JP3702242B2 - A/e変換装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定子からの背圧を電気信号に変換するA/E変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ワークの内径等を測定する際には、図5に示すように、空気マイクロメータ801が用いられていた。
【0003】
この空気マイクロメータ801には、空気供給源811から、フィルタ812、ミストセパレータ813、及び精密レギュレータ814を介して、安定した圧力の空気が供給されるように構成されている。この供給された空気は、測定感度を決定する感度調整絞り815を介して、測定子である測定ノズル816へ供給されるように構成されており、該測定ノズル816へ供給される空気は、ゼロ調整用のゼロ調整絞り817及びサイレンサ818を介して排出されるように構成されている。
【0004】
また、前記感度調整絞り815には、圧力センサ821が並列に設けられており、該圧力センサ821は、前記精密レギュレータ814からの空気圧が入力されるとともに、前記測定ノズル816に加えられた空気の背圧が入力されるように構成されている。この圧力センサ821は、前記背圧の変化を抵抗値に変換するセンサであり、A/E変換装置であるアンプ822に接続されている。
【0005】
該アンプ822は、前記抵抗値に応じて変化する電圧を出力するように構成されており、当該アンプ822には、図6に示すように、切替スイッチ831が設けられている。この切替スイッチ831は、空気マイクロメータ801のケーシング832内部に設けられており、本体カバーを取り外すことによって操作できるように構成されている。
【0006】
また、前記切替スイッチ831は、複数のスイッチ841,・・・によって構成されており、各スイッチ841のオンオフ状態によって、測定レンジを、20μmと、25μmと、50・100μmとに切り替えられるように構成されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年においては、測定レンジを10μmに設定したという要望や、測定ノズル816のジェット径の小径化に伴い、より多くの測定レンジ及び増幅感度への切替要求が高まっている。
【0008】
この場合、前述したスイッチ切替831で行ったり、場合によってはジャンパピンの接続変更や、内部回路の配線変更や、抵抗の交換により対応しなければならない。これらの場合、本体カバーを外すか、A/E変換装置としてのアンプ822を取り外す必要が生じ、ユーザー側でのレンジ変更が困難であった。
【0009】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、測定レンジの変更を容易に行うことができるA/E変換装置を提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明の請求項1のA/E変換装置にあっては、測定子からの背圧を電気信号に変換するA/E変換装置において、前記測定子からの背圧の大きさに応じて変化する電圧を出力する電圧出力手段と、外部からデジタル信号を入力するデジタル信号入力手段と、該デジタル信号入力手段からの前記デジタル信号に応じたゲインで前記電圧出力手段からの電圧を増幅する増幅手段と、該増幅手段で増幅された電圧に応ずる出力信号を外部へ出力す外部出力手段と、を備えている。
【0011】
すなわち、測定子のジェット径の小径化などに応じて増幅感度を変えたり測定レンジを変更する際には、デジタル信号入力手段によって外部からデジタル信号を入力する。すると、測定子からの背圧の大きさに応じて変化する電圧出力手段から出力された電圧は、増幅手段によって前記デジタル信号に応じたゲインで増幅された後、この電圧に応ずる出力信号が、外部出力手段を介して外部へ出力される。
【0012】
このため、測定子からの背圧に応じて変化する電圧は、入力したデジタル信号に応じたゲインで増幅された後、この電圧に応ずる出力信号として外部へ出力され、前記デジタル信号に応じた増幅感度及び測定レンジへの変更が行われる。
【0013】
また、請求項2のA/E変換装置においては、外部から入力されたデジタル信号に応じた電圧からなるゼロ調整信号を出力するゼロ調整信号出力手段を備え、前記外部出力手段は、前記増幅手段で増幅された電圧に前記ゼロ調整信号出力手段からの前記ゼロ調整信号を合算して前記出力信号を形成するように構成されている。
【0014】
すなわち、外部から入力されたデジタル信号に応じた電圧からなるゼロ調整信号がゼロ調整信号出力手段から出力され、前記外部出力手段は、前記増幅手段で増幅された電圧に、このゼロ調整信号を合算して出力信号を形成した後、この出力信号を出力する。
