JP3210127B2 - Voltage pulse width conversion circuit - Google Patents

Voltage pulse width conversion circuit

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JP3210127B2
JP3210127B2 JP06568293A JP6568293A JP3210127B2 JP 3210127 B2 JP3210127 B2 JP 3210127B2 JP 06568293 A JP06568293 A JP 06568293A JP 6568293 A JP6568293 A JP 6568293A JP 3210127 B2 JP3210127 B2 JP 3210127B2
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弘雄 安田
修 吉川
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株式会社ヒラノ産業
ワイケイブイ株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、アナログ量をディジタ
ル量(パルス幅)に変換する回路として利用する。本発
明は、自動制御装置に利用するために発明されたもので
あるがその他のアナログディジタル変換回路の要素とし
て利用できる。本発明は、二線伝送路に伝送する直流制
御信号によりプロセス制御系の弁開度を調節制御する装
置に利用する。特に、二線伝送路に被制御弁の実際の開
度をパルス幅信号に変換し、このパルス信号を直流制御
信号に重畳して伝送する弁開度計の電圧パルス幅変換回
路に関するものである。
The present invention is used as a circuit for converting an analog quantity into a digital quantity (pulse width). Although the present invention has been invented for use in an automatic control device, it can be used as an element of another analog-to-digital conversion circuit. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used for a device that adjusts and controls a valve opening of a process control system by a DC control signal transmitted to a two-wire transmission line. In particular, the present invention relates to a voltage pulse width conversion circuit of a valve position meter that converts an actual opening of a controlled valve into a pulse width signal in a two-wire transmission path, and superimposes this pulse signal on a DC control signal for transmission. .

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は第一の従来例の遠隔制御測定装置
のブロック構成図である。図7は第二の従来例の遠隔制
御測定装置のブロック構成図である。図8は第三の従来
例の遠隔制御測定装置のブロック構成図である。
2. Description of the Related Art FIG. 6 is a block diagram showing a first conventional remote control measuring apparatus. FIG. 7 is a block diagram showing a second conventional remote control measuring apparatus. FIG. 8 is a block diagram of a third conventional remote control measuring device.

【0003】従来、遠隔制御測定装置は、図6〜図8に
示すような構成であった。すなわち、図6は、制御装置
から操作部である自動調節弁に直流の制御信号を送って
制御する例を示す。この場合には、制御装置側で操作部
の制御結果、または故障を検知できない。図7は、制御
装置側で操作部の制御結果、または故障を検知できるよ
うにしたもので、制御装置から操作部まで制御信号とは
別の配線を設けた例である。図8は、制御信号とは別の
配線を設けずに制御装置側で操作部の制御結果、または
故障を検知できるようにしたもので、制御装置から43
〜20mAの制御信号を送って操作部を制御し、操作部
の操作量を検知しこの操作量を帰還信号電圧に変換しこ
の帰還信電圧に対応するパルス信号を制御信号に重畳し
て操作量を帰還する例である(特開平4−7693
0)。
Conventionally, a remote control measuring device has a configuration as shown in FIGS. That is, FIG. 6 shows an example in which a control device sends a DC control signal to an automatic control valve, which is an operation unit, to perform control. In this case, the control device cannot detect the control result of the operation unit or the failure. FIG. 7 shows an example in which a control device side can detect a control result or a failure of the operation unit, and is an example in which wiring different from a control signal is provided from the control device to the operation unit. FIG. 8 shows a configuration in which the control device can detect a control result of the operation unit or a failure without providing a separate wiring from the control signal.
A control signal of ~ 20 mA is sent to control the operation unit, the operation amount of the operation unit is detected, the operation amount is converted into a feedback signal voltage, and a pulse signal corresponding to the feedback signal voltage is superimposed on the control signal to control the operation amount. (Japanese Patent Laid-Open No. 4-6993)
0).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来例の遠隔制御装置に使用する電圧パルス幅変換回路で
は、以下に述べるような改良すべき点があった。すなわ
ち、帰還信号電圧とパルス信号幅が線形な比例関係に
あり、制御装置で機械的変位を帰還信号により検出が容
易である。また、操作部はフィールドに設置されるので
広範囲の環境条件に耐える必要がある、操作部および
帰還回路側には別電源は持たず、パルス幅変換部の電源
は制御信号の直流電流4〜20mAを使用し、最小電流
4mA以下で帰還回路を駆動できることが必要である、
制御装置の調節系からの4〜20mAの制御信号の許
容抵抗値は通常600Ω前後であり、したがって操作部
および伝送線の線路抵抗を極力大きくとる必要があるこ
とから、帰還回路内で許容できる電源電圧は4V以下で
ありこの電圧で駆動できる必要がある、一般に、セン
サの出力インピーダンスは高いために、受信側の帰還回
路中の受信側のアナログディジタル変換部のインピーダ
ンスは高インピーダンスである必要がある、帰還回路
の動作によって、操作部の制御出力に影響を与えないな
どである。
However, the voltage pulse width conversion circuit used in such a conventional remote control device has the following points to be improved. That is, the feedback signal voltage and the pulse signal width have a linear proportional relationship, and the control device can easily detect the mechanical displacement by the feedback signal. Further, since the operation unit is installed in the field, it is necessary to endure a wide range of environmental conditions. The operation unit and the feedback circuit side do not have a separate power supply, and the power supply of the pulse width conversion unit is a direct current of a control signal of 4 to 20 mA. It is necessary that the feedback circuit can be driven with a minimum current of 4 mA or less.
The allowable resistance value of the control signal of 4 to 20 mA from the control system of the control device is usually about 600Ω, and therefore, it is necessary to maximize the line resistance of the operation unit and the transmission line. The voltage is 4 V or less and it is necessary to drive at this voltage. Generally, since the output impedance of the sensor is high, the impedance of the analog-to-digital converter on the receiving side in the feedback circuit on the receiving side needs to be high. That is, the operation of the feedback circuit does not affect the control output of the operation unit.

