JP2013025772A

JP2013025772A - ２線式伝送器

Info

Publication number: JP2013025772A
Application number: JP2011163333A
Authority: JP
Inventors: yoichi Iwano; 陽一岩野
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2013-02-04

Abstract

【課題】電源投入後の起動及び初期化が完了するまでの立ち上げ時間を早めることを可能にする。
【解決手段】信号処理回路２３が、電源電圧ＶＤＤが所定値以下の場合にはオフし、所定値以上の場合にはオンとなる半導体スイッチＳＷ１と、電源電圧ＶＤＤが半導体スイッチＳＷ１を介して供給される第１コンデンサとして電源安定化コンデンサＣ１と、電源安定化コンデンサＣ１よりも静電容量が小さく、電源電圧ＶＤＤが直接供給される第２コンデンサとしての起動コンデンサＣ２とを備えて構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、負荷側から２本の伝送線を介して電流信号の供給を受け測定すべき物理量に応じて信号処理を行うことにより電流信号を変更し、これを負荷側に伝送する、２線式伝送器に関する。

２線式伝送器は、プラント等のプロセス変数である圧力や温度等の物理量を、電気信号に変換して受信側に伝送するものである。電気信号は２線式伝送器により電流信号として受信計器へ伝送され、受信計器の抵抗負荷の両端に生じる電圧変化を検出してプロセス変数を知るようになっている。電流信号は、２線式伝送器により、測定指示範囲（スパン）の０％の場合に４ｍＡ、１００％の場合に２０ｍＡに変換され伝送される。また、測定指示範囲はユーザが設定するようになっている。

近年の２線式伝送器は、マイクロプロセッサや通信回路を有し、４〜２０ｍＡのアナログ信号に種々の情報を含んだデジタル信号を重畳して伝送させる、いわゆるスマート型の２線式伝送器が用いられている。このような２線式伝送器として図６に示す構成が記載された特許文献１がある。

図６は、従来の２線式伝送器の構成を示すブロック図である。この２線式伝送器１は、外部装置である受信計器２に伝送路１９で接続されており、センサ回路１１と、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換回路１２と、信号処理回路１３と、メモリ回路１４と、表示回路１５と、定電圧回路１６と、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換回路１７と、電圧／電流変換回路１８とを備えて構成されている。

受信計器２は、電源２ａから２線式伝送器１へ電力を供給し、また、負荷抵抗器２ｂを使用して電流信号を電圧信号に変換しプロセス変数を読み取る。

センサ回路１１は、圧力、温度、流量等の物理量を測定し、この測定により得られた信号を出力する。また当該センサ回路１１に備えられたセンサからのアナログ信号を増幅、波形整形する役割も果たす。Ａ／Ｄ変換回路１２は、センサ回路１１からのアナログ信号をデジタル信号に変換して信号処理回路１３へ出力する。信号処理回路１３は、プロセス変数を４〜２０ｍＡの統一信号に対応するデジタル信号をＤ／Ａ変換回路１７へ出力し、また、表示回路１５に表示する内容の指示や、メモリ回路１４に対してデータの読み出し、書き込みを行う。この信号処理回路１３はマイクロプロセッサが用いられて、それぞれの機能を実現している。

メモリ回路１４は、マイクロプロセッサの動作を規定するプログラムの格納や補正値、設定値データの格納を行う。表示回路１５は、ＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）表示器等によって構成され、信号処理回路１３から出力される表示データを取り込んで表示する。定電圧回路１６は、ＤＣ／ＤＣ（直流／直流）コンバータ、レギュレータ回路などにより構成され、定電圧を生成して２線式伝送器１内の各回路へ電圧を供給する。

Ｄ／Ａ変換回路１７は、信号処理回路１３から４〜２０ｍＡに対応するデジタル信号を受けて、その指示電流になるように出力回路を制御する。例としてデジタル信号である矩形波をフィルタを通してアナログ信号に変換する機能が挙げられる。電圧／電流変換回路１８は、Ｄ／Ａ変換回路１７からの出力電圧を受け、伝送線１９に流れる電流が指示電流となるように制御する。例としては演算増幅器とトランジスタを使用し、内部回路全体に供給する電流を制御する。

このような構成おいて、まず、受信計器２の電源２ａから２線式伝送器１へ電力が供給される。この供給により定電圧回路１６で定電圧が生成されて２線式伝送器１内の各回路へ電圧が供給される。この供給により、センサ回路１１で圧力、温度、流量等の物理量が測定され、この測定により得られた信号がＡ／Ｄ変換回路１２へ出力される。

