JP4534544B2

JP4534544B2 - 伝送器システム

Info

Publication number: JP4534544B2
Application number: JP2004083907A
Authority: JP
Inventors: 雅章新国
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2024-03-23
Also published as: US20050216217A1; CN1673688A; JP2005275492A; CN100424728C; US7333901B2

Description

本発明は、物理量を検出して電気信号に変換しこの電気信号が伝送線を介して負荷に伝送される伝送器システムに関し、特に、４／２０ｍＡの統一電流の２線式出力を生成する伝送器システムに関する。

図４は、従来の伝送器システムの構成図である。同図において、伝送器１０は２線式で形成され、伝送線１９に接続する。また、伝送線１９は、計装電源Ｅ１と負荷Ｒ１との直列回路に接続する。さらに、ターミナル１２は負荷Ｒ１の両端に接続する。そして、例えば、負荷Ｒ１を２５０Ωの抵抗とする。

このように構成する図４の従来例において、伝送器１０の出力は、負荷Ｒ１の電圧の変化となり、ターミナル１２に伝送される。

また、図４は、従来の伝送器の構成図である。同図の構成を説明する。
センサ２１は、物理量を検出する。例えば、センサ２１は、差圧、静圧、カプセル温度、アンプ温度等を検出する。

また、変換部２２はセンサ２１に接続する。そして、変換部２２はセンサ２１の出力を電気信号に変換する。さらにまた、変換部２２は、その内部に、差圧、静圧、温度の何れかを選択する切換手段（図示せず）を備える。

さらに、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）２３は変換部２２に接続する。そして、ＭＰＵ２３は変換部２２の出力の補正演算及び通信等を行う。

また、ゲートアレイ（Ｇ／Ａ）２４はＭＰＵ２３に接続する。そして、ゲートアレイ２４は、ＭＰＵ２３の出力のパルス幅変調（ＰＷＭ）を行う。

さらに、デジタルアナログ変換部（ＤＡ変換部）２５はゲートアレイ２４に接続する。そして、ＤＡ変換部２５は、ゲートアレイ２４からの電気信号ＰＷＭ１を４／２０ｍＡの統一電流の２線式出力に変換され、計装電源Ｅ１に出力される。

また、シャントレギュレータ２６は、計装電源Ｅ１から電力が供給され、変換部２２、シリーズレギュレータ２７、ＤＡ変換部２５等へ電圧Ｖ１を供給する。そして、例えば、電圧Ｖ１の値は５Ｖとする。

さらに、シリーズレギュレータ２７は、シャントレギュレータ２６から電力が供給され、ＭＰＵ２３、ゲートアレイ２４等へ電圧Ｖ２を供給する。そして、例えば、電圧Ｖ２の値は３Ｖとする。また、シリーズレギュレータ２７は、ツェナー電圧が２．５ＶのツェナーダイオードＤ３を備える。

このように構成する図５の従来例の動作を説明する。
まず、差圧を測定するときは、変換部２２内の切換手段は差圧を選択する。そして、被測定対象の差圧は、センサ２１で検出され、変換部２２で電気信号に変換さら、ＭＰＵ２３で補正演算及び通信等が行われ、ゲートアレイ２４でパルス幅変調が行われ、ＤＡ変換部２５で４／２０ｍＡの統一電流の２線式出力に変換され、計装電源Ｅ１に出力される。

次に、静圧を測定するときは、変換部２２内の切換手段は静圧を選択する。そして、被測定対象の静圧は、センサ２１で検出され、変換部２２で電気信号に変換さら、ＭＰＵ２３で補正演算及び通信等が行われ、ゲートアレイ２４でパルス幅変調が行われ、ＤＡ変換部２５で４／２０ｍＡの統一電流の２線式出力に変換され、計装電源Ｅ１に出力される。

