JP2959146B2 - 通信装置 - Google Patents

通信装置

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JP2959146B2
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惇 木村
正明 山口
寛 林
剛志 西島
龍作 久保田
稔 翠川
康男 笠原
晃 井上
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、2本の伝送線を介して
伝送された電流信号を用いて回路の電源を作りながらこ
の電流信号に含まれる信号に対応する操作出力を出し更
にフイルド情報をデジタル信号として伝送線を介して送
出する通信装置に係り、特に高精度の部品を用いずに信
頼性の高い通信ができるように改良した通信装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図2は特開昭60−257630号に開
示されている従来の通信装置の構成を示す回路図であ
る。以下、この通信装置CE1の概要について説明す
る。
【0003】2線式伝送路Lは伝送線L1、L2から構
成され、入力端子T1、T2に接続されている。この入
力端子T1、T2にはトランジスタQ1と抵抗器Rsと
が直列に接続された直列回路、抵抗R1とR2の直列回
路、抵抗R3とトランジスタQ2との直列回路がそれぞ
れ接続されている。差動増幅器A1の反転入力端(−)
には抵抗R1とR2で分圧した分圧電圧V1が印加さ
れ、その非反転入力端(+)には基準電圧Vr1が印加
され、その出力端に発生する電圧でトランジスタQ1の
ベ−ス電圧を制御する。この結果、入力端子T1とT2
との間に発生する線間電圧VL は基準電圧Vr1に対応
する電圧に制御される。
【0004】そして、トランジスタQ2のエミッタとコ
レクタとの間には差動増幅器A2の電源端、抵抗R4と
R5との直列回路がそれぞれ接続されている。差動増幅
器A2の反転入力端(−)には抵抗R4とR5で分圧し
た分圧電圧V2が印加され、その非反転入力端(+)に
は基準電圧Vr2が印加され、その出力端に発生する電
圧でトランジスタQ2のベ−ス電圧を制御する。この結
果、差動増幅器A2の電源端は基準電圧Vr2に対応す
る電源電圧Vcに制御される。この電源電圧Vcは差動
増幅器A1の電源端にも付与される。
【0005】電源電圧Vcは、デジタル/アナログ変換
器D/A1、D/A2、D/A3、アナログ/デジタル
変換器A/D1、A/D2、及び演算回路OPの電源端
にそれぞれ供給される。デジタル/アナログ変換器D/
A1は演算回路OPから出力されるデジタル信号をアナ
ログの基準電圧Vr1に、デジタル/アナログ変換器D
/A2は演算回路OPから出力されるデジタル信号をア
ナログの基準電圧Vr2に変換してそれぞれ差動増幅器
A1、差動増幅器A2に出力する。
【0006】また、抵抗器Rsの両端に発生した端子電
圧Vsはアナログ/デジタル変換器A/D1でデジタル
信号に変換されて演算回路OPに出力される。この演算
回路OPは端子電圧Vsに対応する所定の演算を実行し
てデジタル/アナログ変換器D/A3を介して図3に示
す電空変換器E/Pにアナログ信号ASとして出力す
る。
【0007】電空変換器E/Pには給気圧Pが印加され
ており、アナログ信号ASに対応する空気圧信号PSと
して駆動装置DRに出力する。駆動装置DRはこの空気
圧信号PSに対応してバルブVを駆動しそのバルブ開度
に対応するシャフトの変位DSを通信装置CEのアナロ
グ/デジタル変換器A/D2に出力する。このアナログ
/デジタル変換器A/D2は変位DSをデジタル信号に
変換して演算回路OPに出力する。そして、演算回路O
Pは端子電圧Vsに一致するようにアナログ信号ASを
操作して変位DSを制御する。
【0008】以上の通信装置CE1の構成において、入
力端子T1、T2の間に電流信号I L が流入するとこの
一部の電流I1は抵抗R1とR2の直列回路に流れるの
で、差動増幅器A1はこの抵抗R1とR2で分圧した分
圧電圧V1が基準電圧Vr1に等しくなるようにトラン
ジスタQ1に流れる電流Isを制御し、結局、入力端子
T1、T2間の線間電圧VL が一定になるように制御す
る。また、電流信号IL の他の一部の電流Icは抵抗R
3とトランジスタQ2の直列回路に流れ、差動増幅器A
2は抵抗R4とR5で分圧した分圧電圧V2が基準電圧
Vr2に等しくなるようにトランジスタQ2に流れる電
流I3を制御し、結局、トランジスタQ2のエミッタと
コレクタ間の電圧Vcが一定になるように制御する。
【0009】従って、基準電圧Vr1とVr2とが一定
に保持されているかぎり、差動増幅器A1とA2によっ
て端子電圧VL とVcは一定に制御される。この結果、
電流I1が無視できる程度に小さいものとすると、電流
信号IL の変化にかかわらず抵抗R3に流れる電流Ic
は一定に保持されるが、端子電圧Vsは電流Isに対応
して変化し、これが演算回路OPに出力されることとな
る。ところで、演算増幅器OPが通信内容に応じて、電
流Icを一定に保持される関係を保ちながら、基準電圧
Vr1とVr2をデジタル/アナログ変換器D/A1と
D/A2を介してパルス状に変化させると線間電圧VL
が通信内容に対応するパルス状の変化をすることとな
る。このパルス変化を2線式伝送路Lの制御装置側で抽
出してデコ−ドすれば、制御装置側は電流信号の送信と
同時に通信装置側からの通信内容を受信することができ