Ａ／Ｄ変換回路１２では、そのセンサ回路１１からのアナログ信号がデジタル信号に変換されて信号処理回路１３へ出力される。信号処理回路１３では、プロセス変数が４〜２０ｍＡの統一信号に対応するデジタル信号に変換されてＤ／Ａ変換回路１７へ出力されると共に、表示回路１５に表示される内容の指示や、メモリ回路１４に対してデータの読み出し、書き込みが行われる。

その表示回路１５では、信号処理回路１３から出力される表示データが取り込まれて表示される。Ｄ／Ａ変換回路１７では、信号処理回路１３から４〜２０ｍＡの出力指示信号に対応するデジタル信号が入力されると、その指示信号で指示される指示電流になるように出力回路が制御され、これによってアナログ信号が電圧／電流変換回路１８へ出力される。

電圧／電流変換回路１８では、そのアナログ信号による電流指示を受け、伝送線１９に流れる電流が４〜２０ｍＡの指示電流となるように制御する。この指示電流が受信計器２に入力されると、負荷抵抗器２ｂに流れる電流信号が電圧信号に変換されてプロセス変数が読み取られる。

特開平５−１３５２９５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された２線式伝送器１によれば、センサ回路１１の測定精度の観点から、電源の安定度が必要になる。この場合、電源安定度を得るために、電源に数十μＦ程度の容量の大きなバイパスコンデンサが接続されるのが一般的である。

このバイパスコンデンサが満充電となって電源が安定した後に、２線式伝送器１が起動されて初期化が行われる。この初期化とは、２線式伝送器の起動時にクロックが安定化するための時間、メモリ領域のクリア、使用するレジスタの初期化、使用する入出力ポートの処理、プログラムのロードなどの伝送器内部回路の初期化である。

しかし、電源投入後にバイパスコンデンサが満充電となるまでは、２線式伝送器１を起動することはできないため、起動時間が長くなってしまい必然的に初期化が完了するまでの立ち上げ時間が長くなるという問題があった。

特に、プロセス値を４〜２０ｍＡの小電流信号に変換して受信計器２へ伝送する２線式伝送器１では、当該伝送器内への流入電流も４〜２０ｍＡの範囲で制限される。このため、バイパスコンデンサへの充電電流も少量となるので、バイパスコンデンサが満充電となるまでにより長い時間が掛かり、これに対応して起動時間も長くなってしまう。

本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、電源投入後の起動及び初期化が完了するまでの立ち上げ時間を早めることができる、２線式伝送器を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために本発明は、負荷側から２本の伝送線を介して電流信号の供給を受け各内部回路手段に供給するための一定の電源電圧を生成する定電圧手段と、各種の物理量を測定し、この測定値に応じたアナログ信号を出力するセンサ手段と、このセンサ手段からのアナログ信号を第１デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段からの第１デジタル信号を所定の信号処理を行って第２デジタル信号に変換するプロセッサである信号処理手段と、この信号処理手段からの第２デジタル信号をアナログの電圧信号に変換するＤ／Ａ変換手段と、このＤ／Ａ変換手段からの電圧信号を前記電流信号に変換する電圧／電流変換手段とを有し、この電圧／電流変換手段からの電流信号が前記伝送線を介して前記負荷側に伝送される２線式伝送器において、前記信号処理手段は、前記電源電圧が所定値以下の場合にはオフし、前記所定値以上の場合にはオンとなるスイッチと、前記電源電圧がスイッチを介して供給される第１コンデンサと、前記第１コンデンサよりも静電容量が小さく、前記電源電圧が直接供給される第２コンデンサと、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、２線式伝送器が負荷側から２本の伝送線を介して電流信号の供給を受け、定電圧手段からの電源電圧が上昇中に、第２コンデンサに充電が行われる。この第２コンデンサへの充電は、第１コンデンサに比べ容量が小さいのでその分早く行われ、満充電となるのも早い。この満充電によって、２線式伝送器の起動時にクロックが安定化するための時間、メモリ領域のクリア、使用するレジスタの初期化、使用する入出力ポートの処理、プログラムのロードなどの伝送器内部回路の初期化動作を早く行うことが可能となる。つまり、従来の第１コンデンサのみの場合よりも電源起動時の初期化を早く行うことができる。

また、電源電圧が所定値以上になると入出力ポート出力電圧が「Ｌ」から「Ｈ」となってスイッチがオンするので、電源電圧が第１コンデンサに供給され、充電が行われる。この充電により第１コンデンサが満充電になると、電源電圧が安定状態となり、信号処理手段が所定の処理動作を開始する。

