JPH0348713Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、例えば化学プラントの制御系におい
て、被測定物理量を電気的手段により検出してそ
の測定信号を遠隔地にある信号処理部に送出する
場合などに用いられるフイールド装置に関する。

〔従来の技術〕

一般にフイールドのデータを計測する装置で
は、検出端が現場に設置され、信号処理部が、フ
イールドから離れたパネル室等に配置されること
が多い。したがつて、検出端にはプリアンプをも
ち、線路抵抗を見越してある程度増幅してから信
号処理部へと送出される。その場合、検出出力と
しては基準側と検出側等の差電圧の形をとること
が普通であるが、このような電圧信号は、一般に
他の装置等によるノイズの影響を受けやすい。こ
のため、従来はフイールド装置側に電圧・電流変
換回路を設け、電圧増幅した後で、例えば４〜
20mAの電流信号に変換して送出するか、または
シールド対策を行なつて電圧のまま送出してい
た。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、プリアンプの他に電圧・電流変
換回路等を設けることは構成を複雑にし設備を高
価にする一方、特に線路が長くなるほど、十分な
シールドを行なうことは相当な困難を伴う。

また、このように検出端が遠隔地にある場合は
特に、信号検出素子が経時変化等により変動して
零点が動いてしまつた際に、零調整が容易に行な
えることが望ましいが、従来上述したように構成
が複雑となることもあつて、この調整は必ずしも
容易ではなかつた。

〔問題点を解決するための手段〕

このような問題点を解決するために、本考案
は、第１および第２の検出入力電圧をそれぞれ非
反転入力とし反転入力端子相互間をインピーダン
スを介して接続した第１および第２の演算増幅器
と、両演算増幅器の出力を両入力とする第３の演
算増幅器と、この第３の演算増幅器の出力をイン
ピーダンスを介して非反転入力とするボルテツ
ジ・ホロワ接続の第４の演算増幅器とを備え、第
１および第２の演算増幅器にほぼ等しい帰還イン
ピーダンスを接続するとともに両演算増幅器の出
力と第３の演算増幅器の入力間のインピーダンス
をほぼ等しくし、かつ第３の演算増幅器の帰還イ
ンピーダンスにほぼ等しいインピーダンスを第３
の演算増幅器の非反転入力端子と第４の演算増幅
器の出力端子間に接続し、かつ第３の演算増幅器
の出力が正のときに所定の表示を行なう表示素子
と、負のときに所定の表示を行なう表示素子とを
設けたものである。

〔作用〕

第４の演算増幅器の非反転入力に負荷を接続す
ると、第３の演算増幅器の出力により第１および
第２の検出入力電圧に比例した電流が当該負荷に
供給される。

〔実施例〕

第１図は本考案の一実施例を示す回路図であ
る。図中１１〜１４は第１ないし第４の演算増幅
器、１５〜２２は抵抗でそのうち１５〜１７はそ
れぞれ第１ないし第３の演算増幅器の帰還抵抗で
ある。各抵抗はそれぞれ図中に示した抵抗値を有
している。また、２３，２４は発光ダイオード２
５，２６はそれぞれＮ−Ｐ−Ｎ，Ｐ−Ｎ−Ｐのト
ランジスタ、２７，２８は各発光ダイオードと＋
Ｖ電源、−Ｖ電源間に挿入した抵抗である。

上記構成において、第１および第２の演算増幅
器１１，１２の非反転入力端子と共通端子間に例
えば基準側と検出側の検出素子からの検出出力と
して第１および第２の入力電圧e₁，e₂が印加され
ると、出力E₁およびE₂との間には、よく知られ
ているように(1)式が成立する。

E₂−E₁＝（１＋２R₁／R₂）（e₂−e₁） ……(1) 今、第３の演算増幅器１３の入力端子電圧をe_s
とすると、負荷２９の抵抗値をR_L、ながれる電
流をＩとして、反転入力端子側、非反転入力端子
側でそれぞれ 〔−〕側E₂−e_s／R₃＝e_s−（R_L＋ｒ）Ｉ／R₄ ……(2) 〔＋〕側E₁−e_s／R₃＝e_s−R_LＩ／R₄ ……(3) の両式が成立し、これより E₂−E₁／R₃＝−rI／R₄ となつて、 Ｉ＝１／ｒ・R₄／R₃（E₁−E₂） ＝１／ｒ・R₄／R₃（１＋２R₁／R₂）（e₁−e₂）……
(4) が成立する。

(4)式から、出力電流Ｉは入力電圧e₁とe₂の差
（e₁−e₂）に比例しており、同相電圧の影響は全
く受けない、すなわち、差動の電流出力形増幅器
が構成できたことになる。

