JPH0519801A - 電流/圧力変換装置 - Google Patents

電流/圧力変換装置

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JPH0519801A
JPH0519801A JP17247491A JP17247491A JPH0519801A JP H0519801 A JPH0519801 A JP H0519801A JP 17247491 A JP17247491 A JP 17247491A JP 17247491 A JP17247491 A JP 17247491A JP H0519801 A JPH0519801 A JP H0519801A
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JP
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signal
current
pressure
voltage
air pressure
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JP17247491A
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English (en)
Inventor
Atsushi Kimura
惇 木村
Masaaki Yamaguchi
正明 山口
Hiroshi Hayashi
寛 林
Tsuyoshi Nishijima
剛志 西島
Ryusaku Kubota
龍作 久保田
Minoru Midorikawa
稔 翠川
Yasuo Kasahara
康男 笠原
Akira Inoue
晃 井上
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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  • Feedback Control In General (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電流/圧力変換器をスプリットレンジで使用
したときにも良好な制御が可能になるように改良した電
流/圧力変換装置を提供するにある。 【構成】 複数の電流/圧力変換器で構成され、これ等
は電流信号と帰還信号との偏差を増幅して偏差信号を出
力する偏差増幅器と、この偏差信号と所定の基準電圧と
を制御信号により切り換えて駆動信号を出力する電圧/
電流変換手段と、この駆動信号に対応する空気圧信号を
出力する空気圧変換手段と、この空気圧信号を電気信号
に変換する圧力変換手段と、この電気信号を電流信号の
電流範囲に対応するレンジに変換して帰還信号として出
力するレンジ変換手段と、この電気信号がレンジの電流
最大点と電流最小点を越えたか否かを検出して制御信号
として出力する境界値検出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、伝送された電流信号の
互いに異なった電流範囲に対応して選択的に空気圧信号
を出力する複数の電流/圧力変換器を有し選択された前
記空気圧信号を用いて制御対象を制御する電流/圧力変
換装置に係り、特にこの電流/圧力変換器をスプリット
レンジで使用したときにも良好な制御が可能になるよう
に改良した電流/圧力変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図6はスプリットレンジ用として使用す
る従来の電流/圧力変換器の1例を示すブロック図であ
る。
【0003】電流/圧力変換器10には、調節計11か
ら例えば4〜20mAなどの統一された電流信号が電流
信号Ii として2本の伝送線を介して伝送される。そし
て、この電流/圧力変換器10は給気圧Ps が供給され
てこの電流信号Ii に対応する空気圧信号P0 に変換す
る。
【0004】次に、この電流/圧力変換器10の内部の
構成について説明する。電流信号I i は電源回路12に
供給されてこの電流/圧力変換器10で付勢される回路
素子の全電源の定電圧Ebが作られる。
【0005】一方、この電流信号Ii は電圧信号Vi
変換されて偏差増幅器13で帰還電圧Vf との偏差が演
算されて電圧/電流変換器14で駆動電流Id に変換さ
れて電磁アクチュエ−タ15に出力される。
【0006】電磁アクチュエ−タ15はこの駆動電流I
d に対応する変位信号DSに変換してノズル/フラッパ
機構16に出力する。ノズル/フラッパ機構16は給気
圧P s が供給されており、変位信号DSをこの変位信号
DSに対応するノズル背圧NBに変換してパイロットリ