本発明において、前記スイッチと前記第１コンデンサとの間に抵抗器を接続したことを特徴とする。

この構成によれば、スイッチのオンによって第１コンデンサに電源電圧が供給される際に、第１コンデンサへの流入電流が抵抗器によって制限されるので、第１コンデンサに急激に充電電流が流れて電源電圧が低下するといったことを防止することができる。

本発明は、負荷側から２本の伝送線を介して電流信号の供給を受け各内部回路手段に供給するための一定の電源電圧を生成する定電圧手段と、各種の物理量を測定し、この測定値に応じたアナログ信号を出力するセンサ手段と、このセンサ手段からのアナログ信号を第１デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段からの第１デジタル信号を所定の信号処理を行って第２デジタル信号に変換するプロセッサである信号処理手段と、この信号処理手段からの第２デジタル信号をアナログの電圧信号に変換するＤ／Ａ変換手段と、このＤ／Ａ変換手段からの電圧信号を前記電流信号に変換する電圧／電流変換手段とを有し、この電圧／電流変換手段からの電流信号が前記伝送線を介して前記負荷側に伝送される２線式伝送器において、前記信号処理手段は、制御信号の出力レベルに応じてオフ又はオンとなるスイッチと、前記電源電圧が前記スイッチ又は抵抗器を介して供給される第１コンデンサと、前記第１コンデンサの充電電圧が基準電圧よりも高くなった場合に前記制御信号としての出力レベルを切り替える比較器と、前記第１コンデンサよりも静電容量が小さく、前記電源電圧が直接供給される第２コンデンサと、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、２線式伝送器の起動時に、第１コンデンサよりも容量が小さいことで第２コンデンサは第１コンデンサよりも早い時間で満充電となることによって、２線式伝送器内部回路の初期化動作を早く行うことが可能となる。この第２コンデンサへの充電中に、第１コンデンサの充電電圧が基準電圧よりも高くなるとオペアンプの出力側の制御信号が「Ｈ」となり、スイッチがオンとなる。この時、スイッチをオンにして第１コンデンサを直接電源電圧のラインに接続することで、そのラインには見かけ上、第１コンデンサと第２コンデンサとが並列接続された状態となるので、電源電圧も安定する。つまり、信号処理手段であるプロセッサを介さず、電源起動後に自動的にスイッチをオンすることができる。従って、マイクロプロセッサの誤動作等に影響されることがない。また、起動時は抵抗器により第１コンデンサへの流入電流を制限し、充電完了後は、使用回路に対して、この抵抗器を介さないで電力供給するので損失が小さい供給系統を実現できる利点も得られる。従って、起動を早めて、信号処理手段による各回路の初期化動作を早く開始できるため、２線式伝送器全体としての起動時間を早めることができる。

本発明において、前記電源電圧が供給される各種回路と当該電源電圧の出力部との間に第２スイッチを接続し、当該第２スイッチは、前記電源電圧が前記所定値以下の場合にはオフし、前記所定値以上の場合にはオンとなる電源制御手段、を更に備えることを特徴とする。

この構成によれば、信号処理手段による電源電圧の安定化確認後に、第２スイッチをオンとして電源制御手段に接続される各種回路を動作開始状態とするので、これを信号処理手段の初期化動作と共に行うことができ、このため起動処理を更に早めることができる。

本発明において、前記電源電圧が供給される各種回路と当該電源電圧の出力部との間に、前記制御信号の出力レベルに応じてオフ又はオンとなる第２スイッチを接続し、当該第２スイッチは、前記比較器によって切り替えられた前記制御信号としての出力レベルに応じてオフ又はオンとなる電源制御手段、を更に備えることを特徴とする。

この構成によれば、信号処理手段であるプロセッサを介さず、電源起動後に自動的にスイッチをオンとして電源電圧を各種回路に供給することができる。これを信号処理手段の初期化動作と共に行うことができ、このため起動処理を更に早めることができる。また、マイクロプロセッサを用いないのでマイクロプロセッサの誤動作等に影響されることがない。

