JPH07320019A - センサカード及びそれを用いた測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】各種のセンサからの信号をパソコンや測定器等
に容易に取り込んで測定，分析することができるセンサ
カードを提供すること。 【構成】カードベースの厚さ方向端面の一部に設けたセ
ンサからの信号を取り込むためのセンサ信号入力端子
と、印加された信号を受け所定の信号処理を行う信号処
理回路と、ここで処理された信号を信号絶縁する絶縁手
段と、絶縁された信号を規格化された信号としてカード
ベース外に出力するためのデイジタル出力端子と外部か
ら供給される電源を取り込むための電源端子とを有する
出力インターフェース部と、電源端子を介して供給され
た電力を絶縁手段を介して受け信号処理回路に動作電力
を供給する電源回路とを備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、温度や圧力等の物理量
を測定するセンサからの信号を、直接汎用のコンピュー
タ（パーソナルコンピュータ）やその他の測定器に取り
込んで測定できるようにしたセンサカード及びそれを用
いた測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】温度，圧力，電力，流量，変位等の各種
の物理量は、測定個所に設置したセンサによって検出さ
れる。これらの各種のセンサは、その測定原理や手法に
より電圧信号，電流信号，周波数信号，光信号などいろ
いろな形態をとる。また、測定物理量と信号の変化とが
必ずしも比例関係になかったりする。このため、センサ
からの信号に基づいて、物理量を測定したり、記録を残
したり、また、制御したりするような場合には、センサ
からの信号を測定器や制御装置が扱うことのできる信号
に変換するための信号変換器が必要となる。

【０００３】従来、この種の信号変換器は、シグナルコ
ンディショナーと呼ばれていて、各センサ毎にそれぞれ
異なったものが用意されると共に、測定器や制御装置本
体とは別個に構成されていた。このために、多くの種類
のシグナルコンディショナーが必要である上に、シグナ
ルコンディショナーと測定器や制御装置あるいはコンピ
ュータ等との間の信号伝送が必要で、構成が複雑になる
という課題があった。また、シグナルコンディショナー
からの信号を受ける測定器や制御装置も、センサとこれ
につながるシグナルコンディショナー毎に、別個に用意
する必要があり、測定装置あるいは制御装置の維持管理
が煩雑になると共に、費用が多大となる問題点があっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、この様な点
に鑑みてなされたもので、シンプルな構成でセンサから
の信号をコンピュータを含む測定装置や制御装置あるい
はパソコンに取り込むことのできるセンサカードとそれ
を用いた測定装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この様な目的を達成する
本発明のひとつは、カードベースの厚さ方向端面の一部
に設けたセンサからの信号を取り込むためのセンサ信号
入力端子と、このセンサ信号入力端子を介して印加され
た信号を受け所定の信号処理を行う信号処理回路と、信
号処理回路にて処理された信号を信号絶縁する絶縁手段
と、絶縁手段で絶縁された信号を規格化された信号とし
てカードベース外に出力するためのデイジタル出力端子
と外部から供給される電源を取り込むための電源端子と
を有する出力インターフェース部と、電源端子を介して
供給された電力を絶縁手段を介して受け前記信号処理回
路に動作電力を供給する電源回路とを備え、前記信号処
理回路，信号絶縁手段，出力インターフェース部，電源
回路をいずれも前記カードベース上に搭載したことを特
徴とするセンサカードである。

【０００６】また、本発明の他のひとつは、前述したセ
ンサカードが挿入されるセンサカード挿入穴と、この挿
入穴に挿入されたセンサカードの出力インターフェース
部に結合しセンサカードからの信号の授受を行うと共
に、電源の供給を行うセンサカードインターフェース部
とを備え、センサカードインターフェース部を介して入
力した信号を取り込み、所定のプログラムに従ってセン
サからの信号を測定する測定器本体で構成されたセンサ
カードを用いた測定装置である。

【０００７】

【作用】センサカードをパソコンあるいは測定器等に設
けられたセンサカード挿入穴に装着すると、パソコンあ
るいは測定器本体側から電力が供給されて動作状態とな
る。センサ信号入力端子にセンサが接続されると、セン
サからの信号が信号処理回路に取り込まれ、ここで、例
えばマイクロプロセッサが扱えるようなデジタル信号に
変換され、リニアライズ等の所定の信号処理が行われ
る。