レ−17に出力する。
【0007】パイロットリレ−17にも給気圧Ps が供
給されており、ノズル背圧NBをこのノズル背圧NBに
対応する空気圧信号P0 に変換して出力端に出力する。
【0008】一方、この空気圧信号P0 は圧力センサ1
8に供給されてこの空気圧信号P0 を対応する電気信号
p に変換される。この電気信号Vp は、電流信号Ii
の所定の電流範囲に対応するようにレンジ、ゼロ点が調
整されレンジ変換手段として機能するフイ−バック増幅
器19を介して帰還電圧Vf として偏差増幅器13に出
力される。
【0009】図7はこのように構成された電流/圧力変
換器をスプリットレンジで使用するときの例を示す構成
図である。この場合は、反応槽の温度を制御する温度制
御を例として説明してある。
【0010】20は発熱或いは吸熱のいずれも起こり得
る反応槽である。この中にバルブ21が取り付けられた
冷水配管22と、バルブ23が取り付けられた温水配管
24とが通してあり、これ等により反応槽20の温度が
制御される。この反応槽20の温度は温度測定端25に
より検出され温度信号Tとして調節計26に出力され
る。調節計26には設定温度Sが設定されており、この
設定温度Sと温度信号Tとの偏差がゼロになるように調
節計26は4〜20mAの統一電流で電流信号Ii を電
流/圧力変換装置27に伝送する。
【0011】電流/圧力変換装置27は、この場合は説
明を簡単にするために例えば電流/圧力変換器10Aと
10Bで構成される簡単な構成として説明する。電流/
圧力変換器10Aは測定レンジとゼロ点が電流/圧力変
換器10Bと異なるだけでその他の構成は図6に示す電
流/圧力変換器10と同じである。
【0012】電流信号Ii が4〜20mAの統一電流で
伝送されたときに、電流/圧力変換器10Aは4〜12
mAで0%〜100%の空気圧信号P01(0.2 〜1.0Kgf
/cm 2 )をバルブ21に出力し、電流/圧力変換器10
Bは12〜20mAで0%〜100%の空気圧信号P02
(0.2 〜1.0Kgf/cm 2 )をバルブ23に出力してこれ等
のバルブの開度を制御する。この様に、電流/圧力変換
装置27は、1台の調節計26の出力である電流信号I
i (4〜20mA)の互いに異なった電流範囲(4〜1
2mA、12〜20mA)によって、2つのバルブ2
1、23を順次に開閉させていくスプリットレンジとし
て使うことができる。
【0013】このようなスプリットレンジとして使う場
合には、電流/圧力変換装置27は、温度信号Tが設定
温度Sより高いときには冷水配管22に設けたバルブ2
1を、低いときには温水配管24に設けたバルブ23を
操作して1台の調節計で発熱或いは吸熱のいずれも起こ
り得る反応槽20の温度制御を行なうことができる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような電流/圧力変換装置をスプリットレンジとして使
うときには以下に説明する問題がある。図8に示す特性
図を用いてこの問題点について説明する。この電流/圧
力変換装置27を構成する電流/圧力変換器10Aの入
出力特性は図8のA特性を、電流/圧力変換器10Aの
入出力特性は図8のB特性をそれぞれ示している。つま
り、電流/圧力変換器10Aは電流信号Ii が0%以下
に相当する4mA以下でも空気圧信号P01が出力され、
また100%以上に相当する12mA以上でも空気圧信
号P01が出力されている。同様にして、電流/圧力変換
器10Aは0%以下に相当する12mA以下でも空気圧
信号P02が出力され、また100%以上に相当する20
mA以上でも空気圧信号P02が出力されている。
【0015】したがって、例えば、電流信号Ii が12
mAを若干オ−バした電流のときは本来は電流/圧力変
換器10Bの空気圧信号P02のみが出力されなければい
けないのに電流/圧力変換器10Aの空気圧信号P01
出力される。これ等の特性は、電流/圧力変換器単体で
使用するときは問題がないが、この様にスプリットレン
ジで使用する場合には、空気圧信号P01、P02の双方が
出力される結果として、反応槽20の正確な温度制御が
できないという問題が発生する。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するために、伝送された電流信号の互いに異なった
電流範囲に対応して選択的に空気圧信号を出力する複数
の電流/圧力変換器を有し選択された空気圧信号を用い
て制御対象を制御する電流/圧力変換装置に係り、先の
各電流/圧力変換器は、電流信号と帰還信号との偏差を
増幅して偏差信号を出力する偏差増幅器と、この偏差信
号と所定の基準電圧とを制御信号により切り換えて駆動
信号を出力する電圧/電流変換手段と、この駆動信号に
