JPH06150183A - 信号伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安全でかつ操作性を向上させるように改良し
た信号伝送装置を提供するにある。 【構成】 センサ回路により物理量を検出して対応する
電気信号に変換して外部に伝送すると共に第１通信媒体
に対してケースを閉塞する通信窓を有しこの通信窓を介
して通信手段により得た通信信号で先のセンサ回路と通
信する通信制御回路を持つトランスデューサと、先の通
信窓に近接して対向配置され先の通信手段と同一の通信
手段により先の通信信号の送受を行うプローブと、先の
センサ回路と通信する通信内容を設定スイッチにより設
定しこの通信内容を第２通信媒体を介して先のプローブ
に伝送するハンデイターミナル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、プロセス計装に用いら
れる差圧、圧力、流量などをセンサ回路により電気信号
に変換して伝送すると共にこのセンサ回路と空間を介し
て通信する信号伝送装置に係り、特に、安全でかつ操作
性を向上させるように改良した信号伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は改良のベースとなる特開昭６３−
２５２０３５号に開示されている従来の信号伝送装置の
構成を示す構成図である。以下、これについてその概要
を説明する。

【０００３】伝送器１４は、遠隔の例えばコントロール
室などに設けられた直流電源１５から電力が供給され、
プロセス変数（差圧、圧力、流量など）などの物理量を
電気信号に変換してコントロール室１３などに伝送する
ものである。

【０００４】具体的には、伝送器１４は変換した電気信
号を出力端子Ｔ₁、Ｔ₂に接続された伝送線Ｌ₁、Ｌ₂を介
して４〜２０ｍＡなどの統一された電流信号としてコン
トロール室１３に伝送する。

【０００５】このコントロール室１３の内部では、伝送
線Ｌ₁、Ｌ₂に抵抗１６が接続され、この両端でこの電流
信号に対応した直流の信号電圧として検出される。この
信号電圧は必要に応じてさらに上位の例えばコンピュー
タ等に伝送され信号処理がなされる。

【０００６】また、伝送器１４にはそのケース面に外部
との通信を行うための受光素子１７が設けられている。
通信器１８はこの伝送器１４とは離れた位置にあり、こ
の通信器１８のケース面に設けられた発光素子１９から
通信用の光変調信号を受光素子１７に向かって送出す
る。

【０００７】そして、伝送器１４は受光素子１７を介し
て得た光変調信号にしたがう情報を用いて、内蔵された
マイクロプロセッサなどにより例えばスパンの変更ある
いはゼロ点のチエックなどの処理を実行する。なお、こ
れ等の伝送器１４と通信器１８とで信号伝送器２０を構
成している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、信号伝送器
２０を伝送器１４と通信器１８との２体構成とする場合
は、伝送器１４と通信器１８との間の距離が大きくなる
ので、複数の伝送器が設置されているときは、正対して
いる伝送器以外に、近接して配置された伝送器が応答す
る危険がある。伝送器はプラントの制御用に使用するの
で、混信による誤動作は絶対に許されない。

【０００９】図８に示す２体構成の信号伝送器によりこ
の混信を避けるには、伝送器ごとに識別コードを持た
せるたり、伝送器１４と通信器１８とを接近させる、
などの対策が考えられる。

【００１０】しかし、の場合は大規模なプラントにな
ると膨大な数の伝送器を必要とするので、識別コードが
複雑になり誤動作の危険があり、またの場合は伝送器
が狭い所に配置されていると操作性が悪化するという問
題がある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための主な構成として、センサ回路により物理
量を検出して対応する電気信号に変換して外部に伝送す
ると共に第１通信媒体に対してケースを閉塞する通信窓
を有しこの通信窓を介して通信手段により得た通信信号
で先のセンサ回路と通信する通信制御回路を持つトラン
スデューサと、先の通信窓に近接して対向配置され先の
通信手段と同一の通信手段により先の通信信号の送受を
行うプローブと、先のセンサ回路と通信する通信内容を
設定スイッチにより設定しこの通信内容を第２通信媒体
を介して先のプローブに伝送するハンデイターミナルと
を具備するようにしたものである。