同様に、温度を測定するときは、変換部２２内の切換手段は温度を選択する。このように、目的に応じて、差圧、静圧、温度等を選択して出力する。

また、従来の複合伝送器は、差圧信号、静圧信号及び温度信号の各信号を任意に選択して出力するものもある（例えば、特許文献１参照。）。

特許第２６４４７４２号公報

しかしながら、図４及び図５の従来例において、差圧、静圧、温度等を同時に伝送するためには、複数台の伝送器を組合せた構成が必要であり、大形、高価という課題がある。

本発明の目的は、以上説明した課題を解決するものであり、小形、低コストの伝送器システムを提供することにある。また、簡便な伝送器システムを提供することにある。

このような目的を達成する本発明は、次の通りである。
〔１〕複数のセンサからの出力を変換部で電気信号に変換し、この電気信号にデジタル回路で所定の演算を行った後出力回路から伝送線を介して負荷に伝送する伝送器システムにおいて、
メインの計装電源に接続されるメイン出力回路と、
このメイン出力回路に対し増設可能に構成され、前記メインの計装電源から独立したサブの計装電源に接続され前記メイン出力回路から独立したサブ出力回路とを備え、
第１のセンサからの出力に対応した第１の電気信号が前記メイン出力回路から第１の伝送線を介して第１の負荷に伝送され、
第２のセンサからの出力に対応した第２の電気信号が前記サブ出力回路から第２の伝送線を介して第２の負荷に伝送され、
前記メイン出力回路は、
前記メインの計装電源から電力が供給され、前記変換部と前記デジタル回路とに電力を供給する第１の電源回路と、
この第１の電源回路から電力が供給されると共に、前記第１の電気信号に基づく出力を生成する第１のデジタルアナログ変換部とを備え、
前記サブ出力回路は、
前記サブの計装電源から電力が供給される第２の電源回路と、
この第２の電源回路から電力が供給されると共に、前記第２の電気信号に基づく出力を生成する第２のデジタルアナログ変換部とを備えたことを特徴とする伝送器システム。
〔２〕前記メイン出力回路内の通信機能により、所定の事象が発生したときに前記メイン出力回路がとるべき出力と前記サブ出力回路がとるべき出力とが個別に設定できることを特徴とする〔１〕記載の伝送器システム。
また、本願発明の実施例の特徴は、次の通りである。
（１）物理量を検出して電気信号に変換しこの電気信号が伝送線を介して負荷に伝送され
る伝送器システムにおいて、メインの計装電源に接続するメイン出力回路と、サブの計装
電源に接続する少なくとも１つのサブ出力回路とを備えることを特徴とする伝送器システ
ム。

（２）前記サブ出力回路は、前記サブの計装電源から電力が供給される電源回路と、前記電源回路から電力が供給されると共に、前記電気信号に基づく出力を生成するデジタルアナログ変換部とを備えることを特徴とする請求項１記載の伝送器システム。

（３）前記デジタルアナログ変換部は、４／２０ｍＡの統一電流の２線式出力を生成することを特徴とする（２）記載の伝送器システム。

（４）前記メイン出力回路は通信機能を備え、前記サブ出力回路は、前記通信機能から指令に基づき、ゼロ点調整またはスパン調整等を行うことを特徴とする（１）または（３）の何れかに記載の伝送器システム。

以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
本発明によれば、小形、低コストの伝送器を提供できる。また、簡便な伝送器システムを提供できる。

さらに、本発明によれば、１台の伝送器で複数の物理量を検出して電気信号に変換し、同時に負荷に伝送できる。

以下に図１に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の伝送器システムの一実施例を示す構成図である。同図において、図４の実施例と同等の要素には同等符号を付し、説明を省略する。

図１の実施例の特徴は、メインの計装電源である計装電源Ｅ１に接続するメイン出力回路と、計装電源Ｅ１以外のサブの計装電源である計装電源Ｅ２に接続するサブ出力回路とを備える点にある。

そして、図１（ａ）はサブ出力回路が１つの場合であり、図１（ｂ）はサブ出力が２つの場合である。詳しくは、図１（ｂ）は、第１のサブの計装電源Ｅ２に接続する第１のサブ出力回路と、第２のサブの計装電源Ｅ３に接続する第２のサブ出力回路とを備える。

このような、図１の実施例は、１台の伝送器で複数系統の出力が可能となるため、１台の伝送器で差圧、静圧、温度等を同時に伝送できる。

以下に図２に基づいて本発明を詳細に説明する。図２は、本発明に係る伝送器の一実施例を示す構成図である。同図において、図５の実施例と同一の要素には同一符号を付し、説明を省略する。

図２の実施例の特徴は、メイン出力回路である第１出力回路３１と、サブ出力回路である第２出力回路３２とを備える点にある。

図２の実施例の構成を説明する。
ゲートアレイ３４はＭＰＵ２３に接続する。そして、ゲートアレイ３４は、ＭＰＵ２３の出力のパルス幅変調（ＰＷＭ）を行う。

また、メイン出力回路である第１出力回路３１はゲートアレイ３４に接続する。そして、第１出力回路３１は、ゲートアレイ３４からの電気信号ＰＷＭ１を４／２０ｍＡの統一電流の２線式出力を生成し、計装電源Ｅ１に出力される。

