JP6106074B2 - Pressure gauge for differential pressure measurement - Google Patents
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Description
本発明は、差圧計測用圧力計に関する。 The present invention relates to a pressure gauge for differential pressure measurement.
従来より、食品、医療品等の製造工程の管理のために、製造装置の2箇所の圧力差と、当該2箇所の圧力中の低い方の圧力とを計測できる差圧計測用圧力計(例えば、特許文献1、2参照)が使用されている。 Conventionally, in order to manage the manufacturing process of food, medical products, etc., a pressure gauge for differential pressure measurement (for example, a pressure gauge for measuring a pressure difference between two pressures of a manufacturing device and a lower pressure of the two pressures) Patent Documents 1 and 2) are used.
以下、図6を用いて、従来の差圧計測用圧力計の基本的な構成及び機能を説明する。
図6に示してあるように、従来の差圧計測用圧力計は、2つの受圧部61と表示部62とを2本のキャピラリ(金属管)63で接続した構成を有している。
Hereinafter, the basic configuration and function of a conventional pressure gauge for measuring differential pressure will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 6, the conventional pressure gauge for differential pressure measurement has a configuration in which two
この差圧計測用圧力計が備える受圧部61は、製造装置の圧力取出口に取り付けられるユニットである。受圧部61には、受圧面として機能するダイアフラム64が設けられており、受圧部61内及びキャピラリ63内には、ダイアフラム64にかかっている圧力を表示部62内に伝達するためのオイル65が封入されている。
The
表示部62は、圧力検出・処理部66を備え、圧力検出・処理部66は、オイル65により伝達される2圧力の差を検出するための差圧センサ、当該2圧力中の低圧側の圧力を検出するための静圧センサ、プロセッサ等を含んでいる。この圧力検出・処理部66は、表示部62が備える表示器67に、差圧センサにより検出された差圧や静圧センサにより検出された圧力を表示させる機能や、差圧センサにより検出された差圧を表す直流電流信号に静圧センサにより検出された圧力を表すデジタル信号を重畳した信号を出力する機能を有している。
The
上記したように、従来の差圧計測用圧力計が出力する信号は、差圧センサにより検出された差圧を表す直流電流信号に静圧センサにより検出された圧力を表すデジタル信号を重畳したものである。そのため、従来の差圧計測用圧力計の使用時には、デジタル信号を重畳した電流信号をアナログ信号成分とデジタル信号成分とに分離できる専用の受電機器を用意することが必要であった。 As described above, the signal output by the conventional pressure gauge for measuring the differential pressure is obtained by superimposing the digital signal indicating the pressure detected by the static pressure sensor on the DC current signal indicating the differential pressure detected by the differential pressure sensor. It is. Therefore, when a conventional pressure gauge for measuring differential pressure is used, it is necessary to prepare a dedicated power receiving device capable of separating a current signal superimposed with a digital signal into an analog signal component and a digital signal component.
また、従来の差圧計測用圧力計には、オイル65が使用されている。そして、オイル65を封止しているダイアフラム64は、数十μm程度の厚さの部材となっている。そのため、従来の差圧計測用圧力計には、製造装置内の流体による外力等でダイアフラム64が破れ、オイル65が製造装置内に漏れ出て流体を汚染してしまう危険性がある。
Further,
また、従来の差圧計測用圧力計は、ダイアフラム64が破れてキャピラリ63内のオイル65の一部が流体に置換されても、圧力計測が可能な構成を有している。そして、キャピラリ63内のオイル65と流体との混合物によって圧力検出・処理部66に伝達される圧力は、ダイアフラム64が破れる前に伝達されていた圧力とさほど変わらないものとな
る。そのため、従来の差圧計測用圧力計では、ダイアフラム64が破れたことを計測結果から判断できない場合があった。
Further, the conventional pressure gauge for measuring differential pressure has a configuration capable of measuring pressure even when the
また、2圧力取出口間の距離が長い製造装置の圧力計測にも使用できるようにするために、従来の差圧計測用圧力計には、各キャピラリ(金属管)63として、10m程度の長さのものが使用されている。そのため、従来の差圧計測用圧力計は、全体の重量が比較的に重いものとなっている。しかも、各キャピラリ63が長いため、従来の差圧計測用圧力計は、製造装置への取り付けや製造装置からの取り外しが簡単には行えないという問題も有している。
In addition, in order to be able to be used for pressure measurement of a manufacturing apparatus having a long distance between the two pressure outlets, a conventional pressure gauge for measuring differential pressure has a length of about 10 m as each capillary (metal tube) 63. The one that is used is used. Therefore, the conventional pressure gauge for differential pressure measurement has a relatively heavy overall weight. Moreover, since each
さらに、従来の差圧計測用圧力計は、その構造上、2つの受圧部61の取り付け位置の高低差等に応じたオフセットが計測結果に加算される機器となっている。そのため、従来の差圧計測用圧力計の設置時(製造装置への取付時)には、設置環境に応じた微調整を行わなければならなかった。
Furthermore, the conventional pressure gauge for differential pressure measurement is a device in which an offset corresponding to the height difference between the mounting positions of the two
そこで、本発明の課題は、従来の差圧計測用圧力計が有する上記した各種欠点を有さない差圧計測用圧力計を提供することにある。 Then, the subject of this invention is providing the pressure gauge for differential pressure measurement which does not have the above-mentioned various faults which the pressure gauge for conventional differential pressure measurement has.
