JPH0157400B2 - - Google Patents

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JPH0157400B2
JPH0157400B2 JP55043802A JP4380280A JPH0157400B2 JP H0157400 B2 JPH0157400 B2 JP H0157400B2 JP 55043802 A JP55043802 A JP 55043802A JP 4380280 A JP4380280 A JP 4380280A JP H0157400 B2 JPH0157400 B2 JP H0157400B2
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voltage
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signal
converter
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JP55043802A
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JPS56140495A (en
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Kenta Mikurya
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Alarm Systems (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、温度、圧力、流量等の測定すべき量
を変換器側で例えばDC4〜20mAの如き信号電流
に変換して受信側へ一対の伝送線路で伝送する2
線式伝送装置に関する。
一般に2線式伝送装置は第1図に示すように、
受信側1に電源11と負荷12とがあり、これら
が一対の伝送線路2を介して変換器側3と直列に
結ばれ、一対の伝送線路2で変換器側3から受信
側1への信号電流I0の伝送と、受信側1から変換
器側3への電力の伝送とを兼ねている。そして変
換器側3には、測定量PVを検出する検出器4と
検出器4からの検出信号を変換増幅する変換増幅
部31と、変換増幅部31の出力で駆動され信号
電流I0を制御する出力トランジスタ32と、信号
電流I0を変換増幅部31に帰還するための帰還抵
抗33と、変換増幅部31に一定の電源電圧を与
えるためのツエナーダイオード34および、ツエ
ナーダイオード34に一定電流を供給する定電流
回路35を有している。このような構成の2線式
伝送装置においては、周知のように受信側1から
変換器側3に供給される電圧V1は、電源11の
電源電圧をVS、伝送線路2の線路抵抗と負荷2
の抵抗との合成値をRとすると、 V1=VS−RI0 ……(1) の形で与えられ、信号電流I0の変化によつて変動
する。例えばVS=24V、R=350Ω,I0=4〜
20mAとすると、V1は22.6V〜17Vの範囲で変化
する。このため定電圧駆動が必要な変換増幅部3
1にはツエナーダイオード34で安定化した動作
電圧V2(例えば6V)を供給している。一方信号
電流I0は、変換増幅部31の動作電流I1とツエナ
ーダイオード34を流れる電流I2および出力トラ
ンジスタ32で制御される電流I3の和であるた
め、変換増幅部31を信号電流I0の最小値より小
さい電流で動作可能なように設計しなければなら
ない。例えばI0が4〜20mAの範囲で変われば、
その最小値(4mA)のとき、I2が0.5mAで、I3
零であれば、I1は3.5mAとなり、変換増幅部31
を3.5mA以内で動作可能としなければならない。
したがつて変換増幅部31の使用回路部品が限定
され、例えば低消費電流IC等の高価な低電力化
された部品を必要とし、ときには構成不能になつ
たりしていた。また情報処理も多く行うことがで
きなかつた。このような変換増幅部の動作電流に
対する制限は、2線式伝送装置を構成する場合の
大きな制約となつていた。
本発明は、変換器に供給される電力をスイツチ
ング・レギユレータを介して変換増幅部の動作電
力とすることによつて、変換増幅部の動作電流の
値を信号電流の最小値より大きく選べるようにし
て、上述の如き欠点を有効に除去できる2線式伝
送装置を実現したものである。
第2図は本発明装置の一実施例を示す接続図
で、第1図と同一部分には同一符号を付してあ
る。第2図において、36はスイツチング素子で
あるトランジスタで、変換器3に供給される電圧
V1をオンオフする。37は平滑回路で、コイル
LとコンデンサCおよび転流用ダイオードDを有
し、トランジスタ36でオンオフされた電圧を平
滑して動作電圧V2として変換増幅部31に与え
るものである。38は比較器で、V2を抵抗R1
R2で分圧した電圧V3(=R2/R1+R2V2)とツエナー ダイオード34の両端に生ずる基準電圧Vrとを
比較し、その結果で駆動回路39が働きトランジ
スタ36のオンオフを制御する。駆動回路39は
トランジスタからなつており比較器38の出力が
“H”レベルになるとオンとなつてスイツチング
素子36をオフにし、比較器出力が“L”レベル
になるとオフになつてスイツチング素子36をオ