【0005】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、別系の伝送路および別電源を必要とすることな
く制御装置側で検出し易い帰還信号を帰還することがで
き、かつ4V以下で駆動でき高インピーダンスであり被
制御装置に影響を与えない遠隔制御測定装置用の電圧パ
ルス幅変換回路を提供することを目的とする。
[0005] The present invention has been made in such a background, and it is possible to feed back a feedback signal which can be easily detected on the control device side without requiring a separate transmission line and a separate power source, and An object of the present invention is to provide a voltage pulse width conversion circuit for a remote control measurement device which can be driven at 4 V or less, has high impedance, and does not affect a controlled device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】第一の発明は、RSフリ
ップフロップ回路(16)と、このRSフリップフロッ
プ回路の反転出力と共通電位との間に直列接続された抵
抗(14)およびコンデンサ(13)からなる第一の時
定数回路と、入力信号の電圧(Vi)とこの第一時定数
回路の充電電圧とを比較しその比較結果出力が前記RS
フリップフロップ回路のセット入力に接続された第一の
比較器(12)と、前記RSフリップフロップ回路の出
力と共通電位との間に直列接続された抵抗(17)およ
びコンデンサ(26)からなる第二の時定数回路と、第
一の基準電圧(V5)とこの第二の時定数回路の充電電
圧とを比較し、かつ比較出力が帰還されることで前記第
一の基準電圧を変化させて第二の基準電圧にするシュミ
ット型の第二の比較器(20)と、この第二の比較器の
比較結果出力と前記第一の基準電圧とを比較しその出
で前記RSフリップフロップ回路をリセットすること
で、前記RSフリップフロップ回路の反転出力をパルス
幅パルス信号として出力させる第三の比較器(25)と
を備えたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, an RS flip-flop circuit (16) includes a resistor (14) and a capacitor (14) connected in series between an inverted output of the RS flip-flop circuit and a common potential. 13), and compares the voltage (Vi) of the input signal with the charging voltage of the first temporary constant circuit.
A first comparator (12) connected to a set input of the flip-flop circuit; and a resistor (17) and a capacitor (26) connected in series between the output of the RS flip-flop circuit and a common potential. The second time constant circuit compares the first reference voltage (V5) with the charging voltage of the second time constant circuit , and the comparison output is fed back to the second time constant circuit .
A system that changes one reference voltage to a second reference voltage
Tsu Preparative second comparator (20) compares the comparison result output and the first reference voltage of the second comparator, by resetting the previous SL RS flip-flop circuit at its output And a third comparator ( 25) for outputting the inverted output of the RS flip-flop circuit as a pulse width pulse signal.