上記課題を解決するために、本発明に係る差圧計測用圧力計は、受圧面を有し、受圧面にかかっている圧力に応じた圧力信号を出力する第1及び第2の圧力検出ユニットと、第1及び第2の圧力検出ユニットが出力する圧力信号に基づき、第1及び第2の圧力検出ユニットの受圧面にかかっている圧力の差を表す差圧電流信号と、第1又は第2の圧力検出ユニットの受圧面にかかっている圧力を表す圧力電流信号とを送信する本体部とを、備える。
また、本発明に係る差圧計測用圧力計の本体部は、
入力された電流値指定信号に応じたレベルの電流信号を送信する第1電流送信回路と、
入力された電流値指定信号に応じたレベルの電流信号を送信する第2電流送信回路と、
第1及び第2の圧力検出ユニットが出力する圧力信号に基づき、差圧電流信号及び圧力電流信号の中の一方を第1電流送信回路に送信させるための第1電流値指定信号と、差圧電流信号及び圧力電流信号の中の他方を第2電流送信回路に送信させるための第2電流値指定信号とを出力する演算処理部と、
演算処理部から出力される第2電流値指定信号を電気的に絶縁して第2電流送信回路に入力する絶縁伝送回路と、
を含み、
第1電流送信回路、演算処理部及び絶縁伝送回路の入力端子側の回路が、第1電源ライン及び第1グランドラインに接続され、
第2電流送信回路及び絶縁伝送回路の出力端子側の回路が、第1電源ラインとは異なる第2電源ラインと第1グランドラインとは異なる第2グランドラインとに接続されている構成を有する。
In order to solve the above problems, a pressure gauge for differential pressure measurement according to the present invention has a pressure receiving surface, and outputs first and second pressure detection units that output a pressure signal corresponding to the pressure applied to the pressure receiving surface. And a differential pressure current signal indicating a difference in pressure applied to the pressure receiving surfaces of the first and second pressure detection units based on the pressure signals output from the first and second pressure detection units, and the first or second And a main body for transmitting a pressure current signal representing the pressure applied to the pressure receiving surface of the pressure detection unit.
Moreover, the main body of the pressure gauge for differential pressure measurement according to the present invention is:
A first current transmission circuit for transmitting a current signal at a level corresponding to the input current value designation signal;
A second current transmission circuit for transmitting a current signal at a level corresponding to the input current value designation signal;
A first current value designating signal for causing the first current transmission circuit to transmit one of the differential pressure current signal and the pressure current signal based on the pressure signal output from the first and second pressure detection units; An arithmetic processing unit that outputs a second current value designation signal for causing the second current transmission circuit to transmit the other of the current signal and the pressure current signal;
An insulated transmission circuit that electrically isolates the second current value designation signal output from the arithmetic processing unit and inputs the second current value designation signal to the second current transmission circuit;
Including
The first current transmission circuit, the arithmetic processing unit, and the circuit on the input terminal side of the insulated transmission circuit are connected to the first power supply line and the first ground line,
A circuit on the output terminal side of the second current transmission circuit and the insulated transmission circuit is connected to a second power supply line different from the first power supply line and a second ground line different from the first ground line.
すなわち、本発明に係る差圧計測用圧力計は、オイルを封入したキャピラリを使用することなく、差圧(2つの圧力検出ユニットの受圧面にかかっている圧力の差)を表す差圧電流信号と、高圧側又は低圧側圧力(一方の圧力検出ユニットの受圧面にかかっている圧力)を表す圧力電流信号とを送信できるように構成した機器となっている。従って、本発明に係る差圧計測用圧力計は、オイルを封入したキャピラリが用いてられていることに起因する従来の差圧計測用圧力計の各種欠点を有さない機器であることになる。 That is, the differential pressure measurement pressure gauge according to the present invention uses a differential pressure current signal representing a differential pressure (a difference in pressure applied to the pressure receiving surfaces of the two pressure detection units) without using a capillary filled with oil. And a pressure current signal representing a high-pressure side pressure or a low-pressure side pressure (pressure applied to the pressure receiving surface of one pressure detection unit). Therefore, the pressure gauge for differential pressure measurement according to the present invention is a device that does not have various drawbacks of the conventional pressure gauge for differential pressure measurement resulting from the use of a capillary filled with oil. .
また、本発明に係る差圧計測用圧力計は、差圧と、高圧側又は低圧側圧力とを、デジタル信号を重畳した電流信号ではなく、2つの電流信号で出力する。従って、本発明に係る
差圧計測用圧力計を用いておけば、差圧等の管理に、デジタル信号が重畳された電流信号をアナログ信号成分とデジタル信号成分とに分ける機能を有さない一般的な機器(上記した“専用の受電機器”ではない機器)を使用できることになる。
The pressure gauge for differential pressure measurement according to the present invention outputs the differential pressure and the high pressure side pressure or the low pressure side pressure as two current signals instead of a current signal on which a digital signal is superimposed. Therefore, if the differential pressure measuring pressure gauge according to the present invention is used, the management of the differential pressure or the like does not have a function of dividing a current signal on which a digital signal is superimposed into an analog signal component and a digital signal component. Device (device that is not the above-mentioned “dedicated power receiving device”) can be used.