ンにするものである。ツエナーダイオード34、
定電流回路35、スイツチング素止36、平滑回
路37、比較器38、駆動回路39でスイツチン
グ・レギユレータSRを構成している。SRは、直
流入力V1のもつエネルギを入力から出力へ伝達
させる時間をスイツチング素子36によりオンオ
フ的に変化させて、出力(コンデンサCの両端)
に生ずる動作電圧V2の安定化を行なうものであ
る。すなわち、いま動作電圧V2が小さく、V3
Vrであると、比較器38の出力が“L”レベル
となつてスイツチング素子36をオンにし、V1
を平滑回路37に印加してV2を上昇させ、逆に
V2が上昇しV3>Vrになると比較器38の出力が
“H”レベルになつて、スイツチング素子36を
オフにし、V1の平滑回路37への印加をとめる。
このようにSRは、V3がVrに等しくなるようにス
イツチング素子36のオンオフを制御し、動作電
圧V2を一定に保つものである。
このように構成した本発明においては、スイツ
チング・レギユレータSRの出力である動作電圧
V2によつて変換増幅部31に電流I1が図示のごと
く供給される。そして、スイツチング素子36で
はほとんど電力を消費しないので、スイツチン
グ・レギユレータSRに流入する電流の平均値を
I4(=I0−I3)とし、SRの出力V2によつてSR内を
図示のごとく流れる電流をI5とすれば、次式の関
係が成立する。
V2(I1+I5)=V1I4 ……(2) 但し、信号電流I0により帰還抵抗33で生じる
電圧降下は小さいので無視してある。この(2)式に
示すスイツチング・レギユレータの入力側と出力
側の電力関係から、変換増幅部31に流れる電流
I1は、 I1=V1/V2I4−I5 ……(3) となり、ほぼI4のV1/V2倍にできる。これは信号電 流I0が小さいとき、負荷抵抗と線路抵抗による電
圧降下が少なくV1とV2の比が大きいため特に効
果的であり、逆に信号電流I0が大きいときはV1
V2の比は小さいが、I4を大きくとれるためI1も大
きくとれる。例えば、VS=24V,V2=6V,R=
350Ω,I0=4mA,I4=4mA,I5=1.5mAとする
と、V1=22.6V,I1=13.57mAとなり、I0=20mA
のときI4が10mAまでとれるとするとI1
28.33mAまでとれる。この結果変換増幅部31の
動作可能な電流の値は13.57mAとなり、ほぼI0
最小値(4mA)の3.5倍にできる。したがつて変
換増幅部31の使用部品として特別な低電力化さ
れたIC等を用いる必要がなくなり、2線式伝送
装置を構成する場合の制約が大幅に緩和され、か
つ情報処理も多く行うことができる。
なお上述では、定電流回路35とツエナーダイ
オード34の直列回路にスイツチング・レギユレ
ータSRの出力電圧V2を与えているが、入力電圧
V1を与えるようにしてもよい。この場合スイツ
チング・レギユレータSRに流入する電流I4はツ
エナーダイオード34に流れる電流I2の分だけ少
なくなる。また第3図に示すようにスイツチン
グ・レギユレータSRの出力電圧V2を出力トラン
ジスタ32に与えるようにしてもよい。この場合
スイツチング・レギユレータSRに流入する電流
I4はI0となり、変換増幅部31に流れる電流I1は、 I1=V1/V2I0−(I3+I5) ……(5) となる。さらにスイツチング・レギユレータSR
として図示のものに限定されることなく、トラン
スを用いた1石式のオンオフ形やオンオフ形等必
要に応じて種々の構成のものを用いることができ
る。なお変換増幅部31は検出器4との組合せで
種々の構成のものが用いられる。第4図〜第6図
にその臭体的な構成の一例が示してある。
第4図は検出器4として、被測定量(差圧)
PVに応じて変位する可動電極mと、この可動電
極mを挾んで対向配置されている固定電極a,b
とで一対の可変コンデンサC1,C2を構成し、可
動電極mの変位に応じて容量が差動的に変化する
容量式差圧検出器を用いた場合である。第4図に
おいて変換増幅部31は、検出器4の一対の可変
コンデンサC1,C2に発振出力をトランスTを介
して与える発振器OSCと、C1,C2の容量に応じ
た交流電流i1,i2を整流平滑するダイオードD1
D4および平滑用コンデンサCf1〜Cf3と、i1,i2
平均電流の和が流る抵抗R11,R12の直列回路と、
この直列回路を抵抗R13,R14を介してツエナー
ダイオード34の両端に接続し平均電流の和とは
逆方向の基準電流ISを流す手段と、前記直列回路
の両端に生ずる電圧Vcが零になるように発振器
OSCの電源電圧を制御する演算増幅器OP11と、
i1,i2の平均電流の差が流れ、その両端に可動電
極mの変位量すなわち差圧に正確に対応した信号
電圧Viが生ずる可変抵抗R15と、この信号電圧Vi
が抵抗R16を介して非反転入力端子(+)に加え
られる演算増幅器OP12とで構成されている。演
算増幅器OP12はその非反転入力端子(+)に帰
還電圧Vfが抵抗R17を介して加えられ、反転入力
端子(−)に零調整用分圧抵抗器R20で基準電圧
Vrを分圧した電圧Vbを抵抗R18,R19の分圧回路
を介して加えられ、出力トランジスタ32と共に
信号電圧Viを信号電流I0に変換する電圧電流変換
回路を構成している。なお基準電流Irを流すため
基準電圧Vrを利用しているが、スイツチング・
レギユレータSRの出力V2を利用してもよい。