【0007】第二の発明は、RSフリップフロップ回路
(16)と、このRSフリップフロップ回路の出力と共
通電位との間に直列接続された抵抗(14)およびコン
デンサ(13)からなる第一の時定数回路と、入力信号
の電圧(Vi)とこの第一時定数回路の充電電圧とを比
較しその比較結果出力が前記RSフリップフロップ回路
のリセット入力に接続された第一の比較器と(12)、
前記RSフリップフロップ回路の反転出力と共通電位と
の間に直列接続された抵抗(17)およびコンデンサ
(26)からなる第二の時定数回路と、第一の基準電圧
(V5)とこの第二の時定数回路の充電電圧とを比較
し、かつ比較出力が帰還されることで前記第一の基準電
圧を変化させて第二の基準電圧にするシュミット型の第
二の比較器(20)と、この第二の比較器の比較結果出
力と前記第一の基準電圧とを比較し、その出力で前記R
Sフリップフロップ回路をセットし前記RSフリップフ
ロップ回路の出力をパルス幅パルス信号として出力させ
第三の比較器(25)とを備えたことを特徴とする。
A second invention is a first invention comprising an RS flip-flop circuit (16) and a resistor (14) and a capacitor (13) connected in series between the output of the RS flip-flop circuit and a common potential. A time constant circuit, a first comparator connected to a reset input of the RS flip-flop circuit, comparing a voltage (Vi) of an input signal with a charging voltage of the first temporary constant circuit, 12),
A second time constant circuit including a resistor (17) and a capacitor (26) connected in series between the inverted output of the RS flip-flop circuit and a common potential; a first reference voltage (V5); Comparison with the charging voltage of the time constant circuit
And the comparison output is fed back, so that the first reference
Schmitt-type second voltage
Second comparator (20) compares the comparison result output and the first reference voltage of the second comparator, the output of its R
Characterized in that a S third comparator which outputs the output of the flip-flop circuit set pre Symbol RS flip-flop circuit as a pulse width pulse signal (2 5).

【0008】また、第一の発明または第二の発明は、前
記RSフリップフロップ回路がコンプリメンタリモスで
あることが望ましい。すなわち、コンプリメンタリモス
を利用することにより、大きい負荷抵抗でRSフリップ
フロップの出力電圧を一定にすることができるから、消
費電力を小さくできる。
Further, in the first invention or the second invention, it is preferable that the RS flip-flop circuit is a complementary mos. That is, by using the complementary mos, the output voltage of the RS flip-flop can be made constant with a large load resistance, so that the power consumption can be reduced.

【0009】さらに、第一の発明または第二の発明は、
前記電圧パルス幅変換回路は、前記第一の基準電圧と前
記第二の時定数回路の充電電圧とを比較し前記第二の比
較器の動作とともにこの第二の時定数回路の充電電圧を
放電する第三の比較器(21)を含むことができる。
[0009] Further, the first invention or the second invention,
The voltage pulse width conversion circuit compares the first reference voltage with the charging voltage of the second time constant circuit, and discharges the charging voltage of the second time constant circuit together with the operation of the second comparator. A third comparator (21).

【0010】[0010]

【作用】遠隔制御測定装置は、制御装置と、この制御装
置からの直流制御信号の値に応じて制御される被制御装
置に連結されその被制御装置(操作部)の変位に応じた
測定値を電気信号として発生する位置検出回路(セン
サ)と、この電気信号に比例したパルス幅信号を発生す
る電圧パルス幅変換回路と、この電圧パルス幅変換回路
からのパルス幅信号を直流制御信号に重畳して帰還する
帰還回路とを備える。
The remote control measuring device is connected to a control device and a controlled device controlled according to the value of a DC control signal from the control device, and is a measured value according to the displacement of the controlled device (operation unit). Detection circuit (sensor) that generates a pulse width signal proportional to the electric signal, a voltage pulse width conversion circuit that generates a pulse width signal proportional to the electric signal, and a pulse width signal from the voltage pulse width conversion circuit superimposed on the DC control signal. And a feedback circuit for feedback.

【0011】ここで、電圧パルス幅変換回路は、電源回
路が直流制御電流の電流通路に直列に接続され、4個の
比較器および1個のフリップフロップ回路で構成された
1ビット追従型のアナログディジタル変換器からなり、
被制御装置の機械的変位に応じたパルス幅信号を生成す
るので、別系の伝送路および別電源を必要とすることな
く精度が高く制御装置側で検出し易い帰還信号を帰還す
ることができる。また、電圧パルス幅変換回路の駆動電
圧は比較器およびフリップフロップ回路の駆動電圧で決
まり2Vで動作することから4V以下にすることができ
る。また、入力インピーダンスは比較器の入力のインピ
ーダンスで決まり10MΩ以上とることができる。さら
に使用する電流は2mA程度で充分であるので直流制御
信号の4〜20mAで充分である。
Here, the voltage pulse width conversion circuit is a 1-bit tracking type analog circuit in which a power supply circuit is connected in series to a current path of a DC control current, and is configured by four comparators and one flip-flop circuit. Consisting of digital converters,
Since a pulse width signal is generated according to the mechanical displacement of the controlled device, a feedback signal that is highly accurate and easily detected by the control device can be fed back without requiring a separate transmission line and a separate power supply. . Further, the drive voltage of the voltage pulse width conversion circuit is determined by the drive voltages of the comparator and the flip-flop circuit and operates at 2V, so that the voltage can be reduced to 4V or less. The input impedance is determined by the input impedance of the comparator and can be 10 MΩ or more. Further, since the current used is about 2 mA, a DC control signal of 4 to 20 mA is sufficient.

