JPH081678B2 - 2-wire measuring circuit - Google Patents

2-wire measuring circuit

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JPH081678B2
JPH081678B2 JP11663490A JP11663490A JPH081678B2 JP H081678 B2 JPH081678 B2 JP H081678B2 JP 11663490 A JP11663490 A JP 11663490A JP 11663490 A JP11663490 A JP 11663490A JP H081678 B2 JPH081678 B2 JP H081678B2
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reference voltage
circuit
output
amplifier
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は2線式計測回路に関し、特にセンサとマイク
ロコンピュータを内蔵することによりいわゆるインテリ
ジェント伝送器として構成され、工業的用途に用いられ
る2線式計測回路に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a two-wire measuring circuit, and in particular, it is configured as a so-called intelligent transmitter by incorporating a sensor and a microcomputer, and is used for industrial purposes. The present invention relates to a formula measuring circuit.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のインテリジェント伝送器の例としては特開昭59
−114930号公報に開示されるものがある。この文献に開
示される従来回路によれば、センサから送られてくる複
数のアナログ入力信号をマルチプレクサで選択し、選択
した入力信号を可変利得増幅器で所定のレベルまで増幅
し、その後アナログ信号をディジタル信号に変換するた
めに、自走三角波と前記可変利得増幅器の出力との大小
を比較して得られるパルスの幅を時間計測してディジタ
ル値に変換するように構成される。このディジタル値
を、内蔵されたマイクロコンピュータで補正演算して正
規化する。
As an example of a conventional intelligent transmitter, Japanese Patent Laid-Open No. 59-59
There is one disclosed in Japanese Patent Publication No. 114930. According to the conventional circuit disclosed in this document, a plurality of analog input signals sent from the sensor are selected by a multiplexer, the selected input signals are amplified to a predetermined level by a variable gain amplifier, and then the analog signal is digitally converted. In order to convert into a signal, the pulse width obtained by comparing the magnitude of the free-running triangular wave with the output of the variable gain amplifier is time-measured and converted into a digital value. This digital value is corrected and normalized by a built-in microcomputer.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

上記の従来の計測回路では、パルス幅の計測を行うに
当り三角波の電圧レベルと入力信号の電圧レベルとを比
較することによって行っているため、計測回路に内蔵し
ているディジタル回路部等から発生する雑音の影響を受
けやすく、A/D変換を精度良く行うことができないとい
う問題があった。また、センサからの信号に雑音が含ま
れると雑音の瞬時波高値に比例してA/D変換値が瞬時的
に変動する。特に2線式計測回路では、各回路ユニット
が微小電力で動作している関係上、雑音を抑制して測定
精度の向上を図ることが、実装上の限界及び入手可能な
デバイスの限界により制限されるという問題があった。
In the conventional measurement circuit described above, when measuring the pulse width, the voltage level of the triangular wave is compared with the voltage level of the input signal to measure the pulse width. However, there is a problem in that it is easily affected by noise, and A / D conversion cannot be performed accurately. Also, if the signal from the sensor contains noise, the A / D conversion value instantaneously changes in proportion to the instantaneous peak value of the noise. Especially in the 2-wire type measurement circuit, because each circuit unit operates with a very small amount of power, it is limited to suppress noise and improve the measurement accuracy due to the limitation of mounting and the limit of available devices. There was a problem that

本発明の第1の目的は、雑音に強い計測回路系を有
し、高い計測精度を達成することのできる2線式計測回
路を提供することにある。
A first object of the present invention is to provide a two-wire measurement circuit that has a measurement circuit system resistant to noise and can achieve high measurement accuracy.

本発明の第2の目的は、良く知られた積分形A/D変換
回路を利用し最適なバイアス方法によって構成される2
線式計測回路を提供することにある。
A second object of the present invention is to use a well-known integral type A / D conversion circuit and configure it by an optimum bias method.
It is to provide a line type measuring circuit.

本発明の第3の目的は、本来的に使用できる能動デバ
イスが著しく制限される2線式計測回路であるにも拘ら
ず、デバイスに対する性能要求を軽減することができる
2線式計測回路を提供することにある。
A third object of the present invention is to provide a two-wire measuring circuit which can reduce performance requirements for the device, although the two-wire measuring circuit is originally limited in active devices that can be used. To do.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明に係わる第1の2線式計測回路は、それぞれ種
々の物理量を計測する少なくとも2個以上のセンサと、
これらのセンサを能動状態に保持する励起回路と、制御
信号に基づき複数の前記センサの出力信号のいずれかを
選択的に入力するスイッチ回路と、制御信号により利得
を変化可能に構成され、スイッチ回路からの出力信号を
増幅する作動増幅器と、この作動増幅器の出力電圧と第
1の基準電圧(V1)とを加算し、作動増幅器の出力電圧
を所要のレベルにシフトする加算増幅器(A3)と、この
加算増幅器(A3)の出力電圧(VA)を入力し、入力し
た電圧(VA)と第2の基準電圧(VR)とを減算し所定
時間積分した後、電圧(VA)に換えて第3の基準電圧
(V3)を入力し、この入力した電圧(V3)と第2の基準
電圧(VR)とを減算し積分する積分器と、この積分器
の後段に配置され、積分器の出力電圧と第2の基準電圧
(VR)とを比較する電圧比較器(A5)とを備え、第1
の基準電圧(V1)は第2の基準電圧(VR)より大であ
り、第2の基準電圧(VR)は第3の基準電圧(V3)よ
り大である。
The first two-wire type measurement circuit according to the present invention includes at least two or more sensors for measuring various physical quantities,
An excitation circuit that holds these sensors in an active state, a switch circuit that selectively inputs one of the output signals of the plurality of sensors based on a control signal, and a switch circuit that is configured so that the gain can be changed by the control signal. An operational amplifier for amplifying the output signal from the operational amplifier, a summing amplifier (A3) for adding the output voltage of the operational amplifier and the first reference voltage (V1) and shifting the output voltage of the operational amplifier to a required level, The output voltage (VA) of the summing amplifier (A3) is input, the input voltage (VA) is subtracted from the second reference voltage (VR), and after integration for a predetermined time, the voltage (VA) is replaced with the third voltage. Of the reference voltage (V3), subtracts the input voltage (V3) and the second reference voltage (VR) and integrates, and the output voltage of the integrator, which is arranged in the subsequent stage of the integrator. Voltage ratio to compare the second reference voltage (VR) with With a comparator (A5)
Is greater than the second reference voltage (VR) and the second reference voltage (VR) is greater than the third reference voltage (V3).

