JPH0737198Y2 - 信号伝送器 - Google Patents

信号伝送器

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JPH0737198Y2
JPH0737198Y2 JP12373789U JP12373789U JPH0737198Y2 JP H0737198 Y2 JPH0737198 Y2 JP H0737198Y2 JP 12373789 U JP12373789 U JP 12373789U JP 12373789 U JP12373789 U JP 12373789U JP H0737198 Y2 JPH0737198 Y2 JP H0737198Y2
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幹夫 大浦
宏康 高橋
哲男 安藤
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Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、プロセス流体の差圧を測定して電流信号に変
換して伝送線を介して負荷に伝送する信号伝送器に係
り、特に差圧として取り出すために用意されている高圧
接続口と低圧接続口の接続を任意に変更しても出力誤差
が生じないように改良された信号伝送器に関する。
〈従来の技術〉 プロセス流体の差圧を測定する信号伝送器は、この差圧
を測定するために高圧接続口Hと低圧接続口Lとが用意
されている。この高圧接続口Hと低圧接続口Lとから導
入された高圧側の圧力PHと低圧側の圧力PLとは、例えば
センターダイアフラムとその左右に配置され封液された
一対の接液ダイアフラムなどで構成されたカプセルの各
接液ダイアフラムに印加される。そして、これ等の圧力
PHと圧力PLの差圧に対応してセンターダイアフラムが変
位する変位量を差圧に対応する電気信号として検出す
る。
この場合に、カプセルはセンターダイアフラムに対して
左右が完全に対称に構成されないとか、リード線の浮遊
容量のアンバランとかにより左右の対称性がくずれてい
る場合があるので、通常は圧力導入口として高圧側と低
圧側を指定し、この指定に基づいて配管してキャリブレ
イションが行われて出荷される。
しかしながら、現場に設置されるときには必ずしも指定
の圧力接続口になるように信号伝送器が配管に取り付け
られるとは限らない。例えば、壁際に信号伝送器が配置
される場合には現場の他の配管の都合で指定と異なる配
管接続になる場合がある。
このような場合には、高圧接続口Hと低圧接続口Lとを
逆に接続せざるを得なくなってくるが、このように接続
すると一般に対称性の関係で出力誤差が発生する。
そこで、このような場合に行われる対策の第1は、配管
が逆になるように配管換えを行うことになるが、これは
必ずしも現場の状況によっては実現できるとは限らない
欠点がある。
対策の第2は、配管接続をそのままにしておいて信号伝
送器全体を180度回転させて配置するようにする。しか
し、この場合は信号伝送器の表面に表示されるLCD表示
が逆になるので、逆表示のLCDボードに変換しなければ
ならない面倒がある。
対策の第3は、第5図(イ)に示すように差圧を検出す
るカプセル部10と信号変換部11との接続部12でこれ等が
矢印のように回転することができるように工夫する。こ
のように構成すると、第5図(ロ)に示すように配管13
に対してLCD表示部14はそのままで高圧接続口Hと低圧
接続口Lとを交換することができる。しかし、カプセル
部10と信号変換部11とを接続する接続部12を回転可能な
構造にしなければならない面倒がある。
〈本考案が解決しようとする課題〉 しかしながら、以上の各種の問題はいずれも機械的に解
決しようとすることから生じた問題である。そこでこれ
を例えば電気的に解決するためには、次のように構成す
ることが考えられる。
第6図は高圧接続口と低圧接続口を切換えたときの信号
処理の構成を示す部分構成図である。
センターダイアフラム15に対して左右に固定電極16、17
が配置され圧力PHとPLの変化によりこのセンターダイア
フラム15が変位してこれと固定電極16、17との間に形成
される静電容量CH、CLの変化をC/V変換部18で電気信号V
1に変換する。
また、反転増幅器19でこの電気信号V1を極性反転して電
気信号−V1とし、これ等の電気信号V1、−V1を接続口に
対応してスイッチSW1で切り換えて差圧信号ΔVとして
出力する。
しかしながら、この様な構成では確かに高圧接続口Hと
低圧接続口Lとの切換えによって出力の変化の方向を切
り換えることは出来るが、ゼロ点変動、スパン変動を伴