本発明によれば、電源投入後の起動及び初期化が完了するまでの立ち上げ時間を早めることができる２線式伝送器を提供することができる。

本実施形態に係る２線式伝送器の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る２線式伝送器の容量充電制御機能の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る２線式伝送器の充電時の動作を示すフローチャートである。本実施形態に係る２線式伝送器の容量充電制御機能の他の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る２線式伝送器の電源制御回路の構成を示すブロック図である。従来の２線式伝送器の構成を示すブロック図である。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための実施の形態（以下、単に本実施形態という）について詳細に説明する。但し、本明細書の全図において同一部分には同一符号を付し、その説明を適時省略する。
（実施形態の構成）
図１は、本実施形態に係る２線式伝送器２０の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る２線式伝送器２０は、外部装置である受信計器２に２本の伝送路１９で接続されており、センサ回路１１と、Ａ／Ｄ変換回路１２と、容量充電制御機能２３ａを有する信号処理回路２３と、メモリ回路１４と、表示回路１５と、定電圧回路１６と、Ｄ／Ａ変換回路１７と、電圧／電流変換回路１８と、電源制御回路２４と、リセット回路２５とを備えて構成されている。

ここで、一般的に２線式伝送器は、その起動時にクロックが安定化するための時間、メモリ領域のクリア、使用するレジスタの初期化、使用する入出力ポートの処理、プログラムのロードなどの伝送器内部回路の初期化の時間が必要になる。この初期化の間は、センサ回路１１で高精度の測定を行なうわけではないので、電源安定度は必要にならない。

そこで、本実施形態の２線式伝送器２０では、起動時に内部回路初期化のための電源電圧ＶＤＤを出来るだけ早く起動させ、回路の初期化処理を早く開始させ、回路初期化開始後に電源を安定化させるためのバイパスコンデンサに充電させることで、回路初期化完了時までに電源電圧ＶＤＤを安定化させるようにする。これによって２線式伝送器２０全体としての起動時間を高速化することを目的とする。

本実施形態の２線式伝送器２０が従来構成と比べて異なる点は、従来の信号処理回路１３に代え、容量充電制御機能２３ａを有する信号処理回路２３を備え、更に電源制御回路２４及びリセット回路２５を備えた点にある。

電源制御回路２４は、２線式伝送器２０の各回路の電源のオン／オフを指示するものであり、２線式伝送器２０の起動時に電源を投入する必要の無い回路、例えば表示回路１５やセンサ回路１１等を停止させておく制御を行う。

リセット回路２５は、信号処理回路２３としてのマイクロプロセッサの起動又は停止を行うトリガとしてのリセット信号ＲＳを出力するものであり、信号処理回路２３が停止時にリセット信号ＲＴが入力されると起動する。一方、信号処理回路２３が動作時にリセット信号ＲＴが入力されると停止するようになっている。

信号処理回路２３は、例えばマイクロプロセッサによって実現され、センサ回路１１で測定されるプラント等の圧力や温度等の物理量であるプロセス変数を、４〜２０ｍＡの統一信号に対応するデジタル信号に変換してＤ／Ａ変換回路１７へ出力し、また、表示回路１５に表示する内容の指示や、メモリ回路１４に対してデータの読み出し、書き込みを行う。また、信号処理回路２３は、図２に示すように、外部にクロック発振器２３ｂを備える。

容量充電制御機能２３ａは、信号処理回路２３の初期化動作を従来よりも速く行うための制御を行うものであり、図２に示すように、プルダウン抵抗器Ｒ１と、半導体スイッチＳＷ１と、流入電流制限抵抗器Ｒ２と、電源安定化コンデンサ（単にコンデンサともいう）Ｃ１と、起動コンデンサ（単にコンデンサともいう）Ｃ２とを備えて構成されている。

電源安定化コンデンサＣ１は１〜１０μＦの静電容量（単に容量ともいう）を持ち、起動コンデンサＣ２は、電源安定化コンデンサＣ１の１／１０以下の０．１μＦ程度の容量を持つ。半導体スイッチＳＷ１は、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を使用して構成され、信号処理回路２３のＩ／Ｏポートの出力電圧ＶＳ０の「Ｈ」又は「Ｌ」レベルに応じてオン又はオフ動作を行う。プルダウン抵抗器Ｒ１は、Ｉ／Ｏポートの出力電圧ＶＳ０を「Ｌ」に固定するためのものであり、ノイズなどによって「Ｌ」のスイッチング信号ＶＳ０が「Ｈ」とならないように「Ｌ」状態を安定化させるものである。

従来であれば、起動コンデンサＣ２がないので電源安定化コンデンサＣ１に充電が行われ、信号処理回路２３に接続される回路の動作可能電圧に達しなければ、回路は起動できないようになっていた。この起動可能とする容量まで充電する時間は、電源安定化コンデンサＣ１の容量値に比例している。

