５から受け取った差動増幅信号をＡＤ変換（アナログ−デジタル信号変換）する。このＡＤ変換動作を含む信号処理について、図２、図３を用いて説明する。

図２は、各信号のタイミングチャートである。図２（ａ）は第１制御信号Ｌ１０、図２（ｂ）は第２制御信号Ｌ１１、図２（ｃ）は信号処理部７におけるＡＤ変換部６の動作タイミングチャートである。図３は、第１制御信号Ｌ１０受信後の第２演算制御部３０の動作フローチャートである。

第１演算制御部２２は、第１送受信部３７などから構成されて、第２演算制御部３０は、第２送受信部３８と電力状態遷移部３９などから構成される。

第２演算制御部３０は、その消費電力状態として、通常の消費電力状態と低消費電力状態とを有する。電力状態遷移部３９は、一方の状態から他方の状態へ遷移させることができる。

通常の消費電力状態とは、第２演算制御部３０における演算などを行う内部回路が、内部クロック（図示しない）からクロックを供給されて、動作をする通常状態である。

低消費電力状態とは、前記内部回路が、内部クロックからクロック供給を停止されて、休止している状態である。このため、第２演算制御部３０の消費電力は、通常の消費電力状態よりも、低消費電力状態の方が小さくなる。一般に、低消費電力状態は、プロセッサにおいて、スリープモード、スタンバイモードやローパワーモードなどと呼ばれている。

第２演算制御部３０は、電圧が供給されて、初期化処理などの所定処理を終了した後、低消費電力状態に遷移する。

第１送受信部３７から出力された第１制御信号Ｌ１０は、第１絶縁部２８を経由して、第２送受信部３８へ送信される。第１制御信号Ｌ１０は、図２（ａ）の時間ｔ１において、ローレベル電圧（例えば、０Ｖ）からハイレベル電圧（例えば、第１電源ラインＬ１の電圧）になり、時間ｔ２において、ローレベル電圧に戻る。第１制御信号Ｌ１０は、信号処理の開始を制御する（起点となる）ものである。

第２送受信部３８は、時間ｔ１における第１制御信号Ｌ１０の電圧変化（立ち上がり）を検知して、この検知に基づき、第２演算制御部３０は、図３の動作を実行する。なお、この検知は、割り込み信号やチップセレクト信号などにより、検知されてもよい。

図３において、電力状態遷移部３９は、第２演算制御部３０の低消費電力状態を解除して、通常の消費電力状態に遷移させる（ステップＳ１）。

つぎに、第２送受信部３８は、第２制御信号Ｌ１１を、ＡＤ変換部６へ送信する（ステップＳ２）。第２制御信号Ｌ１１は、図２（ｂ）の時間ｔ１の後において、ローレベル電圧からハイレベル電圧になり、時間ｔ２の後において、ローレベル電圧に戻る。

ＡＤ変換部６は、第２送受信部３８から受け取った第２制御信号Ｌ１１に基づき、図２（ｃ）の時間ｔ１の後からｔ３の間、ＡＤ変換処理動作を行う。第２演算制御部３０は、ＡＤ変換処理動作終了まで待つ（ステップＳ３）。

ＡＤ変換部６は、ＡＤ変換処理動作終了後、ＡＤ変換した信号Ｌ１２を、第２送受信部３８へ、図２（ｃ）の時間ｔ３からｔ４の間、送信する。

第２送受信部３８が、ＡＤ変換された信号Ｌ１２を受信した（ステップＳ４）後、第２演算制御部３０は、この受信信号データ、またはこの受信信号データに所定値を加減算するなどの所定演算を行ったデータを、Ｌ１３として出力する。そして、データＬ１３は、第２絶縁部２９を経由して、第１送受信部３７へ送信される（ステップＳ５）。

その後、電力状態遷移部３９は、第２演算制御部３０を、低消費電力状態に遷移させる（ステップＳ６）。

そして、図２（ａ）の時間ｔ５において、第１送受信部３７が、第１制御信号Ｌ１０を出力して、前述した図３の動作（ステップＳ１からＳ６）が、所定の周期で繰り返される。なお、例えば、ｔ１からｔ５の間は数百マイクロ秒（所定の周期）、ｔ１からｔ４の間は数十マイクロ秒である。

また、以下に示す、増幅率変更、フィルタの放電と空検知が、定期又は不定期に行われる。

増幅部５の差動増幅部の出力が飽和した場合、増幅部５は、第２演算制御部３０から制御信号Ｌ１４を受け取り、制御信号Ｌ１４に基づき、差動増幅部の増幅率を変更（小さく）する。