また、2つの電流送信回路を演算処理部に直結した場合、グランドループが形成されてしまうため、各電流送信回路から、誤差が大きな電流信号が送信されてしまうことになる。ただし、本発明の差圧計測用圧力計には、第2電流送信回路のグランド等を第1電流送信回路等のグランド等と分離し、演算処理部からの電流値指定信号が、絶縁伝送回路を介して第2電流送信回路に供給される構成が採用されている。従って、本発明の差圧計測用圧力計は、第1電流送信回路、第2電流送信回路から、それぞれ、意図通りの(誤差が少ない)電流信号が送信される機器となっていることにもなる。 In addition, when two current transmission circuits are directly connected to the arithmetic processing unit, a ground loop is formed, so that a current signal with a large error is transmitted from each current transmission circuit. However, the pressure gauge for differential pressure measurement according to the present invention separates the ground of the second current transmission circuit from the ground of the first current transmission circuit and the like, and the current value designation signal from the arithmetic processing unit is transmitted to the insulation transmission circuit. A configuration in which the second current transmission circuit is supplied via the second current transmission circuit is employed. Therefore, the pressure gauge for differential pressure measurement according to the present invention is a device that transmits a current signal as intended (with a small error) from the first current transmission circuit and the second current transmission circuit. Become.
尚、差圧計測用圧力計の本体部を、アナログ回路とデジタル回路とが混在したものとする場合には、アナログ回路用の第1電源ライン及び第1グランドラインと、デジタル回路用の第1電源ライン及び第1グランドラインと、アナログ回路用の第2電源ライン及び第2グランドラインと、デジタル回路用の第2電源ライン及び第2グランドラインとを設けておくことが好ましい。 When the main body of the differential pressure measuring pressure gauge is a mixture of an analog circuit and a digital circuit, the first power supply line and the first ground line for the analog circuit and the first for the digital circuit are used. It is preferable to provide a power supply line and a first ground line, a second power supply line and a second ground line for analog circuits, and a second power supply line and a second ground line for digital circuits.
本発明に係る差圧計測用圧力計を、独自の仕様の電流信号を送信する機器として実現することも出来る。ただし、差圧計測用圧力計は、各種製造工程の管理に使用されている一般的なフィールド機器/カレントループ機器と同様に、4mA〜20mAの電流信号を送信する機器として構成しておくことが好ましい。何故ならば、差圧計測用圧力計をそのような機器として構成しておけば、差圧等を管理する側の装置として既存の装置をほぼそのまま使用できることになるからである。 The pressure gauge for differential pressure measurement according to the present invention can also be realized as a device that transmits a current signal having a unique specification. However, the pressure gauge for measuring the differential pressure may be configured as a device that transmits a current signal of 4 mA to 20 mA, like a general field device / current loop device used for management of various manufacturing processes. preferable. This is because if the pressure gauge for measuring the differential pressure is configured as such a device, an existing device can be used almost as it is as a device for managing the differential pressure or the like.
また、本発明に係る差圧計測用圧力計は、電流信号の送信先から電力の供給を受ける機器、電力を別途供給する必要がある機器のいずれとしても実現可能なものである。前者の機器として本発明に係る差圧計測用圧力計を実現する際には、第1電流送信回路として、電流信号の送信先が出力した出力電流信号のレベルを変化させることにより第1電流信号を送信する回路であると共に、第1電源ラインに供給する電流を前記出力電流信号から生成する回路を採用し、第2電流送信回路として、電流信号の送信先が出力した出力電流信号のレベルを変化させることにより電流信号を送信する回路であると共に、前記第2電源ラインに供給する電流を前記出力電流信号から生成する回路を採用しておくことが出来る。 The pressure gauge for differential pressure measurement according to the present invention can be realized as either a device that receives power supply from a current signal transmission destination or a device that needs to supply power separately. When realizing the pressure gauge for differential pressure measurement according to the present invention as the former device, the first current signal is obtained by changing the level of the output current signal output from the transmission destination of the current signal as the first current transmission circuit. And a circuit that generates a current to be supplied to the first power supply line from the output current signal, and the level of the output current signal output by the destination of the current signal is used as the second current transmission circuit. It is possible to employ a circuit that transmits a current signal by changing the current signal and generates a current to be supplied to the second power supply line from the output current signal.
本発明に係る差圧計測用圧力計の絶縁伝送回路としては、静電結合、誘導結合、光結合のいずれによる絶縁伝送回路も使用することが出来る。ただし、フォトカプラー(光結合による絶縁伝送回路)の消費電力が比較的に少ない。そのため、絶縁伝送回路は、フォトカプラーであることが好ましい。 As the insulated transmission circuit of the pressure gauge for differential pressure measurement according to the present invention, an insulated transmission circuit using any one of electrostatic coupling, inductive coupling, and optical coupling can be used. However, the power consumption of the photocoupler (insulated transmission circuit using optical coupling) is relatively small. Therefore, the insulated transmission circuit is preferably a photocoupler.