なう出力となり十分な精度を保証することは出来ない。
〈課題を解決するための手段〉 本考案は、以上の課題を解決するために、プロセス配管
に接続される高圧側接続口と低圧側接続口の2つの圧力
接続口を有しこれ等の接続口に印加される圧力差を測定
してマイクロコンピュータにより信号処理がなされて電
流信号に変換され2本の伝送線を介してこの電流信号を
負荷に伝送する信号伝送器において、先の圧力差に対応
する電気信号に変換する信号変換手段と、この電気信号
に対してノンリニア補正とゼロ/スパン補正を施して補
正データを演算する補正演算手段と、この補正データの
符号を反転して反転データを演算する反転演算手段と、
先の補正データとこの反転データとを切換えて先の圧力
接続口に対応する差圧データを取り出す切換手段と、こ
の差圧データに対応する差圧デジタル信号を電流信号に
変換して先の伝送線に電流信号として出力する出力手段
とを具備し、先の伝送線を介して受信された圧力接続口
を切換えるデジタル信号により先のマイクロプロセッサ
の制御の下に先の切換手段を先の圧力接続口に対応して
切換えるようにしたものである。
〈作用〉 信号変換手段により圧力差に対応する電気信号に変換
し、この電気信号に対して補正演算手段によりノンリニ
ア補正とゼロ/スパン補正を施して補正データを演算
し、この後で反転演算手段によりこの補正データの符号
を反転して反転データを作り、切換手段によりこの補正
データとこの反転データとを切換えて圧力接続口に対応
する差圧データを取り出してこれに対応するデータを伝
送線に出力する。
そして、この切換手段は伝送線を介して受信された圧力
接続口を切換えるデジタル信号によりマイクロプロセッ
サの制御の下に圧力接続口に対応して切換える。
このように、補正後のデータを用いて圧力接続口に対応
して切換えるようにしたので、切換手段で高圧側と低圧
側を切り換えてもゼロ、スパンの変更を伴なうことはな
い。
〈実施例〉 以下、本考案の実施例について図を用いて説明する。第
1図は本考案の1実施例の構成を示すブロック図であ
る。
センターダイアフラム15と固定電極16、17との間に形成
される静電容量CH、CLは圧力PH、PLとの差圧ΔPにより
変位して変化し、C/V変換器20はこの変化に対応する電
気信号V1に変換する。変換された電気信号V1は、例えば
次式のようになる。
V1=K1(CL−CH)/(CL+CH) =αΔP (1) ただし、K1、αは定数である。
アナログ/デジタル変換器21の第1入力端には電気信号
V1が、第2入力端にはカプセルの近傍に配置された温度
センサ23で測定した温度信号VT1が、第3入力端には基
準電圧ERの近傍に配置された温度センサ24で測定した温
度信号VT2がそれぞれ入力され、それぞれ各入力端が内
部で切り換えられこの基準電圧ERをベースとしてデジタ
ル信号V2に変換されてマイクロプロセッサ(CPU)25に
出力される。
マイクロプロセッサ25は入出力の信号処理・制御、LCD
表示器26の表示制御、モデム27の制御、あるいはメモリ
28、29、30などへのデータの格納、読出しなどの制御を
行う。メモリ28はランダムアクセスメモリ(RAM)で構
成され通信の一時記憶、演算結果の一時格納などに使用
される。また、メモリ29は記憶内容を電気的に書換え可
能な読出し専用のメモリ(EEPROM)で構成されレンジ情
報の格納、出力の開平/リニアの切換え状態あるいは出
力の高圧接続口H/低圧接続口Lの切換えなど信号伝送器
のコンフイグレーション状態の格納などに使用される。
さらに、メモリ30は消去可能で再書込み可能な読出し専
用メモリ(EPROM)又はEEPROMなどで構成されカプセル
のゼロ、スパン、リニアリテイ、温度特性などのカプセ
ルデータを格納する。
マイクロプロセッサ25でデジタル演算された結果は、デ
ジタル/アナログ変換器31でアナログ信号に変換され、
さらにこのアナログ信号は電圧/電流変換器32で電流信
号ILに変換されて出力端33を介して2本の伝送線を通し
て負荷に伝送されるが、同時に負荷側からこの2本の伝
送線を介して電力の供給も受ける。
また、モデム27は伝送線、出力端33、および電圧/電流
変換器32を介して入力された直列のデジタル信号を並列
のデジタル信号に変換してマイクロプロセッサ25に出力
し、あるいはマイクロプロセッサ25から出力された並列
のデジタル信号を直列のデジタル信号に変換して電圧/
電流変換器32、出力端33を介して伝送線に送出し、遠方
に配置されこの伝送線に接続された通信器(図示せず)
などとこの通信信号の送信、受信を行う。
次に、以上のように構成された第1図に示す実施例の機
能について第2図を用いて説明する。
C/V変換器20は信号変換手段として機能し差圧ΔPを例