【0012】[0012]

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0013】図1は本発明一実施例電圧パルス幅変換回
路のブロック構成図である。図5は本発明の電圧パルス
幅変換回路が適用される遠隔制御測定装置のブロック構
成図である。図5において、遠隔制御測定装置は、制御
装置30と、制御装置30からの直流制御信号(4〜2
0mA)の値に応じて制御される被制御装置(操作部)
41に連結されこの被制御装置41の変位に応じた測定
値を電気信号として発生する位置検出回路(センサ)4
2と、この電気信号に比例したパルス幅信号を発生する
電圧パルス幅変換回路43と、電圧パルス幅変換回路4
3からのパルス幅信号を直流制御信号に重畳して帰還す
る帰還回路44とを備える。
FIG. 1 is a block diagram of a voltage pulse width conversion circuit according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram of a remote control measuring device to which the voltage pulse width conversion circuit of the present invention is applied. In FIG. 5, the remote control measurement device includes a control device 30 and a DC control signal (4 to 2) from the control device 30.
Controlled device (operation unit) controlled according to the value of 0 mA)
A position detection circuit (sensor) 4 which is connected to the control unit 41 and generates a measured value corresponding to the displacement of the controlled device 41 as an electric signal;
2, a voltage pulse width conversion circuit 43 for generating a pulse width signal proportional to the electric signal, and a voltage pulse width conversion circuit 4
And a feedback circuit 44 for superimposing the pulse width signal from 3 on the DC control signal and feeding it back.

【0014】図1において、電圧パルス幅変換回路の特
徴とするところは、RSフリップフロップ回路16と、
RSフリップフロップ回路16の反転出力Q-と共通電
位との間に直列接続された抵抗14およびコンデンサ1
3からなる第一の時定数回路と、入力信号の電圧として
帰還信号電圧Viとこの第一時定数回路の充電電圧とを
比較しその比較結果出力がRSフリップフロップ回路1
6のセット入力Sに接続された第一の比較器として比較
器12と、RSフリップフロップ回路16の出力と共通
電位との間に直列接続された抵抗17およびコンデンサ
26からなる第二の時定数回路と、第一の基準電圧(V
5=VZ1)とこの第二の時定数回路の充電電圧とを比
較し比較出力が帰還されることで第一の基準電圧を変化
させて第二の基準電圧にするシュミット型の第二の比較
器として比較器20と、この第二の比較器の比較結果
出力と前記第一の基準電圧(V5=VZ1)とを比較し
その出力でRSフリップフロップ回路16をリセットし
RSフリップフロップ回路16の反転出力Q- をパルス
幅パルス信号として出力させる第三の比較器としての
較器25とを備えたことにある。
In FIG. 1, the voltage pulse width conversion circuit is characterized by an RS flip-flop circuit 16;
RS flip-inverted output Q of flop circuit 16 - resistor connected in series between the common potential 14 and the capacitor 1
3, a feedback signal voltage Vi as an input signal voltage and a charging voltage of the first temporary constant circuit, and the comparison result output is an RS flip-flop circuit 1.
6 and a second time constant comprising a resistor 17 and a capacitor 26 connected in series between the output of the RS flip-flop circuit 16 and the common potential, as a first comparator connected to the set input S of No. 6 Circuit and a first reference voltage (V
5 = VZ1) and the charging voltage of the second time constant circuit, and the comparison output is fed back to change the first reference voltage.
A comparator 20 serving as a Schmitt-type second comparator is set to a second reference voltage, and a comparison result output of the second comparator is compared with the first reference voltage (V5 = VZ1). further comprising a ratio <br/>較器25 as a third comparator to output a pulse width pulse signal - inverted output Q structured R S flip-flop circuit 16 resets RS flip-flop circuit 16 at its output It is in.

【0015】また、前記第一の基準電圧と前記第二の時
定数回路の充電電圧とを比較し比較器20の動作ととも
にこの第二の時定数回路の充電電圧を放電する第三の比
較器として比較器21を含む。
A third comparator which compares the first reference voltage with the charge voltage of the second time constant circuit and discharges the charge voltage of the second time constant circuit together with the operation of the comparator 20 As a comparator 21.

