JP5112896B2 - 信号変換器 - Google Patents

Description

本発明は、計測値等の値が意味付けされた入力信号に所定の処理を施して出力信号として出力する、主として計装用の信号変換器に関するものである。

従来、各種計測センサーが出力するセンサー信号を計装用統一信号に変換する信号変換器が知られている(特許文献１参照)。
この種の信号変換器は、一般に制御プラントにおいて制御の対象となる機器の近傍に設置されており、制御対象機器に設置されたセンサーからの信号が入力端子に入力され、入力信号に対して所定の処理が施されて所定の範囲内(例えばＤＣ４〜２０ｍＡ、ＤＣ１〜５Ｖ)の対応する計装用統一信号に変換され、該統一信号は制御用のプロセッサーへ出力されて、制御対象機器へ供給すべき制御信号が作成される。
特開平１０−２２１１２７号公報

ところで、制御プラントにおいては、制御対象機器の運転中に点検員が現場でその機器の動作状態を知るために、信号変換器にその入力信号又は出力信号の概略値をデジタル表示する表示機能を具えることが有効である。
しかしながら、信号変換器の筐体にデジタル表示器を配備することによって、信号変換器の大型化を招く問題がある。又、デジタル表示器を駆動するための電力が余分に必要となって、消費電力の増大を招く問題がある。特に制御対象機器の近傍に設置される信号変換器においては、筐体が限界まで小型化されており、消費電力にも厳しい制約があるため、デジタル表示器を追加することは困難である。

そこで本発明の目的は、筐体の大型化や消費電力の大きな増大を招くことなく、入力信号又は出力信号の概略の大きさを容易に把握することが出来る信号変換器を提供することである。

本発明に係る信号変換器は、入力信号に所定の処理を施して出力信号として出力するものであって、外向きに光を発する発光手段と、該発光手段の点滅を制御する制御手段とを具えている。前記発光手段は、例えば単一のランプによって構成される。
前記制御手段は、前記入力信号又は出力信号の大きさを前記発光手段の点滅パターンによって表わし、該点滅パターンは、それぞれ一定値のオン期間とオフ期間からなるパルスの繰り返し期間と、前記オフ期間よりも長いオフ期間が継続するパルスの停止期間とから構成され、パルス繰り返し期間におけるパルスの数によって入力信号又は出力信号の概略の大きさを表わし、該パルス数の決定に際し、入力信号又は出力信号のレンジの下限値を所定の最小パルス数、入力信号又は出力信号のレンジの上限値を所定の最大パルス数として、入力信号又は出力信号の大きさを、例えば比例配分によって相当するパルス数に割り当てる。

上記本発明の信号変換器によれば、発光手段の点滅パターンに含まれるパルス繰り返し期間におけるパルスの数Ｎを視認によりカウントすることにより、入力信号又は出力信号の大きさをパルス数として直感的に把握することが出来る。
例えば、パルス数が最小値Ｎminの場合、入力信号又は出力信号はそのレンジの下限値Ｚminであり、パルス数が最大値Ｎmaxの場合、入力信号又は出力信号はそのレンジの上限値Ｚmaxである。又、パルス数が中間の値Ｎ(Ｎmin＜Ｎ＜Ｎmax)の場合、入力信号又は出力信号Ｚは、比例配分によって、
Ｚ＝Ｚmin＋(Ｎ−Ｎmin)・(Ｚmax−Ｚmin)／(Ｎmax−Ｎmin)
で表わされる。

但し、パルス数Ｎから認識される入力信号又は出力信号Ｚには、分解能に応じた誤差が伴うが、例えば最小パルス数Ｎminを１、最大パルス数Ｎmaxを５以上に設定すれば、後述の理由により、信号変換器が繋がっている機器の動作状態を把握する上で充分な精度が得られる。

尚、パルス数の視認においては、パルス繰り返し期間の後に一定期間以上のパルス停止期間が続くので、パルス繰り返し期間の終了を確実に把握することが可能であり、これによって、パルス繰り返し期間におけるパルス数のカウントを正確に終了することが出来る。

具体的構成において、前記パルス停止期間は、前記パルス繰り返し期間の長短に拘わらず、略一定の値に設定される。
該具体的構成によれば、点滅パターンのパルス繰り返し期間とパルス停止期間の合計値を一定に維持するべく、入力信号又は出力信号の大きさ、即ちパルス繰り返し期間の長さに応じてパルス停止期間の長さを可変とする構成に比べて、パルス繰り返し期間とパルス停止期間の区切りをより明確に把握することが出来、これによって、パルス繰り返し期間におけるパルスの数を容易に視認しカウントすることが可能となる。

