JP3125441B2 - 信号処理装置 - Google Patents

信号処理装置

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JP3125441B2
JP3125441B2 JP04170721A JP17072192A JP3125441B2 JP 3125441 B2 JP3125441 B2 JP 3125441B2 JP 04170721 A JP04170721 A JP 04170721A JP 17072192 A JP17072192 A JP 17072192A JP 3125441 B2 JP3125441 B2 JP 3125441B2
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正弘 長谷川
康明 堀尾
洋二 齋藤
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  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、負荷側から出力端子を
介して2本の伝送線により電流の供給を受けて測定すべ
き物理量を電気信号に変換しこれを信号処理して前記出
力端子を介して前記負荷側に電流信号として前記伝送線
により伝送する信号処理装置に係り、特に、通常性能を
損なわずにノイズを有効に除去できるように改良した信
号処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の信号処理装置の構成を示す
ブロック図である。この場合の信号処理装置の例として
2線式信号伝送器を示してある。10はプロセス変数な
どの物理量を電気信号に変換して伝送する2線式信号伝
送器であり、直流電源11から負荷12を介して電力が
供給される。直流電源11と負荷12は受信計器13に
格納されている。
【0003】電気信号は伝送線L1、L2により2線式信
号伝送器10に出力端子T1、T2を介して電流信号I
Lとして伝送され、負荷12の両端に生じる電圧変化を
検出して受信計器13はプロセス変数を知る。
【0004】電流信号ILは、例えば配管中の圧力に対
応したレンジに設定された2線式信号伝送器10により
4〜20mAの統一電流に変換されて負荷側の受信計器
13に伝送されると共にモニタに例えば4桁のデジタル
表示される。
【0005】この場合に、例えば圧力レンジを変更した
り、各種のパラメータを変更したり、或いはモニタした
いときには2線式信号伝送器10の外部から操作できれ
ば便利である。
【0006】このため、ハンドヘルドターミナル14を
伝送線L1´、L2´を用いて必要に応じて接続し、かつ
2線式信号伝送器10にハンドヘルドターミナル14と
の専用のデータ通信機能を持たせて、ハンドヘルドター
ミナル14から2線式信号伝送器10にパラメータ変更
などのデジタルデータを送信する。
【0007】以上の全体構成に対して、2線式信号伝送
器10は次のように構成される。SNRは圧力/差圧な
どを検出して電気信号に変換する検出器(センサ)であ
り、変換されたアナログ信号はアナログ/デジタル変換
器A/Dでデジタル信号に変換され、マイクロプロセッ
サμPを介してメモリMEM1の中のランダムアクセス
メモリ部分に格納される。
【0008】マイクロプロセッサμPは、この格納され
たデジタル信号を用いてメモリMEM1の例えばリード
オンリメモリ部分に書き込まれた演算手順によりリニア
ライズなどの所定の演算を実行し、デジタル/アナログ
変換器D/Aを介してセンサ信号VSとして出力回路O
PC1に出力する。
【0009】一方、マイクロプロセッサμPでの所定の
演算結果は、内蔵のモニタLCDに必要な桁数でデジタ
ル表示される。出力回路OPC1はデジタル/アナログ
変換器D/Aでアナログ信号に変換された電圧信号を4
〜20mAの統一された電流信号ILに変換して伝送線
1、L 2を介して受信計器13に伝送する。
【0010】また、出力回路OPC1は電流信号IL
一部を用いて2線式信号伝送器10の内部回路の電源を
作る。この場合に、例えばモニタLCDには電流信号I
Lに対応する値がデジタル表示される。
【0011】RTEは、ロータリエンコーダである。そ
の操作軸を回転することにより、例えば回転が順方向の
場合は、回転により発生する隣り合う2つのパルス信号
が回転方向により定まる所定の位相差を保持して出力さ
れる。回転が逆方向の場合は、回転により発生する隣り
合う2つのパルス信号が逆の位相差を保持して出力され
る。
【0012】インタフエイス回路INFは、このパルス
信号を用いて、ソフトウエア処理のし易い回転数に対応
したパルス数の2値の矩形波の回転数信号と、回転方向