えば(1)式に示す電気信号V1に変換する。この電気信
号V1はアナログ/デジタル変換器21の他端に出力されて
デジタル信号V2に変換される。
例えば、差圧ΔPのレンジを−Rmaχ〜0〜+Rmaχ(mm
H2O)、これ等に対応する変換されたデジタル値のレン
ジを−V21、+V22とすれば、 V2=−V21〜0〜V22 …(2) となる。但し、|V21|≠|V22|である。このようにし
て変換されたデジタル信号V2はマイクロプロセッサ25の
制御の下にメモリ28に一旦格納される。
メモリ28に格納されたデジタル信号V2はマイクロプロセ
ッサ25の制御の下に読出されこの内部のメモリに格納さ
れた規格化演算プログラムにしたがって演算が実行され
その演算結果は規格化データD1として、再度メモリ28に
格納される。
ところで、アナログ/デジタル変換器21の基準電圧ER
バラツクとデジタル信号V2への変換の際に誤差となる。
そこで、各基準電圧ERに対応する電圧補正演算プログラ
ムもあらかじめマイクロプロセッサ25の内部のメモリに
格納されており、別途この基準電圧ERを測定しておき、
この値を通信器から出力端33、モデム27を介してマイク
ロプロセッサ25に伝送し対応する補正値を選択して基準
電圧ERの補正を実行する。また、温度の変化によっても
基準電圧ERが変化するのでマイクロプロセッサ25の内部
のメモリに格納されている温度補正演算プログラムを走
らせて温度センサ24からの温度信号VT2に基づき温度補
正が実行される。
基準電圧ERのバラツキ補正、温度補正がされ、かつ規格
化された(2)式に対応するデジタル信号D1は D1=−d11〜0〜d12 …(3) となり、この演算の結果はメモリ28に一旦格納される。
但し、|d11|≠|d12|である。
これ等の演算が第2図に機能ブロックとして示す電圧補
正手段VCMで実行されてデジタル信号D1として次の補正
演算手段CAMに出力されるが、この状態では未だノンリ
ニアがあり、第3図(イ)に示すような状態になってい
る。
補正演算手段として機能するCAMはノンリニア補正、温
度補正、ゼロ、スパン補正などを実行する。
マイクロプロセッサ25の内部にはこれ等の補正演算を実
行する演算プログラムが内蔵されており、マイクロプロ
セッサ25はメモリ28に格納されたデジタル信号D1を用い
てメモリ30に格納されているカプセルデータを参照して
補正演算を実行してその演算結果D2を例えばメモリ28に
格納する。このようにしてメモリ28に格納された(3)
式に対応する演算結果D2は D2=−D21〜0〜D22 …(4) となり、この演算の結果はメモリ28に一旦格納される。
但し、この場合には、|D21|=|D22|となっている。
この様子は第3図(ロ)に差圧レンジ−Rmaχ〜0〜+R
maχ(mmH2O)に対して演算結果D2が正確に上下対称に
補正された形となって示されている。
次に、メモリ28に格納された演算結果D2はマイクロプロ
セッサ25で読み出されてこの中に内蔵された反転演算プ
ログラムを用いて反転演算がなされて再びメモリ28の所
定領域に反転データD3として格納される。
この機能ブロックは第2図では反転演算手段RVMとして
示してある。
メモリ28に格納されている演算結果D2と反転データD
3は、出力端33、モデム27を介して外部の通信器で設定
された高圧側、低圧側の各接続口のいずれであるかを選
定する切換データH/Lをマイクロプロセッサ25が受信す
ることによりメモリ29に格納された接続口選定プログラ
ムを走らせて切換データH/Lに格納するデータを選定す
る。この選定の機能ブロックが第2図における切換手段
SWMである。
選定されたデータはメモリ29に内蔵するレンジ情報によ
りレンジスケーリング、つまり最大測定レンジのうちユ
ーザが測定したいレンジに対して100%出力出来るよう
な演算が実行され、その演算結果はメモリ28の所定領域
にデータD4として格納される。これがレンジスケーリン
グ手段RGMである。ここでは、レンジスケーリング手段R
GMでH側が選択され(4)式で示す演算結果D2をレンジ
スケーリングする場合について説明する。
レンジを変更する場合には、外部の通信器で所定のレン
ジを設定して出力端33、モデム27を介してレンジ切換デ
ータR/Dとしてマイクロプロセッサ25に送信し、マイク
ロプロセッサ25がこれを受信することにより次の演算が
実行される。
つまり、差圧ΔPのレンジがRmaχ(例えば、5000mmH
2O)であった場合に、測定レンジをLRV〜HRV(例えば、
0〜2500mmH2)に変更するときには、実際の差圧X(mm
H2O)は補正演算手段CAMの出力データD2をd2χとして、