【０００８】信号処理回路からの信号は、信号絶縁手
段，出力インターフェース部を介してパソコンあるいは
測定器本体に印加される。センサを取り替えたりする場
合は、そのセンサに適合する別のセンサカードをパソコ
ンあるいは測定器に装着することで、特別な操作を必要
とせずにセンサからの信号をパソコンや測定器で測定す
ることが可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の一実施例を詳細
に説明する。図１は、本発明に係わるセンサカードの一
例を示す内部構成概念図、図２は機能ブロック図であ
る。これらの図において、１はカードベースで、例え
ば、名刺サイズのプラスチック材料で構成されている。
２はセンサからの信号を取り込むための信号入力端子
で、カードベース１の厚さ方向端面の一部に設けられて
いる。この信号入力端子２に接続されるセンサとして
は、例えば、温度を測定するための熱電対，測温抵抗
体，圧力センサ，流量センサ，電圧あるいは電流を検出
するセンサ，変位や位置を検出するセンサ，光量などを
検出する光センサ，回転角度等を検出する回転あるいは
角度センサ，磁気量を検出する磁気センサなど各種のセ
ンサを接続することが可能となっている。これらのセン
サからのリードと信号入力端子との間は、ジャック等に
よる接続を想定するが、ネジなどを用いてもよい。ま
た、複数のセンサを接続することができるような構成と
してもよい。

【００１０】３は信号入力端子２を介して印加された信
号を受け、所定の信号処理を行う信号処理回路である。
この信号処理回路としては、信号入力端子２に印加され
た信号を選択するためのマルチプレクサ３１、アナログ
信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３２、Ａ／
Ｄ変換器からの信号を取り込んで、演算等を行うマイク
ロプロセッサ３３、これらの各回路に電力を供給する電
源回路３４等により構成されている。

【００１１】４は信号処理回路３にて処理された信号
と、電源回路３４への電力の供給を絶縁して行うための
信号絶縁手段である。ここでは、マイクロプロセッサ３
３との間の信号絶縁手段はホトカプラ４１〜４３を用
い、電力供給の絶縁はトランス４４を用いて行うように
している。ここで、トランス４４は例えばプリントコイ
ルを用いた構成のものが使用されていて、薄形構成とな
っている。

【００１２】５は信号絶縁手段４で絶縁された信号を規
格化されたデジタル信号としてカードベース１外に出力
するため出力インターフェース部、６は絶縁トランス４
４を含む電源回路である。７はデイジタル信号端子、８
は外部から供給される電源を取り込むための電源端子で
ある。信号処理回路３，信号絶縁手段４，出力インター
フェース部６，電源回路６等は、いずれもカードベース
上に搭載されていて、全ての回路が例えば名刺サイズの
小型のケースに収容される構成としてある。

【００１３】マイクロプロセッサ３３は、図示していな
いがメモリを備えており、そこに格納されているプログ
ラムに従って、センサからの信号に対して所定の演算を
行うものである。ここで、メモリに格納するプログラム
は、あらかじめ、そのセンサーカードが担当するセンサ
の種類に応じたものとなっているが、出力インターフェ
ース部６、信号絶縁手段４を介して、センサカード１の
外部からダウンロードすることも可能に構成されてい
る。従って、メモリに格納するプログラムを変更するこ
とで、同じハードウエア（構成）のセンサカードによ
り、種類の異なった各種のセンサに対応することができ
るようにしてある。

【００１４】図３および図４は、この様に構成されるセ
ンサカードの適用例を示す概念図である。図３の例は、
センサカードに結合する測定器として、パーソナルコン
ピュータ（パソコン）ＰＣを用いたものである。ここ
で、１０はセンサカードＳＣが挿入されるセンサカード
挿入穴である。パソコンＰＣ内には、図示していないが
挿入穴に装着されたセンサカードＳＣの出力インターフ
ェース部に結合し、センサカードとの間の信号授受を行
うと共に、電源の供給を行うセンサカードインターフェ
ース部とを備えている。そして、このセンサインターフ
ェース部を介して入力した信号を取り込み、所定のプロ
グラムに従ってセンサからの信号を測定する測定器とし
て機能する。

【００１５】図４の例は、ハンディータイプの測定器Ｈ
Ｔに適用したものである。ここで、２０は図３の場合と
同様に、センサカードＳＣが挿入されるセンサカード挿
入穴であり、内部には、挿入穴２０に装着されたセンサ
カードＳＣの出力インターフェース部に結合し、センサ
カードとの間の信号授受を行うと共に、電源の供給を行
うセンサカードインターフェース部が設けてある。

【００１６】測定器本体前面には、キーボード３０ある
いはトラックボール３１、液晶表示器４０が設けられて
おり、センサカードインターフェース部を介して入力し
た信号を取り込んで、測定値をデジタル表示したり、ト
レンドグラフにより表示できるようにしてある。この様
に構成した装置の動作を次に、パソコンを用いてセンサ
からの信号を測定する場合を想定して説明する。