に対応してローレベル或いはハイレベルの方向信号Yと
をマイクロプロセッサμPに割込信号として出力する。
【0013】IFCはハンドヘルドターミナル14とデ
ータ通信をするためのインターフエイスであり、伝送線
1、L2とマイクロプロセッサμPとの間に接続され、
伝送線L1、L2からのデジタル信号を並列データとして
マイクロプロセッサμPに伝送し、逆にマイクロプロセ
ッサμPからのデータを直列信号として出力回路OPC
1に伝送する機能をもつ。
【0014】次に、ハンドヘルドターミナル14は、次
のように構成されている。SERはオペレータが操作す
る設定器であり、モニタが内蔵され、2線式信号伝送器
10のゼロ調とスパン調とを切換えるモード変更、モデ
ル要求、表示分解能の変更、レンジの変更、異常の検
出、或いは電流信号ILの値の表示など各種の設定或い
は要求をすることができる。
【0015】μP´はマイクロプロセッサであり、例え
ば設定器SERからのデータが入力され、メモリMEM
´に格納された処理手順に従ってインターフエイスIF
C´を介して2線式信号伝送器10にデジタル信号を送
出する。
【0016】また、マイクロプロセッサμP´は2線式
信号伝送器10からの応答データをインターフエイスI
FC´を介してメモリMEM´に取り込み、さらにメモ
リMEM´に格納された処理手順に従ってこれを解読
し、設定器SERのモニタに表示する。
【0017】図4は、本発明の改良のベースとなる図3
に示す出力回路OPC1の具体的な構成を示す回路図で
ある。出力端子T1と接地点Gとの間には、インダクタ
ンスL1とコンデンサC1とが直列に接続され、さらに出
力端子T2と接地点Gとの間にも、インダクタンスL2
コンデンサC2とが直列に接続されてフイルタFL1が構
成されている。
【0018】インダクタンスL1とコンデンサC1との接
続点Z1と、インダクタンスL2とコンデンサC2との接
続点Z2との間には、トランジスタQ1、Q2、帰還抵抗
fとがこの順序で直列に接続されている。
【0019】トランジスタQ1のエミッタとコレクタの
間には起動抵抗RSが接続され、そのベースはトランジ
スタQ2のコレクタに接続されている。トランジスタQ2
のエミッタは帰還抵抗Rfと共に共通電位点COMに接
続されている。
【0020】トランジスタQ1のコレクタと共通電位点
COMとの間にはツエナーダイオードDzが接続され、
この両端に回路で使用する定電圧Vbを発生させる。ト
ランジスタQ2のベースは偏差増幅器Q3の出力端が接続
され、この偏差増幅器Q3の反転入力端(−)は抵抗R1
とR2で定電圧Vbを分圧した分圧電圧が印加れている。
この分圧点にはインターフエイス回路IFCからデジタ
ル信号DSが抵抗RDを介して入力されている
【0021】また、偏差増幅器Q3の非反転入力端
(+)には、抵抗R3、R4、Rfで定電圧Vbを分圧した
分圧電圧が直流バイアスとして印加され、さらにセンサ
信号VSは帰還電圧Vfと共にこれ等の抵抗で分圧されて
印加されている。
【0022】以上の構成で、偏差増幅器Q3はセンサ信
号VSと帰還電圧Vfとが一致するように、トランジスタ
2のベース電流を制御し、そのコレクタ電流を介し
て、結果としてトランジスタQ1のコレクタ電流を制御
する。
【0023】このコレクタ電流は主としてツエナーダイ
オードDzに流れ、帰還抵抗Rfを介して接続点Z2に流
出する。つまり、センサ信号VSに対応する電流信号IL
が負荷12に流れる。この場合、フイルタFL1は伝送
線L1、L2から混入する外来ノイズを除去するLCから
なるノイズフイルタとして機能する。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような出力回路OPC1のノイズフイルタは外来ノイズ
を除去することはできるが、このフイルタがトランジス
タQ2側から負荷側をみるとLCの並列負荷となり、図
2に点線で示すように発振を引き起こすという問題があ
る。
【0025】図2は横軸に周波数fを、縦軸にループゲ
インGをとり、周波数f対ループゲインGの特性を示し
たものであり、図4に示す回路の場合は、点線で示すよ
うに0dbラインに対して大きくピークPが発生して発
振を起こす。このため、この発振を防止するには、例え
ばゲインを下げるとか、LCを小さくするか大きくする
かして共振点をずらす手段が考えられる。
【0026】しかし、ゲインを下げた場合は、インター
フエイス回路IFCから出力されるデジタル信号DSが
減衰し良好な通信信号の送出が阻害され、また精度良く
電流信号を伝送することができない。
【0027】さらに、LCを小さくするとフイルタとし
てのノイズ除去特性が低下する。逆に、LCを大きくす
ると本質防爆構造として構成することができず、その上