本発明に係わる第2の2線式計測回路は、それぞれ種
々の物理量を計測する少なくとも2個以上のセンサと、
これらのセンサを能動状態に保持する励起回路と、制御
信号に基づき複数の前記センサの出力信号のいずれかを
選択的に入力するスイッチ回路と、制御信号により利得
を変化可能に構成され、スイッチ回路からの出力信号を
増幅する差動増幅器と、この差動増幅器の出力電圧と第
1の基準電圧(V1)とを加算し、差増増幅器の出力電圧
を所要のレベルにシフトする加算増幅器(A3)と、この
加算増幅器(A3)の出力電圧(VA)を入力し、入力し
た電圧(VA)と第2の基準電圧(VR)とを減算し所定
時間積分した後、電圧(VA)に換えて第3の基準電圧
(V3)を入力し、この入力した電圧(V3)と第2の基準
電圧(VR)と減算し積分する積分器と、この積分器の
後段に配置され、積分器の出力電圧と第2の基準電圧
(VR)とを比較する電圧比較器(A5)とを備え、第1
の基準電圧(V1)は第2の基準電圧(VR)より小であ
り、第2の基準電圧(VR)は第3の基準電圧(V3)よ
り小である。
A second two-wire measuring circuit according to the present invention includes at least two sensors for measuring various physical quantities,
An excitation circuit that holds these sensors in an active state, a switch circuit that selectively inputs one of the output signals of the plurality of sensors based on a control signal, and a switch circuit that is configured so that the gain can be changed by the control signal. Amplifier for amplifying the output signal from the differential amplifier, and an addition amplifier (A3 for adding the output voltage of the differential amplifier and the first reference voltage (V1) to shift the output voltage of the differential amplifier to a required level. ) And the output voltage (VA) of this summing amplifier (A3) are input, the input voltage (VA) and the second reference voltage (VR) are subtracted, integrated for a predetermined time, and then converted to the voltage (VA). The third reference voltage (V3) is input, the integrator that subtracts and integrates the input voltage (V3) and the second reference voltage (VR), and the integrator that is arranged after this integrator Voltage comparison that compares the output voltage with the second reference voltage (VR) With a container (A5), the first
Is smaller than the second reference voltage (VR), and the second reference voltage (VR) is smaller than the third reference voltage (V3).

本発明に係わる第3の2線式計測回路は、上記第1又
は第2の構成の2線式計測回路において、第2の基準電
圧(VR)、第1の基準電圧(V1)、第3の基準電圧(V
3)は、それぞれ、同一の基準電圧に基づいて得られる
電圧である。
A third two-wire measuring circuit according to the present invention is the two-wire measuring circuit of the first or second configuration, wherein the second reference voltage (VR), the first reference voltage (V1), and the third Reference voltage (V
3) is the voltage obtained based on the same reference voltage.

本発明に係わる第4の2線式計測回路は、上記第1の
構成において、電圧比較器のパルス幅を時間計測し、得
られた時系列ディジタル値を内蔵マイクロコンピュータ
で補正演算するように構成される。
A fourth two-wire measuring circuit according to the present invention is configured such that, in the above-mentioned first structure, the pulse width of the voltage comparator is time-measured and the obtained time-series digital value is corrected and calculated by a built-in microcomputer. To be done.

本発明に係わる第5の2線式計測回路は、上記第1の
構成において、センサは、計測対象の物理量に依存して
インピーダンスが変化するように構成される。
In a fifth two-wire measuring circuit according to the present invention, in the first configuration, the sensor is configured such that the impedance changes depending on the physical quantity of the measurement target.

本発明に係わる第6の2線式計測回路は、上記第1又
は第2の構成において、加算増幅器(A3)のプラス電源
端子とこの加算増幅器の回路駆動用の定電圧源(VCC)
との間に抵抗(34)を直列に接続し、且つ加算増幅器
(A3)のプラス電源端子とマイナス電源端子との間にバ
イパス用コンデンサ(35)を接続して構成される。
A sixth two-wire type measurement circuit according to the present invention is the positive power source terminal of the summing amplifier (A3) and a constant voltage source (Vcc) for driving the circuit of the summing amplifier in the first or second configuration.
A resistor (34) is connected in series between and, and a bypass capacitor (35) is connected between the positive power source terminal and the negative power source terminal of the summing amplifier (A3).

〔作用〕[Action]

本発明による2線式計測回路では、信号電圧の一定時
間積分値と一定電圧の積分値とが等しくなるまでの時間
を計測し、これによりディジタル値を求める2重積分形
A/D変換器を利用しており、高精度化と耐雑音性を向上
させると共に、所要のバイアス関係を有する加算増幅器
(前処理増幅回路部)を、可変利得増幅器と積分形A/D
変換器との間に設けることによって2線式計測回路への
積分形A/D変換器の適用を可能にしている。
In the two-wire measuring circuit according to the present invention, a double integration type in which the time until the constant value integral value of the signal voltage and the constant voltage integral value become equal to each other is measured and the digital value is obtained
It uses an A / D converter to improve precision and noise immunity, and to add a summing amplifier (preprocessing amplifier circuit) with a required bias relationship to a variable gain amplifier and an integral A / D converter.
By providing it between the converter and the converter, the integration type A / D converter can be applied to the two-wire measuring circuit.

また本発明による2線式計測回路では、回路各部の参
照電圧や励起電圧等を、単一の基準電圧に基づきこれを
分圧又は増幅することにより発生させ、2線式計測回路
の実現を可能にする。
Further, in the 2-wire type measurement circuit according to the present invention, the reference voltage, the excitation voltage, etc. of each part of the circuit are generated by dividing or amplifying the reference voltage based on a single reference voltage, thereby realizing the 2-wire type measurement circuit. To

〔実施例〕〔Example〕

以下に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明に係る2線式計測回路の一実施例を示
すブロック図、第2図は第1図に示した回路の要部を詳
細に示した回路図である。なお第1図中、実線は電力の
流れ、白抜き矢印はアナログ信号の流れ、ハッチングの
矢印はディジタル信号の流れを示す。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a two-wire type measuring circuit according to the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing in detail a main part of the circuit shown in FIG. In FIG. 1, the solid line indicates the flow of power, the white arrow indicates the flow of analog signals, and the hatched arrow indicates the flow of digital signals.