【0015】
このため、前記背圧に応じて変化するとともに前述したゲインで増幅された電圧は、デジタル信号に応じて変更される前記ゼロ調整信号分、相対的に移動され、測定レンジごとの空気回路の直線性が最適な条件を得る事ができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
【0017】
以下、本発明の第1の実施の形態を図に従って説明する。図1は、本実施の形態にかかるA/E変換装置1の回路図であり、該A/E変換装置1は、ワークの内径等を測定する測定ノズルなどの測定子からの背圧を電気信号に変換する装置である。
【0018】
このA/E変換装置1には、空気マイクロメータ内蔵の差圧センサ11が接続されており、該差圧センサ11には、従来と同様に、空気マイクロメータに供給される基準圧と測定子からの背圧とが供給されている。この差圧センサ11は、五つの半導体ひずみ計12,・・・を備えており、これらの半導体ひずみ計12,・・・は、前記測定子からの背圧の大きさに応じて抵抗値が変化するように構成されている。そして、これらの半導体ひずみ計12,・・・によってブリッジ回路13が形成されている。
【0019】
前記A/E変換装置1には、この差圧センサ11のブリッジ回路13に定電流を供給する定電流供給部21が形成されており、これにより、前記差圧センサ11における前記ブリッジ回路13の供給端子に1.5mAの定電流を供給することで、前記ブリッジ回路13から出力される電圧が、前記測定子からの背圧の大きさに応じて変化するように構成されている。
【0020】
前記差圧センサ11の前記ブリッジ回路13からの出力は、極性切替用のジャンパーピン41を介して、第1増幅部42に入力されている。該第1増幅部42は、ゲイン調整可能な増幅IC43によって構成されており、前記ブリッジ回路13からの出力が前記ジャンパーピン41を介して入力されている。
【0021】
この第1増幅部42の出力には、第2増幅部51が接続されている。この第2増幅部51の出力には、第3増幅部71が接続されている。該第3増幅部71は、オペアンプ72と、デジタルIC73と、抵抗74〜76及びコンデンサ78によって構成されており、前記デジタルIC73には、前記第2増幅部51の出力が入力されている。このデジタルIC73には、8ビットのバス79を介して、コネクタ81にデジタル入力部82として割り当てられた10〜17番ピンに接続されており、このコネクタ81を介して当該A/E変換装置1を備えた空気マイクロメータのケーシング外からのデジタル信号を、例えばマイクロコンピュータボードから入力できるように構成されている。
【0022】
前記オペアンプ72の一方の入力端子91は、グランドに接地されるとともに前記デジタルIC73に接続されており、他方の入力端子92も前記デジタルIC73に接続されている。このオペアンプ72の出力端子93は、前記抵抗76を介して、前記コネクタ81にアナログ出力部94として割り当てられた1番ピンに接続されており、このコネクタ81を介して前記空気マイクロメータのケーシング外へアナログ信号を出力できるように構成されている。また、前記オペアンプ72の出力端子93からの出力は、前記抵抗74を介して前記デジタルIC73へフィードバックされている。
【0023】
該デジタルIC73は、前記第2増幅部51の出力を、前記バス79から入力されるデジタル信号に応じた分割比で、当該第3増幅部71のオペアンプ72の他方の入力端子92へ出力するように構成されており、当該第3増幅部71によるゲインを、8ビットのデジタル信号に従って256段階に変更できるように構成されている。
【0024】
そして、前記コネクタ81に電源入力部101として割り当てられた5番ピンには+15Vの電源が、7番ピンにはアナログ用のグランドラインが、6番ピンには−15Vの電源が供給されており、5番ピンと7番ピン間、及び7番ピンと6番ピン間には、電解コンデンサ102,102が接続されている。これにより、当該A/E変換装置1で使用されるアナログ系の電源部103が形成されている。
【0025】
以上の構成にかかる本実施の形態において、測定子のジェット径の小径化などに応じて増幅感度及び測定レンジを変更する際には、コネクタ81に割り当てられたデジタル入力部82を介して、当該A/E変換装置1を内蔵した空気マイクロメータ外部から、マイクロコンピュータボード等によってデジタル信号を入力する。すると、第3増幅部71のデジタルIC73は、第2増幅部51からの出力を、バス79から入力された前記デジタル信号に応じた分割比で、第3増幅部71のオペアンプ72の他方の入力端子92へ出力する。
