JPH05120594A - 2線式伝送器 - Google Patents

2線式伝送器

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JPH05120594A
JPH05120594A JP3281170A JP28117091A JPH05120594A JP H05120594 A JPH05120594 A JP H05120594A JP 3281170 A JP3281170 A JP 3281170A JP 28117091 A JP28117091 A JP 28117091A JP H05120594 A JPH05120594 A JP H05120594A
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sensor
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Takashi Kawano
高志 川野
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/50Fuel cells

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 センサ側の負荷が大きいときにも安定に起動
するように改良した2線式伝送器を提供するにある。 【構成】 負荷側からの電流の一部を用いて直流的に互
いに絶縁された2次電圧を作る電源手段と、この2次電
圧で付勢されセンサからの電気信号をマイクロプロセッ
サにより信号処理する信号処理手段と、この信号処理手
段の出力を直流的に絶縁してセンサ信号を出力する信号
絶縁手段と、このセンサ信号により先の電流を制御する
出力手段と、先の電流の他の一部を用いて定電圧を作る
安定化回路と、センサ信号の有無を検知するための基準
電圧とセンサ信号とを比較してセンサ信号がないときに
先の定電圧に関連する信号を出力手段に供給して所定の
起動電流を流す比較手段とを具備するようにしたもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、負荷側から2本の伝送
線を介して電流の供給を受けて測定すべき物理量をセン
サにより電気信号に変換しこれを信号処理して負荷側に
先の電流を変化させて伝送する2線式伝送器に係り、特
にセンサ側の負荷が大きいときにも安定に起動するよう
に改良した2線式伝送器に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は従来の2線式伝送器の全体構成を
示すブロック図である。直流電源Ebと負荷抵抗RL と
は直列に接続されて負荷端T1 、T2 に接続されてい
る。2線式伝送器の出力端T3 、T4 はこれ等の負荷端
T1 、T2 と伝送線L1 、L2 で接続されている。
【0003】出力端T3 、T4 には、コレクタとベ−ス
とが接続されたトランジスタQ1 とトランジスタQ2 と
のエミッタ同志及びベ−ス同志が並列に接続されて構成
されたカレントミラ−回路と、トランジスタQ3 と、帰
還抵抗Rf とが直列に接続されている。トランジスタQ
2 のエミッタとコレクタとの間には電界効果形のトラン
ジスタQ4 が並列に接続されている。
【0004】そして、トランジスタQ2 のコレクタであ
るA点と、トランジスタQ3 のエミッタと帰還抵抗Rf
との接続点であるB点との間には抵抗R1 とR2 とが直
列に接続されこれ等の接続点はトランジスタQ4 のゲ−
トに接続されている。さらに、A点とB点との間にはツ
エナ−ダイオ−ドZd1と定電圧回路CVとが並列に接続
され、このツエナ−ダイオ−ドZd1の両端にほぼ一定な
1次電圧V1を発生させ、さらに定電圧回路CVでこの
1次電圧V1 を用いてさらに安定な定電圧Vc を発生さ
せている。
【0005】この定電圧Vc は、安定な電源を必要とす
る偏差増幅器Q5 、バッフア増幅器Q6 、周波数/電圧
変換回路F/Vの各素子を付勢している。周波数/電圧
変換回路F/Vはパルスの形で出力されたセンサ信号V
s1をアナログのセンサ信号Vs2に変換してバッフア増幅
器Q6 に出力する。
【0006】B点に反転入力端(−)が接続された偏差