又、他の具体的構成において、前記点滅パターンは、第１パルスの繰り返し期間と、その後の第２パルスの繰り返し期間と、更にその後のパルス停止期間とから構成され、前記第２パルスのオン期間とオフ期間はそれぞれ前記第１パルスのオン期間とオフ期間の整数分の１であって、第２パルスの繰り返し期間における第２パルスの数により、第１パルスの数によって表わされる入力信号又は出力信号の大きさに補間処理を施す。
該具体的構成によれば、第２パルスを用いた補間処理によって分解能が向上し、パルス数から算出される入力信号又は出力信号に伴う誤差を小さくすることが出来る。

更に具体的な構成において、前記点滅パターンとは異なる所定の点滅パターンによって、入力信号又は出力信号に関する異常を報知する。
該具体的構成によれば、入力信号又は出力信号の概略値のみならず、機器等の異常をも検知し表示することが出来る。

本発明に係る信号変換器によれば、単一のランプを装備して該ランプの点滅を制御する構成の採用によって、大きな大型化や消費電力の増大を招くことなく、入力信号又は出力信号の大きさを容易に視認により把握することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係る信号変換器(１)は、図１に示す如く、小型の筐体(11)に４つの入力端子(12)(13)(14)(15)と２つの出力端子(16)(17)が配備されると共に、１つのＬＥＤからなる機能表示ランプ(２)が配備されている。
信号変換器(１)は、例えば制御プラントの制御対象機器の近傍に設置され、制御対象機器に取り付けられている測温抵抗体等のセンサー(図示省略)が少なくとも２つの入力端子(12)(15)に接続され、２つの出力端子(16)(17)は制御用プロセッサー(図示省略)に接続される。

筐体(11)の内部には、図２に示す如く、入力信号に低ドリフト入力処理やその他の必要な入力演算処理を施す入力回路(３)と、入力回路(３)からの信号を所定の範囲内
(例えばＤＣ４〜２０ｍＡ、ＤＣ１〜５Ｖ)の対応する統一信号に変換する信号変換回路(４)と、信号変換回路(４)から得られる統一信号に必要な出力演算処理を施す出力回路(５)と、前記機能表示ランプ(２)とが内蔵されている。
そして、信号変換回路(４)による制御の下で機能表示ランプ(２)を点滅制御することにより、入力信号の概略の大きさ(瞬時値)を機能表示ランプ(２)の点滅パターンによって表わす。

機能表示ランプ(２)の点滅パターンには、図３に示す如く、それぞれ０.５秒のオン期間とオフ期間からなる第１パルスＰ１と、それぞれ０.１２５秒のオン期間とオフ期間からなる第２パルスＰ２とが含まれており、１つの点滅パターンは、第１パルスＰ１の繰り返し期間と、その後に必要に応じて設けられる第２パルスＰ２の繰り返し期間と、更にその後に少なくとも１秒間に亘って設けられるパルス停止期間とから構成されている。

ここで、入力信号の大きさ(０〜１００％)は、第１パルス繰り返し期間における第１パルスＰ１の数と、第２パルス繰り返し期間における第２パルスＰ２の数によって表わされる。

第１パルスＰ１の数は１〜５の範囲で変動し、１つのパルスが入力信号のレンジ(０〜１００％)の２５％に相当する。従って、図３(ａ)の如く第１パルスＰ１の数が１の場合には入力信号はレンジの０％、図３(ｂ)の如く第１パルスＰ１の数が２の場合には入力信号はレンジの２５％、図３(ｅ)の如く第１パルスＰ１の数が３の場合には入力信号はレンジの５０％、図３(ｆ)の如く第１パルスＰ１の数が５の場合には入力信号はレンジの１００％となる。

第２パルスＰ２の数は０〜４の範囲で変動し、１つのパルスが入力信号のレンジ(０〜１００％)の５％に相当する。従って、図３(ｃ)の如く第１パルスＰ１の数が２で、第２パルスの数が１の場合には入力信号はレンジの３０％、図３(ｄ)の如く第１パルスＰ１の数ｎが２で、第２パルスの数が４の場合には入力信号はレンジの４５％となる。

従って、１つの点滅パターンに含まれる第１パルスＰ１の数と第２パルスＰ２の数を視認によりカウントすることによって、入力信号の大きさ(概略値)を把握することが出来る。
ここで、第１パルスＰ１のみによる入力信号の表現には２５％の分解能が得られ、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２の併用による入力信号の表現には５％の分解能が得られる。これらの分解能は、制御プラントにおける制御対象機器の動作状態を現場で点検員が把握する上で充分なものである。

尚、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２の間には充分なパルス幅の差があるので、第１パルス繰り返し期間から第２パルス繰り返し期間への移行は容易に認識することが出来、これによって、第１パルスＰ１のカウントの終了と第２パルスＰ２のカウントの開始は正確に認識することが出来る。