【0016】このような構成の遠隔制御装置の動作につ
いて説明する。図2は本発明の電圧パルス幅変換回路の
各部分の信号波形を示す図である。図1および図2にお
いて、電源電圧Vpは2.5〜5Vで本回路を駆動する
ことができる。被制御装置41からの帰還信号電圧Vi
は比較器12の反転入力に接続される。オープンコレク
タ出力である比較器12のバイアス用の抵抗15が比較
器12との接続点でRSフリップフロップ回路16のセ
ッ入力に接続されており、比較器12の出力がハイレベ
ルになると(図2の電圧V2)のようにRSフリップフ
ロップ回路16の出力を反転させる(図2の電圧V3、
V4)。
The operation of the remote control device having such a configuration will be described. FIG. 2 is a diagram showing a signal waveform of each part of the voltage pulse width conversion circuit of the present invention. 1 and 2, the circuit can be driven at a power supply voltage Vp of 2.5 to 5V. Feedback signal voltage Vi from controlled device 41
Is connected to the inverting input of the comparator 12. A bias resistor 15 of the comparator 12, which is an open collector output, is connected to the set input of the RS flip-flop circuit 16 at a connection point with the comparator 12, and when the output of the comparator 12 becomes high level (FIG. 2). The voltage of the RS flip-flop circuit 16 is inverted like the voltage V2 of FIG.
V4).

【0017】抵抗14およびコンデンサ13で構成され
る時定数回路はRSフリップフロップ回路16の反転出
力Q- に接続され、セット入力Sがハイレベルになると
その時定数で放電される(図2の電圧V1)。一方、R
Sフリップフロップ回路16の出力Qは、抵抗17およ
びコンデンサ26で構成される時定数回路に接続され、
この電圧(充電電圧)V6は比較器20に接続され基準
電圧V5(VZ1)と比較され、基準パルス幅時間t2
を作成する。
The time constant circuit constituted by resistor 14 and capacitor 13 are inverted output Q of the RS flip-flop circuit 16 - is connected to the set input S is discharged with a time constant that becomes a high level (voltage in FIG 2 V1 ). On the other hand, R
The output Q of the S flip-flop circuit 16 is connected to a time constant circuit composed of a resistor 17 and a capacitor 26,
This voltage (charging voltage) V6 is connected to the comparator 20 and compared with the reference voltage V5 (VZ1), and the reference pulse width time t2
Create

【0018】また、比較器20の出力は比較器25を介
してRSフリップフロップ回路16のリセット入力Rに
接続されRSフリップフロップ回路16の出力を反転さ
せる。抵抗18、19、22は比較器2とでシュミッ
ト回路を構成し、比較器25の「オン」「オフ」によ
り、基準電圧V5の二つの位置の電圧を定めている。比
較器21は、基準電圧(V5)と電圧V6とを常に比較
しており、シュミット回路が動作することにより、基準
電圧が下がると動作しコンデンサ26に充電された電荷
を急速に放電する働きをする。
The output of the comparator 20 is connected to the reset input R of the RS flip-flop circuit 16 via the comparator 25, and inverts the output of the RS flip-flop circuit 16. Resistance 18,19,22 constitutes a Schmitt circuit at a comparator 2 0, the "on" and "off" of the comparator 25 defines a voltage of two positions of the reference voltage V5. The comparator 21 constantly compares the reference voltage (V5) with the voltage V6. When the Schmitt circuit operates, the comparator 21 operates when the reference voltage drops, and has a function of rapidly discharging the electric charge charged in the capacitor 26. I do.

【0019】図3は本発明の電圧パルス幅変換回路の第
一の時定数回路の充電電圧の拡大図である。図3に従っ
て入力電圧Viをそれに比例したパルス幅に変換する原
理を説明する。Eは充電電圧の最大値(電源電圧)、V
iは入力電圧、Vfは入力電圧値より基準時間t2後の
放電電圧値、t1は放電電圧値Vfより入力電圧Viま
で充電されるまでの時間、t2は抵抗17およびコンデ
ンサ26で決まる基準時間である。Tは抵抗14および
コンデンサ13で決まるタイムコンスタントとすると、 Vi=E(1−e-(t1/T))+Vf (1) Vf=Vi・e-(t2/T)) (2) で表され、式(1)および式(2)から Vi=E(1−e-(t1/T))+Vi・e-(t2/T) (3) 式(3)を成立する。ここで、 t1<<T t2<<T である抵抗14およびコンデンサ13を選ぶことによ
り、式(3)を整理すると、 Vi=E(1−e-(t1/T))/(1−e-(t2/T)) ≒E{1−(1−t1/T+0.5(t1/T)2}/{1−(1−t2 /T+0.5(t2/T)2} ≒E(t1/T)/(t2/T) =E・t1/t2 (4) すなわち、 t1=t2・Vi/E (t2=一定) となり、入力電圧に比例することになる。
FIG. 3 is an enlarged view of the charging voltage of the first time constant circuit of the voltage pulse width conversion circuit of the present invention. The principle of converting the input voltage Vi into a pulse width proportional to the input voltage Vi will be described with reference to FIG. E is the maximum value of the charging voltage (power supply voltage), V
i is the input voltage, Vf is the discharge voltage value after the reference time t2 from the input voltage value, t1 is the time from the discharge voltage value Vf until the input voltage Vi is charged, and t2 is the reference time determined by the resistor 17 and the capacitor 26. is there. Assuming that T is a time constant determined by the resistor 14 and the capacitor 13, Vi = E (1−e− (t1 / T) ) + Vf (1) Vf = Vi · e− (t2 / T) ) (2) From the equations (1) and (2), Vi = E (1−e− (t1 / T) ) + Vi · e− (t2 / T) (3) Equation (3) is satisfied. Here, by selecting the resistor 14 and the capacitor 13 satisfying t1 << Tt2 << T, the equation (3) can be arranged as follows: Vi = E (1-e- (t1 / T) ) / (1-e - (t2 / T)) ≒ E {1- (1-t1 / T + 0.5 (t1 / T) 2} / {1- (1-t2 /T+0.5(t2/T) 2} ≒ E (t1 / T) / (t2 / T) = E · t1 / t2 (4) That is, t1 = t2 · Vi / E (t2 = constant), which is proportional to the input voltage.