また、本発明に係る差圧計測用圧力計の各圧力検出ユニットは、受圧面にかかる圧力に応じた圧力信号を出力できるものでありさえすれば良く、例えば、各圧力検出ユニットとして、静電容量変化により受圧面にかかる圧力に検出するユニットを採用することも出来る。ただし、その種のユニットは一般に製造が困難であるため、各圧力検出ユニットとして、一方の面が受圧面として機能するダイアフラムと、当該ダイアフラムの他方の面に設けられた、当該ダイアフラムの撓み量を検出するための1つ以上の歪ゲ−ジとを備えたユニットを採用しておくことが好ましい。 In addition, each pressure detection unit of the pressure gauge for differential pressure measurement according to the present invention only needs to be able to output a pressure signal corresponding to the pressure applied to the pressure receiving surface. It is also possible to employ a unit that detects the pressure applied to the pressure receiving surface by changing the capacity. However, since such a unit is generally difficult to manufacture, as each pressure detection unit, a diaphragm whose one surface functions as a pressure receiving surface and a deflection amount of the diaphragm provided on the other surface of the diaphragm are calculated. It is preferable to employ a unit provided with one or more strain gauges for detection.
また、本発明に係る差圧計測用圧力計を、各圧力検出ユニットが本体部から取り外せない機器として実現しておいても良い。ただし、差圧等の計測対象製造装置の形状は様々で
あるため、本発明に係る差圧計測用圧力計を、第1又は第2の圧力検出ユニットの少なくとも一方が本体部から着脱可能である機器として構成しておくことが好ましく、第1又は第2の圧力検出ユニットのそれぞれと本体部とが、圧力信号を伝送するためのケーブルにて接続される機器として構成しておくことが望ましい。
Moreover, the pressure gauge for differential pressure measurement according to the present invention may be realized as a device in which each pressure detection unit cannot be removed from the main body. However, since the shape of the measurement target manufacturing apparatus such as the differential pressure is various, the pressure gauge for measuring the differential pressure according to the present invention can be attached or detached from at least one of the first and second pressure detection units. It is preferable to configure as a device, and it is preferable to configure as a device in which each of the first or second pressure detection unit and the main body are connected by a cable for transmitting a pressure signal.
本発明によれば、従来の差圧計測用圧力計が有する各種欠点を有さない差圧計測用圧力計を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the pressure gauge for differential pressure measurement which does not have the various faults which the pressure gauge for conventional differential pressure measurement has can be provided.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. .
まず、図1及び図2を用いて、本発明の一実施例に係る差圧計測用圧力計1の概要を説明する。尚、図1は、本実施例に係る差圧計測用圧力計1の外観図であり、図2は、差圧計測用圧力計1の使用例の説明図である。 First, an outline of a differential pressure measuring pressure gauge 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is an external view of a differential pressure measuring pressure gauge 1 according to the present embodiment, and FIG. 2 is an explanatory diagram of a usage example of the differential pressure measuring pressure gauge 1.
図1に示してあるように、本実施例に係る差圧計測用圧力計1は、本体部10と、本体部10のコネクタ11H及び11Lにそれぞれケーブル40を介して接続される2つの圧力検出ユニット30とを、備える。
As shown in FIG. 1, the pressure gauge for differential pressure measurement 1 according to this embodiment includes two pressure detectors connected to a
差圧計測用圧力計1が備える各圧力検出ユニット30は、一方の面(図1における下側の面)が受圧面として機能するダイアフラム31を備え、当該ダイアフラム31の他方の面に2つの歪みゲージ32が取り付けられているユニットである。尚、本実施例に係る圧力検出ユニット30が備えるダイアフラム31は、およそ300μm厚のステンレス製部材(薄板)である。
Each
各圧力検出ユニット30内の2つの歪みゲージ32は、ブリッジ回路をなすように、2つの抵抗(図示略)と接続されている。そして、各圧力検出ユニット30には、当該ブリッジ回路からの4本のリード線(電圧印加用の2本のリード線と電圧検出用の2本のリード線)と接続されたコネクタ33が設けられている。
The two
差圧計測用圧力計1の使用時には、図2に例示したように、2つの圧力検出ユニット30が、差圧等を計測すべき製造装置50の低圧側の圧力取出口と高圧側の圧力取出口とに取り付けられる。また、本体部10が、L字ブラケット等を用いて製造装置50近傍の配管等に取り付けられる。より具体的には、本体部10の下端には、複数の貫通穴が形成された取付部10aが設けられている。本体部10の製造装置50近傍の配管等への取り付け時には、まず、本体部10の取付部10aにL字ブラケット等がボルト・ナットで固定される。次いで、本体部10と一体化されたL字ブラケット等が製造装置50近傍の配管
等への取り付けられる。
When using the pressure gauge 1 for measuring the differential pressure, as illustrated in FIG. 2, the two