【００１７】はじめに、測定しようとする物理量（例え
ば温度）を測定するセンサに適合するセンサカードを選
定し、それをパソコンＰＣのカード挿入穴に装着する。
なお、センサカードＳＣは、センサカードの信号入力端
子２に接続されるセンサに応じた所定の演算を行うもの
が、各センサの種類に応じて多数用意されているものと
する。また、センサカードＳＣの信号入力端子２に例え
ば測温抵抗体あるいは熱電対等のセンサを接続する。

【００１８】センサカードＳＣがパソコンＰＣに装着さ
れると、センサカードＳＣには、電源端子８を介してパ
ソコン本体側から電力が供給され、電源回路６がこれを
受けてセンサカードＳＣ内の各回路に動作電力を供給す
る。各回路に供給される電圧が規定の電圧に達すると、
センサカードＳＣは動作状態となり、パソコンとの間で
信号の授受が可能となる。即ち、パソコンＰＣは、デジ
タル信号端子７、出力インターフェース部５、ホトカプ
ラ４１を介してマイクロプロセッサ３３に命令信号やプ
ログラム、データ等を伝送できるようになる。また、マ
イクロプロセッサ３３が扱うデータを、ホトカプラ４
２，４３、出力インターフェース部５を介して受信でき
るようになる。

【００１９】パソコンＰＣにセンサカードＳＣを装着し
た際、パソコン側からセンサカード側に伝送する信号と
しては、例えば、センサカード側からの信号を受信する
ための命令信号であったり、センサの種類に応じた所定
の演算を行うためのパラメータ、現在時刻を示すような
時刻データであったりする。センサカードＳＣにおい
て、例えば測温抵抗体などからのセンサ信号は、信号入
力端子２を介してマルチプレクサ３１に印加される。マ
ルチプレクサ３１は各信号入力端子の電圧を順次選択し
て入力し、Ａ／Ｄ変換器３２にてデジタル信号に変換し
てマイクロプロセッサ３３に与える。なお、測温抵抗体
には、図示していないが、センサカードＳＣ側から電流
信号が供給されるようになっているものとする。

【００２０】マイクロプロセッサ３３は、各信号入力端
子２から取り込んだセンサからの信号を受け、例えば、
リード線抵抗による誤差を除去するための演算、電圧信
号を温度信号にするための所定の演算等を行いその演算
結果（測定データ）を信号絶縁手段４、出力インターフ
ェース部５、デジタル信号端子７を介してパソコンＰＣ
側に伝送する。出力インターフェース部５は、内部にパ
ソコンＰＣとの間で定周期でデータ伝送を行う機能を備
えていて、パソコンＰＣは、定周期で送られたデータを
メモリ等に記憶する。パソコンＰＣは、センサカードＳ
Ｃ側から伝送された測定データを適宜表示したり、メモ
リに記憶されている各データを読みだしたりしてトレン
ドグラフ表示を行う等することで、物理量の分析を行う
ことができる。

【００２１】ここで、センサカードＳＣ側にＲＡＭ等の
メモリを設け、そこに測定データを測定時刻と共に記憶
する構成とし、ＲＡＭに記憶されているこれらの各デー
タ（測定時刻データ，測定データ）を、パソコン側から
の読み出し命令により読みだし、それをパソコン側で表
示するような構成としてもよい。この場合、パソコン
は、センサからの信号を測定しながら、他の仕事を行う
ことができる。

【００２２】別のセンサからの信号を測定する場合に
は、そのセンサとそれに適合するセンサカードとを選
び、パソコンに装着することになる。図５は、本発明の
他の実施例の要部を示す構成ブロック図である。この実
施例において、センサカードＳＣ内には、そのセンサカ
ードに電力が供給されて動作状態になったことを通知す
るレディ信号出力手段３６と、センサカードから出力さ
れる信号を測定するための所定のプログラム（このプロ
グラムは、そのセンサカードの属性情報やそのセンサカ
ードが扱うセンサの種類に応じた測定ステップや，分析
ステップからなるプログラム）を格納したメモリ手段３
７とが設けてある。

【００２３】また、測定器ＰＣ本体側に、センサカード
ＳＣからのレディ信号を受け、センサカードＳＣ側に設
けられているメモリ手段３７に格納されているプログラ
ムを読み出すプログラム読み出し手段９１と、このプロ
グラム読み出し手段９１が読みだしたプログラムがダウ
ンロードされ、このプログラムに従ってセンサカードか
らの信号を処理する測定手段９２とが設けてある。