増幅器Q5 の非反転入力端(+)には、抵抗R3 を介し
て出力されたバッフア増幅器Q6の出力電圧と抵抗R9
を介して帰還抵抗Rf に発生した帰還電圧Vf とが共に
印加され、偏差増幅器Q5 はこれ等の差の電圧がゼロに
なるようにその出力電圧をトランジスタQ3 のベ−スに
印加する。
【0007】1次電圧V1 は、直流/直流コンバ−タD
C/DCに印加されてその2次側に1次側とは直流的に
絶縁された直流電圧V2 を出力する。この直流/直流コ
ンバ−タDC/DCは内部で発振回路を用いてパルス化
しこれをトランスを介して2次側に交流電圧を得てこれ
を整流して直流電圧V2 を得ている。この直流電圧V2
は、センサSNR、信号処理回路SGC、マイクロコン
ピュ−タCPUなどを付勢する。センサSNRは、例え
ば測定流体の流量に対応して発生する渦信号を検出して
電気信号に変換し、信号処理回路SGCはこの電気信号
に対して帯域フイルタを介してノイズを除去する。
【0008】この帯域フイルタの中心周波数などはマイ
クロコンピュ−タCPUからの指令により例えばセンサ
SNRの口径などに対応して切り換えられる。マイクロ
コンピュ−タCPUには、図示していないが、演算プロ
グラムが格納されたリ−ドオンリ−メモリROM、デ−
タを格納するランダムアクセスメモリRAMなどが含ま
れている。
【0009】マイクロコンピュ−タCPUは、信号処理
回路SGCから出力されたデジタル信号を信号絶縁回路
SICに出力すると共に通信信号絶縁回路CMNにも出
力する。信号絶縁回路SICは、マイクロコンピュ−タ
CPUから出力されたデジタル信号をパルス化しトラン
スで絶縁して周波数/電圧変換回路F/Vにセンサ信号
Vs1として出力する。
【0010】通信信号は出力端T3 を介して負荷側から
図示しない通信器により伝送線L1、L2 を介して伝送
されたシリアル信号である通信用のデジタル信号をノイ
ズフイルタFLと通信信号絶縁回路CMRを介してマイ
クロコンピュ−タCPUにパラレル信号として伝送され
る。また、マイクロコンピュ−タCPUからは通信信号
が通信信号絶縁回路CMNで絶縁されて抵抗R5 を介し
て偏差増幅器Q5 の非反転入力端(+)にセンサ信号に
加算されて出力される。
【0011】次に、以上のように構成された2線式伝送
器の動作について説明する。起動時にはツエナ−ダイオ
−ドZd1の両端の1次電圧V1 が立ち上がるまでトラン
ジスタQ4 を介してツエナ−ダイオ−ドZd1に電流I0
を流す。これにより立上った1次電圧V1 は、直流/直
流コンバ−タDC/DCにより2次電圧V2 に変換され
る。
【0012】この2次電圧V2 により、センサSNR、
信号処理回路SGC、マイクロコンピュ−タCPUに電
源が供給されて、センサSNRで検出された信号はマイ
クロコンピュ−タCPUの制御の下に信号処理がなされ
て信号絶縁回路SICに出力される。信号絶縁回路SI
Cはトランスを介して絶縁しながらその2次側に周波数
信号としてセンサ信号Vs1を出力する。
【0013】周波数/電圧変換回路F/Vはセンサ信号
Vs1をアナログの電圧信号であるセンサ信号Vs2に変換
してこれを偏差増幅器Q5 の非反転入力端(+)に印加
する。この結果、センサ信号Vs2に対応してトランジス
タQ3 にベ−ス電圧が印加され、そのコレクタからトラ
ンジスタQ2 のベ−スにベ−ス電流が流される。
【0014】このため、トランジスタQ2 のエミッタと
コレクタ間に伝送線L1 、L2 に流れる伝送電流IL
(例えば、4mA〜20mA)とほぼ同じ電流が流され
る。この電流の大部分はツエナ−ダイオ−ドZd1と帰還
抵抗Rf を介して負荷抵抗RLに流れる。
【0015】この結果、帰還抵抗Rf に伝送電流IL に
対応した帰還電圧Vf が発生するが、偏差増幅器Q5 は
帰還電圧Vf とセンサ信号Vs2に対応する電圧が等しく
なるようにトランジスタQ3 を介してトランジスタQ2
のコレクタ電流を制御する。従って、伝送電流IL はセ
ンサSNRの出力信号に対応する電流となる。
【0016】なお、トランジスタQ3 、Q2 、ツエナ−
ダイオ−ドZd1によるこの様な構成によれば、トランジ
スタQ3 に流れる電流は極めて少ないので、ここでの電
流消費が少なく、ツエナ−ダイオ−ドZd1に大部分の電
流を流すことができ、消費電流の大きいマイクロコンピ