さらに、増幅部５は、第２演算制御部３０から制御信号Ｌ１５を受け取り、制御信号Ｌ１５に基づき、抵抗とキャパシターから構成されるノイズ除去用フィルタのキャパシターに蓄積された電荷を、放電させる。また、増幅部５は、第２演算制御部３０から制御信号Ｌ１６を受け取り、制御信号Ｌ１６に基づき、空検知部による空検知機能を動作させる。

なお、第１制御信号Ｌ１０は、各制御信号Ｌ１１、Ｌ１４、Ｌ１５とＬ１６の出力動作を指示するコマンド信号を含んでもよい。

そして、前述した図２、図３における第１演算制御部２２と第２演算制御部３０の動作により、絶縁部の数は、図６よりも少なくすることができる。

第１絶縁部２８と第２絶縁部２９は、基準電位が異なる回路を（第１基準電位Ｌ２と第２基準電位Ｌ４）、電気的に絶縁して、信号を送受信できるように信号変換するインターフェイス機能を有する。第１絶縁部２８と第２絶縁部２９は、例えば、磁気的に結合したトランスや光学的に結合したホトカプラなどから構成される。

ここで、電極２、３は、管内の導電率を有する測定流体と、プロセス量関連信号検出部４に接続された配管（図示しない）を経由して、接地されることがある。また、直流電源２０の負極端子（−）も、接地されることがある。

電極２、３と直流電源２０の負極端子（−）が接地されて、もし第１絶縁部２８と第２絶縁部２９が無ければ、２線式電磁流量計３６、測定流体、配管と直流電源２０を経由したループ電流が流れる。そして、このループ電流により、コモンモード電圧が発生して、２線式電磁流量３６の出力は、誤差を生じることがある。このループ電流を防止するため、第１絶縁部２８と第２絶縁部２９が設けられる。

ＤＣ−ＤＣ変換部１４は、例えば、インバータ方式の絶縁型の直流電圧変換回路である。ＤＣ−ＤＣ変換部１４は、第１電源ラインＬ１の直流電圧をＳＷ制御回路によって交流電圧に変換し、トランスで昇圧または降圧した後にダイオードおよびキャパシターによって整流して、第２電源ラインＬ３の直流電圧に変換する。

このＤＣ−ＤＣ変換部１４により、第１電源ラインＬ１および第１共通電位Ｌ２に接続される回路群、並びに第２電源ラインＬ３および第２共通電位Ｌ４に接続される回路群は、電気的に絶縁される。

第１演算制御部２２は、受け取ったデータＬ１３に対して、プロセス量関連信号検出部４の管内径を乗算するなどを行い、測定流体の流量値を演算する。

第１演算制御部２２は、演算流量値に比例したデューティー比を有するＰＷＭ信号Ｌ９（パルス幅変調信号）を、電流出力部１６へ出力する。

出力電流検出抵抗１７は、抵抗１９への出力電流を、電圧Ｌ５として検出する。電流出力部１６は、ＰＷＭ信号Ｌ９を平滑した電圧と、電圧Ｌ５を比較して制御することにより、演算流量値に比例した電流を出力する。電流出力部１６は、例えば、特開２００２−３４０６３８号公報に示す図４である。

なお、電流出力部１６は、第１演算制御部２２から受け取った通信信号（図示しない）を、出力電流に重畳させることにより、コントローラ２１と、演算流量値やパラメータデータなどを通信してもよい。この通信プロトコルには、ハート通信のほか、フィールドバス通信であってもよい。また、２線式電磁流量計３６は、演算流量値などを表示する表示部（図示しない）を有してもよい。

本実施例によって、２線式フィールド機器に関し、少ない絶縁部により回路部品数を少なくして、かつ演算制御部を一時的に低消費電力状態にすることにより、小型、低価格、低消費電力にした２線式フィールド機器を実現できる。

［第２の実施例］
第２の実施例を、図４を用いて説明する。図４は、本発明を適用した２線式圧力伝送器のブロック図であり、図１と同一のものは同一符号を付し説明を省略する。２線式圧力伝送器は、図２、３と同様の動作をする。以下に、第１の実施例と異なる部分について説明する。

２線式圧力伝送器５４は、プロセス量関連信号検出部５０に加えられた圧力を、電気信号として検出し、この電気信号に基づき測定圧力を演算して、出力するものである。また、測定流体が流れる配管内に設けられたオリフィス（図示しない）を挟んで、上流側と下流側の圧力差に基づき、測定流体の流量を演算して、出力することもできる。

プロセス量関連信号検出部５０は、受圧ダイヤフラムと、圧力により振動周波数が変化する振動式センサ（図示しない）などから構成される。プロセス量関連信号検出部５０は、前記上流側と下流側の圧力に対応した周波数を有する電気信号を、プロセス量関連信号Ｌ２０、Ｌ２１として出力する。