【0026】
このため、第3増幅部71によるゲインを、入力された8ビットのデジタル信号に従って、256段階に変更することができ、この出力を、当該第3増幅部71のオペアンプ72、及び前記コネクタ81に割り当てられたアナログ出力部94を介して、空気マイクロメータ外部へ出力することができる。これにより、前記デジタル信号に応じた測定レンジへの変更を実現することができる。
【0027】
したがって、予め設定された測定レンジ以外への変更や、より多くの測定レンジへ変更する際に、装置本体内に設けられたスイッチを切り替えたり、ジャンパピンの接続変更や、内部回路の配線変更や、抵抗の交換を要する従来と比較して、本体カバーを外したり、内蔵基板を取り外すといった作業が不要となる。これにより、ユーザーによるレンジ変更が可能となり、利便性が向上する。
【0028】
(第2の実施の形態)
【0029】
図2は、本発明の第2の実施の形態を示すずであり、第1の実施の形態と同様の部位は同符号を付し、図面を省略するとともに説明を割愛し、異なる部分に付いてのみ説明する。
【0030】
すなわち、前記第2の増幅部51からの出力は、抵抗201を介して、第3の増幅部71におけるデジタルIC73の入力端子202に接続されている。また、この入力端子202には、ゼロ調整部203からの出力が入力されている。
【0031】
該ゼロ調整部203は、オペアンプ211と、デジタルIC212と、抵抗213,214及びコンデンサ215,216によって構成されている。前記デジタルIC212には、8ビットの前記バス79が接続されており、前記コネクタ81を介して空気マイクロメータのケーシング外からのデジタル信号を、例えばマイクロコンピュータボードから入力できるように構成されている。
【0032】
前記オペアンプ211の一方の入力端子221は、グランドに接地されるとともに前記デジタルIC212に接続されており、他方の入力端子222も前記デジタルIC212に接続されている。このオペアンプ211の出力端子223は、前記抵抗213を介して、前記第3増幅部71における前記デジタルIC73の入力端子202に、前記第2増幅部51の出力と共に接続されている。
【0033】
前記デジタルIC212は、前記バス79から入力される8ビットのデジタル信号に従って、前記オペアンプ211へ出力するゼロ調整信号を256段階に変更できるように構成されている。これにより、前記オペアンプ211からの出力を変更することができ、前記第2の増幅部51からの出力電圧に、前記ゼロ調整信号の電圧を合算して、記第3増幅部71における前記デジタルIC73の入力端子202に加えられるように構成されている。
【0034】
図3は、そのブロック図を示すものであり、差圧センサ11からの電圧を、第1及び第2増幅部42,51である増幅器301で増幅し、その出力を第3増幅部71である第1D/A変換器302へ出力する。そして、この第1D/A変換器302において、前記バス79よりデジタル信号として入力された設定データに応じたゲインで増幅した後、和演算回路303の一方の端子304へ出力する。
【0035】
一方、定電圧電源から得られた基準電圧を、ゼロ調整部203としての第2D/A変換器311に入力し、この第2D/A変換器311において、前記バス79よりデジタル信号として入力された前記設定データに応じた電圧をゼロ調整信号として、前記和演算回路303の他方の端子312へ出力する。
【0036】
これにより、この和演算回路303の出力端子321からは、前記第1D/A変換器302におけるゲインで増幅された前記差圧センサ11からの出力が、前記第2D/A変換増幅器311からのゼロ調整信号と合算されて出力されるように構成されている。
【0037】
すなわち、前記第1D/A変換器302は、図4の(a)に示すように、前記増幅器301からの入力を可変して出力する可変抵抗器401として作用し、前記第2D/A変換増幅器311は、図4の(b)に示すように、前記定電圧電源からの基準電圧を入力し、可変して出力する可変抵抗器402として作用するように構成されている。
【0038】
以上の構成にかかる本実施の形態において、測定子のジェット径の小径化などに応じて増幅感度を切換え測定レンジを変更する際には、コネクタ81に割り当てられたデジタル入力部82を介して、当該A/E変換装置1を内蔵した空気マイクロメータ外部から、マイクロコンピュータボード等によってデジタル信号を入力する。すると、第3増幅部71のデジタルIC73は、第2増幅部51のオペアンプ52からの出力を、バス79から入力された前記デジタル信号に応じた分割比で、第3増幅部71のオペアンプ72の他方の入力端子93へ出力する。