ュ−タCPUを搭載するときには、伝送電流IL を電源
パワ−として有効に利用できる。
【0017】この場合、センサSNRの出力信号がゼロ
(0%)のときは伝送電流IL が4mA(0%)となる
が、このときが回路で消費できる最小電力であり、セン
サSNRの出力信号が増加するにつれてツエナ−ダイオ
−ドZd1に流れる電流が増大し利用できる電力が増大す
る。また、ツエナ−ダイオ−ドZd1は0mA〜16mA
の電流変動を受けるので、定電圧回路CVを用いて電源
をさらに安定化している。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような2線式伝送器で直流/直流コンバ−タDC/DC
の2次側で消費する電流が大きいような場合は、この直
流/直流コンバ−タDC/DCの内部で一旦交流信号に
変換する発振回路での発振振幅が小さくなり2次電圧V
2 が所定の大きさに達せずマイクロコンピュ−タCPU
が正常に動作しない事態が生じる。その結果、偏差増幅
器Q5 の入力端に所定の大きさの電圧が印加されず、こ
のため出力電圧が低下し、トランジスタQ3 がオフとな
り、伝送電流IL の全電流を制御するトランジスタQ2
もオフとなる。このため、再び起動状態に戻り、トラン
ジスタQ4 を介して電流を流して立ち上がることとな
り、このシ−ケンスを繰り返して伝送電流がハンチング
を起こし、正常な動作状態に移行しないという問題が発
生する。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための構成として、負荷側から2本の伝送線を
介して電流の供給を受けて測定すべき物理量をセンサに
より電気信号に変換しこれを信号処理して負荷側に先の
電流を変化させて伝送する2線式伝送器において、先の
電流の一部を用いて直流的に互いに絶縁された2次電圧
を作る電源手段と、この2次電圧で付勢され先の電気信
号をマイクロプロセッサにより信号処理する信号処理手
段と、この信号処理手段の出力を直流的に絶縁してセン
サ信号を出力する信号絶縁手段と、このセンサ信号によ
り先の物理量に対応するように先の電流を制御する出力
手段と、先の電流の他の一部を用いて定電圧を作る安定
化回路と、センサ信号の有無を検知するための基準電圧
とセンサ信号とを比較してこのセンサ信号がないときに
先の定電圧に関連する信号を出力手段に供給して所定の
起動電流を流す比較手段とを具備するするようにしたも
のである。
【0020】
【作 用】電源手段は負荷側から2本の伝送線を介して
伝送された電流の一部を用いて直流的に互いに絶縁され
た2次電圧を作る。
【0021】信号処理手段はこの2次電圧で付勢され先
の電気信号をマイクロプロセッサにより信号処理をす
る。信号絶縁手段はこの信号処理手段の出力を直流的に
絶縁してセンサ信号を出力する。
【0022】出力手段はこのセンサ信号により先の物理
量に対応するように先の電流を制御する。安定化回路は
この電流の他の一部を用いて定電圧を作る。比較手段は
センサ信号の有無を検知するための基準電圧とセンサ信
号とを比較してこのセンサ信号がないときに先の定電圧
に関連する信号を出力手段に供給して所定の起動電流を
流すことにより安定な起動をさせることができる。
【0023】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。図1は本発明の1実施例の構成を示すブロック
図である。なお、図2に示す従来の2線式伝送器の構成
と同一の機能を有する部分には同一の符号を付して適宜
にその説明を省略する。
【0024】比較器Q7 の入力端にはセンサ信号Vs2
と、伝送電流IL が4mA流れるに必要な大きさに足る
設定電圧VR とが入力されている。そして、定電圧Vc
はスイッチSW、抵抗R6 、R7とが直列に接続された
直列回路に印加されており、スイッチSWは比較器Q7
の出力端に生じる比較電圧でその開閉が制御される。
【0025】さらに、偏差増幅器Q5 の非反転入力端
(+)は、抵抗R6 とR7 との接続点から抵抗R8 を介
して、帰還抵抗Rf からは抵抗R9 を介してそれぞれ接
続されている。その他の構成は、ほぼ図2に示す構成と
同一である。
【0026】次に以上のように構成された実施例の動作