又、第２パルス繰り返し期間の終了後、次の点滅パターンの第１パルス繰り返し期間の開始前には、少なくとも１秒間のパルス停止期間が介在し、該パルス停止期間としては、第１パルス繰り返し期間と第２パルス繰り返し期間の長短に拘わらず、少なくとも１秒間が確保されているので、第２パルス繰り返し期間の終了を確実に把握することが可能であり、これによって、第２パルスＰ２のカウントを正確に行なうことが出来る。

又、本発明の信号変換器(１)においては、機能表示ランプ(２)の点滅パターンを図４(ａ)〜(ｄ)の如く変更することによって、制御対象機器の異常を報知することが行なわれる。
異常事象例として、図４(ａ)は、入力信号が想定入力レンジの下限値を、又は出力信号が想定出力レンジの下限値を下回る場合の点滅パターン、図４(ｂ)は、入力信号が想定入力レンジの上限値を、又は出力信号が想定出力レンジの上限値を上回る場合の点滅パターン、図４(ｃ)は、センサーの断線を検出した場合の点滅パターン、図４(ｄ)は、信号変換回路(４)のＣＰＵが回路の異常を検出した場合の点滅パターンを例示している。

上記本発明の信号変換器(１)によれば、単一の機能表示ランプ(２)を装備して該ランプの点滅を制御する構成の採用によって、筐体(11)の大きな大型化や消費電力の増大を招くことなく、現場での入力信号又は出力信号の概略値の把握が可能となる。この結果、点検員による現場での機器点検が可能となり、例えばプラント立ち上げ時の点検等に極めて有効である。然も、機器の異常をも信号変換器(１)の点滅パターンによって報知することが出来るので、点検員による現場での迅速な対応が可能となる。

尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記実施例においては、第１パルスと第２パルスの併用によって入力信号の大きさを表現しているが、第１パルスのみによって入力信号の大きさを概略表現することも可能である。
又、上記実施例においては、機能表示ランプ(２)の点滅パターンによって入力信号の大きさを表わしているが、機能表示ランプ(２)の点滅パターンによって出力信号の大きさを表わすことも可能である。

更に本発明は、各種センサーが出力するセンサー信号を計装用統一信号に変換する信号変換器に限らず、ある統一信号を別形態の統一信号に変換する信号変換器や、入力信号を異なる種類の何らかの物理・化学量信号(統一信号／非統一信号に拘わらず、電圧、電流、パルス、空気圧等の信号)に変換する変換器等、各種の信号形態、信号の大きさ等に関して所定の処理を施す各種の信号変換器に実施することが出来る。

本発明に係る信号変換器の外観を示す斜視図である。 本発明に係る信号変換器の構成を示すブロック図である。 本発明に係る信号変換器における機能表示ランプの点滅パターンを表わす波形図である。 異常発生時における機能表示ランプの点滅パターンを表わす波形図である。

符号の説明

(１) 信号変換器
(11) 筐体
(12) 入力端子
(13) 入力端子
(14) 入力端子
(15) 入力端子
(16) 出力端子
(17) 出力端子
(２) 機能表示ランプ
(３) 入力回路
(４) 信号変換回路
(５) 出力回路

Claims (5)

1. 値が意味付けされた入力信号に所定の処理を施して出力信号として出力する信号変換器において、外向きに光を発する発光手段と、該発光手段の点滅を制御する制御手段とを具え、該制御手段は、前記入力信号又は出力信号の大きさを前記発光手段の点滅パターンによって表わし、該点滅パターンは、それぞれ一定値のオン期間とオフ期間からなるパルスの繰り返し期間と、前記オフ期間よりも長いオフ期間が継続するパルスの停止期間とから構成され、パルス繰り返し期間におけるパルスの数によって入力信号又は出力信号の大きさを表わし、該パルス数の決定に際し、入力信号又は出力信号のレンジの下限値を所定の最小パルス数、入力信号又は出力信号のレンジの上限値を所定の最大パルス数として、入力信号又は出力信号の概略の大きさを相当するパルス数に割り当てることを特徴とする信号変換器。
2. 前記パルス停止期間は、前記パルス繰り返し期間の長短に拘わらず、略一定の値に設定される請求項１に記載の信号変換器。
3. 前記点滅パターンは、第１パルスの繰り返し期間と、その後の第２パルスの繰り返し期間と、更にその後のパルス停止期間とから構成され、前記第２パルスのオン期間とオフ期間はそれぞれ前記第１パルスのオン期間とオフ期間の整数分の１であって、第２パルスの繰り返し期間における第２パルスの数により、第１パルスの数によって表わされる入力信号又は出力信号の大きさに補間処理を施す請求項１に記載の信号変換器。
4. 前記点滅パターンとは異なる所定の点滅パターンによって、入力信号又は出力信号に関する異常を報知する請求項１乃至請求項３の何れかに記載の信号変換器。
5. 前記発光手段は、単一のランプによって構成される請求項１乃至請求項４の何れかに記載の信号変換器。

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