その後、製造装置50の高圧側の圧力取出口に取り付けられた圧力検出ユニット30が、ケーブル40により本体部10のコネクタ11Hに接続される。また、製造装置50の低圧側の圧力取出口に取り付けられた圧力検出ユニット30が、ケーブル40により本体部10のコネクタ11Lに接続される。尚、コネクタ11Hとは、それを介して入力される圧力信号が高圧側の圧力を示す信号として取り扱われるコネクタのことである。同様に、コネクタ11Lとは、それを介して入力される圧力信号が低圧側の圧力を示す信号として取り扱われるコネクタのことである。
Thereafter, the
本体部10(図1)は、所定の電圧を印加することより各圧力検出ユニット30(内のブリッジ回路)から出力される電圧に応じた差圧電流信号及び静圧電流信号を、コネクタ15に接続されたケーブル45を介して監視装置(図示略)に送信するユニットである。
The main body 10 (FIG. 1) applies a differential pressure current signal and a static pressure current signal to the
ここで、監視装置とは、本体部10からの差圧電流信号と静圧電流信号とに基づき、製造工程を管理する装置のことである。詳細については後述するが、本実施例に係る差圧計測用圧力計1は、動作するために必要な電力を、監視装置との間の4〜20mAの2つの電流ループから得る機器として構成されている。従って、本差圧計測用圧力計1の監視装置としては、2種の電流信号を出力する機器(換言すれば、差圧計測用圧力計1の電源として機能する機器)が使用される。
Here, the monitoring device is a device that manages the manufacturing process based on the differential pressure current signal and the static pressure current signal from the
また、差圧電流信号とは、差圧等の計測対象製造装置に取り付けられている2つの圧力検出ユニット30の受圧面にかかっている圧力の差を、そのレベル(電流値)が表している4〜20mAの直流電流信号のことである。また、静圧電流信号とは、計測対象製造装置の低圧側の圧力取出口に取り付けられている圧力検出ユニット30の受圧面にかかっている圧力を、そのレベルが表している4〜20mAの直流電流信号のことである。
The differential pressure current signal is a level (current value) representing a difference in pressure applied to the pressure receiving surfaces of the two
以上のことを前提に、以下、本実施例に係る差圧計測用圧力計1の構成及び機能をさらに具体的に説明する。 Based on the above, the configuration and function of the differential pressure measuring pressure gauge 1 according to the present embodiment will be described more specifically below.
図1に示してあるように、差圧計測用圧力計1の本体部10の筐体には、表示装置13と3つの押しボタンスイッチ12とが設けられている。表示装置13は、差圧計測用圧力計1による差圧や静圧の計測結果等を表示するための装置である。差圧計測用圧力計1は、この表示装置13として、14セグメントのLCD(Liquid Crystal Display)を採用した機器となっている。
As shown in FIG. 1, a
3つの押しボタンスイッチ12は、本体部10への各種指示(表示装置13に表示する情報の変更指示等)の入力手段として本体部10に設けられているスイッチである。
The three push button switches 12 are switches provided in the
図3に、本体部10の内部構造を示す。
図示してあるように、本体部10は、主回路20Aと、補助回路20Bと、主回路20A及び補助回路20Bに跨った絶縁伝送回路24とを、備える。
FIG. 3 shows the internal structure of the
As illustrated, the
主回路20Aは、絶縁伝送回路24の前半部分(詳細は後述)、表示装置13、2つのアンプ21、演算処理回路22、第1電流送信回路25及び電圧生成回路27を主要構成要素とした回路である。図3中に模式的に示してあるように、この主回路20Aの構成要素中のデジタル回路は、デジタル回路用第1電源ラインDVcc1及びデジタル回路用第1グランドラインDGND1に接続されている。また、主回路20Aの構成要素中の各アナログ回路は、アナログ回路用第1電源ラインAVcc1及びアナログ回路用第1グランドラインAGND1に接続されている。尚、図示は省略してあるが、各押しボタンスイッ
チ12(図1)も主回路20Aの構成要素である。また、演算処理回路22や第1電流送信回路25が、デジタル回路用のラインとアナログ回路用のラインとに接続されているのは、各回路がアナログ回路とデジタル回路とが混在した回路となっているためである。
The
補助回路20Bは、絶縁伝送回路24の後半部分(詳細は後述)と第2電流送信回路26とを主要構成要素とした回路である。図3中に模式的に示してあるように、補助回路20B内の絶縁伝送回路24の後半部分は、デジタル回路用第2電源ラインDVcc2及びデジタル回路用第2グランドラインDGND2に接続されている。また、第2電流送信回路26は、デジタル回路用第2電源ラインDVcc2及びアナログ回路用第2グランドラインAGND2に接続されている。
The auxiliary circuit 20 </ b> B is a circuit having the second half (details will be described later) of the
主回路20A内の第1電流送信回路25は、基本的には、入力された電流値指定信号に応じたレベルの電流信号を、コネクタ15等を介して監視装置に送信する回路である。補助回路20B内の第2電流送信回路26も、基本的には、入力された電流値指定信号に応じたレベルの電流信号を、コネクタ15等を介して監視装置に送信する回路である。
The first
ただし、既に説明したように、差圧計測用圧力計1は、動作するために必要な電力を、監視装置との間の4〜20mAの2つの電流ループから得る機器である。そのため、第1電流送信回路25は、監視装置が出力した電流信号のレベルを変化させることにより入力される電流値指定信号に応じたレベルの電流信号を送信する回路となっている。
However, as already described, the pressure gauge 1 for differential pressure measurement is a device that obtains electric power necessary for operation from two current loops of 4 to 20 mA with the monitoring device. Therefore, the first
また、第1電流送信回路25は、監視装置からの電流中のおよそ3.5mA分の電流から、主回路20A内の各部の動作に必要な電圧(DVcc1やAVcc1に供給される電圧)を生成する回路ともなっている。同様に、第2電流送信回路26は、監視装置が出力した電流信号のレベルを変化させることにより入力される電流値指定信号に応じたレベルの電流信号を送信する回路であると共に、監視装置が出力する電流から補助回路20B内の各部の動作に必要な電圧(DVcc2に供給される電圧、第2電流送信回路26内で使用される電圧)を生成する回路となっている。
The first
尚、差圧計測用圧力計1に採用した電流送信回路25、26は、いずれも、アナログ信号である電流値指定信号を入力して使用する電流ループ・トランスミッタと、シリアルデジタル信号である電流値指定信号を、アナログ形式の電流値指定信号に変換するための1チャネルのDAC(Digital to Analog Converter;デジタル-アナログ変換回路)とを、
主要構成要素とした回路である。
The
It is a circuit as a main component.