本実施形態では、起動直後から電源安定化コンデンサＣ１には充電せず、起動コンデンサＣ２に充電するようにした。このコンデンサＣ２への充電は、容量がコンデンサＣ１に比べ１／１０以下なので、コンデンサＣ２への充電時間はコンデンサＣ１に比べ１０倍以上早い。このコンデンサＣ２への満充電よって、２線式伝送器の起動時にクロックが安定化するための時間、メモリ領域のクリア、使用するレジスタの初期化、使用する入出力ポートの処理、プログラムのロードなどの伝送器内部回路の初期化動作を行うことを可能とした。
（実施形態の動作）
以下、図３に示す本実施形態に係る２線式伝送器２０の動作について、図３のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。

まず、受信計器２の図示せぬスイッチオンにして電源２ａを２線式伝送器２０に供給する（ステップＳ１）。この際、信号処理回路２３が起動していないのでＩ／Ｏポートの出力電圧ＶＳ０は「Ｌ」レベルとなっており、半導体スイッチＳＷ１はオフ状態となっている。上記電源２ａの供給によって２線式伝送器２０の定電圧回路１６の電源電圧ＶＤＤが徐々に上昇する（ステップＳ２）。この上昇する電源電圧ＶＤＤが起動コンデンサＣ２に充電される（ステップＳ３）。ここで、コンデンサＣ２の容量はコンデンサＣ１の１／１０以下なので素早い充電が行われ、早く満充電となる（ステップＳ４）。この満充電よって、信号処理回路２３としてのマイクロプロセッサにおいて、クロック信号ＣＫが安定化するための時間、メモリ回路１４のメモリ領域のクリア、使用するレジスタの初期化、使用するＩ／Ｏポートの処理、プログラムのロードなどの初期化動作が行われる。

次に、電源電圧ＶＤＤの上昇によって電源電圧ＶＤＤが所定値以上となったか否かが判定される（ステップＳ５）。所定値以上になると、クロック発振器２３ｂからクロック信号ＣＫが安定し、この安定した例えば２０ＭＨｚのクロック信号ＣＫが信号処理回路２３に供給される（ステップＳ６）。

一方、電源電圧ＶＤＤが所定値以上になるとリセット回路２５がリセット信号ＲＴを出力する（ステップＳ７）。この出力されたリセット信号ＲＴが信号処理回路２３に入力されると、信号処理回路２３としてのマイクロプロセッサが一旦リセットされた後、プログラムに従って動作する（ステップＳ８）。

この動作によって信号処理回路２３のＩ／Ｏポートの出力電圧ＶＳ０が「Ｈ」となり（ステップＳ９）、半導体スイッチＳＷ１がオン状態となる（ステップＳ１０）。この半導体スイッチＳＷ１のオンによって流入電流制限抵抗器Ｒ２を介して電源安定化コンデンサＣ１に電源電圧ＶＤＤが供給され、充電が開始される（ステップＳ１１）。この際、コンデンサＣ１への流入電流が流入電流制限抵抗器Ｒ２によって制限されるので、コンデンサＣ１に急激に充電電流が流れないことにより電源電圧ＶＤＤの低下が防止される。そして、電源安定化コンデンサＣ１が満充電になると、電源電圧ＶＤＤが安定化状態となる（ステップＳ１２）。

この電源電圧ＶＤＤが安定状態となると、信号処理回路２３は所定の処理動作を開始する。この際、上記ステップＳ４での起動コンデンサＣ２の満充電よって、マイクロプロセッサにおいて、クロック信号ＣＫが安定化するための時間、メモリ回路１４のメモリ領域のクリア、使用するレジスタの初期化、使用するＩ／Ｏポートの処理、プログラムのロードなどの初期化動作が行われているので、この初期化がステップＳ１２の電源電圧ＶＤＤの安定化状態となる前に終わっている場合もある。
（実施形態の効果）
以上説明のように本実施形態に係る２線式伝送器２０は、負荷側である受信計器２から２本の伝送線１９を介して電流信号の供給を受け各内部回路に供給するための一定の電源電圧ＶＤＤを生成する定電圧回路１６と、各種の物理量を測定し、この測定値に応じたアナログ信号を出力するセンサ回路１１と、このセンサ回路１１からのアナログ信号を第１デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路１２と、このＡ／Ｄ変換回路１２からの第１デジタル信号を所定の信号処理を行って第２デジタル信号に変換するマイクロプロセッサである信号処理回路２３と、この信号処理回路２３からの第２デジタル信号をアナログの電圧信号に変換するＤ／Ａ変換回路１７と、このＤ／Ａ変換回路１７からの電圧信号を電流信号に変換する電圧／電流変換回路１８とを有し、この電圧／電流変換回路１８からの電流信号が伝送線１９を介して受信計器２に伝送されるものである。