【0020】図4は他の実施例電圧パルス幅変換回路の
ブロック構成図である。図4は第一の時定数回路がRS
フリップフロップ回路16の出力に比較器12の出力が
RSフリップフロップ回路16のリセット入力Rに接続
され第二の時定数回路がRSフリップフロップ回路16
の反転出力Q- に接続され、またシュミット回路の出力
がRSフリップフロップ回路16のセット入力Sに接続
されている点が図1に示す回路と異なり、原理は同じで
ある。
FIG. 4 is a block diagram of a voltage pulse width conversion circuit according to another embodiment. FIG. 4 shows that the first time constant circuit is RS
The output of the comparator 12 is connected to the reset input R of the RS flip-flop circuit 16 and the second time constant circuit is connected to the output of the RS flip-flop circuit 16.
Inverted output Q - is connected to, and that the output of the Schmitt circuit is connected to the set input S of the RS flip-flop circuit 16 is different from the circuit shown in FIG. 1, the principle is the same.

【0021】以上のように本発明は次のように前記の課
題を満足する。 A.本発明での実測値は、電源電圧3.7Vで入力電圧
0.3Vから1.5Vに対して出力の非線形誤差は±
0.1%以下である。また、使用環境(温度変化)は
0.05%/10°C以下であり、充分実用に耐える値
であり、本発明が解決しようとする課題を満足する。 B.許容できる電源電圧の最小電圧は、本回路に使用さ
れる比較器およびRSフリップフロップ回路の駆動電圧
できまる。近年の半導体技術の進歩により同上の回路素
子の駆動電圧は2Vから動作することから、本発明が解
決しようとする課題を満足する。 C.入力信号を受信する部分は、非反転方式であること
から、比較器12の入力のインピーダンスにより定ま
る。通常、比較器の入力インピーダンスは10MΩ以上
とることは容易であり、なんら問題ない。さらに、入力
電圧は回路コモン側より作動させる方式が便利である
が、この場合には、比較器をNPN型にすると動作しな
い場合が生じる。したがって、比較器の入力段として、
PNP型またはFET型の比較器を用いることによっ
て、回路コモンの電位から駆動することも、可能であ
る。 D.電源電圧は伝送路中の4mA〜20mAの制御電流
を使用している。本回路で使用する電流は2mA程度で
充分動作可能である。したがって、余った電流はバイパ
ス回路、たとえば定電圧ダイオードなどを使用すること
により容易に解決できる。 E.本発明による回路の他の特徴は、回路素子としてR
Sフリップフロップ回路、比較器が複数個入りのものが
使用できる。また、式(4)に示すように、第一の時定
数回路の時定数が削除されることから、コンデンサ13
および抵抗14は廉価なものが使用される。
As described above, the present invention satisfies the above problems as follows. A. The measured values in the present invention show that the non-linear error of the output is ±± with respect to an input voltage of 0.3 V to 1.5 V at a power supply voltage of 3.7 V.
0.1% or less. Further, the use environment (temperature change) is 0.05% / 10 ° C. or less, which is a value sufficient for practical use, and satisfies the problem to be solved by the present invention. B. The minimum allowable power supply voltage is determined by the drive voltage of the comparator and the RS flip-flop circuit used in this circuit. Since the driving voltage of the above circuit element operates from 2 V due to recent advances in semiconductor technology, the problem to be solved by the present invention is satisfied. C. The part receiving the input signal is determined by the impedance of the input of the comparator 12 because of the non-inverting method. Usually, it is easy to set the input impedance of the comparator to 10 MΩ or more, and there is no problem at all. Further, it is convenient to operate the input voltage from the circuit common side, but in this case, if the comparator is of the NPN type, it may not operate. Therefore, as the input stage of the comparator,
By using a PNP type or FET type comparator, it is also possible to drive from a circuit common potential. D. The power supply voltage uses a control current of 4 mA to 20 mA in the transmission line. The current used in this circuit is about 2 mA and can be operated sufficiently. Therefore, the surplus current can be easily solved by using a bypass circuit, for example, a constant voltage diode. E. FIG. Another feature of the circuit according to the invention is that R
A plurality of S flip-flop circuits and comparators can be used. Further, as shown in Expression (4), since the time constant of the first time constant circuit is deleted, the capacitor 13
Inexpensive resistors and resistors 14 are used.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、帰還
信号電圧とパルス信号幅が線形な比例関係にあり、正確
に被制御装置の機械的変位に対応する信号を帰還する、
また、操作部はフィールドに設置されるので広範囲の環
境条件に耐えることができる、操作部および帰還回路
側には別電源は持たず、パルス幅変換部の電源は制御信
号の直流電流4〜20mAを使用し、最小電流4mA以
下で帰還回路を駆動できる、制御装置の調節系からの
4〜20mAの制御信号の許容抵抗値は通常600Ω前
後であり、したがって操作部および伝送線の線路抵抗を
極力大きくとる必要があることから、帰還回路内で許容
できる電源電圧は4V以下でありこの電圧で駆動でき
る、一般に、センサの出力インピーダンスは高いため
に、受信側の帰還回路中の受信側のアナログディジタル
変換部のインピーダンスは高インピーダンスである、
帰還回路の動作によって、操作部の制御出力に影響を与
えない、などの優れた効果がある。
As described above, according to the present invention, the feedback signal voltage and the pulse signal width have a linear proportional relationship, and a signal corresponding to the mechanical displacement of the controlled device is accurately fed back.
Also, since the operation unit is installed in the field, it can withstand a wide range of environmental conditions. The operation unit and the feedback circuit side do not have separate power supplies, and the power supply of the pulse width conversion unit is a direct current of control signal of 4 to 20 mA. The allowable resistance of the control signal of 4 to 20 mA from the control system of the control device is usually about 600Ω, and the line resistance of the operation unit and the transmission line is minimized. The power supply voltage that can be tolerated in the feedback circuit is 4 V or less because it needs to be large, and it can be driven with this voltage. In general, the output impedance of the sensor is high. The impedance of the converter is high impedance,
There is an excellent effect that the operation of the feedback circuit does not affect the control output of the operation unit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明一実施例電圧パルス幅変換回路のブロッ
ク構成図。
FIG. 1 is a block diagram of a voltage pulse width conversion circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の電圧パルス幅変換回路の各部分の信号
波形を示す図。
FIG. 2 is a view showing signal waveforms of respective portions of the voltage pulse width conversion circuit of the present invention.