【００１２】

【作 用】トランスデューサは、センサ回路により物理
量を検出して対応する電気信号に変換して外部に伝送す
ると共に第１通信媒体に対してケースを閉塞する通信窓
をを介して通信手段により得た通信信号で通信制御回路
は先のセンサ回路と通信する。

【００１３】また、先の通信窓に近接して対向配置され
たプローブは、先の通信手段と同一の通信手段により先
の通信信号の送受を行う。さらに、ハンデイターミナル
は、先のセンサ回路と通信する通信内容を設定スイッチ
により設定しこの通信内容を第２通信媒体を介して先の
プローブに伝送する。

【００１４】

【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は本発明の第１の実施例の構成を示す構成
図である。

【００１５】配管２１には、圧力、差圧、流量などを検
出するセンサ２２と一体となったトランスデューサ２３
が固定されている。トランスデューサ２３は２本の伝送
線で構成されたケーブル２４が接続され、このケーブル
２４を介してコントロール室１３などから電力が供給さ
れ、またセンサ２２で検出しセンサ回路２５で信号処理
された結果が電流信号４−２０ｍＡとしてケーブル２４
を介してコントロール室１３などに伝送される。

【００１６】センサ回路２５は、例えばマイクロプロセ
ッサなどが内蔵されており、格納されている演算プログ
ラムなどを用いて、センサ２２で検出した圧力などの信
号に対して直線性の補正、レンジ調整、ゼロ点チエック
などの信号処理を実行して電流信号として出力する。

【００１７】一方、トランスデューサ２３のケースには
透明なガラス窓２６が設けられており、このガラス窓２
６のケース内部側にはこのガラス窓２６に近接してホト
ダイオード（ＰＤ）２７と発光ダイオード（ＬＥＤ）２
８が配置されている。

【００１８】ホトダイオード（ＰＤ）２７は増幅器２９
を介して通信制御装置３０に接続されており、通信制御
装置３０は増幅器３１を介して発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）２８と接続されている。

【００１９】さらに、ガラス窓２６のケースの前面に
は、このガラス窓２６の前面を覆うフタ３２が開閉可能
なように配置されている。このフタ３２はガラス窓２６
の保護と汚れ防止のために用いる。

【００２０】プローブ３５のガラス窓２６と対向するケ
ース面には、ガラス窓２６と近接してホトダイオード
（ＰＤ）３６と発光ダイオード（ＬＥＤ）３７が配置さ
れている。

【００２１】ホトダイオード（ＰＤ）３６は増幅器３８
を介してケーブル３９に、発光ダイオード（ＬＥＤ）３
７は増幅器４０を介してケーブル３９にそれぞれ接続さ
れている。

【００２２】このケーブル３９は、ハンデイターミナル
４１と接続されており、このハンデイターミナル４１に
はデータ或いはパラメータなどを設定する設定スイッチ
４２、設定結果を表示する表示器４３などが設けられて
いる。

【００２３】これらのトランスデューサ２３、プローブ
３５、ハンデイターミナル４１などで信号伝送装置４４
が構成されている。なお、発光ダイオード（ＬＥＤ）３
７の代わりにレーザダイオードＬＤを用いても良く、ト
ランスデューサ２３の内部電源としては電池を用いても
良い。

【００２４】次に、以上のように構成された信号伝送装
置の動作について説明する。ハンデイターミナル４１の
設定スイッチ４２から呼出コマンドに続いて通信内容を
設定すると、この内容はケーブル３９を介してプローブ
３５に伝送され、発光ダイオード（ＬＥＤ）３７をオン
／オフして駆動させる。

【００２５】この通信内容は、透明なガラス窓２６を通
して、トランスデューサ２３内の受光素子であるホトダ
イオード（ＰＤ）２７に入射される。このホトダイオー
ド２７からは発光ダイオード３７のオン／オフに対応し
た電気信号が出力される。

【００２６】この電気信号は、増幅器２９を介して通信
制御回路３０に入力され、ここで例えば伝送された直列
信号を並列信号などに変換してマイクロコンピュータが
解読できるデータとしてセンサ回路２５に出力する。

