JPH01212137A - プロセス信号伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、工業用計測器の分野において、センサから工
業用記録計、データロガ−等のデータ収集装置へのデー
タ転送や、同じくセンサからプロセス制御装置の中心部
へのデータ転送を行なうためのプロセス信号伝送装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は、センサから工業用記録計へのデータ伝送を行
なう従来のプリセス信号伝送装置の一例を示す構成図で
ある。センサである熱電対Ａ１〜Ａｎがそれぞれ適当な
個所に配置されており、これら熱電対Ａ１〜Ａｎからの
信号はそれぞれ補償導線Ｂ１〜Ｂｎを介して電圧電流変
換器Ｃ１−Ｃｎに導かれ、それぞれ４〜２０ｍＡの電流
信号に変換されて記録計りに供給されるようになってい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、このような従来技術ではアナログで信号伝送
を行なっているため、センサである熱電対Ａ１〜Ａｎと
記録計りとの間が離れるにしたがって、ノイズの影響や
誤差発生の可能性が高くなるという問題があった。

一方、このような問題に対して、センサ側にデジタル光
信号送出手段を設け、センサの検出した温度データ等を
デジタル光信号に変換して受信側に送る方法が考えられ
ている。しかし、デジタル光信号送出手段に設けられて
いる光源の消費電力は相当大きく、それに見合った大き
な電源を各センサ側に設ける必要があった。このことは
、センサを、取付は作業の困難な高所や取付は場所に制
限がある狭所に配備する際の大きな障害となっていた。

〔課題を解決するための手段〕

このような課題を解決するために本発明は、光信号受信
部と光伝送手段とオプチカル・ユニットを有する検出部
モジュールとから成るプロセス信号伝送装置において、
光信号受信部は、連続光を射出する光源と、光信号を電
気信号に変換する第１の光受信モジュールとを有し、オ
プチカル・ユニットは、入射光の一部を反射しその一部
を透過するハーフミラ−と、センサからの出力により反
射光をパルス状に変調する光変調素子と、透過光を受信
して電気信号に変換する第２の光受信モジ・ニールとを
有し、光伝送手段は、双方向通信を１本の線路で可能に
する光カブラと、光源からの光を導いてオプチカル・ユ
ニットに入射すると共に光変調素子で変調された光信号
を前記第１の光受信モジュールまで導く光ファイバとか
ら成るようにしたものである。

〔作用〕

本発明によるプロセス信号伝送装置においては、ハーフ
ミラ−により入射光の一部が反射され、この反射光は光
変調素子によりパルス状に変調された後、光信号として
光伝送手段を介して光信号受信部に伝送される。またハ
ーフミラ−により入射光の一部が透過され、この透過光
は第２の光受信モジュールで電気信号に変換される。

〔実施例〕

以下、本発明に係わるプロセス信号伝送装置の一実施例
を説明する。第１図は、本発明に係わるプロセス信号伝
送装置の一実施例を示す系統図である。

本実施例の構成は、データ受信側である光信号受信部１
と、光カブラ２と光ファイバ３とから成る光伝送手段と
、センサ側に配置される検出部モジュール４とに大別す
ることができる。

検出部モジュール４はオプチカル・ユニット５と電気回
路部６とから構成されている。オプチカル・ユニット５
は、セルフォックレンズ５１．５４と、光変調素子とし
ての液晶セル５２と、ハーフミラ−５３と、第２の光受
信モジュール５５とを備えている。セルフォックレンズ
５１は光ファイバ３に接続され、セルフォックレンズ５
４はハーフミラ−５３と光受信モジュール５５との間に
配置されており、セルフォックレンズ５１から射出した
光は液晶セル５２とハーフミラ−５３とを介してセルフ
ォックレンズ５４に入射される。

電気回路部６は、液晶セル駆動回路６１と、送信フレー
ム作成回路６２と、Ａ／Ｄ変換回路６３と、自己診断回
路６４と、タイミングコントロール回路６５と、インピ
ーダンス変換・ゼロ点補償プリアンプ６６と、入力モー
ドセレクトスイッチ６７と、乾電池６８とから構成され
ており、プリアンプ６６にセンサである熱電対７が接続
されている。

光信号受信部ｌは、光源１１と、第１の光受信モジュー
ル１２と、Ｓ／Ｐ変換回路１３と、データバッファ回路
１４と、演算制御回路１５とを備えている。光源１１は
連続的に光を発生するＬＥＤ・電球・ＬＤ等で構成され
ている。

第１図の実施例においては、検出部モジュール４を電池
駆動にするために、受信側である光信号受信部ｌに光源
１１を置き、検出部モジュール４を消費電力の小さい液
晶セル５２で構成し、光のチョッピングを行なう。また
、双方向通信可能にするため、および光ファイバ３を単
線にするための構成としている。

次に、本実施例の動作について説明する。オプチカル・
ユニット５の液晶セル５２は通常は透明な状態に保持さ
れており、光信号受信部１の光源１１から発せられた光
は、光カプラ２を介し光ファイバ３を伝わって、ハーフ
ミラ−５３に達し、一部はこのハーフミラ−５３を透過
して光受信モジエール５５に達する。

検出部モジュール４からは一定間隔毎に定期的な信号伝
送が行なわれ、このとき光信号受信部ｌは連続光を射出
している。検出部モジュール４側の液晶セル５２は伝達
しようとする信号内容に従って駆動され、それによって
スイッチングされた光が光信号受信部１の光受信モジュ
ール１２で受信され、電気信号に変換される。このとき
、検出部モジュール４側の光受信モジュール５５は電源
を節約するためオフ状態にあるが、液晶セル５２による
信号伝送が所定のビット数を伝送し終わった後、一定期
間受信可能状態になり、光信号受信部１の光源１１から
のオン・オフ信号を受信する。