先ず第1図を参照して全体構成を説明する。第1図に
おいて1は2線式計測回路、2は受信装置である。2線
式計測回路1と受信装置は2は、2線によって形成され
た伝送路3によって接続される。受信装置2は受信回路
4、受信抵抗(Rs)5、DC電源(Vs)6で構成される。
受信抵抗5とDC電源6と2線式計測回路は直列的に接続
され、受信回路4は受信抵抗5の端子電圧を入力するよ
うに接続されている。伝送路3を流れる伝送信号の電流
値Isとしては一般に4〜20mAの直流定電流であり、また
Vsは通常24Vが使用される。この結果、2線式計測回路
1は、印加電圧が10V前後、電流が4mA以下の小電力で動
作するように設計されている。このように2線式計測回
路では低消費電力化を満たすように作られる。また2線
式計測回路1は内部に設けられた複数のセンサのそれぞ
れの感知動作に応答して動作する2端子定電流源として
構成され、受信回路4は、2線式計測回路1から出力さ
れた伝送電流Isに基づき発生する受信抵抗5の端子間電
圧を取り込み、これを計測することにより前記センサで
検出された被測定量を得る。
First, the overall configuration will be described with reference to FIG. In FIG. 1, 1 is a two-wire measuring circuit and 2 is a receiving device. The two-wire measuring circuit 1 and the receiving device 2 are connected by a transmission line 3 formed by two wires. The receiving device 2 includes a receiving circuit 4, a receiving resistor (Rs) 5, and a DC power source (Vs) 6.
The receiving resistor 5, the DC power source 6, and the two-wire measuring circuit are connected in series, and the receiving circuit 4 is connected so as to input the terminal voltage of the receiving resistor 5. The current value Is of the transmission signal flowing through the transmission line 3 is generally a DC constant current of 4 to 20 mA, and
Normally, 24V is used for Vs. As a result, the 2-wire measuring circuit 1 is designed to operate with a small electric power of an applied voltage of about 10 V and a current of 4 mA or less. In this way, the two-wire measurement circuit is made to satisfy the low power consumption. The two-wire measuring circuit 1 is configured as a two-terminal constant current source that operates in response to each sensing operation of a plurality of sensors provided inside, and the receiving circuit 4 outputs from the two-wire measuring circuit 1. The voltage across the terminals of the receiving resistor 5 generated based on the transmission current Is is taken in and measured, thereby obtaining the measured quantity detected by the sensor.

なお伝送路3には、外部その他のコミュニケータ7が
接続される。
An external communicator 7 is connected to the transmission line 3.

2線式計測回路1では複数の、例えば3個のセンサ8,
9,10を有し、これらのセンサ8,9,10は励起回路11によっ
て検出可能状態に励起されている。12は定電圧回路であ
り、定電圧回路12は伝送路3によって伝送されてくる電
圧を所定の定電圧に変換する。定電圧回路12の出力電圧
によって2線式計測回路の1の回路各部に安定な電圧が
供給されるが、第1図中では励起回路11への供給線のみ
示している。13はマルチプレクサであり、センサ8,9,10
からの出力信号を制御信号に基づいてスイッチを適宜に
切換え、選択して取り込む。14は可変利得増幅器であ
り、制御信号によってその利得が必要の値に調整され
る。可変利得増幅器14はマルチプレクサ13で選択された
センサ出力信号を増幅し、次段の2重積分型のA/D変換
器15に送給する。A/D変換器15は所定のレベルに増幅さ
れたセンサ検出信号をディジタル値に変換する。可変利
得増幅器14とA/D変換器15の回路構成及び作用について
は第2図を参照して後で詳述する。
In the two-wire measurement circuit 1, a plurality of, for example, three sensors 8,
9 and 10, these sensors 8, 9 and 10 are excited to a detectable state by an excitation circuit 11. Reference numeral 12 is a constant voltage circuit, and the constant voltage circuit 12 converts the voltage transmitted through the transmission line 3 into a predetermined constant voltage. The output voltage of the constant voltage circuit 12 supplies a stable voltage to each circuit portion of the two-wire measuring circuit, but in FIG. 1, only the supply line to the excitation circuit 11 is shown. 13 is a multiplexer, sensors 8, 9, 10
The output signal from the switch is appropriately selected by a switch based on the control signal, selected, and fetched. Reference numeral 14 is a variable gain amplifier, the gain of which is adjusted to a required value by a control signal. The variable gain amplifier 14 amplifies the sensor output signal selected by the multiplexer 13 and sends it to the double integration type A / D converter 15 in the next stage. The A / D converter 15 converts the sensor detection signal amplified to a predetermined level into a digital value. Circuit configurations and operations of the variable gain amplifier 14 and the A / D converter 15 will be described later in detail with reference to FIG.

16は信号演算・制御処理機能を有したCPU(マイクロ
コンピュータ)であり、17はCPU16に付設されたメモリ
である。18はCPU16で演算・補正された結果を再びアナ
ログ信号に変換するD/A変換器であり、D/A変換器18の出
力は電圧・電流変換器19で対応した電流に変換される。
2線式計測回路1のその他の回路構成としては、前述し
た外部のコミュニケータ7と相互通信を行うためのディ
ジタル送受信回路20が付与されている。また上記CPU16
は、マルチプレクサ13と可変利得増幅器14とA/D変換器1
5に対してそれらの回路条件を設定するための前述した
各制御信号を与える。
Reference numeral 16 is a CPU (microcomputer) having a signal calculation / control processing function, and 17 is a memory attached to the CPU 16. Reference numeral 18 denotes a D / A converter that converts the result calculated / corrected by the CPU 16 into an analog signal again, and the output of the D / A converter 18 is converted into a corresponding current by the voltage / current converter 19.
As another circuit configuration of the two-wire measurement circuit 1, a digital transmission / reception circuit 20 for performing mutual communication with the above-described external communicator 7 is added. Also above CPU16
Includes a multiplexer 13, a variable gain amplifier 14, and an A / D converter 1
The above-mentioned control signals for setting those circuit conditions are given to 5.

上記構成を有する2線式計測回路1において、CPU16
は、メモリ17に格納された作動プログラムと制御データ
によって各センサ8〜10の出力信号、その他の信号、例
えば励起電圧や可変利得増幅器14の入力短絡状態信号を
走査して計測データを取り込む。マルチプレクサ13で選
択されたアナログのセンサ検出信号は、CPU16の制御の
下に適切な利得に設定された可変利得増幅器14で所要の
レベルまで増幅された後、A/D変換器15でディジタル値
に変換される。
In the 2-wire type measurement circuit 1 having the above configuration, the CPU 16
Scans the output signals of the sensors 8 to 10 and other signals, such as the excitation voltage and the input short-circuit state signal of the variable gain amplifier 14, according to the operation program and control data stored in the memory 17, and fetches the measurement data. The analog sensor detection signal selected by the multiplexer 13 is amplified to a required level by the variable gain amplifier 14 set to an appropriate gain under the control of the CPU 16, and then converted into a digital value by the A / D converter 15. To be converted.

上記の如く2線式計測回路1は、アナログ回路部分と
ディジタル回路部分から構成されるが、特にアナログ回
路部分の回路構成が計測限界を決定する。すなわちアナ
ログ回路部分が単電源で動作できると共に、ディジタル
回路部分とうまくインタフェースできることが、2線式
計測回路1を作る上で重要なポイントとなる。
As described above, the two-wire measuring circuit 1 is composed of an analog circuit portion and a digital circuit portion, but the circuit configuration of the analog circuit portion particularly determines the measurement limit. That is, it is an important point in making the two-wire measuring circuit 1 that the analog circuit part can operate with a single power supply and can interface well with the digital circuit part.

