JP3422015B2 - 2線式信号伝送器 - Google Patents

2線式信号伝送器

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哲男 安藤
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雅則 本堂
弘英 筒井
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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、負荷側から2本の
伝送線を介して伝送電流の供給を受けて測定すべき物理
量をセンサにより電気信号に変換しこれを信号処理して
負荷側に先の伝送電流を変化させて伝送する2線式信号
伝送器に係る。 【0002】特に、測定器の誤接続による過大電流の流
入が防止出来て、回路保護が出来て信頼性が向上され、
過大電流による発熱が防止出来て、安全性が向上され、
耐サージ特性が良好な2線式信号伝送器に関するもので
ある。 【0003】 【従来の技術】図3は従来の2線式信号伝送器の全体構
成を示すブロック図である。直流電源Eb と負荷抵抗R
L とは直列に接続されて負荷端T1 、T2 に接続されて
いる。2線式信号伝送器10の出力端T3 、T4 はこれ
等の負荷端T1 、T2 と伝送線L1 、L2 で接続されて
いる。 【0004】出力端T3 、T4 には、コレクタとベ−ス
とが接続されたトランジスタQ1 と、トランジスタQ2
のコレクタとエミッタと、抵抗R1と、ダイオードD
1と、帰還抵抗Rf とが直列に接続されている。 【0005】トランジスタQ1 のエミッタとコレクタと
の間には起動用の抵抗R2が並列に接続され、ダイオー
ドD1と帰還抵抗Rf との接続点は共通電位点COMに
接続されている。 【0006】そして、トランジスタQ1のコレクタと、
ダイオードD1及び帰還抵抗Rfとの間にはツエナ−ダイ
オ−ドDZが接続され、このツエナ−ダイオ−ドDZの両
端に、ほぼ一定な定電圧Vcを発生させている。 【0007】この定電圧Vc は、偏差増幅器Q3、信号
処理回路1、センサ2などの回路電源として供給され
る。信号処理回路1は、例えば、差圧或いは圧力などの
物理量をセンサ2により電気信号に変換し、これに直線
性補正などの信号処理を施して抵抗R3を介して偏差増
幅器Q3の非反転入力端(+)に出力する。 【0008】さらに、偏差増幅器Q3の非反転入力端
(+)には、定電圧Vcと帰還抵抗Rfの両端に発生した
帰還電圧efを抵抗R4、R5で分圧した分圧電圧が印加
されている。 【0009】その反転入力端(−)には、定電圧Vcを
抵抗R6とR7で分圧した分圧電圧がバイアスとして印加
されている。そして、偏差増幅器Q3の出力端に発生し
た出力電圧は抵抗R8を介してトランジスタQ2のベース
に印加されている。 【0010】次に、以上のように構成された2線式信号
伝送器10の、動作について説明する。起動時には抵抗
2を介してツエナ−ダイオ−ドDZに伝送電流I0 を流
して、定電圧Vcを発生させる。 【0011】この定電圧Vcにより、信号処理回路1に
回路電源が供給され、センサ2で検出された電気信号
は、例えば内蔵のマイクロコンピュ−タの制御の下に信
号処理がなされてセンサ信号esとして抵抗R3を介して
偏差増幅器Q3の非反転入力端(+)に出力される。 【0012】この結果、センサ信号esに対応してトラ
ンジスタQ2 にベ−ス電圧が印加され、そのコレクタ電
流でトランジスタQ1に電流を流し、正常に定電圧Vcを
確立する。 【0013】このため、トランジスタQ1 のエミッタと
コレクタ間に伝送線L1 、L2 に流れる伝送電流I
0(例えば、4mA〜20mA)とほぼ同じ電流が流さ
れる。この電流の大部分はツエナ−ダイオ−ドDZと帰
還抵抗Rf を介して負荷抵抗RLに流れる。 【0014】この結果、帰還抵抗Rf に伝送電流I0
対応した帰還電圧ef が発生するが、偏差増幅器Q3
帰還電圧ef とセンサ信号esに対応する電圧が等しく
なるようにトランジスタQ2 を介してトランジスタQ1
のコレクタ電流を制御する。 従って、伝送電流I0 はセ
ンサの出力信号に対応する電流となる。 【0015】なお、トランジスタQ1 、Q2 ツエナ−ダ
イオ−ドDZによるこの様な構成によれば、トランジス
タQ2 に流れる電流は極めて少ないので、ここでの電流
消費が少なく、ツエナ−ダイオ−ドDZに大部分の電流
を流すことができ、信号処理回路1に消費電流の大きい
マイクロコンピュ−タを搭載するときには、伝送電流I
0 を電源パワ−として有効に利用できる。 【0016】 【発明が解決しようとする課題】一般に、このような装