本実施形態の特徴は、信号処理回路２３が、電源電圧ＶＤＤが所定値以上となった際に「Ｌ」から「Ｈ」レベルとなる入出力ポート出力電圧としてのＩ／Ｏポート出力電圧ＶＳ０の「Ｌ」でオフ、「Ｈ」でオンとなる半導体スイッチＳＷ１と、電源電圧ＶＤＤが半導体スイッチＳＷ１を介して供給される第１コンデンサとして電源安定化コンデンサＣ１と、電源安定化コンデンサＣ１よりも静電容量が小さく、電源電圧ＶＤＤが直接供給される第２コンデンサとしての起動コンデンサＣ２とを備える構成としてことにある。

この構成によれば、２線式伝送器２０が受信計器２から２本の伝送線１９を介して電源電圧ＶＤＤに応じた電流信号の供給を受け、定電圧回路１６からの電源電圧ＶＤＤが上昇中に、起動コンデンサＣ２に充電が行われる。この起動コンデンサＣ２への充電は、電源安定化コンデンサＣ１に比べ容量が小さいのでその分早く行われ、満充電となるのも早い。この満充電によって、２線式伝送器の起動時にクロックが安定化するための時間、メモリ領域のクリア、使用するレジスタの初期化、使用する入出力ポートの処理、プログラムのロードなどの伝送器内部回路の初期化動作を早く行うことが可能となる。つまり、従来の電源安定化コンデンサＣ１のみの場合よりも電源起動時の初期化を早く行うことができる。

また、電源電圧ＶＤＤが所定値以上になるとＩ／Ｏポートの出力電圧ＶＳ０が「Ｌ」から「Ｈ」となって半導体スイッチＳＷ１がオンするので、電源電圧ＶＤＤが電源安定化コンデンサＣ１に供給され、充電が行われる。この充電により電源安定化コンデンサＣ１が満充電になると、電源電圧ＶＤＤが安定状態となり、信号処理回路２３が所定の処理動作を開始する。

また、半導体スイッチＳＷ１と電源安定化コンデンサＣ１との間に流入電流制限抵抗器Ｒ２を接続した。この構成によれば、半導体スイッチＳＷ１のオンによって電源安定化コンデンサＣ１に電源電圧ＶＤＤが供給される際に、電源安定化コンデンサＣ１への流入電流が流入電流制限抵抗器Ｒ２によって制限されるので、電源安定化コンデンサＣ１に急激に充電電流が流れて電源電圧ＶＤＤが低下するといったことを防止することができる。
（実施形態の変形例１）
図４は、本実施形態の変形例１に係る２線式伝送器２０の容量充電制御機能２３ｃの構成を示すブロック図である。即ち、上記実施形態の図２に示した容量充電制御機能２３ａを図４に示した構成の容量充電制御機能２３ｃとした。

容量充電制御機能２３ｃは、定電圧回路１６の電源電圧ＶＤＤの出力部に、一端が接地されている起動コンデンサＣ２の他端が接続され、また、その電源電圧ＶＤＤの出力部と、一端が接地されている電源安定化コンデンサＣ１の他端との間に、半導体スイッチＳＷ１及び流入電流制限抵抗器Ｒ２が並列に接続されている。電源安定化コンデンサＣ１と流入電流制限抵抗器Ｒ２との接続点にはオペアンプ（比較器）Ｕ１の非反転入力端が接続され、反転入力端には負極側が接地された直流電源Ｂ１の正極側が接続されている。オペアンプＵ１の出力端は、プルダウン抵抗器Ｒ１を介して接地されると共に半導体スイッチＳＷ１のオン／オフの切替制御部に接続され、この切替制御部にオペアンプＵ１からの「Ｌ」又は「Ｈ」レベルの制御信号としてのスイッチング信号ＶＳ１が供給されるようになっている。

また、信号処理回路２３の電源端子が、電源電圧ＶＤＤの出力部、半導体スイッチＳＷ１、流入電流制限抵抗器Ｒ２及び起動コンデンサＣ２に接続されている。

このような構成において、起動時には電源電圧ＶＤＤで起動コンデンサＣ２が最初に充電される。同時に流入電流制限抵抗器Ｒ２を介して電源安定化コンデンサＣ１も充電されるが、この際、抵抗器Ｒ２と電源安定化コンデンサＣ１との時定数によって徐々に充電される。このコンデンサＣ１が徐々に充電されることと、コンデンサＣ１よりも容量が大幅に小さいことでコンデンサＣ２はＣ１よりも大幅に早い時間で満充電となる。この満充電によって、２線式伝送器の起動時にクロックが安定化するための時間、メモリ領域のクリア、使用するレジスタの初期化、使用する入出力ポートの処理、プログラムのロードなどの伝送器内部回路の初期化動作を早く行うことが可能となる。