ハンドヘルドターミナルとの間のデジタル通信における
通信波形がなまり良好な通信が出来ないという問題があ
る。
【0028】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための構成として、負荷側から出力端子を介し
て2本の伝送線により電流の供給を受けて測定すべき物
理量を電気信号に変換しこれを信号処理して先の出力端
子を介して先の負荷側に電流信号として先の伝送線によ
り伝送する信号処理装置において、インダクタンスと抵
抗及びコンデンサが直列に接続されたフイルタが先の各
出力端子と接地点の間に接続され、これらのインダクタ
ンスと抵抗との各接続点を介して先の電流信号が流れる
ようにしたものである。
【0029】
【作 用】信号処理装置の各出力端子と接地点の間に、
インダクタンスと抵抗及びコンデンサが直列に接続され
たフイルタを接続し、電流信号がこれらのインダクタン
スと抵抗との各接続点を介して負荷側に流す。
【0030】これにより、例えばコンデンサの容量を適
正に選択しながら挿入された抵抗により発振を抑制する
ことができ、通信信号の波形のなまりを防ぎ、或いは防
爆特性も良好に維持しながら、安定な出力特性を維持す
ることができる。
【0031】
【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実施例の要部構成を示すブロ
ック図である。なお、図3、図4に示す従来の信号処理
装置としての2線式信号伝送器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。
【0032】本発明についても信号処理装置として2線
式信号伝送器を例にとって説明するが、全体構成は図3
に示す構成と同様である。出力回路OPC1のみが基本
的に改良されており、この部分が図1に出力回路OPC
2として示されている。
【0033】この場合の出力回路OPC2は、図4に示
す出力回路のフイルタFL1に対してフイルタFL2に変
更されている点が異なる。フイルタFL2は、コンデン
サC 1、C2にそれぞれ抵抗R1、R2が直列に挿入接続さ
れている。その他の構成は従来と同一である。このよう
な構成にすることにより、図2の実線で示す特性のよう
に発振が抑制されて安定な出力特性を示す。
【0034】
【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、信号処理装置の各出力端子と接地
点の間に、インダクタンスと抵抗及びコンデンサが直列
に接続されたフイルタを接続し、電流信号がこれらのイ
ンダクタンスと抵抗との各接続点を介して負荷側に流す
ように構成したので、例えばコンデンサの容量を適正に
選択しながら挿入された抵抗により発振を抑制すること
ができ、通信信号の波形のなまりを防ぎ、或いは防爆特
性も良好に維持しながら、安定な出力特性を維持するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例の要部構成を示す回路図であ
る。
【図2】図1に示す実施例の特性を説明する特性図であ
る。
【図3】従来の信号伝送装置の構成を示すブロック図で
ある。
【図4】図3に示す出力回路の具体的な回路構成を示す
回路図である。
【符号の説明】
10 2線式信号伝送器 11 直流電源 12 負荷 13 受信計器 14 ハンドへルドターミナル RTE ロータリエンコーダ MEM1、MEM2 メモリ OPC1、OPC2 出力回路 FL1、FL2 フイルタ R1、R2 抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−204497(JP,A) 特開 昭60−129760(JP,A) 実開 昭57−194194(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 3/54 G08C 19/02 H04B 15/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】負荷側から出力端子を介して2本の伝送線
    により電流の供給を受けて測定すべき物理量を電気信号
    に変換しこれを信号処理して前記出力端子を介して前記
    負荷側に電流信号として前記伝送線により伝送する信号
    処理装置において、インダクタンスと抵抗及びコンデン
    サが直列に接続されたフイルタが前記各出力端子と接地
    点の間に接続され、これらのインダクタンスと抵抗との
    各接続点を介して前記電流信号が流れるようにしたこと
    を特徴とする信号処理装置。
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