主回路20A内の電圧生成回路27は、所定の電圧を生成して各圧力検出ユニット30内のブリッジ回路に供給する回路である。差圧計測用圧力計1には、主回路20A及び各圧力検出ユニット30内のブリッジ回路の総消費電力を、低減する(監視装置からのおよそ3.5mA分の電力よりも小さくする)ために、この電圧生成回路27として、各圧力検出ユニット30内に設けられているブリッジ回路に通常印加すべき電圧のおよそ1/2の電圧を生成する回路が採用されている。
The
各アンプ21は、各圧力検出ユニット30内のブリッジ回路の出力を増幅するためのアナログアンプである。
Each
演算処理回路22は、複数のADC(Analog to Digital Converter;アナログ−デジ
タル変換回路)を内蔵した、14セグメントのLCD(つまり、表示装置13)を直接駆
動することが出来るマイクロコントローラである。
The
この演算処理回路22内のフラッシュROM(Read Only Memory)には、演算処理回路
22に、以下の一連の処理を定期的に繰り返させるためのファームウェアが記憶されている。
A flash ROM (Read Only Memory) in the
(1) アンプ21を介して入力される各圧力検出ユニット30からの圧力信号(電圧信号)を取り込んで、2つの圧力検出ユニット30の受圧面にかかっている圧力を把握。
(2) 把握した2圧力の差を算出し、算出した差を表す差圧電流信号を第1電流送信回路25に送信させるための電流値指定信号を第1電流送信回路25に対して出力。
(3) 把握した、コネクタ11Lに接続されている方の圧力検出ユニット30の受圧面にかかっている圧力を表す静圧電流信号を第2電流送信回路26に送信させるための電流値指定信号を絶縁伝送回路24に対して出力。
(1) The pressure signal (voltage signal) from each
(2) Calculate the difference between the two pressures grasped, and output to the first current transmission circuit 25 a current value designation signal for causing the first
(3) A current value designation signal for causing the second
尚、差圧計測用圧力計1に採用されている電流送信回路25、26中の上記したDACは、電流値指定信号の入力時に、SYNC(入力データのフレーム同期信号)とSCLK(シリアルクロック)とを入力する必要があるものとなっている。そのため、(2)、(3)の処理時には、電流値指定信号の出力と同期的にSYNC及びSCLKも出力される。
The DAC in the
演算処理回路22内のフラッシュROM上のファームウェアは、演算処理回路22に、表示装置13を制御する処理、押しボタンスイッチ12の押下により入力された指示を把握して把握した指示に応じた動作を行う処理等も行わせるものとなっている。さらに、当該ファームウェアは、主回路20Aの総消費電力を低減するために、演算処理回路22を低クロック周波数(本実施例では、1MHz)で動作させるものともなっている。
The firmware on the flash ROM in the
絶縁伝送回路24は、電気的に絶縁された入力端子と出力端子のペアを3つ備えた回路である。本実施例に係る差圧計測用圧力計1には、この絶縁伝送回路24として、3チャネルのフォトカプラーが採用されている。従って、上記した“絶縁伝送回路24の前半部分”、“絶縁伝送回路24の後半部分”とは、それぞれ、絶縁伝送回路24のLED(Light Emitting Diode)側の部分、受光素子側の部分のことである。
The
以上、説明したように、本実施例に係る差圧計測用圧力計1は、圧力をオイルにて伝達することなく、差圧及び静圧を計測する構成を有している。従って、この差圧計測用圧力計1を用いておけば、従来の差圧計測用圧力計におけるオイル関連の各種問題(ダイアフラムが破れてオイルが製造装置内に漏れ出す等)が生じない形で、差圧及び静圧を計測することが出来る。 As described above, the differential pressure measuring pressure gauge 1 according to the present embodiment has a configuration for measuring the differential pressure and the static pressure without transmitting the pressure with oil. Therefore, if this pressure gauge for differential pressure measurement 1 is used, various problems related to oil in the conventional pressure gauge for differential pressure measurement (such as the diaphragm breaking and oil leaking into the manufacturing apparatus) do not occur. , Differential pressure and static pressure can be measured.