【図3】本発明の電圧パルス幅変換回路の第一の時定数
回路の充電電圧の拡大図。
FIG. 3 is an enlarged view of a charging voltage of a first time constant circuit of the voltage pulse width conversion circuit of the present invention.

【図4】本発明他の実施例電圧パルス幅変換回路ブロッ
ク構成図。
FIG. 4 is a block diagram of a voltage pulse width conversion circuit according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の電圧パルス幅変換回路が適用される遠
隔制御測定装置のブロック構成図。
FIG. 5 is a block diagram of a remote control measurement device to which the voltage pulse width conversion circuit of the present invention is applied.

【図6】第一の従来例の遠隔制御装置のブロック構成
図。
FIG. 6 is a block diagram of a first conventional remote control device.

【図7】第二の従来例の遠隔制御装置のブロック構成
図。
FIG. 7 is a block diagram of a second conventional remote control device.

【図8】第三の従来例の遠隔制御装置のブロック構成
図。
FIG. 8 is a block diagram of a third conventional remote control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2、14、15、17、18、19、22、23、24
抵抗 12、20、21、25 比較器 13、26 コンデンサ 16 RSフリップフロップ回路 30 制御装置 41 被制御装置(操作部) 42 位置検出回路(センサ) 43 電圧パルス幅変換回路 44 帰還回路 V1〜V7、Vf、Vi 電圧
2, 14, 15, 17, 18, 19, 22, 23, 24
Resistance 12, 20, 21, 25 Comparator 13, 26 Capacitor 16 RS flip-flop circuit 30 Control device 41 Controlled device (operating unit) 42 Position detection circuit (sensor) 43 Voltage pulse width conversion circuit 44 Feedback circuit V1-V7, Vf, Vi voltage

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−297021(JP,A) 特開 平2−250432(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 1/00 - 1/88 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-2-297021 (JP, A) JP-A-2-250432 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H03M 1/00-1/88