このコンデンサＣ２への充電中は、オペアンプＵ１の非反転入力側のコンデンサＣ１の電圧よりも基準電圧ＶＲが高いので、オペアンプＵ１の出力側のスイッチング信号ＶＳ１は「Ｌ」となっている。このため半導体スイッチＳＷ１はオフのままである。その後、コンデンサＣ１の充電が進み充電電圧が高くなると、基準電圧ＶＲよりも高くなってオペアンプＵ１の出力側のスイッチング信号ＶＳ１が「Ｈ」となり、半導体スイッチＳＷ１がオンとなる。

この時、コンデンサＣ１の電圧は安定しており、且つ電源電圧ＶＤＤの充電も完了している。従って、半導体スイッチＳＷ１をオンにしてコンデンサＣ１を直接電源電圧ＶＤＤのラインに接続することで、そのラインには見かけ上、コンデンサＣ１とＣ２とが並列接続された状態となるので、電源電圧ＶＤＤも安定する。つまり、コンデンサＣ１は流入電流制限抵抗器Ｒ２を介さない通常の容量として機能する。

このような容量充電制御機能２３ｃのメリットは、信号処理回路２３であるマイクロプロセッサを介さず、電源起動後に自動的に半導体スイッチＳＷ１をオンすることができる点にある。従って、マイクロプロセッサの誤動作等に影響されることがない。

また、起動時は流入電流制限抵抗器Ｒ２によりコンデンサＣ１への流入電流を制限し、充電完了後は、使用回路に対して、この抵抗器Ｒ２を介さないで電力供給するので損失が小さい供給系統を実現できる利点も得られる。従って、この変形例１でも起動を早めて、信号処理回路２３による各回路の初期化動作を早く開始できるため、２線式伝送器２０全体としての起動時間を早めることができる。
（実施形態の変形例２）
図５は、本実施形態の変形例２に係る２線式伝送器２０の電源制御回路２４の構成を示すブロック図である。この図５に示す電源制御回路２４は、定電圧回路１６の一方のＤＣ／ＤＣコンバータ１６ａの出力端と表示回路１５との間に接続された半導体スイッチＳＷ２と、同出力端とセンサ回路１１との間に接続された半導体スイッチＳＷ３と、各々の半導体スイッチ（第２スイッチ）ＳＷ２，ＳＷ３の制御信号が入力される端子側に接続されたプルダウン抵抗器Ｒ４，Ｒ３とを備えて構成されている。各制御信号としては、信号処理回路２３の各Ｉ／Ｏポートの出力電圧ＶＳ２，ＶＳ３が制御信号として供給されるようになっている。

このような構成において、各出力電圧ＶＳ２，ＶＳ３は「Ｌ」の場合に、各半導体スイッチＳＷ２，ＳＷ３はオフとなっており、「Ｈ」に切り替わった場合にオンとなる。このオンとするタイミングは、信号処理回路２３の初期化処理が終了し、電源安定化コンデンサＣ１への受電が満充電となって完了した後、言い換えれば信号処理回路２３による電源電圧ＶＤＤの安定化確認後に、各半導体スイッチＳＷ２，ＳＷ３をオンとして電源制御回路２４に接続される表示回路１５及びセンサ回路１１を動作開始状態とする。

このように信号処理回路２３の各Ｉ／Ｏポートの出力電圧ＶＳ２，ＶＳ３で半導体スイッチＳＷ２，ＳＷ３をオン／オフして、電源制御回路２４に接続された表示回路１５及びセンサ回路１１を動作／未動作状態とするので、これを信号処理回路２３の初期化動作と共に行うことができ、このため起動処理を更に早めることができる。

また、上記では信号処理回路２３と容量充電制御機能２３ａとを図２に示した構成を前提としたが、図４に示した容量充電制御機能２３ｃの構成で半導体スイッチＳＷ２，ＳＷ３をオン／オフするようにしてもよい。この場合、図５と同様に接続された各半導体スイッチＳＷ２，ＳＷ３を、図４に示した電源安定化コンデンサＣ１の充電電圧が基準電圧ＶＲよりも高くなった場合に出力電圧のレベルが切り替わるオペアンプＵ１の出力電圧（ＶＳ１）に応じてオン／オフする。