置においては、装置の機能上必要な場合は、出力回路と
信号処理回路とは絶縁される。 【0017】しかし、装置の機能上絶縁しなくても良い
場合は、装置の製造コストを出来るだけ低減するために
絶縁が省かれることになる。しかしながら、このような
装置において、装置の状態を調べる為に、測定器を接続
した場合に問題となる事が分かった。 【0018】すなわち、図4に示す如く、二線式伝送器
10に測定器A、具体的には、例えばオシロスコープ、
を接続し、更に、その測定器Aの接続端子A1が接地端
子A2につながっている場合、接地を通して電流Iaが流
れ、帰還抵抗Rfに電位差が生じ無いため、電流をより
多く流れるようにコントロールされ、トランジスタ
1、または内部の回路が発熱し、破壊されてしまう。 【0019】本発明は、この問題点を、解決するもので
ある。本発明の目的は、測定器の誤接続による過大電流
の流入が防止出来て、回路保護が出来て信頼性が向上さ
れ、過大電流による発熱が防止出来て、安全性が向上さ
れ、耐サージ特性が良好な2線式信号伝送器を提供する
にある。 【0020】 【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、 (1)負荷側から2本の伝送線を介して伝送電流の供給
を受けて測定すべき物理量をセンサにより電気信号に変
換しこれを信号処理して負荷側に前記伝送電流を変化さ
せて伝送する2線式信号伝送器において、前記伝送電流
に比例する帰還電圧を発生させる帰還抵抗と、前記電気
信号に対応するセンサ信号に前記帰還電圧が対応するよ
うにベース電流が制御されて前記帰還抵抗にエミッタ電
流を流す出力トランジスタと、この出力トランジスタの
コレクタ電流で前記伝送電流が制御される第1のトラン
ジスタと、この第1のトランジスタのエミッタに直列に
挿入された抵抗と、この抵抗の両端にそれぞれエミッタ
とベースとが並列に接続されコレクタが前記出力トラン
ジスタのコレクタに接続される第2のトランジスタと
前記第2のトランジスタのエミッタに直列に挿入された
抵抗とを具備したことを特徴とする2線式信号伝送器。
を構成したものである。 【0021】 【作 用】帰還抵抗により負荷側からの伝送電流に比例
する帰還電圧を発生させ、出力トランジスタはセンサ信
号に先の帰還電圧が一致するようにベース電流を制御し
て先の帰還抵抗にエミッタ電流を流す。 【0022】一方、測定器の誤接続により、過大電流が
回路に流入しょうとしても、第2のトランジスタは、第
1のトランジスタのエミッタに直列に挿入された抵抗の
抵抗値と、この抵抗を流れる電流の積が、ベースーエミ
ッタ間電圧より大になるとオンになり、第1のトランジ
スタのベースーエミッタ間電圧が小さくなり電流が制限
される。 【0023】すなわち、第2のトランジスタのエミッタ
電流は、出力トランジスタのエミッタに挿入された抵抗
により制限されるため、出力電流と比較して十分小さ
く、従って、第1のトランジスタのエミッタに直列に挿
入された抵抗を流れる電流は、出力電流と略等しく成
る。 【0024】従って、出力電流と第1のトランジスタの
エミッタに直列に挿入された抵抗の抵抗値との積は、ほ
ぼ第2のトランジスタのベースーエミッタ間電圧とな
り、電流が制限される。以下、実施例に基づき詳細に説
明する。 【0025】 【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施例の要部構
成説明図である。図において、図と同一記号の構成は
同一機能を表わす。以下、図と相違部分のみ説明す
る。 【0026】図において、出力端T3 には、抵抗Rc
を介してトランジスタQ1のエミッタが接続されてい
る。この抵抗Rcの両端にそれぞれエミッタとベースと
が並列に接続され、コレクタが出力トランジスタQ2
コレクタに接続されるトランジスタQCが接続されてい
る。トランジスタQ C のエミッタに直列に抵抗R E が挿入
されている。 【0027】以上の構成において、トランジスタQ
Cは、 Rc×Ic>VBE(≒0.6V) になるとオンになり、トランジスタQ1のVBEが小さく
なり電流が制限される。 【0028】すなわち、トランジスタQCのエミッタ電
流は、抵抗R1により制限されるため、出力電流I0と比
較して十分小さく、従って、Ic≒I0であるから、 I0×Rc≒VBE(≒0.6V) で電流が制限されることになる。 【0029】この結果、 (1)測定器の接続による本発明装置への過大電流の流
入が防止出来、回路保護が出来て信頼性が向上出来る二
線式信号伝送器が得られる。また、過大電流による発熱
が防止出来て、安全性が向上された二線式信号伝送器が