【００２７】センサ回路２５は、このデータの内容に従
って測定レンジなどを変更し、その結果を通信制御回路
３０に出力する。通信制御回路３０は並列信号を直列信
号に変換して増幅器３１を介して発光ダイオード２８に
出力する。

【００２８】発光ダイオード２８は、ガラス窓２６を通
してプローブ３５にオン／オフ信号を送出するので、こ
れをホトダイオード（ＰＤ）３６で検出し、これを増幅
器３８が増幅してケーブル３９を介してハンデイターミ
ナル４１に伝送し、表示器４３に表示させる。以上のよ
うにして、トランスデューサ２３のパラメータなどを遠
隔から変更し、確認することができる。

【００２９】図２は本発明の第２の実施例の構成を示す
構成図である。なお、以下の説明においては、図１に示
す構成要素のうち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。

【００３０】図１に示す実施例はプローブ３５とトラン
スデューサ２３との間の通信媒体として光を用いるもの
として構成したが、図２に示す構成では通信媒体として
磁束を用いるようにしたものである。

【００３１】トランスデューサ４５のケースには絶縁体
窓４６が設けられており、この絶縁体窓４６のケース内
部側にはこの絶縁体窓４６に近接してコイル４７が配置
されている。

【００３２】コイル４７は通信制御装置３０に接続さ
れ、通信制御装置３０はプローブ４８からの通信信号に
よるコイル４７のオン／オフの電圧変化を検出し、この
電圧変化に基づく直列信号をマイクロプロセッサが解読
可能な並列信号などに変換している。

【００３３】絶縁体窓４６と対向するプローブ４８のケ
ース面には、絶縁体窓４９が形成されこの絶縁体窓４９
と近接してコイル５０が配置され、このコイル５０はハ
ンデイターミナル４１に接続されるケーブル３９に接続
されている。

【００３４】以上のようにして、トランスデューサ４５
とプローブ４８とハンデイターミナル４１とから信号伝
送装置５１が構成される。このような構成においても、
トランスデューサ４５とプローブ４８との間の信号の伝
送形態として、コイル４７とコイル５０との間が磁束結
合による伝送とする点を除いて図１に示す場合と同様に
動作する。

【００３５】図３は本発明の第３の実施例の構成を示す
構成図である。図３に示す構成では通信媒体として無線
を用いるようにしたものである。

【００３６】トランスデューサ５２のケースには絶縁体
窓５３が設けられており、この絶縁体窓５３のケース内
部側にはこの絶縁体窓５３に近接してアンテナ５４が配
置されている。

【００３７】アンテナ５４は通信制御装置３０に接続さ
れ、通信制御装置３０はアンテナ５４からの通信信号に
よる電圧変化を検出し、この電圧変化に基づく直列信号
をマイクロプロセッサが解読可能な並列信号などに変換
している。

【００３８】アンテナ５４と対向するプローブ５５のケ
ース面には、絶縁体窓５６が形成されこの絶縁体窓５６
と近接してアンテナ５７が配置され、このアンテナ５７
は高周波回路５８を介してハンデイターミナル４１に接
続されるケーブル３９に接続されている。

【００３９】以上のようにして、トランスデューサ５２
とプローブ５５とハンデイターミナル４１とから信号伝
送装置５９が構成される。このような構成においても、
トランスデューサ５２とプローブ５５との間の信号の伝
送形態として、アンテナ５４とアンテナ５７との間が無
線結合による伝送とする点を除いて図１に示す場合と同
様に動作する。

【００４０】図４は本発明の第４の実施例の構成を示す
構成図である。図４に示す構成では通信媒体として電気
容量を用いるようにしたものである。

【００４１】トランスデューサ６０のケースには絶縁体
窓６１が設けられており、この絶縁体窓６１のケース内
部側にはこの絶縁体窓６１に近接して電極６２、６３が
配置されている。

【００４２】電極６２、６３は通信制御装置３０に接続
され、通信制御装置３０は電極６２、６３からの通信信
号による電圧変化を検出し、この電圧変化に基づく直列
信号をマイクロプロセッサが解読可能な並列信号などに
変換している。

【００４３】電極６２、６３と対向するプローブ６４の
ケース面には、このケース面と近接して電極６５、６６
が配置され、この電極６５、６６は電気回路６７を介し
てハンデイターミナル４１に接続されるケーブル３９に
接続されている。