つまり、本回路１つで、従来の電圧増幅を行な
うプリアンプと電圧・電流変換器の両機能を備え
ており、従来に比較して著しく構成が簡単になる
ことがわかる。

なお、トランジスタ２５，２６は演算増幅器１
３の出力を増幅しているものであるが、演算増幅
器１３から十分な出力電流が供給できる場合には
これらのトランジスタは不要で、図中ａ−a′間を
短絡した構成としてもよい。また、電流の方向が
正負のいずれか一方向のみに限定されている場合
には、トランジスタ２５，２６の一方は省略でき
る。

ところで、零調整が必要となつた場合、本回路
では、出力電流Ｉが正であれば発光ダイオード２
３が、負であれば発光ダイオード２４がそれぞれ
点灯する。したがつて、両発光ダイオードがとも
に消灯するように零調整を行なえば、特別な測定
装置等は持たなくても零調整が簡単に行なえるこ
ととなる。例えば、e₁，e₂が、図上省略したが検
出側および基準側の検出素子を含んで構成された
ブリツジの出力信号であれば、第２図に示すよう
にパネル上でブリツジバランス用のボリユームの
つまみ３１の回転方向を発光ダイオード２３，２
４で示してやることにより、きわめて簡単に零調
整でき、従来のように大きな測定装置をフイール
ドまで持ち運ぶ必要は全くなくなる。

これら発光ダイオードの挿入位置は第１図のよ
うに限定されるものではなく、例えば第３図に示
すように第４の演算増幅器１４の出力端子と共通
端子間に接続してもよい。すなわち、演算増幅器
１４の出力電圧V_Aは、出力電圧Ｉと負荷抵抗R_L
とによりV_A＝IR_Lで与えられ、Ｉの方向によつて
発光ダイオード２３，２４のいずれか一方が点灯
する。要するに、Ｉの方向によつてそれぞれ所定
の表示を行なうものであれば、その接続方法は限
定されず、例えば第４図に示すように単純に、フ
イールド装置４１から負荷に電流を供給する線自
体に挿入してもよい。また発光ダイオードに限定
されるものでもない。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、演算増
幅器とインピーダンスとの組合せにより、第１お
よび第２の検出入力電圧に比例した負荷電流が得
られ、簡単な構成で、しかもノイズに強い電流信
号の形で検出信号を送出することができる。

また出力電流が正方向、負方向のときにそれぞ
れ所定の表示を行なう表示素子を設けたことによ
り、特別な測定装置等を持たなくてもこれらの表
示を見ながら簡単に零調整が行なえる利点を有
し、フイールド装置としてきわめて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す回路図、第２
図は零調整法を説明するための図、第３図および
第４図はそれぞれ零調整用発光ダイオードの他の
接続例を示す回路図である。 １１〜１４……演算増幅器、１５〜２２……抵
抗、２３，２４……発光ダイオード、２９……負
荷、３１……零調整用つまみ、４１……フイール
ド装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 第１の検出入力電圧を非反転入力とする第１の
   帰還インピーダンスを備えた第１の演算増幅器
   と、第２の検出入力電圧を非反転入力とする第２
   の帰還インピーダンスを備えた第２の演算増幅器
   と、これら第１および第２の演算増幅器の出力を
   それぞれ非反転および反転入力とする第３の帰還
   インピーダンスを備えた第３の演算増幅器と、こ
   の第３の演算増幅器の出力を非反転入力とするボ
   ルテツジ・ホロワ接続の第４の演算増幅器と、第
   １および第２の演算増幅器の反転入力端子間に接
   続した第４のインピーダンスと、第１および第２
   の演算増幅器の出力端子と第３の演算増幅器の両
   入力端子間にそれぞれ接続した第５および第６の
   インピーダンスと、第３の演算増幅器の出力端子
   と第４の演算増幅器の非反転入力端子間に接続し
   た第７のインピーダンスと、第３の演算増幅器の
   非反転入力端子と第４の演算増幅器の出力端子間
   に接続した第８のインピーダンスとを備え、第１
   と第２の帰還インピーダンス、第５と第６のイン
   ピーダンス、第７と第８のインピーダンスはそれ
   ぞれ相互にほぼ等しいインピーダンス値を有する
   とともに、第３の演算増幅器の出力により第４の
   演算増幅器の非反転入力端子に接続された負荷に
   供給される電流が正方向のときに所定の表示を行
   なう第１の表示素子と、上記電流が負方向のとき
   に所定の表示を行なう第２の表示素子とを備えた
   ことを特徴とするフイールド装置。