さらに、図２の実施例の第１出力回路３１は、図５の従来例のＤＡ変換部２５に相当する構成と、通信機能（図示せず）とを備える。そして、第１出力回路３１の通信機能は、外部からの指令に基づき、第２出力回路３２側のゼロ点調整またはスパン調整等を行う。

さらに、サブ出力回路である第２出力回路３２はゲートアレイ３４に接続する。そして、第２出力回路３２は、ゲートアレイ３４からの電気信号ＰＷＭ２を４／２０ｍＡの統一電流の２線式出力を生成し、計装電源Ｅ２に出力される。

また、第２出力回路３２内には、第１出力回路３１のＤＡ変換部に相当する構成と、定電流ダイオードＣＲＤとツェナーダイオードＤ５とを有するシャントレギュレータと、を備える。さらに、このシャントレギュレータには、出力ＯＰアンプＵ１０と、前記ＤＡ変換部の基準電源であるツェナーダイオードＤ６とが接続される。

そして、例えば、ツェナーダイオードＤ５のツェナー電圧を６．２Ｖとし、ツェナーダイオードＤ６のツェナー電圧を２．５Ｖとする。
さらに、このシャントレギュレータは、計装電源Ｅ２から電力が供給される。

図２の実施例の動作を説明する。
例えば、被測定対象の差圧は、センサ２１で検出され、変換部２２で電気信号に変換さら、ＭＰＵ２３で補正演算及び通信等が行われ、ゲートアレイ３４でパルス幅変調が行われ、第１出力回路３１で４／２０ｍＡの統一電流の２線式出力に変換され、計装電源Ｅ１出力される。

また、例えば、被測定対象の静圧（圧力）は、センサ２１で検出され、変換部２２で電気信号に変換され、ＭＰＵ２３で補正演算及び通信等が行われ、ゲートアレイ３４でパルス幅変調が行われ、第２出力回路３２で４／２０ｍＡの統一電流の２線式出力に変換され、計装電源Ｅ２に出力される。

したがって、図２の実施例は、１台の伝送器で、例えば、差圧、静圧（圧力）を同時に伝送できる。また、図２の実施例の表示手段（図示せず）に、差圧または静圧（圧力）を表示できる。

さらに、第２出力回路３２で消費される電力は、計装電源Ｅ１から供給されないため、第１出力回路３１の動作と第２出力回路３２の動作とは相互干渉が生じない。

そして、図２の実施例の第１出力回路３１は、図５の従来例のＤＡ変換部２５に相当する構成と、同じになり、図２の実施例における起動時のシーケンス及び各種機能は、図５の従来例における起動時のシーケンス及び各種機能と同じになる。

このため、図２の実施例は、簡便となる。

また、図２の実施例の動作を詳しく説明する。
計装電源Ｅ２により、定電流ダイオードＣＲＤが動作するステップを実行する。その次に、ツェナーダイオードＤ５が動作するステップを実行する。またその次に、出力ＯＰアンプＵ１０とツェナーダイオードＤ６とが動作するステップを実行する。

さらに、計装電源Ｅ１が入力された状態で、計装電源Ｅ２がオフするステップを実行しても、第１出力回路３１の動作状態は変化しない。またその次に、計装電源Ｅ２が再投入するステップを実行しても、第１出力回路３１の動作状態は変化しない。

また、第１出力回路３１内の通信機能により、第１出力回路３１側の設定と第２出力回路３２側の設定とを詳細にできる。例えば、エラーが発生したときに、一方を上限振りきれの設定とし、他方を下限振りきれの設定とできる。即ち、第１出力回路３１側の設定と第２出力回路３２側の設定とを独立して設定できる。

以下に図３に基づいて本発明を詳細に説明する。図３は、本発明に係る伝送器における他の実施例を示す構成図である。同図において、図１の実施例と同一の要素には同一符号を付し、説明を省略する。

図３の実施例の特徴は、電源回路４１１，４２１，４３１と、ＤＡ変換部４１２，４２２，４３２とを備える点にある。

同図において、図３の実施例のデジタル回路４４は、図２の実施例のＭＰＵ２３及びゲートアレイ３４に相当する。

また、メイン出力回路である第１出力回路４１はデジタル回路４４に接続する。そして、第１出力回路４１は、メインの計装電源Ｅ１から電力が供給される電源回路４１１を備える。また、第１出力回路４１は、電源回路４１１から電力が供給されると共に、デジタル回路４４からの電気信号ＰＷＭ１に基づく出力ＯＵＴ１を生成するＤＡ変換部４１２を備える。