【0039】
このため、第3増幅部71によるゲインを、入力された8ビットのデジタル信号に従って、256段階に変更することができ、この出力を、当該第3増幅部71のオペアンプ72、及び前記コネクタ81に割り当てられたアナログ出力部94を介して、空気マイクロメータ外部へ出力することができる。これにより、前記デジタル信号に応じた測定レンジへの変更を実現することができる。
【0040】
したがって、予め設定された測定レンジ以外への変更や、より多くの測定レンジへ変更する際に、装置本体内に設けられたスイッチを切り替えたり、ジャンパピンの接続変更や、内部回路の配線変更や、抵抗の交換を要する従来と比較して、本体カバーを外したり、内蔵基板を取り外すといった作業が不要となる。これにより、ユーザーによるレンジ変更が可能となり、利便性が向上する。
【0041】
一方、ゼロ調整部203においては、外部から入力された前記デジタル信号に応じた電圧からなるゼロ調整信号がオペアンプ211の出力端子233から抵抗213を介して、前記第3増幅部71のデジタルIC73の入力端子に202に入力されている。これにより、前記第2の増幅部51からの出力電圧に、前記ゼロ調整信号の電圧を合算された電圧が、記第3増幅部71における前記デジタルIC73の入力端子202に加えられている。
【0042】
このため、前記背圧に応じて変化するとともに前述したゲインで増幅された電圧を、前記デジタル信号に応じて変更される前記ゼロ調整信号分、相対的に上下に移動することができる。
【0043】
これにより、前述と同様に、本体カバーを外したり、内蔵基板を取り外すこと無く、ユーザーによる細かなゼロ調整が可能となり、利便性がさらに向上する。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項1のA/E変換装置にあっては、測定子からの背圧に応じて変化する電圧を、外部から入力されるデジタル信号に応じたゲインで増幅し、この電圧に応ずる出力信号を外部へ出力することができる。これにより、前記デジタル信号に応じた測定レンジへの変更を行うことができる。
【0045】
したがって、予め設定された測定レンジ以外への変更や、より多くの測定レンジへ変更する際に、装置本体内に設けられたスイッチを切り替えたり、ジャンパピンの接続変更や、内部回路の配線変更や、抵抗の交換を要する従来と比較して、本体カバーを外したり、内蔵基板を取り外すといった作業が不要となる。これにより、ユーザーによるレンジ変更が可能となり、利便性が向上する。
【0046】
また、請求項2のA/E変換装置においては、前記背圧に応じて変化するとともに前述したゲインで増幅された電圧を、デジタル信号に応じて変更されるゼロ調整信号分、相対的に移動して出力することができる。
【0047】
これにより、前述と同様に、本体カバーを外したり、内蔵基板を取り外すこと無く、ユーザーによる細かなゼロ調整が可能となり、利便性がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す回路図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態を示す要部の回路図である。
【図3】同実施の形態を示すブロック図である。
【図4】(a)は図3の第1D/A変換器の等価回路であり、(b)は図3の第2D/A変換器の等価回路である。
【図5】従来の空気マイクロメータを示すブロック図である。
【図6】同従来の切替スイッチの操作を示す説明図である。
【符号の説明】
1 A/E変換装置
11 差圧センサ
42 第1増幅部
51 第2増幅部
71 第3増幅部
82 デジタル入力部
94 アナログ出力部
203 ゼロ調整部
Claims (2)
- 測定子からの背圧を電気信号に変換するA/E変換装置において、
前記測定子からの背圧の大きさに応じて変化する電圧を出力する電圧出力手段と、
外部からデジタル信号を入力するデジタル信号入力手段と、
該デジタル信号入力手段からの前記デジタル信号に応じたゲインで前記電圧出力手段からの電圧を増幅する増幅手段と、
該増幅手段で増幅された電圧に応ずる出力信号を外部へ出力す外部出力手段と、
を備えたことを特徴とするA/E変換装置。 - 外部から入力されたデジタル信号に応じた電圧からなるゼロ調整信号を出力するゼロ調整信号出力手段を備え、
前記外部出力手段は、前記増幅手段で増幅された電圧に前記ゼロ調整信号出力手段からの前記ゼロ調整信号を合算して前記出力信号を形成することを特徴とした請求項1記載のA/E変換装置。
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