また、差圧計測用圧力計1の或る圧力検出ユニット30のダイアフラム31が破れた場合、ブリッジ回路のショート等により、当該圧力検出ユニット30からそれまでとは全く異なる圧力信号が出力されるようになる。そして、その結果として、それまでとは全く異なる差圧が出力されることになる。従って、差圧計測用圧力計1を用いておけば、ダイアフラム31が破れたことを即座に検出できることにもなる。
In addition, when a
また、差圧計測用圧力計1が出力(送信)するのは、デジタル信号を重畳した電流信号ではなく、2種類の電流信号である。従って、差圧計測用圧力計1を用いておけば、差圧等の管理に、デジタル信号が重畳された電流信号をアナログ信号成分とデジタル信号成分とに分ける機能を有さない一般的な機器を使用できることになる。 Further, the differential pressure measurement pressure gauge 1 outputs (transmits) two types of current signals, not a current signal on which a digital signal is superimposed. Therefore, if the pressure gauge for differential pressure measurement 1 is used, a general device that does not have a function of dividing a current signal on which a digital signal is superimposed into an analog signal component and a digital signal component in managing differential pressure and the like. Can be used.
また、2つの電流送信回路をプロセッサに直結した場合、グランドループが形成されてしまうため、各電流送信回路から、誤差が大きな電流信号が送信されてしまうことになる。ただし、差圧計測用圧力計1には、第2電流送信回路26のグランド等を主回路20Aのグランド等と分離し、演算処理回路22からの電流値指定信号が、絶縁伝送回路24(
フォトカプラー)を介して第2電流送信回路26に供給される構成(図3)が採用されている。従って、差圧計測用圧力計1は、第1電流送信回路25、第2電流送信回路26から、それぞれ、意図通りの(誤差が少ない)電流信号が送信される機器として機能することになる。
In addition, when two current transmission circuits are directly connected to the processor, a ground loop is formed, so that a current signal with a large error is transmitted from each current transmission circuit. However, in the pressure gauge 1 for differential pressure measurement, the ground of the second
A configuration (FIG. 3) that is supplied to the second
さらに、差圧計測用圧力計1は、各圧力検出ユニット30と、本体部10とを、所望の場所に取り付けてから、各圧力検出ユニット30と本体部10と間をケーブル40にて接続するといった形で、設置できる機器となっている。従って、差圧計測用圧力計1は、各部が金属管(キャピラリ)で一体化されている従来の差圧計測用圧力計(図6)よりも、設置作業が容易な機器となっていると言うことが出来る。
Furthermore, the pressure gauge 1 for differential pressure measurement attaches each
《変形例》
上記した差圧計測用圧力計1は、各種の変形が行えるものである。例えば、差圧計測用圧力計1を、電源に接続して使用する機器に変形することが出来る。また、差圧計測用圧力計1を、図4に示したように、低圧計測用の圧力検出ユニット30が本体部10に対して固定されている機器に変形することも出来る。差圧計測用圧力計1を、図5に示したように、高圧計測用の圧力検出ユニット30が本体部10に対して固定されている機器に変形することも出来る。
<Modification>
The above-described pressure gauge 1 for measuring differential pressure can be variously modified. For example, the pressure gauge 1 for differential pressure measurement can be transformed into a device that is used by being connected to a power source. In addition, as shown in FIG. 4, the differential pressure measurement pressure gauge 1 can be transformed into a device in which the low pressure measurement
また、絶縁伝送回路24として、静電結合や誘導結合による絶縁伝送回路を使用することも出来る。ただし、フォトカプラー(光結合による絶縁伝送回路)の消費電力が比較的に少ないので、絶縁伝送回路24としては、上記したように、フォトカプラーを用いておくことが好ましい。
Further, as the
また、圧力検出ユニット30は、受圧面にかかる圧力に応じた圧力信号を出力できるものでありさえすれば良い。従って、圧力検出ユニット30として、例えば、静電容量変化により受圧面にかかる圧力に検出するユニットを採用しておくことも出来る。ただし、その種のユニットは一般に製造が困難であるので、各圧力検出ユニット30としては、一方の面が受圧面として機能するダイアフラムと、当該ダイアフラムの他方の面に設けられた、当該ダイアフラムの撓み量を検出するための1つ以上の歪ゲ−ジ32とを備えたユニットを採用しておくことが好ましい。
The
上記した差圧計測用圧力計1は、第1電流送信回路25が差圧電流信号を送信する機器であったが、差圧計測用圧力計1は、第2電流送信回路26が差圧電流信号を送信する機器に変形することも出来る。さらに、差圧計測用圧力計1をデジタル回路を用いていない機器に変形することも出来る。また、差圧計測用圧力計1を、表示装置13や押しボタンスイッチ12を備えない機器や、差圧と高圧側圧力とを計測する機器に変形しても良いことなどは当然のことである。
The pressure gauge for differential pressure measurement 1 described above is a device in which the first
1 差圧計測用圧力計
10a 取付部
10 本体部
11H、11L、15、33 コネクタ
12 押しボタンスイッチ
13 表示装置
20A 主回路
20B 補助回路
21 アンプ
22 演算処理回路
24 絶縁伝送回路
25 第1電流送信回路
26 第2電流送信回路
27 電圧生成回路
30 圧力検出ユニット
31 ダイアフラム
32 ゲージ
40、45 ケーブル
50 製造装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pressure gauge for
Claims (7)
前記第1及び第2の圧力検出ユニットが出力する圧力信号に基づき、前記第1及び第2の圧力検出ユニットの受圧面にかかっている圧力の差を表す差圧電流信号と、前記第1又は第2の圧力検出ユニットの受圧面にかかっている圧力を表す圧力電流信号とを送信する本体部と、
を備え、
前記本体部は、
入力された電流値指定信号に応じたレベルの電流信号を送信する第1電流送信回路と、
入力された電流値指定信号に応じたレベルの電流信号を送信する第2電流送信回路と、
前記第1及び第2の圧力検出ユニットが出力する圧力信号に基づき、前記差圧電流信号及び前記圧力電流信号の中の一方を前記第1電流送信回路に送信させるための第1電流値指定信号と、前記差圧電流信号及び前記圧力電流信号の中の他方を前記第2電流送信回路に送信させるための第2電流値指定信号とを出力する演算処理部と、
前記演算処理部から出力される前記第2電流値指定信号を電気的に絶縁して前記第2電流送信回路に入力する絶縁伝送回路と、
を含み、
前記第1電流送信回路、前記演算処理部及び前記絶縁伝送回路の入力端子側の回路が、第1電源ライン及び第1グランドラインに接続され、
前記第2電流送信回路及び前記絶縁伝送回路の出力端子側の回路が、前記第1電源ラインとは異なる第2電源ラインと前記第1グランドラインとは異なる第2グランドラインとに接続されている
ことを特徴とする差圧計測用圧力計。 First and second pressure detection units each having a pressure receiving surface and outputting a pressure signal corresponding to the pressure applied to the pressure receiving surface;
Based on the pressure signals output from the first and second pressure detection units, a differential pressure current signal that represents a difference in pressure applied to the pressure receiving surfaces of the first and second pressure detection units; A main body for transmitting a pressure current signal representing the pressure applied to the pressure receiving surface of the second pressure detection unit;
