JP3261590B2 - アナログ信号入力装置 - Google Patents

アナログ信号入力装置

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JP3261590B2 JP18242397A JP18242397A JP3261590B2 JP 3261590 B2 JP3261590 B2 JP 3261590B2 JP 18242397 A JP18242397 A JP 18242397A JP 18242397 A JP18242397 A JP 18242397A JP 3261590 B2 JP3261590 B2 JP 3261590B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプラント監
視装置に設けられるセンサからの信号を入力するアナロ
グ信号入力装置に関し、特に簡単な回路構成のA/D変
換器を用いることができるアナログ信号入力装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】プラントに用いられるセンサは、測定結
果を電流信号(4〜20mA)で送信するものと、電圧
信号(1〜5V)で送信するものがある。これらの信号
をアナログ信号入力装置は入力し、デジタル信号に変換
し、プラント監視装置にデータを供給している。プラン
ト監視装置は、このデジタル信号によりプラントの監視
と制御を行なっている。
【0003】このような従来のアナログ信号入力装置を
図3に示す。図において、1は入力端子で、例えばセン
サ(図示せず)からの測定結果(電流信号または電圧信
号)を入力する。2はコモン端子で、回路内部のコモン
電圧(0[V])に接続する。R1は抵抗で、一端を入
力端子1に接続し、電流信号を電圧に変換する。Q1は
スイッチ(MOSFET)で、一端(ドレイン)を抵抗
R1の他端に接続し、他端(ソース)をコモン端子2に
接続し、例えばプラント監視装置(図示せず)からのV
/I選択信号をゲートに受けて、オン/オフを行なう。
A1はバッファで、入力端子1からの信号を入力する。
A2はバッファで、抵抗R1の他端からの信号を入力す
る。スイッチSWは、バッファA2の出力とコモン端子
2とを選択し接続する。3はA/D変換器で、入力段に
差動回路を有し、バッファA1の出力とスイッチSWの
出力とを入力し、バッファA1の出力とスイッチSWと
の差をデジタル信号に変換する。
【0004】このような装置の動作を説明する。図4は
図3の装置の動作を説明する図である。 (1)電流信号入力時 プラント監視装置は、V/I選択信号によりスイッチQ
1をオンとし、スイッチSWをバッファA2側にする。
これにより、入力端子1に入力された電流信号は、抵抗
R1とスイッチQ1とを流れ、コモン電圧に流れる。そ
して、バッファA1の出力とバッファA2の出力がA/
D変換器3に入力される。A/D変換器3は、バッファ
A1とバッファA2との差とをデジタル信号に変換す
る。つまり、抵抗R1により電流信号から電圧信号に変
換された値をデジタル信号に変換する。
【0005】(2)電圧信号入力時 プラント監視装置は、V/I選択信号によりスイッチQ
1をオフとし、スイッチSWをコモン電圧側にする。こ
れにより、入力端子1に入力された電圧信号は、バッフ
ァA1を介して、A/D変換器3に入力される。A/D
変換器3は、バッファA1とコモン電圧との差とをデジ
タル信号に変換する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような装置は、電
流信号を入力する際のスイッチQ1のオン抵抗の影響を
除去するために抵抗R1の両端電圧の差で測定してい
る。このため、A/D変換器の入力段に差動回路を設け
なければならず、A/D変換器の回路構成が複雑になっ
てしまう。
【0007】そこで、本発明の目的は、簡単な回路構成
のA/D変換器で構成することができるアナログ信号入
力装置を実現することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、電流信号また
は電圧信号を入力端子に入力し、デジタル信号に変換す
るアナログ信号入力装置において、前記入力端子に一端
を接続する半導体スイッチと、この半導体スイッチの他
端と一端を接続し、他端をコモン電圧に接続する抵抗
と、前記入力端子からの信号と前記抵抗の一端からの信
号とを選択するスイッチと、このスイッチからの信号を
デジタル信号に変換するA/D変換器とを有し、前記電
流信号を入力する場合は前記半導体スイッチをオンし、
前記スイッチに抵抗の一端からの信号を選択させ、電圧
信号を入力する場合は半導体スイッチをオフし、スイッ
チに入力端子からの信号を選択させることを特徴とする
ものである。
【0009】このような本発明では、電流信号を入力す
る場合は半導体スイッチをオンし、スイッチに抵抗の一
端からの信号を選択させる。そして、入力端子に入力さ
れた電流信号は、半導体スイッチと抵抗とを介してコモ
ン電圧に流れる。A/D変換器は、抵抗の一端の電圧を
スイッチを介してデジタル信号に変換する。
【0010】また、電圧信号を入力する場合は半導体ス
イッチをオフし、スイッチに入力端子からの信号を選択
させる。そして、A/D変換器は、入力端子からの電圧
信号をデジタル信号に変換する。
【0011】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を説明す
る。図1は本発明の一実施例を示した構成図である。図
3と同一のものは同一符号を附して説明を省略する。図
において、Q2は半導体スイッチであるN型MOSFE
Tで、入力端子1に一端(ドレイン)を接続する。R2
は抵抗で、N型MOSFETQ2の他端(ソース)と一
端を接続し、他端をコモン電圧に接続する。R3は抵抗