信号処理部５３は、増幅部５１と計数部５２などから構成される、増幅部５１は、Ｌ２０、Ｌ２１を受け取り、これらを増幅した信号Ｌ２２、Ｌ２３を、計数部５２に出力する。Ｌ２２は、プロセス量関連信号検出部５０に出力され、振動式センサを駆動する。この計数動作を含む信号処理について、図２、３を用いて説明する。

第１送受信部３７は、第１制御信号Ｌ１０を出力して、第２演算制御部３０は、Ｌ１０を受信して、図３のステップＳ１、Ｓ２を行う。この後、計数部５２は、第２送受信部３８から受け取った第２制御信号Ｌ１１に基づき、図２（ｃ）の時間ｔ１の後からｔ３の間、Ｌ２２とＬ２３の周波数を計数する。第２演算制御部３０は、計数処理動作終了まで待つ（ステップＳ３）。

計数部５２は、計数処理動作終了後、計数した信号Ｌ１２を、第２送受信部３８へ、図２（ｃ）の時間ｔ３からｔ４の間、送信する。

第２送受信部３８が、計数した信号Ｌ１２を受信した（ステップＳ４）後、第２演算制御部３０は、この受信信号データ、またはこの受信信号データに所定値を加減算するなどの所定演算を行ったデータを、Ｌ１３として出力する。そして、データＬ１３は、第２絶縁部２９を経由して、第１送受信部３７へ送信される（ステップＳ５）。

その後、電力状態遷移部３９は、第２演算制御部３０を、低消費電力状態に遷移させる（ステップＳ６）。

そして、図２（ａ）の時間ｔ５において、第１送受信部３７が、第１制御信号Ｌ１０を出力して、前述した図３の動作（ステップＳ１からＳ６）が、所定の周期で繰り返される。

第１演算制御部２２は、受け取ったデータＬ１３に対して、所定の演算を行い、測定圧力値を演算する。第１演算制御部２２は、演算圧力値に比例したデューティー比を有するＰＷＭ信号Ｌ９（パルス幅変調信号）を、電流出力部１６へ出力する。そして、電流出力部１６は、測定圧力値に比例した電流を出力する。

なお、２線式フィールド機器には、説明した電磁流量計、圧力伝送器のほか、温度伝送器、渦流量計やレベル計などがある

本実施例によって、第１の実施例と同様な２線式フィールド機器を実現できる。

［第３の実施例］
第３の実施例を、図１、図２と図５を用いて説明する。以下に、２線式電磁流量計について、第１の実施例と異なる部分を、主に図５を用いて説明する。図５は、第１制御信号Ｌ１０受信後の第２演算制御部３０の動作フローチャートである。本実施例は、第１の実施例と比べて、演算制御部を低消費電力状態にする部分を変更したものである。以下に、第１の実施例と異なる部分について説明する。

第１送受信部３７から出力された第１制御信号Ｌ１０は、第１絶縁部２８を経由して、第２送受信部３８へ送信される。第１制御信号Ｌ１０は、図２（ａ）の時間ｔ１において、ローレベル電圧からハイレベル電圧になり、時間ｔ２において、ローレベル電圧に戻る。第１制御信号Ｌ１０は、信号処理の開始を制御する（起点となる）ものである。

第２送受信部３８は、時間ｔ１における第１制御信号Ｌ１０の電圧変化（立ち上がり）を検知して、第２演算制御部３０は、この検知に基づき、図５の動作を実行する。なお、この検知は、割り込み信号やチップセレクト信号などにより、検知されてもよい。

電力状態遷移部３９は、第２演算制御部３０の低消費電力状態を解除して、通常の消費電力状態に遷移させる（ステップＳ７）。

つぎに、第２送受信部３８は、第２制御信号Ｌ１１を、ＡＤ変換部６へ送信する（ステップＳ８）。第２制御信号Ｌ１１は、図２（ｂ）の時間ｔ１の後において、ローレベル電圧からハイレベル電圧になり、時間ｔ２の後において、ローレベル電圧に戻る。

ステップＳ８の後、電力状態遷移部３９は、第２演算制御部３０を、低消費電力状態に遷移させる（ステップＳ９）。

ＡＤ変換部６は、第２送受信部３８から受け取った第２制御信号Ｌ１１に基づき、図２（ｃ）の時間ｔ１の後からｔ３の間、ＡＤ変換処理動作を行う。第２演算制御部３０は、ＡＤ変換処理動作終了まで待つ（ステップＳ１０）。