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 RSフリップフロップ回路(16)と、
このRSフリップフロップ回路の反転出力と共通電位と
の間に直列接続された抵抗(14)およびコンデンサ
(13)からなる第一の時定数回路と、入力信号の電圧
(Vi)とこの第一時定数回路の充電電圧とを比較しそ
の比較結果出力が前記RSフリップフロップ回路のセッ
ト入力に接続された第一の比較器(12)と、前記RS
フリップフロップ回路の出力と共通電位との間に直列接
続された抵抗(17)およびコンデンサ(26)からな
る第二の時定数回路と、第一の基準電圧(V5)とこの
第二の時定数回路の充電電圧とを比較し、かつ比較出力
が帰還されることで前記第一の基準電圧を変化させて第
二の基準電圧にするシュミット型の第二の比較器(2
0)と、この第二の比較器の比較結果出力と前記第一の
基準電圧とを比較しその出力で前記RSフリップフロ
ップ回路をリセットすることで、前記RSフリップフロ
ップ回路の反転出力をパルス幅パルス信号として出力さ
せる第三の比較器(25)とを備えたことを特徴とする
電圧パルス幅変換回路。
1. An RS flip-flop circuit (16),
A first time constant circuit including a resistor (14) and a capacitor (13) connected in series between the inverted output of the RS flip-flop circuit and a common potential; a voltage (Vi) of an input signal; A first comparator (12) connected to a set input of the RS flip-flop circuit, for comparing the charge voltage of the constant circuit with a charge input of the RS flip-flop circuit;
A second time constant circuit comprising a resistor (17) and a capacitor (26) connected in series between the output of the flip-flop circuit and the common potential; a first reference voltage (V5); and a second time constant Compares the charging voltage of the circuit and outputs the comparison
Is fed back to change the first reference voltage,
Schmitt-type second comparator (2
0), it is compared with the comparison result output and the first reference voltage of the second comparator, by resetting the previous SL RS flip-flop circuit at its output, an inverted output of the RS flip-flop circuit A voltage pulse width conversion circuit comprising: a third comparator ( 25) for outputting a pulse width pulse signal.
【請求項2】 RSフリップフロップ回路(16)と、
このRSフリップフロップ回路の出力と共通電位との間
に直列接続された抵抗(14)およびコンデンサ(1
3)からなる第一の時定数回路と、入力信号の電圧(V
i)とこの第一時定数回路の充電電圧とを比較しその比
較結果出力が前記RSフリップフロップ回路のリセット
入力に接続された第一の比較器と(12)、前記RSフ
リップフロップ回路の反転出力と共通電位との間に直列
接続された抵抗(17)およびコンデンサ(26)から
なる第二の時定数回路と、第一の基準電圧(V5)とこ
の第二の時定数回路の充電電圧とを比較し、かつ比較出
力が帰還されることで前記第一の基準電圧を変化させて
第二の基準電圧にするシュミット型の第二の比較器(2
0)と、この第二の比較器の比較結果出力と前記第一の
基準電圧とを比較し、その出力で前記RSフリップフロ
ップ回路をセットし前記RSフリップフロップ回路の出
力をパルス幅パルス信号として出力させる第三の比較器
(25)とを備えたことを特徴とする電圧パルス幅変換
回路。
2. An RS flip-flop circuit (16),
A resistor (14) and a capacitor (1) connected in series between the output of the RS flip-flop circuit and the common potential.
3) and the voltage of the input signal (V
i) is compared with the charging voltage of the first temporary constant circuit, and a comparison result output is connected to a reset input of the RS flip-flop circuit, a first comparator connected to (12), and an inversion of the RS flip-flop circuit. A second time constant circuit comprising a resistor (17) and a capacitor (26) connected in series between the output and the common potential; a first reference voltage (V5); and a charging voltage of the second time constant circuit compares the door, and out comparison
By changing the first reference voltage by the feedback of the force
Schmitt-type second comparator (2
0), the second comparison comparator comparison result output of the said first reference voltage, outputs a pulse width pulse of the RS flip-flop circuit set pre Symbol RS flip-flop circuit at the output of its Third comparator to output as signal
( 25) A voltage pulse width conversion circuit, comprising:
【請求項3】 前記RSフリップフロップ回路がコンプ
リメンタリモスである請求項1または2記載の電圧パル
ス幅変換回路。
3. The voltage pulse width conversion circuit according to claim 1, wherein the RS flip-flop circuit is a complementary mos.
【請求項4】 前記電圧パルス幅変換回路は、前記第一
の基準電圧と前記第二の時定数回路の充電電圧とを比較
し前記第二の比較器の動作とともにこの第二の時定数回
路の充電電圧を放電する第三の比較器(21)を含む請
求項1または2記載の電圧パルス幅変換回路。
4. The voltage pulse width conversion circuit compares the first reference voltage with a charging voltage of the second time constant circuit, and operates the second time constant circuit together with the operation of the second comparator. 3. The voltage pulse width conversion circuit according to claim 1, further comprising a third comparator for discharging the charging voltage.
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