次に、2線式計測回路1におけるアナログ回路部分の
詳細な回路構成を第2図に基づいて説明する。
Next, a detailed circuit configuration of the analog circuit portion in the two-wire measuring circuit 1 will be described with reference to FIG.

第2図において8〜10はセンサ、11は励起回路、12は
定電圧回路、13はマルチプレクサ、14は可変利得増幅
器、15はA/D変換器である。センサ8〜10はそれぞれ例
えば2個又は4個の抵抗によって構成され、励起回路11
の出力電圧VEが印加される。センサ8〜10の検出出力
は、計測対象である各物理量に依存して変化するインピ
ーダンスに対応して発生する。センサ8〜10の出力はマ
ルチプレクサ13に入力される。定電圧回路12は抵抗31と
ツェナーダイオードZDの直列回路によって構成され、ツ
ェナーダイオードZDの端子電圧として定電圧VRが取り出
される。励起回路11は演算増幅器A7を用いて非反転増幅
回路として構成され、定電圧VRを所定レベルまで増幅
し、電圧VEを発生する。可変利得増幅器14は演算増幅器
A1,A2と梯子形に接続された複数の抵抗からなる抵抗群3
2と複数のスイッチ素子33とによって構成される。第2
図中可変利得増幅器14の出力部においてセンサ出力電圧
の同相分をVCとして示している。A/D変換器15は前処理
増幅回路15Aと2重積分形A/D変換器15Bによって構成さ
れる。前処理増幅回路15Aは演算増幅器A3と抵抗R1〜R4
で構成され、2重積分形A/D変換器15Bは増幅器A4〜A6と
抵抗R5〜R7とスイッチSW1〜SW3と積分コンデンサCによ
って構成される。2重積分形A/D変換器15Aは原理的に既
に公知なものであり、その作動は例えば特開昭42−2509
0号公報に開示される。なお第2図において2重積分形A
/D変換器の制御ロジック部の構成は省略されている。
In FIG. 2, 8 to 10 are sensors, 11 is an excitation circuit, 12 is a constant voltage circuit, 13 is a multiplexer, 14 is a variable gain amplifier, and 15 is an A / D converter. Each of the sensors 8 to 10 is composed of, for example, two or four resistors, and the excitation circuit 11
The output voltage V E of is applied. The detection output of the sensors 8 to 10 is generated corresponding to the impedance that changes depending on each physical quantity to be measured. The outputs of the sensors 8-10 are input to the multiplexer 13. Constant voltage circuit 12 is constituted by a series circuit of a resistor 31 and a Zener diode ZD, the constant voltage V R is extracted as the terminal voltage of the Zener diode ZD. The excitation circuit 11 is configured as a non-inverting amplifier circuit using the operational amplifier A7, amplifies the constant voltage V R to a predetermined level, and generates the voltage V E. The variable gain amplifier 14 is an operational amplifier
Resistor group 3 consisting of A1 and A2 and multiple resistors connected in ladder form
2 and a plurality of switch elements 33. Second
In the figure, the in-phase component of the sensor output voltage at the output of the variable gain amplifier 14 is shown as V C. The A / D converter 15 is composed of a preprocessing amplifier circuit 15A and a double integration type A / D converter 15B. The preprocessing amplifier circuit 15A includes an operational amplifier A3 and resistors R1 to R4.
The double integration A / D converter 15B is composed of amplifiers A4 to A6, resistors R5 to R7, switches SW1 to SW3, and an integrating capacitor C. The double integration type A / D converter 15A is already known in principle, and its operation is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 42-2509.
No. 0 is disclosed. In Fig. 2, double integral type A
The structure of the control logic part of the / D converter is omitted.

以上の構成を有するアナログ回路部分は、2線式計測
回路1を動作させるために、後述する如く単電源で動作
するように回路設計されている。更に2線式計測回路1
では、小電力で動作するアナログ回路部分とCPUを含む
ディジタル回路部分とが共存するように構成されている
ので、電源系を介してディジタル回路部分からアナログ
回路部分にパルス状雑音が混入するということは避けら
れない。かかるパルス状雑音の混入の問題を、本実施例
では後述するように積分形A/D変換器を採用して回路設
計することにより解決している。
The analog circuit portion having the above-described configuration is designed to operate with a single power source, as described later, in order to operate the two-wire measuring circuit 1. 2-wire measurement circuit 1
Since the analog circuit part that operates with low power and the digital circuit part including the CPU coexist, pulse-like noise is mixed from the digital circuit part to the analog circuit part through the power supply system. Is inevitable. In the present embodiment, the problem of such mixing of pulse noise is solved by employing an integrating A / D converter and designing the circuit as described later.

次に、積分器の動作を説明する。ここで、増幅器A6の
出力電圧(第1の基準電圧)V1は、定電圧(第2の基準
電圧)VRより大であり、この電圧VRは、スイッチSW2
に供給される電圧(第3の基準電圧)V3より大となるよ
うに設定されている。また、基準電圧V1は、演算増幅器
(加算増幅器)A3において、可変利得増幅器14の出力と
加算されるので、増幅器A3の出力電圧VAは、定電圧VR
より大となる。これにより、各部の電圧の関係は、VA
>VR>V3を満足する構成となっている。第1のフェー
ズではスイッチSW1及びSW2が共にオフ、スイッチSW3が
オンであり、積分コンデンサCは完全に放電されてい
る。このとき、積分回路15Bは反転増幅器として働き、
その出力電圧V0の値は、電圧VRと同一となる。第2の
フェーズではスイッチSW1がオン、スイッチSW3及びSW2
がオフであり、スイッチSW1がオンになると同時に図示
しないカウンタで基準クロックの計数を開始する。この
場合、積分用演算増幅器A4の出力電圧V0は次式によって
与えられる。
Next, the operation of the integrator will be described. Here, the output voltage (first reference voltage) V1 of the amplifier A6 is higher than the constant voltage (second reference voltage) VR, and this voltage VR is the switch SW2.
Is set to be higher than the voltage (third reference voltage) V3 supplied to the. Further, since the reference voltage V1 is added to the output of the variable gain amplifier 14 in the operational amplifier (summing amplifier) A3, the output voltage VA of the amplifier A3 is the constant voltage VR.
Will be greater. As a result, the relation of the voltage of each part is VA
>VR> V3 is satisfied. In the first phase, the switches SW1 and SW2 are both off, the switch SW3 is on, and the integrating capacitor C is completely discharged. At this time, the integrating circuit 15B functions as an inverting amplifier,
The value of the output voltage V0 is the same as the voltage VR. In the second phase, switch SW1 is on, switches SW3 and SW2
Is off, and at the same time when the switch SW1 is turned on, a counter (not shown) starts counting the reference clock. In this case, the output voltage V 0 of the integrating operational amplifier A4 is given by the following equation.