対応する空気圧信号を出力する空気圧変換手段と、この
空気圧信号を電気信号に変換する圧力変換手段と、この
電気信号を先の電流範囲に対応するレンジに変換して先
の帰還信号として出力するレンジ変換手段と、この電気
信号が先のレンジの電流最大点と電流最小点を越えたか
否かを検出して先の制御信号として出力する境界値検出
手段とを具備するようにしたものである。
【0017】
【作 用】偏差増幅器は電流信号と帰還信号との偏差を
増幅して偏差信号を出力し、電圧/電流変換手段はこの
偏差信号と所定の基準電圧とを制御信号により切り換え
て駆動信号を出力する。空気圧変換手段はこの駆動信号
に対応する空気圧信号を出力し、圧力変換手段はこの空
気圧信号を電気信号に変換する。そして、レンジ変換手
段はこの電気信号を先の電流範囲に対応するレンジに変
換して先の帰還信号として出力する。
【0018】また、境界値検出手段はこの電気信号が先
のレンジの電流最大点と電流最小点を越えたか否かを検
出して先の制御信号として出力する。以上のような各電
流/圧力変換器を内蔵する電流/圧力変換装置により、
各スプリットレンジに互いにオ−バラップする部分が除
去されて、制御対象を正確に制御できる電流/圧力変換
装置とすることができる。
【0019】
【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は本発明の要部を示す電流/圧力変換器の
構成を示すブロック図である。なお、図6に示す従来の
電流/圧力変換器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。この場合は、
電流信号Ii (4〜20mA)のうち4mA(0%)〜
12mA(100%)のスプリットレンジ側を採用する
図7の電流/圧力変換器10Aに対応する場合を例にと
って説明する。
【0020】入力端子T1 と入力端子T2 との間には、
調節計11などから電流信号Ii が伝送され、この入力
端子T1 とT2 に電源回路12と入力抵抗Ri とが直列
に接続されている。そして、これ等の電源回路12と入
力抵抗Ri との接続点は共通電位点COMに接続されて
いる。電流信号Ii は入力抵抗Ri で入力電圧Vi に変
換されて偏差増幅器13の一方の入力端に入力され、他
方の入力端には帰還電圧Vf が入力され、これ等の偏差
が偏差増幅器13で演算されてその出力端に偏差電圧V
d として出力される。
【0021】この偏差電圧Vd は制御電圧Vc で切り換
えが制御されるスイッチ28の切換端1に印加され、他
方の切換端2には電源回路12で作られた電源電圧Eb
を抵抗R1 を介してツエナダイオ−ド29を介して得た
基準電圧Vr が印加されている。そして、この基準電圧
r の値は空気圧信号P0 が0%に対応する電圧に選定
されている。
【0022】さらに、スイッチ28の共通切換端3は電
圧/電流増幅器14を構成するトランジスタQ1 のベ−
スに接続されている。このトランジスタQ1 のコレクタ
に流れる駆動電流Id で電磁アクチュエ−タ15を駆動
してノズルフラッパ機構16のフラッパの変位を制御す
る。このフラッパの変位にともなってこのフラッパに対
向して配置されているノズルのノズル背圧NBを変化さ
せ、これを給気圧P0 が供給されたパイロットリレ−1
7で増幅してその出力端に空気圧信号P0 を出力する。
【0023】この空気圧信号P0 は圧力センサ18に出
力され、ここで電気信号Vp に変換されて更に増幅器2
9で増幅されて電圧Vn とされる。この電圧Vn はレン
ジ変換手段として機能する可変増幅器30の入力端に出
力される。この可変増幅器30は抵抗R2 を変更するこ
とによりスパンを変更することができ、更にゼロ点電圧
z を変更することにより任意にゼロ点を変更してその
出力端に帰還信号Vf を得て、この帰還信号Vf を偏差
増幅器13に出力する。
【0024】また、電圧Vn は境界値検出手段として機
能するウインドコンパレ−タ31に出力される。ウイン
ドコンパレ−タ31は比較器32、33、基準電圧Vs1
を供給する基準電源34、Vs2を供給する基準電源3
5、オアゲ−ト36とで構成され、その出力端にスイッ
チ28を切り換える制御電圧Vc を出力する。
【0025】比較器32の反転入力端(−)には基準電
圧Vs1が、非反転入力端(+)には電圧Vn がそれぞれ
印加され、また、比較器33の非反転入力端(+)には
基準電圧Vs2が、反転入力端(−)には電圧Vn がそれ
ぞれ印加されている。この場合の基準電圧Vs1は電流信
号Ii がレンジの電流最大点である12mAに対応する
電圧に、基準電圧Vs2は電流信号Ii がレンジの電流最
小点である4mAに対応する電圧にそれぞれ設定され
る。