X=Rmaχxdχとなるので、出力のデータD4は D4=(X−LRV)/(HRV−LRV) と演算され、これはデータD4としてメモリ28に格納され
る。
以上のようにして、得られたデータD4は次の演算手段AR
Mで各種の演算、例えば入力0〜100%に対して100%〜
0%の出力を出すような逆出力演算、開平出力演算など
の各種の演算がメモリ29に内蔵された演算プログラムを
用いて実行される。演算結果D5はメモリ28の所定の領域
に格納される。
この後、この演算結果D2はデジタル/アナログ変換器31
を介してアナログ信号に変換され電圧/電流変換器32を
介して出力される。
以上の第2図に示すアナログ/デジタル変換器21からデ
ジタル/アナログ変換器31までの各種の演算は、全てマ
イクロプロセッサ25を用いた演算によりソフトウエア的
に実行される。
第4図は反転演算を補正演算の前で実行するようにした
要部を示す機能ブロック図である。
この場合は、電圧値補正手段VCMのデジタル信号D1を反
転演算手段RVM′で反転してから補正演算手段CAMと同様
な演算を補正演算手段CAM2で実行し算出されたデータD3
と補正演算手段CAM1の演算結果D2とを切換手段SWMで切
り換えるようにしている。
〈考案の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明したように本考案によ
れば、信号変換手段により圧力差に対応する電気信号に
変換し、この電気信号に対して補正演算手段によりノン
リニア補正とゼロ/スパン補正を施して補正データを演
算し、この後で反転演算手段によりこの補正データの符
号を反転して反転データを作り、切換手段によりこの補
正データとこの反転データとを切換えて圧力接続口に対
応する差圧データを取り出してこれに対応するデータを
伝送線に出力するようにしたので、切換手段で高圧側と
低圧側を切り換えてもゼロ、スパンの変更を伴なうこと
はない。したがって、圧力接続口を切り換えた後でゼ
ロ、スパンの調節をする煩わしさが解消できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の1実施例の構成を示す構成図、第2図
は第1図に示す実施例の機能を説明する機能ブロック
図、第3図は第2図に示す機能の一部を説明する特性
図、第4図は第2図に示す機能の一部を変更した部分機
能ブロック図、第5図は従来の信号伝送器の構成を示す
構成図、第6図は従来の信号伝送器の構成の1部を示す
部分構成図である。 10…カプセル部、11…信号変換部、12…接続部、13…配
管、14…LCD表示部、20…C/V変換器、23、24…温度セン
サ、25…マイクロプロセッサ、27…モデム、28、29、30
…メモリ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 橋住 和広 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 (56)参考文献 特開 平3−104000(JP,A) 特開 昭62−82322(JP,A) 実開 昭56−31342(JP,U)

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】プロセス配管に接続される高圧側接続口と
    低圧側接続口の2つの圧力接続口を有しこれ等の接続口
    に印加される圧力差を測定してマイクロコンピュータに
    より信号処理がなされて電流信号に変換され2本の伝送
    線を介してこの電流信号を負荷に伝送する信号伝送器に
    おいて、前記圧力差に対応する電気信号に変換する信号
    変換手段と、この電気信号に対してノンリニア補正とゼ
    ロ/スパン補正を施して補正データを演算する補正演算
    手段と、この補正データの符号を反転して反転データを
    演算する反転演算手段と、前記補正データとこの反転デ
    ータとを切換えて前記圧力接続口に対応する差圧データ
    を取り出す切換手段と、この差圧データに対応する差圧
    デジタル信号を電流信号に変換して前記伝送線に電流信
    号として出力する出力手段とを具備し、前記伝送線を介
    して受信された圧力接続口を切換えるデジタル信号によ
    り前記マイクロプロセッサの制御の下に前記切換手段を
    前記圧力接続口に対応して切換えるようにしたことを特
    徴とする信号伝送器。
JP12373789U 1989-10-23 1989-10-23 信号伝送器 Expired - Fee Related JPH0737198Y2 (ja)

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