得られる。 【0030】(2)トランジスタのVBEは高温になるほ
ど小さくなる。したがって、高温になるほど、制限され
る電流の値は小さくなる。すなわち、周囲温度が高温に
なるほど発熱が小さくなる、従って、より効果的な回路
保護が出来て信頼性が向上出来る二線式信号伝送器が得
られる。 【0031】(3)なお、本発明の保護回路が動作しな
い通常の状態で、本発明の保護回路による電圧降下はV
BE(≒0.6V)より必ず小さい。つまり、通常の動作
状態において、本発明の保護回路を追加したことによる
影響が小さい二線式信号伝送器が得られる。 【0032】(4)トランジスタQCのエミッタに直列
に抵抗REが挿入されたので、耐サージ特性が良好な二
線式信号伝送器が得られる。 【0033】 【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
請求項1によれば、 (1)測定器の接続による本発明装置への過大電流の流
入が防止出来、回路保護が出来て信頼性が向上出来る二
線式信号伝送器が得られる。また、過大電流による発熱
が防止出来て、安全性が向上された二線式信号伝送器が
得られる。 【0034】(2)トランジスタのベースーエミッタ電
圧は、高温になるほど小さくなる。したがって、高温に
なるほど、制限される電流の値は小さくなる。すなわ
ち、周囲温度が高温になるほど発熱が小さくなる、従っ
て、より効果的な回路保護が出来て信頼性が向上出来る
二線式信号伝送器が得られる。 【0035】(3)なお、本発明の保護回路が動作しな
い通常の状態で、本発明の保護回路による電圧降下はベ
ースーエミッタ電圧より必ず小さい。つまり、通常の動
作状態において、本発明の保護回路を追加したことによ
る影響が小さい二線式信号伝送器が得られる。 【0036】(4)第2のトランジスタのエミッタに直
列に抵抗が挿入されたので、耐サージ特性が良好な二線
式信号伝送器が得られる。 【0037】従って、本発明によれば、測定器の誤接続
による過大電流の流入が防止出来て、回路保護が出来て
信頼性が向上され、過大電流による発熱が防止出来て、
安全性が向上され、耐サージ特性が良好な2線式信号伝
送器を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例の構成説明図である。 【図2】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。 【図3】図2の動作説明図である。 【符号の説明】 1 信号処理回路 2 センサ E 直流電源 Q トランジスタ Q トランジスタ Q 偏差増幅器 Qc トランジスタ RL 負荷抵抗 Rc 抵抗 RE 抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 筒井 弘英 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 (56)参考文献 特開 平5−342495(JP,A) 実開 昭59−96941(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G08C

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】負荷側から2本の伝送線を介して伝送電流
    の供給を受けて測定すべき物理量をセンサにより電気信
    号に変換しこれを信号処理して負荷側に前記伝送電流を
    変化させて伝送する2線式信号伝送器において、 前記伝送電流に比例する帰還電圧を発生させる帰還抵抗
    と、 前記電気信号に対応するセンサ信号に前記帰還電圧が
    するようにベース電流が制御されて前記帰還抵抗にエ
    ミッタ電流を流す出力トランジスタと、 この出力トランジスタのコレクタ電流で前記伝送電流が
    制御される第1のトランジスタと、 この第1のトランジスタのエミッタに直列に挿入された
    抵抗と、 この抵抗の両端にそれぞれエミッタとベースとが並列に
    接続されコレクタが前記出力トランジスタのコレクタに
    接続される第2のトランジスタと 前記第2のトランジスタのエミッタに直列に挿入された
    抵抗と を具備したことを特徴とする2線式信号伝送器。
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WO2011048786A1 (ja) 2009-10-21 2011-04-28 旭化成エレクトロニクス株式会社 2線式伝送器
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