さらに、電源回路４１１は、変換部２２とデジタル回路４４とに電力を供給する。

また、第１のサブ出力回路である第２出力回路４２はデジタル回路４４に接続する。そして、第２出力回路４２は、サブの計装電源Ｅ２から電力が供給される電源回路４２１を備える。さらにまた、第２出力回路４２は、電源回路４２１から電力が供給されると共に、デジタル回路４４からの電気信号ＰＷＭ２に基づく出力ＯＵＴ２を生成するＤＡ変換部４２２を備える。

さらに、第２のサブ出力回路である第３出力回路４３はデジタル回路４４に接続する。そして、第３出力回路４３は、サブの計装電源Ｅ３から電力が供給される電源回路４３１を備える。また、第３出力回路４３は、電源回路４３１から電力が供給されると共に、デジタル回路４４からの電気信号ＰＷＭ３に基づく出力ＯＵＴ３を生成するＤＡ変換部４３２を備える。

このような図３の実施例は、実質的に図２の実施例と同様の構成であり、図２の実施例と同様の作用及び効果がある。

したがって、図３の実施例は、１台の伝送器で複数の物理量を検出して電気信号に変換し、この電気信号が伝送線を介して同時に負荷に伝送される。

また、第２出力回路４２及び第３出力回路４３の有無に関係なく、第１出力回路４１の消費電力は一定となるため、出力の増設において、簡便で好適な電気的特性となる。

さらに、前述の例は、３出力の伝送器であったが、これとは別に、４出力以上の伝送器例であっても同様の作用効果を得ることができる。

また、前述の例は、４／２０ｍＡ形式の電流出力形の伝送器であったが、これとは別に、例えば、１／５Ｖの電圧出力形の伝送器であっても同様の作用効果を得ることができる。

さらに、本発明は、差圧伝送器に限らず、あらゆる伝送器において適用できる。このとき、同様の作用及び効果がある。

以上のように、本発明は、前述の実施例に限定されることなく、その本質を逸脱しない範囲でさらに多くの変更及び変形を含むものである。

本発明の伝送器システムの一実施例を示す構成図である。本発明に係る伝送器の一実施例を示す構成図である。本発明に係る伝送器における他の実施例を示す構成図である。従来の伝送器システムの構成図である。従来の伝送器の構成図である。

符号の説明

３０，４０伝送器
１９，２９，３９伝送線
１２ターミナル
２１センサ
２２変換部
２３マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）
２６シャントレギュレータ
２７シリーズレギュレータ
３１，４１第１出力回路（メイン出力回路）
３２，４２第２出力回路（サブ出力回路）
３４ゲートアレイ（Ｇ／Ａ）
４３第３出力回路（サブ出力回路）
４４デジタル回路
４１１，４２１，４３１電源回路
４１２，４２２，４３２デジタルアナログ変換部（ＤＡ変換部）
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３計装電源
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３負荷

Claims

複数のセンサからの出力を変換部で電気信号に変換し、この電気信号にデジタル回路で所定の演算を行った後出力回路から伝送線を介して負荷に伝送する伝送器システムにおいて、
メインの計装電源に接続されるメイン出力回路と、
このメイン出力回路に対し増設可能に構成され、前記メインの計装電源から独立したサブの計装電源に接続され前記メイン出力回路から独立したサブ出力回路とを備え、
第１のセンサからの出力に対応した第１の電気信号が前記メイン出力回路から第１の伝送線を介して第１の負荷に伝送され、
第２のセンサからの出力に対応した第２の電気信号が前記サブ出力回路から第２の伝送線を介して第２の負荷に伝送され、
前記メイン出力回路は、
前記メインの計装電源から電力が供給され、前記変換部と前記デジタル回路とに電力を供給する第１の電源回路と、
この第１の電源回路から電力が供給されると共に、前記第１の電気信号に基づく出力を生成する第１のデジタルアナログ変換部とを備え、
前記サブ出力回路は、
前記サブの計装電源から電力が供給される第２の電源回路と、
この第２の電源回路から電力が供給されると共に、前記第２の電気信号に基づく出力を生成する第２のデジタルアナログ変換部とを備えたことを特徴とする伝送器システム。
前記メイン出力回路内の通信機能により、所定の事象が発生したときに前記メイン出力回路がとるべき出力と前記サブ出力回路がとるべき出力とが個別に設定できることを特徴とする請求項１記載の伝送器システム。