このとき、電圧V0は、電圧VRから下降する動作をす
る。
At this time, the voltage V0 operates to drop from the voltage VR.

カウンタがNSを計数した後の出力は、クロック時間
をτとすると、 V0=VR−(VA−VR)((NSτ)/(R7・C))とな
る。
The output after the counter has counted NS is V0 = VR- (VA-VR) ((NS [tau]) / (R7.C)) when the clock time is [tau].

第3のフェーズでは、計数値が一定値NSに達した時
に、スイッチSW1をオフ、スイッチSW2をオンにして積分
用演算増幅器A4の入力を基準電圧によって与えられる基
準電圧V3に切換え、更に前記カウンタで新たに計数を開
始する。t′後の積分用演算増幅器A4の出力は、 となる。このとき、電圧V0は上昇する。
In the third phase, when the count value reaches a constant value N S , the switch SW1 is turned off and the switch SW2 is turned on to switch the input of the integrating operational amplifier A4 to the reference voltage V3 given by the reference voltage, and The counter newly starts counting. The output of the integrating operational amplifier A4 after t ′ is Becomes At this time, the voltage V0 rises.

次に次段の電圧比較器A5で、積分用演算増幅器A4の出
力電圧V0と基準電圧VRとの関係において、V0=VRとなる
瞬間を検出し、前記のカウンタにおける計数をN0で停止
させるものとすれば、次の関係式が成立する。
Next, the voltage comparator A5 at the next stage detects the moment when V 0 = V R in the relation between the output voltage V 0 of the integrating operational amplifier A4 and the reference voltage V R, and counts the counter by N. Assuming that it is stopped at 0 , the following relational expression holds.

−(VA−VR)(NSτ/(R7・C)) +VR(N0τ/(R7・C))=0 この式により、 が得られ、積分形A/D変換器15Bに入力されたアナログ電
圧VAがディジタル量N0に変換されたことになる。
− (VA−VR) (NSτ / (R7 · C)) + VR (N0τ / (R7 · C)) = 0 From this formula, Thus, the analog voltage V A input to the integrating A / D converter 15B is converted into the digital amount N 0 .

前記の如く2重積分形A/D変換器15Bの変換プロセスに
従えば、入力電圧VA又は基準電圧VRは積分処理を受ける
ので、当該入力電圧及び基準電圧にパルス性の雑音が混
入しても、雑音の存在時間が積分時間NSτに比較して短
い時間であれば、出力の値に大きな影響を与えず、雑音
に起因する誤差はほとんど生じない。また積分形A/D変
換器では、変換時間が長くなるが、その間において入力
信号をアナログ的に平均化していることになるので、1
回のA/D変換で十分なS/N比を確保することができる。
According to the conversion process of the double integration type A / D converter 15B as described above, the input voltage V A or the reference voltage V R is subjected to the integration process, so that pulse noise is mixed into the input voltage and the reference voltage. However, if the existence time of the noise is shorter than the integration time N S τ, it does not significantly affect the output value, and the error caused by the noise hardly occurs. Moreover, in the integral type A / D converter, the conversion time becomes long, but since the input signal is averaged in analog during that time,
A sufficient S / N ratio can be secured by performing A / D conversion once.

以上の動作を、他の方式のA/D変換器(例えばR−2R
抵抗ラダーを用いた逐次比較方式、特開昭59−114930号
公報に開示される方式等)を用いた場合と比較すると、
これらの方式のA/D変換器では、ディジタル値を定める
タイミングを、入力電圧の瞬時値と所要の基準値とを比
較することにより決定している。従ってディジタル回路
部分に由来するパルス状雑音が混入する可能性を考慮す
ると、可変利得増幅器14の応答帯域を制限したり、繰り
換し計測を行ってディジタル的に平均値を求めるという
回路構成が要求される。このため、CPU16では、低電力
動作に起因して処理能力が低減化されているにも拘ら
ず、頻繁にデータ取込み処理が要求され、本来の仕事で
ある補正演算処理等を行う時間が制約を受けるという不
具合が発生する。更に、可変利得増幅器14の帯域を制限
するために、センサ8〜10からの出力信号をマルチプレ
クサ13で切換えるごとに、可変利得増幅器14の動作が安
定するまでの間A/D変換動作を開始できないという不具
合が発生する。従って上記の不具合によって、積分形以
外の他の方式のA/D変換器を使用する場合には、実際
上、2線式計測回路を実現することは不可能である。
The above operation is performed by another type of A / D converter (for example, R-2R).
Compared with the case of using the successive approximation method using a resistance ladder, the method disclosed in JP-A-59-114930, etc.,
In these types of A / D converters, the timing for determining the digital value is determined by comparing the instantaneous value of the input voltage with a required reference value. Therefore, considering the possibility that pulse-like noise originating from the digital circuit part is mixed, a circuit configuration is required that limits the response band of the variable gain amplifier 14 or repeats measurement to digitally obtain an average value. To be done. Therefore, in the CPU 16, although the processing capability is reduced due to the low power operation, the data acquisition process is frequently requested, and the time for performing the correction calculation process which is the original work is limited. The problem of receiving it occurs. Further, in order to limit the band of the variable gain amplifier 14, every time the output signals from the sensors 8 to 10 are switched by the multiplexer 13, the A / D conversion operation cannot be started until the operation of the variable gain amplifier 14 becomes stable. The problem occurs. Therefore, due to the above problems, it is practically impossible to realize a two-wire measuring circuit when using an A / D converter other than the integral type.

2線式計測回路では、回路が正常に動作するためには
回路各部のすべての電圧信号が、基準となる電位(接地
電位)に対して同極性になることが要求される。第2図
の回路において単電源動作を行うための回路条件は、回
路中の各部の電圧V1とVRとV3との大小関係に関して、 V1>VR>V3又はV1<VR<V3 となることであり、本実施例の回路ではこの条件を満た
すように設計されている。
In the two-wire measurement circuit, in order for the circuit to operate normally, it is required that all voltage signals of each part of the circuit have the same polarity with respect to a reference potential (ground potential). The circuit condition for the single power supply operation in the circuit of FIG. 2 is V1> V R > V3 or V1 <V R <V3 with respect to the magnitude relationship among the voltages V1, V R and V3 of each part in the circuit. Therefore, the circuit of this embodiment is designed to satisfy this condition.

ただし、V1<VR<V3の場合は、V1>VR>V3の場合の
電圧V0の上昇及び下降が反転する。いずれの場合におい
ても、電圧VRを基準として、電圧V0は上昇及び下降す
る必要があり、電圧V1とV3とは、互いに異なる電圧値で
あり、かつ、電圧VRは、電圧V1とV3との間の電圧値と
ならなければならない。
However, in the case of V1 <VR <V3, the rise and fall of the voltage V0 in the case of V1>VR> V3 are reversed. In either case, the voltage V0 needs to rise and fall on the basis of the voltage VR, the voltages V1 and V3 have different voltage values, and the voltage VR is between the voltages V1 and V3. Must be the voltage value of.