【0026】次に、以上のように構成された図1に示す
回路の動作について図2、図3に示す特性図を用いて説
明する。図2は図7に示す電流/圧力変換器10A、1
0Bに対応する電流/圧力変換器37A(図1に示す構
成)と37Bを含む電流/圧力変換装置37の全体の特
性を示すが、図3はこれ等のうち電流/圧力変換器37
Aの特性を示している。
【0027】電流信号Ii が4mA以下の場合は、電圧
n はVn <Vs1、Vs2の関係にあるので、比較器33
の出力がハイレベル“H”になり、このためオアゲ−ト
36の出力電圧である制御電圧Vc がハイレベル“H”
になる。この結果、スイッチ28は切換端2に切り換え
られ基準電圧Vr がトランジスタQ1 のベ−スに印加さ
れて空気圧信号P0 は図3に示すように0%に保持され
る。
【0028】電流信号Ii が4mA<Ii <12mAの
場合は、電圧Vn はVs2<Vn <V s1の関係になり、比
較器32、33の出力ともロ−レベル“L”になり、こ
のためオアゲ−ト36の出力電圧である制御電圧Vc
ロ−レベル“L”になる。この結果、スイッチ28は切
換端1に切り換えられて図6に示す回路と同様に通常の
動作をする。
【0029】電流信号Ii が12mA以上の場合は、電
圧Vn はVs2<Vn の関係にあるので、比較器32の出
力がハイレベル“H”になり、このためオアゲ−ト36
の出力電圧である制御電圧Vc がハイレベル“H”にな
る。この結果、スイッチ28は切換端2に切り換えられ
基準電圧Vr がトランジスタQ1 のベ−スに印加されて
空気圧信号P0 は図3に示すように0%に保持される。
【0030】電流/圧力変換器37Bについても同様に
動作するが、この場合は、基準電圧Vs1は電流信号Ii
がレンジの電流最大点である24mAに対応する電圧
に、基準電圧Vs2は電流信号Ii がレンジの電流最小点
である12mAに対応する電圧にそれぞれ設定され、こ
の範囲で動作する点が異なる。
【0031】以上のように構成される結果、例えば、電
流信号Ii が12mAをオ−バした時点では電流/圧力
変換器37B側が空気圧信号P0を出力し、電流/圧力
変換器37A側は空気圧信号P0 が0%に維持されるこ
ととなる。したがって、図8に示す従来の電流/圧力変
換装置のよう電流信号Ii が12mAを若干オ−バした
時点で電流/圧力変換器37A側からも空気圧信号P0
が出力されるようなことはなくなる。
【0032】図4は本発明の他の実施例の要部を示す要
部構成図である。図1に示す実施例の場合は電流信号I
i が12mAを越えたときに空気圧信号P0 を0%に保
持する例として説明したが、図4に示す実施例では図5
に示すように電流/圧力変換器37Aが12mAを越え
たときに空気圧信号P0 を100%に保持する例が示し
てある。
【0033】この場合は、制御信号Vc1、Vc2によって
切換端がセレクトされるセレクタ機能を有するスイッチ
38が偏差増幅器13と電圧/電流増幅器14との間に
接続されている。スイッチ38の切換端1は偏差増幅器
13の出力端に、切換端2は基準電圧Vr1に、切換端3
は基準電圧Vr2に、共通端4は電圧/電流増幅器14の
トランジスタQ1のベ−スにそれぞれ接続されている。
そして、基準電圧Vr1は空気圧信号0%相当に、基準電
圧Vr2に空気圧信号100%相当にそれぞれ設定されて
いる。
【0034】また、電圧Vn は境界値検出手段として機
能するウインドコンパレ−タ39に出力される。ウイン
ドコンパレ−タ39は比較器40、41、基準電圧Vs3
を供給する基準電源42、Vs4を供給する基準電源43
とで構成され、その出力端にスイッチ38を切り換える
制御電圧Vc1、Vc2を出力する。
【0035】比較器40の反転入力端(−)には基準電
圧Vs3が、非反転入力端(+)には電圧Vn がそれぞれ
印加され、また、比較器41の非反転入力端(+)には
基準電圧Vs4が、反転入力端(−)には電圧Vn がそれ
ぞれ印加されている。この場合の基準電圧Vs3は電流信
号Ii がレンジの電流最大点である100%に対応する
電圧に、基準電圧Vs4は電流信号Ii がレンジの電流最
小点である0%に対応する電圧にそれぞれ設定される。
【0036】電流信号Ii が4mA以下の場合は、電圧
n はVn <Vs3、Vs4の関係にあるので、比較器41
の出力がハイレベル“H”になり、制御電圧Vc2がハイ
レベル“H”になる。この結果、スイッチ37は切換端
2に切り換えられ基準電圧V r1がトランジスタQ1 のベ
−スに印加されて空気圧信号P0 は図5に示すように0
%に保持される。
【0037】電流信号Ii が4mA<Ii <12mAの
場合は、電圧Vn はVs4<Vn <V s3の関係になり、比
較器40、41の出力ともロ−レベル“L”になり、こ