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような通信装置CE1は抵抗R3に流れる電流Icを一
定に保持する関係を維持しながらデジタル通信をしなけ
れば電流信号IL に誤差か発生する。この関係を維持す
るためには差動増幅器A1とA2の2個を使用して可変
インピ−ダンス素子として機能するトランジスタQ1と
Q2に流れる電流IsとI3を制御する必要があるが、
このためにはオ−プンル−プで使用される差動増幅器A
1とA2の例えば温度ドリフト、オフセット電圧などの
特性を一致させなければならないという面倒な問題があ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための主な構成として、2本の伝送線を介して
電流信号が入力されこの電流信号を用いて内部回路で使
用する定電圧を作る定電圧回路と、この定電圧回路と直
列に接続され先の電流信号を電圧信号として検出する入
力抵抗と、電圧降下素子とスイッチング素子とが並列に
接続され電流信号が流入する並列回路と、先の電圧信号
が入力され対応する信号処理を実行して所定の操作信号
を出力する信号処理回路と、この信号処理回路から出力
されるデジタルのフイルド情報を変調してスイッチ素子
を制御する変調手段とを具備し、このスイッチ素子の制
御により先の並列回路のインピ−ダンスを変更して伝送
線の両端に発生する電圧をデジタル的に変化させるよう
にしたものである。
【0012】
【作 用】定電圧回路は2本の伝送線を介して電流信号
が入力された電流信号を用いて内部回路で使用する定電
圧を作る。入力抵抗は先の電流信号を電圧信号として検
出する。信号処理回路は先の電圧信号を用いて対応する
信号処理を実行して所定の操作信号を出力する。変調手
段はこの信号処理回路から出力されるデジタルのフイル
ド情報を変調して電圧降下素子と並列に接続されたスイ
ッチ素子を制御する。そして、この通信装置はこのスイ
ッチ素子の制御により先の並列回路のインピ−ダンスを
変更して伝送線の両端に発生する電圧をデジタル的に変
化させて制御装置側に通信内容を伝送する。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。図1は本発明の1実施例の構成を示す回路図で
ある。なお、図2、図3に示す従来の通信装置と同一の
機能を有する部分には同一の符号を付して適宜にその説
明を省略する。
【0014】入力端子T1、T2の間には、入力抵抗R
iと、トランジスタQ3のエミッタとコレクタが直列に
接続され、この接続点は共通電位点COMとされてい
る。このトランジスタQ3の両端には抵抗R6を介して
差動増幅器A3の電源端が接続されている。この電源端
には抵抗R7とツエナダイオ−ドZDとが直列に接続さ
れた直列回路と、抵抗R8とR9とが直列に接続された
直列回路が接続されている。
【0015】これ等の抵抗R7とツエナダイオ−ドZD
との接続点は差動増幅器A3の反転入力端(−)に、抵
抗R8とR9との接続点は差動増幅器A3の非反転入力
端(+)にそれぞれ接続され、その出力端はトランジス
タQ3のベ−スに接続されている。共通電位点COMと
入力端子T1との間に接続されたこれ等の回路要素によ
りこの通信装置CE2で使用される定電圧Ebを作る定
電圧回路PWRが構成されている。
【0016】ここで、電流信号IL が入力端子T1、T
2間に流れると、その一部は抵抗R6、R7、およびツ
エナダイオ−ドZDに流れ、ツエナダイオ−ドZDの両
端に基準電圧Vzを発生させる。差動増幅器A3はその
非反転入力端(+)の電圧V1が基準電圧Vzに一致す
るようにトランジスタQ3に流れる電流I4を制御して
抵抗R8とR9の直列回路の両端の電圧が一定の定電圧
Ebになるように制御している。
【0017】入力抵抗Riに電流信号IL によって発生
した信号電圧Viは、非反転入力端(+)が抵抗R10
を介して共通電位点COMに接続され反転入力端(−)
が出力端と抵抗R11を介して接続された差動増幅器A
4の反転入力端(−)に抵抗R12を介して入力され
る。差動増幅器A4の出力端に発生した電圧はアナログ
/デジタル変換器ADC1を介してデジタル信号に変換
されてマイクロプロセッサμPに出力される。なお、差
動増幅器A4は定電圧Ebで付勢される。
【0018】マイクロプロセッサμPは信号電圧Viに
対応する所定の演算を実行してデジタル/アナログ変換
器DAC1を介して図3に示すと同様に電空変換器E/
Pにアナログ信号ASとして出力する。電空変換器E/
Pはアナログ信号ASに対応する空気圧信号PSとして
駆動装置DRに出力する。
【0019】駆動装置DRはこの空気圧信号PSに対応
してバルブVを駆動しそのバルブ開度に対応するシャフ
トの変位DSを通信装置CE2のアナログ/デジタル変
換器ADC2に出力する。このアナログ/デジタル変換
器ADC2は変位DSをデジタル信号に変換してマイク
ロプロセッサμPに出力する。そして、マイクロプロセ
ッサμPは入力電圧Viに一致するようにアナログ信号
ASを操作して変位DSを制御する。
【0020】また、マイクロプロセッサμPはバルブの
開度、流体温度、バルブの振動、バルブの異常音などの
フイルド情報をデジタル信号として定電圧Ebで付勢さ
れたモデムMODEMに出力し、このモデムMODEM
による変調信号MSで抵抗R6の両端に並列に接続され
たスイッチ素子SWを通信内容に従ってパルス状に開閉
する。