【００２４】測定器本体は、センサの種類に応じて選択
された各種のセンサカードが装着されるが、通常、測定
器本体側では、どの様な種類のセンサカードが装着され
たかを認識し、それに適合するような測定処理あるいは
分析処理をする必要がある。この実施例による装置によ
れば、センサカードＳＣを測定器ＰＣに装着すると、自
動的に、センサカード側に設けられているメモリ手段３
７から、センサカード側から出力される測定信号を処理
するのに適合するプログラムが測定器本体側に読み出さ
れ、測定手段９２は、このプログラムに従って装着され
たセンサカードからの信号を測定処理することとなる。
従って、測定器本体側では、装着されたセンサカードの
種類を意識しないで、センサからの信号を最適に測定処
理することができる。

【００２５】なお、上記の各実施例では、センサカード
と測定器本体との間において、電源の供給ラインと信号
（データ）のラインとを別々に構成したものであるが、
共用するものであってもよい。また、各実施例ではセン
サカードに外部から電力を供給することを想定したもの
であるが、カード内にバッテリィを搭載し、そこから一
部の回路が動作電力を得るような構成としてもよい。

【００２６】また、測定器本体との間の信号の授受は、
電気信号で行う場合の外に光信号を利用して行ってもよ
い。また、センサカードの測定器本体への装着は、複数
個のセンサカードを装着することができる構成としても
よい。更に、センサカードは、パソコンやハンディータ
イプの測定器に装着して使用する場合の外に、単体での
使用や、複数のセンサカードをフィールドバス等を介し
てコンピュータ等に接続して使用してもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
各種のセンサからの信号を規格化された信号に変換する
機能を備えた信号処理回路を、小形で測定器本体への装
着が可能の構成としたセンサカード内に搭載したもの
で、本発明によれば、各種のセンサからの信号をパソコ
ンや測定器等に容易に取り込んで測定，分析することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるセンサカードの一例を示す内部
構成概念図である。

【図２】本発明に係わるセンサカードの機能ブロック図
である。

【図３】センサカードに結合する測定器として、パソコ
ンを用いた適用例を示す概念図である。

【図４】センサカードに結合する測定器として、ハンデ
ィタイプの測定器に適用した例を示す概念図である。

【図５】本発明の他の実施例の要部を示す構成ブロック
図である。

【符号の説明】

１ カードベース ２ 信号入力端子 ３ 信号処理回路 ４ 信号絶縁手段 ４１〜４３ ホトカプラ ４４ 電源トランス ５ 出力インターフェース部 ３４，６ 電源回路 ７ デイジタル信号端子 ８ 電源端子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カードベースの厚さ方向端面の一部に設け
   たセンサからの信号を取り込むためのセンサ信号入力端
   子と、 このセンサ信号入力端子を介して印加された信号を受け
   所定の信号処理を行う信号処理回路と、 信号処理回路にて処理された信号を信号絶縁する絶縁手
   段と、 絶縁手段で絶縁された信号を規格化された信号としてカ
   ードベース外に出力するためのデイジタル出力端子と外
   部から供給される電源を取り込むための電源端子とを有
   する出力インターフェース部と、 電源端子を介して供給された電力を絶縁手段を介して受
   け前記信号処理回路に動作電力を供給する電源回路とを
   備え、 前記信号処理回路，信号絶縁手段，出力インターフェー
   ス部，電源回路をいずれも前記カードベース上に搭載し
   たことを特徴とするセンサカード。
2. 【請求項２】請求項１に記載のセンサカードが挿入され
   るセンサカード挿入穴と、 この挿入穴に挿入されたセンサカードの出力インターフ
   ェース部に結合しセンサカードからの信号の授受を行う
   と共に、電源の供給を行うセンサカードインターフェー
   ス部とを備え、 センサカードインターフェース部を介して入力した信号
   を取り込み、所定のプログラムに従ってセンサからの信
   号を測定する測定器本体で構成されたセンサカードを用
   いた測定装置。
3. 【請求項３】センサカード内に、 当該センサカードに電力が供給されて動作状態になった
   ことを通知するレディ信号出力手段と、センサカードか
   ら出力される信号を測定するための所定のプログラムを
   格納したメモリ手段とを設け、 測定器本体に、 センサカードからのレディ信号を受け、センサカード側
   に設けられているメモリに格納されているプログラムを
   読み出すプログラム読み出し手段を設け、 測定器本体は前記プログラム読み出し手段が読みだした
   プログラムに従ってセンサカードからの信号を測定処理
   することを特徴とする請求項２のセンサカードを用いた
   測定装置。