そのため、上述のように、V1>VR>V3又はV1<VR<
V3のいずれかの条件を満足する必要がある。
Therefore, as described above, V1>VR> V3 or V1 <VR <
Must meet one of the V3 requirements.

なお、V1<VR<V3の条件においては、第3フェーズ
では、t′秒後の積分用演算増幅器A4の出力は、次式の
ようになる。
Under the condition of V1 <VR <V3, in the third phase, the output of the integrating operational amplifier A4 after t ′ seconds is as follows.

センサ8〜10の出力信号では接地電位に対する同相電
圧が必ずしも等しくない。第2図の回路では、センサ8
〜10のいずれのセンサを選択しても同相電圧が励起回路
11の出力電圧VEの約1/2になるように設定されている。
また可変利得増幅器14における演算増幅器A1,A2は差動
入力及び差動出力の増幅器である。従って、可変利得増
幅器14では各センサの出力電圧中の同相電圧成分は増幅
されず、差動電圧成分のみが増幅される。このようにし
て、センサ出力の同相成分の影響を実用上無視できる値
まで相殺するように回路を構成する。可変利得増幅器14
で増幅されたセンサ出力の差動電圧成分は、次段のレベ
ルシフト加算増幅を行う前処理増幅回路15Aで所定のレ
ベルまで増幅され、2重積分形A/D変換器15Bのステージ
に供給される。単電源動作を必要とする2線式計測回路
では、前処理増幅回路15Aにおいて同相成分相殺条件を
満たすようにR1/R2=R3/R4の関係が成立している。2重
積分形A/D変換器15Bでは、前述した通り、加算増幅器A3
の出力VAを所定時間積分した後、接地電位又は一定電位
で逆方向に積分し、A/D変換器15Bの当該積分器の出力電
圧が、基準電圧VRと一致するまでの時間をカウンタで計
測し、センサ出力に対応するディジタル値を得るように
している。また上記積分器において積分時間を抵抗R7に
関して不感状態とするには、積分器すなわち積分用演算
増幅器A4の正入力端子の電位は、電圧比較器A5の基準電
位VRと一致させる必要がある。
In the output signals of the sensors 8 to 10, the common mode voltage with respect to the ground potential is not always equal. In the circuit of FIG. 2, the sensor 8
Common-mode voltage is generated by the excitation circuit regardless of which sensor is selected.
It is set to be about half the output voltage V E of 11.
The operational amplifiers A1 and A2 in the variable gain amplifier 14 are differential input and differential output amplifiers. Therefore, the variable gain amplifier 14 does not amplify the in-phase voltage component in the output voltage of each sensor, but only the differential voltage component. In this way, the circuit is configured to cancel the influence of the in-phase component of the sensor output to a value that can be practically ignored. Variable gain amplifier 14
The differential voltage component of the sensor output amplified by is amplified to a predetermined level by the pre-processing amplifier circuit 15A that performs level shift addition amplification in the next stage, and is supplied to the stage of the double integration A / D converter 15B. It In the two-wire measurement circuit that requires a single power supply operation, the relationship of R1 / R2 = R3 / R4 is established so that the pre-processing amplifier circuit 15A satisfies the in-phase component cancellation condition. In the double integration type A / D converter 15B, as described above, the summing amplifier A3
After integrating the output V A for a predetermined time, it is integrated in the reverse direction at the ground potential or constant potential, and the time until the output voltage of the integrator of the A / D converter 15B matches the reference voltage V R is counted. Is measured and the digital value corresponding to the sensor output is obtained. Also in the insensitive state integration time with respect to the resistor R7 in the integrator, the potential of the positive input terminal of the integrator i.e. integrating operational amplifier A4, it is necessary to match the reference potential V R of the voltage comparator A5.

以上のように2重積分形A/D変換器15Bの積分器でデュ
アルスロープの積分動作を正常に行わせるには、加算増
幅用の演算増幅器A3の出力VAが、計測対象のセンサの出
力信号の大小及び極性に依存せず、常にVA≧VR又はVA
VRであることが必要である。すなわち、計測中におい
て、VAとVRの大小関係が反対になることは禁じられる。
As described above, in order for the integrator of the double integration type A / D converter 15B to properly perform the dual slope integration operation, the output VA of the operational amplifier A3 for addition amplification is the output of the sensor to be measured. Regardless of signal magnitude and polarity, always V A ≧ V R or V A
Must be V R. That is, it is forbidden to reverse the magnitude relationship between V A and V R during measurement.

そこで、本発明においては、計測中において、上記V
A≧VRを満足させるために、可変利得増幅器14と2重積
分形A/D変換器15Bとの間に加算増幅器A3を配置し、V1>
VRを満足する電圧V1を加算増幅器A3の入力信号に加算
させる。また、上記VA≦VRを満足させるために、V1<
VRを満足する電圧V1を加算増幅器A3の入力信号に加算
するように構成する。
Therefore, in the present invention, the above V
In order to satisfy A ≧ VR, a summing amplifier A3 is arranged between the variable gain amplifier 14 and the double integration type A / D converter 15B, and V1>
A voltage V1 satisfying VR is added to the input signal of the summing amplifier A3. In order to satisfy the above VA ≦ VR, V1 <
The voltage V1 satisfying VR is added to the input signal of the summing amplifier A3.

2線式計測回路1において前述した条件が満足される
時、センサ回路を含む回路全体を単一電圧と接地電圧と
の間で動作させることができ、単電源動作が可能とな
る。ここで具体的な数値例を述べるとVCC=6.2V、V1=
3.65V、VR=2.1V、V3=0V、R1=R3=68KΩ、R2=R4=92
KΩ、R7=420KΩである。
When the above-mentioned conditions are satisfied in the two-wire type measurement circuit 1, the entire circuit including the sensor circuit can be operated between a single voltage and the ground voltage, and a single power supply operation can be performed. To give a concrete example of numerical values, V CC = 6.2V, V1 =
3.65V, V R = 2.1V, V3 = 0V, R1 = R3 = 68KΩ, R2 = R4 = 92
KΩ and R7 = 420KΩ.