【００４４】以上のようにして、トランスデューサ６０
とプローブ６４とハンデイターミナル４１とから信号伝
送装置６５が構成される。このような構成においても、
トランスデューサ６０とプローブ６４との間の信号の伝
送形態として、電極６２と６５、および電極６３と６６
との間が各々電気容量を介する信号伝送とする点を除い
て図１に示す場合と同様に動作する。

【００４５】図５は図１に示す実施例の一部を変更した
第５の実施例の構成を示す信号伝送装置である。この実
施例は図１に示すケーブル３９の代わりに光フアイバ６
６を用いた構成である。

【００４６】この場合のプローブ６７は光フアイバ６６
の一部が導入され、その一端がガラス窓２６を介してホ
トダイオード２７と発光ダイオード２８に近接して対向
配置されている。

【００４７】また、光フアイバ６６の他端はハンデイタ
ーミナル６８に接続され、このハンデイターミナル６８
には設定スイッチ６９などが設けられ、これにより必要
な情報が設定される。

【００４８】以上のようにして、トランスデューサ２３
とプローブ６７とハンデイターミナル６８とから信号伝
送装置７０が構成される。このような構成においても、
ハンデイターミナル６８とプローブ６７との間の信号の
伝送形態として、光フアイバ６６を介する信号伝送とす
る点を除いて図１に示す場合と同様に動作する。

【００４９】このように光フアイバで接続する構成は、
図２〜図４に示すケーブル３９の代わりに光フアイバで
接続してもプローブ４８、５５、６４とハンデイターミ
ナル４１の入出力部の一部を図５に示す場合と同様に変
更する構成にしても図５に示す実施例と同様に動作す
る。

【００５０】図６は図１に示す実施例の一部を変更した
第６の実施例の構成を示す信号伝送装置である。この実
施例は図１に示すケーブル３９の代わりにアンテナ７
１、７２を用いた構成である。

【００５１】この場合のプローブ７３はアンテナ７２で
受信した信号を無線基板７４に導入され、無線基板７４
には増幅器３８、４０が接続されている。また、ハンデ
イターミナル７５にはアンテナ７１が設けられており、
ここで信号の送受を行う。そして、このハンデイターミ
ナル７５には設定スイッチ７６などが設けられ、これに
より必要な情報が設定される。

【００５２】以上のようにして、トランスデューサ２３
とプローブ７３とハンデイターミナル７５とから信号伝
送装置７７が構成される。このような構成においても、
ハンデイターミナル７５とプローブ７３との間の信号の
伝送形態として、アンテナ７１、７２を介する無線によ
る信号伝送とする点を除いて図１に示す場合と同様に動
作する。

【００５３】このように光フアイバで接続する構成は、
図２〜図４に示すケーブル３９の代わりにアンテナ７
１、７２を介して接続してもプローブ４８、５５、６４
とハンデイターミナル４１の入出力部の一部を図６に示
す場合と同様に変更する構成にしても図６に示す実施例
と同様に動作する。

【００５４】図７は図１に示す実施例においてトランス
デューサ２３の内部に電源の余裕がないとき考慮される
第７の実施例の要部を示す要部構成図である。この実施
例ではプローブ３５の発光ダイオード３７から照射され
たトランスデューサ２３内のホトダイオード２９の出力
の一部を整流回路７８でトランスを用いて昇圧整流して
トランスデューサ７９の内部電源として用いるようにし
たものである。

【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに請求項１から５に記載された発明によれば、トラン
スデューサとプローブとは近接して配置され正対してい
るので、対応するトランスデューサ以外のトランスデュ
ーサが応答する危険をなくすことができる。

【００５５】しかも、プローブとハンデイターミナルと
は分離されているので、狭い場所に配置されたトランス
デューサとの通信においても良好な操作性を保持するこ
とができる。

【００５６】このように、請求項１から５に記載された
発明によれば、トランスデューサ、プローブ、ハンデイ
ターミナルの３体構成をとることにより従来に比べて操
作性を良好に保ちながら安全性を高めることができる。