について説明する。直流/直流コンバ−タDC/DCの
2次負荷が軽い場合は、2次電圧V2 が所定の大きさに
確立するので、センサ信号Vs2の電圧は設定電圧VR よ
り大きい値となっており、比較器Q7 はその出力端にロ
−レベルの比較電圧を出力しスイッチSWをオフとす
る。
【0027】このため、偏差増幅器Q5 のには正常な電
圧が出力され、トランジスタQ3 は所定のコレクタ電流
をトランジスタQ2 のベ−スに流し、センサSNRから
の信号に対応して伝送電流IL が負荷抵抗RL に伝送さ
れる。
【0028】これに対して、直流/直流コンバ−タDC
/DCの2次負荷が重く2次電圧V2 が所定の大きさに
確立しないときは、センサ信号Vs2の電圧は設定電圧V
R より小さい値であり比較器Q7 はその出力端にハイレ
ベルの比較電圧を出力しスイッチSWをオンとする。
【0029】この結果、定電圧Vc は抵抗R6 とR7 で
分圧されこの分圧電圧は抵抗R8 を介して偏差増幅器Q
5 の非反転入力端(+)に出力される。この出力によ
り、トランジスタQ3 にはベ−ス電流が強制的に流され
てそのコレクタ電流でトランジスタQ2 、Q3 で構成さ
れるミラ−回路に電流を流し、1次電圧V1 を確立させ
る。
【0030】このため、直流/直流コンバ−タDC/D
Cの2次電圧V2 が正常に発生しマイクロコンピュ−タ
CPUを正常に動作させる。従って、周波数/電圧変換
回路F/Vの出力端にはセンサ信号Vs2が正常に確立さ
れる。この状態では設定電圧VR に対してセンサ信号V
s2の方が大きい値となっているので、スイッチSWはオ
フとなり、以後正常に動作する。
【0031】
【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに本発明によれば、負荷側から2本の伝送線により電
流が供給され、この電流により2線式伝送器の全電源を
賄いかつこの負荷側とは直流/直流コンバ−タにより直
流的に絶縁してセンサ側に電源を供給するようなとき
に、この直流/直流コンバ−タの負荷が重く2次電圧が
確立しない場合でもこれを比較手段により検出して強制
的に偏差増幅器に電圧を供給して伝送電流を流し電圧を
確立させ、この電圧が確立されたときにはこの強制供給
を解除するようにしたので、2次負荷の軽重に関係なく
安定して起動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例の構成を示すブロック図であ
る。
【図2】従来の2線式伝送器の構成を示すブロック図で
ある。
【符号の説明】
Eb 直流電源 RL 負荷抵抗 DC/DC 直流/直流コンバ−タ SIC 信号絶縁回路 CMN 通信信号絶縁回路 CPU マイクロプロセッサ F/V 周波数/電圧変換回路 SGC 信号処理回路 SNR センサ CV 定電圧回路 Q5 偏差増幅器 Q7 比較器 V1 1次電圧 V2 2次電圧 Vs1 センサ信号 Vs2 センサ信号 Zd1 ツエナダイオ−ド Vf 帰還電圧 VR 設定電圧

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】負荷側から2本の伝送線を介して電流の供
    給を受けて測定すべき物理量をセンサにより電気信号に
    変換しこれを信号処理して負荷側に前記電流を変化させ
    て伝送する2線式伝送器において、前記電流の一部を用
    いて直流的に互いに絶縁された2次電圧を作る電源手段
    と、この2次電圧で付勢され前記電気信号をマイクロプ
    ロセッサにより信号処理する信号処理手段と、この信号
    処理手段の出力を直流的に絶縁してセンサ信号を出力す
    る信号絶縁手段と、このセンサ信号により前記物理量に
    対応するように前記電流を制御する出力手段と、前記電
    流の他の一部を用いて定電圧を作る安定化回路と、前記
    センサ信号の有無を検知するための基準電圧と前記セン
    サ信号とを比較して前記センサ信号がないときに前記定
    電圧に関連する信号を前記出力手段に供給して所定の起
    動電流を流す比較手段とを具備することを特徴とする2
    線式伝送器。
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