次に2線式計測回路1は、伝送信号Isが最小で4mAで
あるため、全回路が4mA以下の消費電力で動作する必要
がある。このため、回路各部はできるだけ小さい電流で
動作させることになる。動作電流が小さいと、第2図に
示されたアナログ回路部分は電源を経由してディジタル
回路部分からの雑音を受けやすくなる。そこで本実施例
では、加算増幅用演算増幅器A3の電源端子と電源VCC
の間に抵抗34を挿入し、これにコンデンサ35によるバイ
パス路を形成することで対策を施している。演算増幅器
A3の消費電流を100μAとすれば、数KΩの抵抗を挿入
することができ、バイパスコンデンサを1μFとすれ
ば、フィルタ効果は100Hz程度以上で期待することがで
きる。回路は低電力化のため帯域が狭くなっており、こ
のため電源フィルタは抵抗でも効果的な定数にする必要
がある。従来の如くコンデンサのみ或いはLCフィルタで
同じ効果を得るためには、極めて大きな素子定数とな
り、実用性が低い。
Next, in the 2-wire measuring circuit 1, since the transmission signal Is is 4 mA at the minimum, it is necessary that all circuits operate with power consumption of 4 mA or less. Therefore, each part of the circuit is operated with a current as small as possible. When the operating current is small, the analog circuit portion shown in FIG. 2 is likely to receive noise from the digital circuit portion via the power supply. Therefore, in this embodiment, a countermeasure is taken by inserting a resistor 34 between the power supply terminal of the operational amplifier A3 for summing amplification and the power supply V CC and forming a bypass path by the capacitor 35 in this. Operational amplifier
If the consumption current of A3 is 100 μA, a resistor of several KΩ can be inserted, and if the bypass capacitor is 1 μF, the filter effect can be expected at about 100 Hz or more. The circuit has a narrow band due to low power consumption. Therefore, the power supply filter needs to be an effective constant even with a resistor. In order to obtain the same effect with only a capacitor or an LC filter as in the conventional case, the element constant becomes extremely large and the practicality is low.

また前述した通り、本実施例の回路では定電圧ダイオ
ードZDによって一定の単一基準電圧を発生するように構
成している。そしてこの単一の基準電圧に基づいて、非
反転演算増幅器A6,A7を用いて必要とされる所定電圧を
得るように構成している。
Further, as described above, the circuit of this embodiment is configured to generate a constant single reference voltage by the constant voltage diode ZD. Then, based on this single reference voltage, the non-inverting operational amplifiers A6 and A7 are used to obtain a required predetermined voltage.

本実施例の2線式計測回路において、センサ8〜10は
計測対象の物理量に依存してインピーダンスが変化する
形式のものである。このような場合、センサの出力ΔVs
はVE、すなわちVRに比例し、ΔVs=kVRとなる。センサ
出力は前述した通り、そのA/D変換値がVRに比例するの
でkは となり、変換結果はVRに依存しない。従って、基準電圧
VRを発生する基準電圧源の回路は高性能なものである必
要はなく、低コストの素子を使用することができる。
In the two-wire measuring circuit of this embodiment, the sensors 8 to 10 are of a type in which the impedance changes depending on the physical quantity to be measured. In such a case, the sensor output ΔVs
Is proportional to V E , that is, V R , and ΔVs = kV R. As described above, the sensor output is proportional to V R in its A / D conversion value, so k is And the conversion result does not depend on V R. Therefore, the reference voltage
The circuit of the reference voltage source that generates V R does not need to be high performance, and low cost devices can be used.

可変利得増幅器14は第2図に示すように梯子形抵抗回
路を用いて帰還部を設けている。かかる回路構成によれ
ば、狭い抵抗比で大きな利得可変幅を得ることができ
る。第3図において可変利得増幅器14の詳細な回路構成
を示す。この回路によれば、梯子状に接続された抵抗r1
〜r12を備え、これの抵抗r1〜r12をすべて同一の抵抗と
すれば、可変利得増幅器14の利得は3.41〜575倍まで変
化させることができる。定数を適当に選択すれば、任意
の等比級数で各ステップごとに利得を選択することが可
能となる。仮に抵抗r8とr9とr10が存在しない構成で
は、必要な抵抗の最大値と最小値の比は数十倍に達す
る。第3図の構成によれば、極めて小さい抵抗比の抵抗
のみで可変利得増幅器14を構成することができる。モノ
リシックICやハイブリッドICでは、高精度の抵抗比と温
度係数比を得るには数倍以下の抵抗比であることが望ま
れている。従って、第2図の構成が性能向上に寄与する
ことは明らかである。
As shown in FIG. 2, the variable gain amplifier 14 uses a ladder resistance circuit to provide a feedback section. According to such a circuit configuration, a large gain variable width can be obtained with a narrow resistance ratio. FIG. 3 shows a detailed circuit configuration of the variable gain amplifier 14. According to this circuit, ladder-connected resistors r1
~ R12 and if the resistors r1 to r12 are all the same resistance, the gain of the variable gain amplifier 14 can be changed up to 3.41 to 575 times. Proper selection of the constant makes it possible to select the gain for each step in any geometric series. If the resistors r8, r9, and r10 do not exist, the required ratio of the maximum value and the minimum value of the resistance reaches several tens of times. According to the configuration of FIG. 3, the variable gain amplifier 14 can be configured with only resistors having extremely small resistance ratios. In monolithic ICs and hybrid ICs, it is desired that the resistance ratio be several times or less in order to obtain a highly accurate resistance ratio and temperature coefficient ratio. Therefore, it is clear that the configuration of FIG. 2 contributes to the performance improvement.