第5図は検出器4として、ガラス電極GEと比
較電極REを有するmm2検出器を用いた場合である。
第5図において変換増幅部31は、ガラス電極
GEと比較電極RE間に生ずる被測定液のPH値に対
応した起電力がフイルタFを介して非反転入力端
子(+)に加えられる演算増幅器OP21と、OP21
の出力を温度補償用測温抵抗体Rtとガラス電極
GEの特性補正用の第1の可変分圧抵抗器R21およ
び固定抵抗R22からなる負帰還回路を介してOP21
の反転入力端子(−)に加える手段と、基準電圧
Vrを抵抗R23,R24で分圧した電圧Vr1と不斉電位
補償用の可変電圧Vdを起電力に直列に加える手
段と、OP21の出力を分圧する第2の可変分圧抵
抗器R25にPH検出器4からの起電力に温度係数の
補償および不斉電位の補正を施し、被測定液のPH
値に正確に対応した信号電圧Eiを発生させる手段
と、信号電圧Viが反転入力端子(−)に加えら
れ、基準電圧Vrと帰還電圧Vfの和を第3の可変
分圧器R26で分圧した電圧が非反転入力端子
(+)に加えられる演算増幅器OP22とからなつて
いる。演算増幅器OP22は出力トランジスタ32
と共に信号電圧Viを信号電流I0に変換する電圧電
流変換回路を構成している。なおこの回路のスパ
ン調整は第2の可変分圧抵抗器R25で、零点の調
整は第3の可変分圧抵抗器R26によつて行われ
る。
第6図は検出器4として、流体中に渦発生体を
配置し、渦発生体によつて流速に比例した周波数
のカルマン渦を発生させ、この渦信号を渦発生体
または受圧体等に設けた圧電センサPSで検出す
る渦流量計検出器を用いた場合である。第6図に
おいて変換増幅部31は、検出器4からの渦周波
数の交流電荷を交流電圧eに変換するチヤージ
コンバータCCと、アクテイブフイルタAFを介し
て加えられる交流電圧eをパルス信号Pに変換す
るシユミツトトリガ回路の如き比較器COと、渦
周波数のパルス信号Pを論理回路RCでデユテ
イレシオが渦周波数に比例し、一定振幅のパル
ス幅信号PWに変換後抵抗R31とコンデンサC31
平滑して信号電圧Viに変換する手段と、この信号
電圧Viが反転入力端子(−)に加えられている演
算増幅器OP31とからなつている。演算増幅器
OP31はその反転入力端子(−)に基準電圧Vr
抵抗R32,R33で分圧されて加えられ、非反転入
力端子(+)に基準電圧Vrと帰還電圧Vfの和が
零調整用可変抵抗R34と固定抵抗R35で分圧され
て加えられ、出力トランジスタ32と共に信号電
圧Viを信号電流I0に変換する電圧電流変換回路を
構成している。この変換増幅部31において、チ
ヤージコンバータCCとアクテイブフイルタAFは
渦信号に重畳している渦流量計特有の低周波ノイ
ズや高周波ノイズを有効に除去する。また論理回
路RCの出力のパルス幅は可変抵抗R36とコンデン
サC32の時定数回路で決定され、スパン調整が可
変抵抗R36の値を変えて行われる。
以上説明したように本発明においては、変換器
側にスイツチング・レギユレータを設け、変換器
に供給される電力をスイツチング・レギユレータ
を介して変換増幅部に動作電力として供給し、変
換増幅部への動作電圧を安定化するとともに、変
換器への供給電圧と変換増幅部の動作電圧との違
いを変換増幅部の消費電流分に変えているので、
変換増幅部の動作電流の値を信号電流の最小値よ
り大きく選べる新規な2線式伝送装置が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来装置の一例を示す接続図、第2図
は本発明装置の一実施例を示す接続図、第3図は
本発明装置の別の実施例を示す接続図、第4図〜
第6図は本発明装置の具体的な実施例を示す接続
図である。 11……電源、12……負荷、2……伝送線
路、3……変換器、4……検出器、31……変換
増幅部、32……出力トランジスタ、33……帰
還抵抗、34……ツエナーダイオード、35……
定電流回路、36……スイツチング素子、37…
…平滑回路、38……比較器、39……駆動回
路、SR……スイツチング・レギユレータ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 電源と負荷とを有する受信側と測定量を信号
    電流に変換する変換器側とを一対の伝送線路で接
    続し、変換器から受信側への信号電流の伝送と受
    信側から変換器への電力の供給を前記一対の伝送
    線路で兼ねるようにした2線式伝送装置におい
    て、変換器側にスイツチング・レギユレータを設
    け、受信側から供給される電力をスイツチング・
    レギユレータを介して変換増幅部の動作電力とす
    ることによつて、変換増幅部の動作電流の値を信
    号電流の最小値より大きく選べるようにしたこと
    を特徴とする2線式伝送装置。
JP4380280A 1980-03-31 1980-03-31 2-wire type transmitter Granted JPS56140495A (en)

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JPS56140495A JPS56140495A (en) 1981-11-02
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