のため制御電圧Vc1、Vc2共にロ−レベル“L”にな
る。この結果、スイッチ38は切換端1に切り換えられ
て図1に示す回路と同様に通常の動作をする。
【0038】電流信号Ii が12mA以上の場合は、電
圧Vn はVs4<Vn の関係にあるので、比較器40の出
力がハイレベル“H”になり、このため制御電圧Vc1
ハイレベル“H”になる。この結果、スイッチ38は切
換端3に切り換えられ基準電圧Vr3がトランジスタQ1
のベ−スに印加されて空気圧信号P0 は図5に示すよう
に100%に保持される。
【0039】なお、以上の実施例では電流信号を空気圧
信号に変換する電流/圧力変換装置として説明したが、
この空気圧信号によりバルブを駆動しその開度を変位/
電気変換手段を介して電気信号に変換し、これを電圧V
n として帰還するようにすれば直接バルブを制御させる
ことができる。
【0040】
【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、所定のレンジを越えたときに0%
或いは100%を保持するように電流/圧力変換装置を
構成する各電流/圧力変換器を構成したので、この電流
/圧力変換装置をスプリットレンジで使用する場合に、
複数の空気圧信号が同時に出力されることがなく、この
ため例えば反応槽の温度制御などを正確に実行すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例の構成の要部を示す要部ブロ
ック図である。
【図2】本発明の全体構成の特性を示す全体特性図であ
る。
【図3】図1に示す要部実施例の特性を示す特性図であ
る。
【図4】本発明の他の実施例の構成の要部を示す要部ブ
ロック図である。
【図5】図4に示す実施例の特性を示す特性図である。
【図6】従来の電流/圧力変換器の構成を示すブロック
図である。
【図7】図6に示す電流/圧力変換器を2個用いてスプ
リットレンジとして使用する場合を示す計裝例を示すブ
ロック図である。
【図8】図7に示すスプリットレンジの構成の問題点を
説明する特性図である。
【符号の説明】
10 電流/圧力変換器 10A、10B 電流/圧力変換器 11、26 調節計 13 偏差増幅器 14 電圧/電流増幅器 15 アクチュエ−タ 16 ノズル/フラッパ機構 17 パイロットリレ− 18 圧力センサ 20 反応槽 22 温水配管 23 冷水配管 27 電流/圧力変換装置 28 スイッチ 30 可変増幅器 31 ウインドコンパレ−タ 32、33 比較器 Vr Vr1、Vr2、Vs1、Vs2、Vs3、Vs4 基準電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西島 剛志 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 久保田 龍作 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 翠川 稔 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 笠原 康男 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 井上 晃 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】伝送された電流信号の互いに異なった電流
    範囲に対応して選択的に空気圧信号を出力する複数の電
    流/圧力変換器を有し選択された前記空気圧信号を用い
    て制御対象を制御する電流/圧力変換装置において、前
    記各電流/圧力変換器は、 前記電流信号と帰還信号との偏差を増幅して偏差信号を
    出力する偏差増幅器と、この偏差信号と所定の基準電圧
    とを制御信号により切り換えて駆動信号を出力する電圧
    /電流変換手段と、この駆動信号に対応する空気圧信号
    を出力する空気圧変換手段と、この空気圧信号を電気信
    号に変換する圧力変換手段と、この電気信号を前記電流
    範囲に対応するレンジに変換して前記帰還信号として出
    力するレンジ変換手段と、この電気信号が前記レンジの
    電流最大点と電流最小点を越えたか否かを検出して前記
    制御信号として出力する境界値検出手段とを具備するこ
    とを特徴とする電流/圧力変換装置。
  2. 【請求項2】前記空気圧信号によりバルブを駆動しその
    開度を変位/電気変換手段を介して前記電気信号とする
    特許請求の範囲第1項に記載された電流/圧力変換装
    置。
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