このオン・オフ信号はゼロ点補償等のコマンド信号を含
む。以上のタイミングによって双方向通信が実現される
。

光信号受信部１の光受信モジュール１２で受信され電気
信号に変換された信号はＳ／Ｐ変換回路１３においてパ
ラレル信号に変換された後、−時的にデータバッファ回
路１４に入り、適当なタイミングで演算制御回路１５に
転送される。演算制御回路１５では、この転送された信
号に基づいて所定の記録処理が実行される。

次に、熱電対７、電気回路部６および液晶セル５２の系
統の動作について述べる。熱電対７では周囲温度に応じ
た微小電圧が発生しており、その電圧は検出信号として
プリアンプ６６に入力される。この検出信号はプリアン
プ６６において適当な電圧に変換され、さらにＡ／Ｄ変
換回路６３から出力される検出信号としてのデジタル信
号は、光信号受信部１において読み込まれるための一定
のフォーマットに変換されるべく送信フレーム作成回路
６２に入り、液晶セル駆動回路６１に転送される。液晶
セル駆動回路６１では送信フレーム作成回路６２からの
信号に基づいて液晶セル５２をオン・オフ制御する。液
晶セル５２は光シャッタとして機能するものであり、液
晶セル駆動回路６１のオン・オフ制御により液晶セル５
２を通過する光をパルス状に変調する。なお、近年、低
消費電力でしかも高速変調可能な液晶セルの開発がかな
り進んでおり、大量のデータを極短時間で送ることが可
能である。

次に、電気回路部６の他の構成について説明する。乾電
池６８は電気回路部６へ必要な電力を供−する電源であ
る。また、タイミンク佑ントロール回路６５は上述した
検出信号の流れを制御するものであり、さらに自己診断
回路６４はこれらの信号の流れが正常であるか否か、あ
るいは乾電池６８の電圧が正常であるか否か等をチエツ
クする。

入力モードセレクトスイッチ６７は、センサとしてどの
ようなものを接続しているかをマニュアル操作により設
定するスイッチである。

なお、上記実施例では、光源１１からの信号は連続信号
としたが、断続信号とすることもできることは言うまで
もない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、入射光の一部を反射させ
、その一部を透過させ、センサからの出力により上記反
射光をパルス状に変調し、パルス状に変調された反射光
を受信側の光信号受信部で受信するようにしたことによ
り、検出部モジュールでデータのデジタル化が達成され
るので、データ伝送中においてはノイズの影響をほとん
ど受けず、しかも、誤差発生の可能性も低い。従って、
本発明によればデータ受信側である光信号受信部とデー
タ送信側である検出部モジュールとの間の距離が増大し
てもデータがほとんど劣化しない。

また、消費電力の大きい光源をデータ受信側に配置する
ので、検出部モジュールを液晶セルおよびそれを駆動す
るＭＯ３回路等の消費電力の少ない素子のみで構成する
ことができ、これにより、検出部モジュールの電池駆動
を可能ならしめ、もって、電源設備のない場所への据付
けを可能にし、電源からのノイズの流入という問題も根
本的に解決し、さらに小型軽量化を容易に達成できる。

さらに、上記透過光を受信して第２の光受信モジュール
で電気信号に変換するようにしたことにより、検出部モ
ジュールから光信号受信部への通信および光信号受信部
から検出部モジュールへの通信、すなわち双方向通信が
可能となるので、検出部モジュールの自己診断を任意の
時に要求できる。

さらに、光カプラにより双方向通信を１本の光ファイバ
で可能としたことにより、装置が低価格となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるプロセス信号伝送装置の一実施
例を示す系統図、第２図は従来のプロセス信号伝送装置
を示す系統図である。 １・・・光信号受信部、２・・・光カプラ、３・・・光
ファイバ、４・・・検出部モジュール、５・・・オプチ
カル・ユニット、６・・・電気回路部、７・・・熱電対
、１１・・・光源、１２・・・第１の光受信モジュール
、１３・・・Ｓ／Ｐ変換回路、１４・・・データバッフ
ァ回路、１５・・・演算制御回路、５１．５４・・・セ
ルフォックレンズ、５２・・・液晶セル、５３・・・ハ
ーフミラ−１５５・・・第２の光受信モジュール、６１
・・・液晶セル駆動回路、６２・・・送信フレーム作成
回路、６３・・・Ａ／Ｄ変換回路、６４・・・己診断回
路、６５・・・タイミングコントロール回路、６６・・
・インピーダンス変換・ゼロ点補償プリアンプ、−６７
・・・入力モードセレクトスイッチ、６８・・・乾電池
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光信号受信部と光伝送手段とオプチカル・ユニットを有
   する検出部モジュールとから成るプロセス信号伝送装置
   において、前記光信号受信部は、連続光を射出する光源
   と、光信号を電気信号に変換する第１の光受信モジュー
   ルとを有し、前記オプチカル・ユニットは、入射光の一
   部を反射しその一部を透過するハーフミラーと、センサ
   からの出力により前記反射光をパルス状に変調する光変
   調素子と、前記透過光を受信して電気信号に変換する第
   ２の光受信モジュールとを有し、前記光伝送手段は、双
   方向通信を１本の線路で可能にする光カプラと、前記光
   源からの光を導いて前記オプチカル・ユニットに入射す
   ると共に前記光変調素子で変調された光信号を前記第１
   の光受信モジュールまで導く光ファイバとから成るプロ
   セス信号伝送装置。