With
The main body is
A first current transmission circuit for transmitting a current signal at a level corresponding to the input current value designation signal;
A second current transmission circuit for transmitting a current signal at a level corresponding to the input current value designation signal;
A first current value designation signal for causing the first current transmission circuit to transmit one of the differential pressure current signal and the pressure current signal based on a pressure signal output from the first and second pressure detection units. An arithmetic processing unit that outputs a second current value designation signal for causing the second current transmission circuit to transmit the other of the differential pressure current signal and the pressure current signal;
An insulated transmission circuit that electrically insulates the second current value designation signal output from the arithmetic processing unit and inputs the second current value designation signal to the second current transmission circuit;
Including
The first current transmission circuit, the arithmetic processing unit, and the circuit on the input terminal side of the isolated transmission circuit are connected to a first power supply line and a first ground line,
Circuits on the output terminal side of the second current transmission circuit and the isolated transmission circuit are connected to a second power supply line different from the first power supply line and a second ground line different from the first ground line. A pressure gauge for measuring differential pressure.
ことを特徴とする請求項1に記載の差圧計測用圧力計。 The pressure gauge for differential pressure measurement according to claim 1, wherein each of the first current transmission circuit and the second current transmission circuit is a circuit that transmits a current signal of 4 mA to 20 mA.
前記電流信号の送信先が出力した出力電流信号のレベルを変化させることにより前記電流信号を送信する回路であると共に、前記第1電源ラインに供給する電流を前記出力電流信号から生成する回路であり、
前記第2電流送信回路が、
前記電流信号の送信先が出力した出力電流信号のレベルを変化させることにより前記電流信号を送信する回路であると共に、前記第2電源ラインに供給する電流を前記出力電流信号から生成する回路である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の差圧計測用圧力計。 The first current transmission circuit comprises:
A circuit for transmitting the current signal by changing a level of an output current signal output by a transmission destination of the current signal, and a circuit for generating a current to be supplied to the first power supply line from the output current signal. ,
The second current transmission circuit comprises:
A circuit for transmitting the current signal by changing a level of an output current signal output by a transmission destination of the current signal, and a circuit for generating a current to be supplied to the second power supply line from the output current signal. The pressure gauge for measuring differential pressure according to claim 1 or 2.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の差圧計測用圧力計。 The pressure gauge for differential pressure measurement according to any one of claims 1 to 3, wherein the insulating transmission circuit is a photocoupler.
一方の面が前記受圧面として機能するダイアフラムと、
当該ダイアフラムの他方の面に設けられた、当該ダイアフラムの撓み量を検出するための1つ以上の歪ゲ−ジと、
を備える
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の差圧計測用圧力計。 Each of the first and second pressure detection units includes:
A diaphragm whose one surface functions as the pressure receiving surface;
One or more strain gauges provided on the other surface of the diaphragm for detecting the amount of deflection of the diaphragm;
The pressure gauge for differential pressure measurement according to any one of claims 1 to 4, wherein the pressure gauge is provided.
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の差圧計測用圧力計。 The pressure gauge for differential pressure measurement according to any one of claims 1 to 5, wherein at least one of the first or second pressure detection unit is detachable from the main body.
ことを特徴とする請求項6に記載の差圧計測用圧力計。 Each of the said 1st or 2nd pressure detection unit and the said main-body part are connected by the cable for transmitting the said pressure signal. The pressure gauge for differential pressure measurement of Claim 6 characterized by the above-mentioned. .
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