この構成によれば、信号処理回路２３であるプロセッサを介さず、電源起動後に自動的に各半導体スイッチＳＷ２，ＳＷ３をオンとして電源電圧ＶＤＤを表示回路１５及びセンサ回路１１に供給することができる。これを信号処理回路２３の初期化動作と共に行うことができ、このため起動処理を更に早めることができる。また、信号処理回路２３としてのマイクロプロセッサを用いないのでマイクロプロセッサの誤動作等に影響されることがない。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明の技術的範囲予測は上記実施形態に記載の範囲予測には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲予測に含まれ得ることが、特許請求の範囲予測の記載から明らかである。

１１・・センサ回路、１２・・Ａ／Ｄ変換回路、１４・・メモリ回路、１５・・表示回路、１６・・定電圧回路、１７・・Ｄ／Ａ変換回路、１８・・電圧／電流変換回路、２３・・信号処理回路、２３ａ，２３ｃ・・容量充電制御機能、２３ｂ・・クロック発振器、２４・・電源制御回路、２５・・リセット回路、Ｒ１，Ｒ４，Ｒ３・・プルダウン抵抗器、Ｒ２・・流入電流制限抵抗器、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３・・半導体スイッチ、Ｃ１・・電源安定化コンデンサ、Ｃ２・・起動コンデンサ、ＶＤＤ・・電源電圧。

Claims

負荷側から２本の伝送線を介して電流信号の供給を受け各内部回路手段に供給するための一定の電源電圧を生成する定電圧手段と、各種の物理量を測定し、この測定値に応じたアナログ信号を出力するセンサ手段と、このセンサ手段からのアナログ信号を第１デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段からの第１デジタル信号を所定の信号処理を行って第２デジタル信号に変換するプロセッサである信号処理手段と、この信号処理手段からの第２デジタル信号をアナログの電圧信号に変換するＤ／Ａ変換手段と、このＤ／Ａ変換手段からの電圧信号を前記電流信号に変換する電圧／電流変換手段とを有し、この電圧／電流変換手段からの電流信号が前記伝送線を介して前記負荷側に伝送される２線式伝送器において、
前記信号処理手段は、
前記電源電圧が所定値以下の場合にはオフし、前記所定値以上の場合にはオンとなるスイッチと、
前記電源電圧がスイッチを介して供給される第１コンデンサと、
前記第１コンデンサよりも静電容量が小さく、前記電源電圧が直接供給される第２コンデンサと、
を備えることを特徴とする２線式伝送器。
前記スイッチと前記第１コンデンサとの間に抵抗器を接続したことを特徴とする請求項１に記載の２線式伝送器。
負荷側から２本の伝送線を介して電流信号の供給を受け各内部回路手段に供給するための一定の電源電圧を生成する定電圧手段と、各種の物理量を測定し、この測定値に応じたアナログ信号を出力するセンサ手段と、このセンサ手段からのアナログ信号を第１デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段からの第１デジタル信号を所定の信号処理を行って第２デジタル信号に変換するプロセッサである信号処理手段と、この信号処理手段からの第２デジタル信号をアナログの電圧信号に変換するＤ／Ａ変換手段と、このＤ／Ａ変換手段からの電圧信号を前記電流信号に変換する電圧／電流変換手段とを有し、この電圧／電流変換手段からの電流信号が前記伝送線を介して前記負荷側に伝送される２線式伝送器において、
前記信号処理手段は、
制御信号の出力レベルに応じてオフ又はオンとなるスイッチと、
前記電源電圧が前記スイッチ又は抵抗器を介して供給される第１コンデンサと、
前記第１コンデンサの充電電圧が基準電圧よりも高くなった場合に前記制御信号としての出力レベルを切り替える比較器と、
前記第１コンデンサよりも静電容量が小さく、前記電源電圧が直接供給される第２コンデンサと、
を備えることを特徴とする２線式伝送器。
前記電源電圧が供給される各種回路と当該電源電圧の出力部との間に第２スイッチを接続し、当該第２スイッチは、前記電源電圧が前記所定値以下の場合にはオフし、前記所定値以上の場合にはオンとなる電源制御手段、を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の２線式伝送器。
前記電源電圧が供給される各種回路と当該電源電圧の出力部との間に、前記制御信号の出力レベルに応じてオフ又はオンとなる第２スイッチを接続し、当該第２スイッチは、前記比較器によって切り替えられた前記制御信号としての出力レベルに応じてオフ又はオンとなる電源制御手段、を更に備えることを特徴とする請求項３記載の動作２線式伝送器。