で、一端を電圧Vに接続し、他端をN型MOSFETの
ゲートに接続する。SW1はスイッチで、プラント監視
装置(図示せず)からの信号によりオン/オフを行い、
一端を抵抗R3の他端に接続し、他端をコモン電圧に接
続する。A3はバッファで、オペアンプで構成され、入
力端子1からの信号を入力する。A4はバッファで、オ
ペアンプで構成され、抵抗R2の一端からの信号を入力
する。SW2はスイッチで、入力端子1からのバッファ
A3を介した信号と抵抗R2の一端からのバッファA4
を介した信号とを、プラント監視装置の信号により選択
する。5はA/D変換器で、スイッチSW2からの信号
をデジタル信号に変換する。
【0012】このような装置の動作を以下で説明する。
図2は図1の装置の動作を説明する図である。 (1)電流信号入力時 プラント監視装置は、スイッチSW1をオフし、スイッ
チSW2をバッファA4側にする。これにより、N型M
OSFETQ2がオンとなる。そして、入力端子1に入
力された電流信号は、N型MOSFETQ2と抵抗R2
とを流れ、コモン電圧に流れる。そして、抵抗R2の一
端からの信号がバッファA4とスイッチSW2を介して
A/D変換器5に入力される。A/D変換器5は、バッ
ファA4からの信号をデジタル信号に変換する。つま
り、抵抗R2により電流信号から電圧信号に変換された
値をデジタル信号に変換する。
【0013】(2)電圧信号入力時 プラント監視装置は、スイッチSW1をオンし、スイッ
チSW2をバッファA3側にする。これにより、N型M
OSFETQ2がオフとなる。そして、入力端子1に入
力された電圧信号は、バッファA3とスイッチSW2を
介してA/D変換器5に入力される。A/D変換器5
は、バッファA3からの電圧信号をデジタル信号に変換
する。
【0014】このように、電流信号を電圧に変換する抵
抗をコモン電圧に接続したので、差動入力回路を用いず
に簡単な回路構成のA/D変換器5によりアナログ信号
入力装置を構成することができる。これにより、安価に
アナログ信号入力装置を製作できる。
【0015】また、電圧VをV=I×R+Von(I:過
電流リミット値、R:抵抗の抵抗値、Von:MOSFE
Tがオンできる最低電圧値(ソース・ゲート間の電
圧))とする。これにより、電流信号の入力時に過電流
リミット値より大きな電流が流れてきても、MOSFE
TQ2がオフとなり、過電流に対する回路保護を行なう
ことができる。
【0016】なお、本発明はこれに限定されるものでは
なく、バッファA3,A4をスイッチSW2の入力段に
設けたが、出力段、つまり、スイッチSW2とA/D変
換器5との間に設ける構成でもよい。
【0017】また、半導体スイッチをMOSFETによ
り構成した例を示したバイポーラトランジスタにより構
成してもよい。このときのオンできる最低電圧値はベー
ス・エミッタ間の電圧である。
【0018】そして、バッファA3とスイッチSW2と
の間にアッテネータを設け、電圧信号をA/D変換器5
のスケールに合わせる構成も本発明に含まれる。ちなみ
に、電流信号は抵抗R2の抵抗値を調整することで、A
/D変換器のスケールに合わせることができる。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、以下のような効果があ
る。請求項1〜3によれば、電流信号を電圧に変換する
抵抗をコモン電圧に接続したので、差動入力回路を用い
ずに簡単な回路構成のA/D変換器によりアナログ信号
入力装置を構成することができる。これにより、安価に
アナログ信号入力装置を製作できる。
【0020】請求項3によれば、電圧VをV=I×R+
Von(I:過電流リミット値、R:抵抗の抵抗値、Vo
n:半導体スイッチがオンできる最低電圧値)とする。
これにより、電流信号の入力時に過電流リミット値より
大きな電流が流れてきても、半導体スイッチがオフとな
り、過電流に対する回路保護を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図2】図1の装置の動作を説明する図である。
【図3】従来のアナログ信号入力装置の構成を示した図
である。
【図4】図3の装置の動作を説明する図である。
【符号の説明】
1 入力端子 5 A/D変換器 A3,A4 バッファ Q2 NMOSFET R2 抵抗 SW2 スイッチ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電流信号または電圧信号を入力端子に入
    力し、デジタル信号に変換するアナログ信号入力装置に
    おいて、 前記入力端子に一端を接続する半導体スイッチと、 この半導体スイッチの他端と一端を接続し、他端をコモ
    ン電圧に接続する抵抗と、 前記入力端子からの信号と前記抵抗の一端からの信号と
    を選択するスイッチと、 このスイッチからの信号をデジタル信号に変換するA/
    D変換器とを有し、前記電流信号を入力する場合は前記
    半導体スイッチをオンし、前記スイッチに抵抗の一端か
    らの信号を選択させ、電圧信号を入力する場合は半導体
    スイッチをオフし、スイッチに入力端子からの信号を選
    択させることを特徴とするアナログ信号入力装置。
  2. 【請求項2】 スイッチの前あるいは後にバッファを設
    けたことを特徴とする請求項1記載のアナログ信号入力
    装置。
  3. 【請求項3】 半導体スイッチのオン/オフを行なう電
    圧Vを V=I×R+Von (I:過電流リミット値,R:抵抗の抵抗値,Von:半
    導体スイッチがオンできる最低電圧値)とすることを特
    徴とする請求項1または2記載のアナログ信号入力装
    置。
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