【００５７】また、請求項６、７に記載された発明によ
れば、請求項１から５に記載された発明の効果に加え
て、プローブとハンデイターミナルとの間の混信の問題
は生じない。

【００５８】さらに、請求項８に記載された発明によれ
ば、請求項１から５に記載された発明の効果に加えて、
プローブとハンデイターミナルとの間の信号の伝送は無
線通信によることとしている。

【００５９】そして、通常、ハンデイターミナルは大規
模プラントでは、数台で賄えるので、単純な識別コード
を用いたり周波数を変えるといったような誤動作の生じ
ない構成を容易に採用することができ、一方、中規模以
下のプラントでは、一対のハンデイターミナルとプロー
ブで賄えるので、誤動作の可能性を無くすことが容易で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す構成図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施例の構成を示す構成図であ
る。

【図３】本発明の第３の実施例の構成を示す構成図であ
る。

【図４】本発明の第４の実施例の構成を示す構成図であ
る。

【図５】図１に示す実施例の一部を変更した第５の実施
例の構成を示す構成図である。

【図６】図１に示す実施例の一部を変更した第６の実施
例の構成を示す構成図である。

【図７】図１に示す実施例の一部を変更した第７の実施
例の要部を示す要部構成図である。

【図８】従来の信号伝送装置の構成を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１３ コントロール室 １４ 伝送器 １５ 直流電源 １６ 抵抗 １７ 受光素子 １８ 通信器 １９ 発光素子 ２０ 信号伝送器 ２３、４５、５２、６０、７９ トランスデューサ ２５ センサ回路 ２６ ガラス窓 ２７、３６ ホトダイオード ２８、３７ 発光ダイオード ３５、４８、５５、６４、６７、７３ プローブ ３９ ケーブル ４１、６８、７５ ハンデイターミナル ４４、５１、５９、６５、７０、７７ 信号伝送装置 ４７、５０ コイル ５４、５７ アンテナ ６２、６３、６５、６６ 電極 ６６ 光フアイバ ７１、７２ アンテナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 紅林 仁 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 村山 秀一 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 (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】センサ回路により物理量を検出して対応す
   る電気信号に変換して外部に伝送すると共に第１通信媒
   体に対してケースを閉塞する通信窓を有しこの通信窓を
   介して通信手段により得た通信信号で前記センサ回路と
   通信する通信制御回路を持つトランスデューサと、 前記通信窓に近接して対向配置され前記通信手段と同一
   の通信手段により前記通信信号の送受を行うプローブ
   と、 前記センサ回路と通信する通信内容を設定スイッチによ
   り設定しこの通信内容を第２通信媒体を介して前記プロ
   ーブに伝送するハンデイターミナルとを具備することを
   特徴とする信号伝送装置。
2. 【請求項２】前記第１通信媒体は光、前記通信手段は発
   光・受光素子、前記通信窓は透明ガラスを用いる前記請
   求項１に記載した信号伝送装置。
3. 【請求項３】前記第１通信媒体は磁束、前記通信手段は
   コイル、前記通信窓は絶縁体を用いる前記請求項１に記
   載した信号伝送装置。
4. 【請求項４】前記第１通信媒体は電磁波、前記通信手段
   はアンテナ、前記通信窓は絶縁体を用いる前記請求項１
   に記載した信号伝送装置。
5. 【請求項５】前記第１通信媒体は静電容量、前記通信手
   段は電極、前記通信窓は絶縁体を用いる前記請求項１に
   記載した信号伝送装置。
6. 【請求項６】前記第２通信媒体はケーブルを用いること
   を特徴とする前記請求項２又は３又は４又は５に記載し
   た信号伝送装置。
7. 【請求項７】前記第２通信媒体は光フアイバを用いるこ
   とを特徴とする前記請求項２又は３又は４又は５に記載
   した信号伝送装置。
8. 【請求項８】前記第２通信媒体はアンテナを用いること
   を特徴とする前記請求項２又は３又は４又は５に記載し
   た信号伝送装置。
9. 【請求項９】前記通信窓の前面にこれを覆うブラインド
   を設けたことを特徴とする前記請求項２に記載した信号
   伝送装置。