ＡＤ変換部６は、ＡＤ変換処理動作終了後、ＡＤ変換した信号Ｌ１２を、第２送受信部３８へ、図２（ｃ）の時間ｔ３からｔ４の間、送信する。

第２送受信部３８が、ＡＤ変換された信号Ｌ１２を受信した時点で、電力状態遷移部３９は、第２演算制御部３０の低消費電力状態を解除して、通常の消費電力状態に遷移させる。そして、第２送受信部３８は、ＡＤ変換された信号Ｌ１２の受信を完了する（ステップＳ１１）。

第２演算制御部３０は、この受信信号データ、またはこの受信信号データに所定値を加減算するなどの所定演算を行ったデータを、Ｌ１３として出力する。そして、データＬ１３は、第２絶縁部２９を経由して、第１送受信部３７へ送信される（ステップＳ１２）。

その後、電力状態遷移部３９は、第２演算制御部３０を、低消費電力状態に遷移させる（ステップＳ１３）。

そして、図２（ａ）の時間ｔ５において、第１送受信部３７が、第１制御信号Ｌ１０を出力して、前述した図５の動作（ステップＳ７からＳ１３）が、所定の周期で繰り返される。

図５のステップＳ９からＳ１１までの動作によって、第２演算制御部３０は、第１の実施例での低消費電力状態になる時間に加えて、ＡＤ変換処理動作を行っている間（図２（ｃ）の時間ｔ１からｔ３の間）も、低消費電力状態とする。

本実施例によって、２線式フィールド機器に関し、第１の実施例よりさらに、低消費電力にした２線式フィールド機器を実現できる。

なお、本発明は、２線式フィールド機器に適しているが、２線式電磁流量計の場合、励磁コイルに流す電流が多く、消費電力が多くなりやすいため、本発明は、２線式電磁流量計により適している。

本発明は、前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、さらに多くの変更および変形を含むものである。

本発明を適用した２線式電磁流量計のブロック図である。 図１における、各信号のタイミングチャートである。 第１制御信号受信後の第２演算制御部の動作フローチャートである。 本発明を適用した２線式圧力伝送器のブロック図である。 第１制御信号受信後の第２演算制御部の動作フローチャートの他の例である。 背景技術における、２線式電磁流量計のブロック図である。

符号の説明

１ 励磁コイル
２、３ 電極
４ プロセス量関連信号検出部
５ 増幅部
６ ＡＤ変換部
７ 信号処理部
１４ ＤＣ−ＤＣ変換部
１５ 励磁部
１６ 電流出力部
１７ 出力電流検出抵抗
２２ 第１演算制御部
２８ 第１絶縁部
２９ 第２絶縁部
３０ 第２演算制御部
３６ ２線式電磁流量計
３７ 第１送受信部
３８ 第２送受信部
３９ 電力状態遷移部
Ｌ１ 第１電源ライン
Ｌ２ 第１共通電位
Ｌ３ 第２電源ライン
Ｌ４ 第２共通電位
Ｌ６、Ｌ７ プロセス量関連信号
Ｌ１０ 第１制御信号
Ｌ１１ 第２制御信号

Claims (4)

1. 検出されたプロセス量関連信号を信号処理する信号処理部と、この信号処理された信号に基づきプロセス量を演算する２線式フィールド機器において、
   前記信号処理部の信号処理開始を制御する第１の制御信号を、第１の絶縁部を経由して第２の演算制御部へ送信する第１の演算制御部と、
   この第１の制御信号に基づき第２の制御信号を前記信号処理部へ送信し、この第２の制御信号に基づき前記信号処理部により信号処理された信号を受信して、この信号処理された信号に関連したデータを第２の絶縁部を経由して前記第１の演算制御部へ送信した後、低消費電力状態とする第２の演算制御部を備えた、
   ことを特徴とする２線式フィールド機器。
2. 前記信号処理部は、前記プロセス量関連信号をＡＤ変換するＡＤ変換部を少なくとも有して、
   前記第２の演算制御部は、前記第１の制御信号に基づき前記第２の制御信号を前記ＡＤ変換部へ送信し、この第２の制御信号に基づき前記ＡＤ変換部によりＡＤ変換された信号を受信して、このＡＤ変換された信号に関連したデータを前記第２の絶縁部を経由して前記第１の演算制御部へ送信した後、低消費電力状態とする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の２線式フィールド機器。
3. 前記２線式フィールド機器は、２線式電磁流量計である、
   ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の２線式フィールド機器。
4. 前記第２の演算制御部は、前記第１の制御信号に基づき前記第２の制御信号を前記ＡＤ変換部へ送信した後、低消費電力状態とし、この第２の制御信号に基づき前記ＡＤ変換部によりＡＤ変換された信号を受信した時点で、低消費電力状態を解除して、このＡＤ変換された信号に関連したデータを前記第２の絶縁部を経由して前記第１の演算制御部へ送信した後、低消費電力状態とする、
   ことを特徴とする請求項２に記載の２線式フィールド機器。

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