【0021】この場合に、スイッチSWをオン/オフす
ると抵抗R6の両端の電圧がオン/オフされることとな
り線間電圧VL が変化する。すなわち、スイッチSWが
オフのときの線間電圧VL1は、抵抗R6に流れる電流を
I5とすれば、 VL1=Eb+R6・I5+IL ・Ri (1) となり、スイッチSWがオンになったときの線間電圧V
L2は、 VL2=Eb+R6・I5 (2) となる。したがって、線間電圧VL はスイッチSWのオ
ン/オフによって ΔVL =R6・I5 (3) の変化を受ける。
【0022】この線間電圧VL のパルス状の変化ΔVL
を制御装置側で抽出してデコ−ドすれば、制御装置側は
電流信号の送信と同時に通信装置CE2側からの通信内
容を受信することができる。制御装置側から線間電圧V
L を変化させてデジタル信号を受信する場合には、入力
抵抗Riの両端に発生する入力電圧Viを変調回路を介
して受信しても、また入力端子T1と抵抗R6との間に
抵抗を挿入してこの両端の電圧を受信するようにしても
良い。
【0023】なお、スイッチSWを開閉する場合には、
デジタル量“1”、“0”に対応して2つの異なる周波
数f1、f2を切り換えるようにしても良い。また、ス
イッチSWはトランジスタ、FETなどに変えても良
く、このときにはアナログ的に抵抗R6の両端の電圧を
変化させても良い。抵抗R6はダイオ−ド、或いは(ダ
イオ−ド+抵抗)の形としてもよい。さらに、以上の説
明ではマイクロプロセッサを用いて実現したが、これ等
は全てアナログ回路で実現しても良い。
【0024】
【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに本発明によれば、可変インピ−ダンス素子として1
個のみ使用し、しかもこの可変インピ−ダンス素子を制
御する差動増幅器は帰還ル−プの中に入っており、全て
の信号電流を入力抵抗に流すようにしたので、差動増幅
器のマッチングの問題も発生せず、部品点数が少なく安
定性も良く、しかも信頼性の高い通信装置を実現するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例の構成を示す回路図である。
【図2】従来の通信装置の構成を示す回路図である。
【図3】通信装置の全体構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
CE1、CE2 通信装置 A1、A2、A3、A4 差動増幅器 OP 演算回路 μP マイクロプロセッサ E/P 電空変換器 DR 駆動装置 Eb 定電圧 VL 線間電圧 IL 電流信号 MODEM モデム MS 変調信号 AS アナログ信号 DS 変位
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保田 龍作 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横 河電機株式会社内 (72)発明者 翠川 稔 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横 河電機株式会社内 (72)発明者 笠原 康男 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横 河電機株式会社内 (72)発明者 井上 晃 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横 河電機株式会社内 審査官 青木 重徳 (56)参考文献 特開 昭63−232694(JP,A) 特開 昭60−257630(JP,A) 林 他,“PK200新電空変換器”, 横河技報,Vol.36,No.4 (1992.10.20)p.161−164 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04B 3/00 - 3/02 H04B 3/50 H04Q 9/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2本の伝送線を介して電流信号が入力され
    この電流信号を用いて内部回路で使用する定電圧を作る
    定電圧回路と、この定電圧回路と直列に接続され前記電
    流信号を電圧信号として検出する入力抵抗と、電圧降下
    素子とスイッチング素子とが並列に接続され前記電流信
    号が流入する並列回路と、前記電圧信号が入力され対応
    する信号処理を実行して所定の操作信号を出力する信号
    処理回路と、この信号処理回路から出力されるデジタル
    のフイルド情報を変調して前記スイッチ素子を制御する
    変調手段とを具備し、このスイッチ素子の制御により前
    記並列回路のインピ−ダンスを変更して前記伝送線の両
    端に発生する電圧をデジタル的に変化させることを特徴
    とする通信装置。
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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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林 他,"PK200新電空変換器",横河技報,Vol.36,No.4(1992.10.20)p.161−164

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