なおセンサ8〜10の出力信号の代わりに、マルチプレ
クサ13の入力端子の短絡状態、一定電圧源を測定すれ
ば、可変利得増幅器14の感度やオフセットの影響を自動
補正することができる。
By measuring the short-circuited state of the input terminal of the multiplexer 13 or the constant voltage source instead of the output signals of the sensors 8 to 10, the influence of the sensitivity and offset of the variable gain amplifier 14 can be automatically corrected.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上の説明で明らかなように本発明によれば、測定精
度及び耐雑音性が高い積分形A/D変換器を用いて2線式
計測回路を構成することができ、複数の各種センサを用
いた外乱の影響を低減することのできるアナログ/ディ
ジタル混合回路を構成することができるので、2線式計
測回路の低コスト化及び高性能化を容易に達成すること
ができる。また本発明によれば、基準電圧源の共通化を
行うようにしたため、一層の高性能化及び低コスト化を
達成できる。更に加算用増幅器と電源との間に所定の抵
抗とバイパスコンデンサを設けるようにしたため、耐雑
音性が一層向上する。
As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to configure a two-wire measurement circuit using an integral A / D converter having high measurement accuracy and noise resistance, and use a plurality of various sensors. Since the analog / digital mixed circuit capable of reducing the influence of the external disturbance can be configured, the cost reduction and the high performance of the two-wire measurement circuit can be easily achieved. Further, according to the present invention, since the reference voltage source is commonly used, it is possible to further improve the performance and reduce the cost. Furthermore, since a predetermined resistance and a bypass capacitor are provided between the adding amplifier and the power supply, noise resistance is further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明に係る2線式計測回路の全体構成を示す
ブロック図、第2図は2線式計測回路の要部の詳細な構
成を示した回路図、第3図は可変利得増幅器の詳細回路
図である。 〔符号の説明〕 1……2線式計測回路 2……受信装置 3……伝送路 8,9,10……センサ 11……励起回路 12……定電圧回路 13……マルチプレクサ 14……可変利得増幅器 15……A/D変換器 15A……前段増幅回路 15B……2重積分形A/D変換器 16……CPU(マイクロコンピュータ)
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a two-wire type measuring circuit according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the main parts of the two-line type measuring circuit, and FIG. 3 is a variable gain amplifier. 3 is a detailed circuit diagram of FIG. [Explanation of symbols] 1 ... 2-wire type measurement circuit 2 ... Reception device 3 ... Transmission line 8,9,10 ... Sensor 11 ... Excitation circuit 12 ... Constant voltage circuit 13 ... Multiplexer 14 ... Variable Gain amplifier 15 …… A / D converter 15A …… Preliminary amplification circuit 15B …… Double integration type A / D converter 16 …… CPU (microcomputer)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】それぞれ種々の物理量を計測する少なくと
も2個以上のセンサと、これらのセンサを能動状態に保
持する励起回路と、制御信号に基づき複数の前記センサ
の出力信号のいずれかを選択的に入力するスイッチ回路
と、制御信号により利得を変化可能に構成され、前記ス
イッチ回路からの出力信号を増幅する差動増幅器と、こ
の作動増幅器の出力電圧と第1基準電圧(V1)とを加算
し、前記差動増幅器の出力電圧を所要のレベルにシフト
する加算増幅器(A3)と、この加算増幅器(A3)の出力
電圧(VA)を入力し、入力した電圧(VA)と第2の基
準電圧(VR)とを減算し所定時間積分した後、電圧
(VA)に換えて第3の基準電圧(V3)を入力し、この
入力した電圧(V3)と第2の基準電圧(VR)とを減算
し積分する積分器と、この積分器の後段に配置され、積
分器の出力電圧と第2の基準電圧(VR)とを比較する
電圧比較器(A5)とを備え、第1の基準電圧(V1)は第
2の基準電圧(VR)より大であり、第2の基準電圧
(VR)は第3の基準電圧(V3)より大であることを特
徴とする2線式計測回路。
1. At least two or more sensors each measuring various physical quantities, an excitation circuit for keeping these sensors in an active state, and selectively one of a plurality of output signals of the sensors based on a control signal. And a differential amplifier configured to change the gain by a control signal and amplifying an output signal from the switch circuit, and an output voltage of the operational amplifier and a first reference voltage (V1) are added. Then, the summing amplifier (A3) for shifting the output voltage of the differential amplifier to a required level and the output voltage (VA) of the summing amplifier (A3) are input, and the input voltage (VA) and the second reference After subtracting the voltage (VR) and integrating for a predetermined time, the third reference voltage (V3) is input instead of the voltage (VA), and the input voltage (V3) and the second reference voltage (VR) are input. The integrator that subtracts and integrates And a voltage comparator (A5) that is arranged in a subsequent stage of the voltage comparator and that compares the output voltage of the integrator with the second reference voltage (VR). The first reference voltage (V1) is the second reference voltage (V1). A two-wire measuring circuit characterized in that it is higher than VR) and the second reference voltage (VR) is higher than the third reference voltage (V3).
【請求項2】それぞれ種々の物理量を計測する少なくと
も2個以上のセンサと、これらのセンサを能動状態に保
持する励起回路と、制御信号に基づき複数の前記センサ
の出力信号のいずれかを選択的に入力するスイッチ回路
と、制御信号により利得を変化可能に構成され、前記ス
イッチ回路からの出力信号を増幅する差動増幅器と、こ
の差動増幅器の出力電圧と第1の基準電圧(V1)とを加
算し、前記差動増幅器の出力電圧を所要のレベルにシフ
トする加算増幅器(A3)と、この加算増幅器(A3)の出
力電圧(VA)を入力し、入力した電圧(VA)と第2の
基準電圧(VR)とを減算し所定時間積分した後、電圧
(VA)に換えて第3の基準電圧(V3)を入力し、この
入力した電圧(V3)と第2の基準電圧(VR)とを減算
し積分する積分器と、この積分器の後段に配置され、積
分器の出力電圧と第2の基準電圧(VR)とを比較する
電圧比較器(A5)とを備え、第1の基準電圧(V1)は第
2の基準電圧(VR)より小であり、第2の基準電圧
(VR)は第3の基準電圧(V3)より小であることを特
徴とする2線式計測回路。
2. At least two or more sensors each measuring various physical quantities, an excitation circuit for holding these sensors in an active state, and a selective one of the output signals of the plurality of sensors based on a control signal. And a differential amplifier configured to change the gain by a control signal and amplifying an output signal from the switch circuit, an output voltage of the differential amplifier, and a first reference voltage (V1). Is added to shift the output voltage of the differential amplifier to a required level, and the output voltage (VA) of the summing amplifier (A3) is input, and the input voltage (VA) and the second voltage After subtracting the reference voltage (VR) of the above and integrating for a predetermined time, the third reference voltage (V3) is input instead of the voltage (VA), and the input voltage (V3) and the second reference voltage (VR ) And an integrator that subtracts and integrates A voltage comparator (A5) that is arranged in the latter stage of the divider and that compares the output voltage of the integrator and the second reference voltage (VR), and the first reference voltage (V1) is the second reference voltage A two-wire measuring circuit characterized in that it is smaller than (VR) and the second reference voltage (VR) is smaller than the third reference voltage (V3).
【請求項3】請求項1又は2記載の2線式計測回路にお
いて、前記第2の基準電圧(VR)、第1の基準電圧(V
1)、第3の基準電圧(V3)は、それぞれ、同一の基準
電圧に基づいて得られる電圧であることを特徴とする2
線式計測回路。
3. The two-wire measuring circuit according to claim 1, wherein the second reference voltage (VR) and the first reference voltage (V
1) and the third reference voltage (V3) are voltages obtained based on the same reference voltage, respectively 2
Wire measuring circuit.
【請求項4】請求項1記載の2線式計測回路において、
前記電圧比較器のパルス幅を時間計測し、得られた時系
列ディジタル値を内蔵マイクロコンピュータで補正演算
するように構成されたことを特徴とする2線式計測回
路。
4. The two-wire measuring circuit according to claim 1,
A two-wire measuring circuit, characterized in that the pulse width of the voltage comparator is time-measured, and the time-series digital value obtained is corrected and calculated by a built-in microcomputer.
【請求項5】請求項1記載の2線式計測回路において、
前記センサは、計測対象の物理量に依存してインピーダ
ンスが変化するように構成されたことを特徴とする2線
式計測回路。
5. The two-wire measuring circuit according to claim 1,
The two-wire measurement circuit, wherein the sensor is configured so that the impedance changes depending on the physical quantity of the measurement target.
【請求項6】請求項1記載の2線式計測回路において、
前記加算増幅器(A3)のプラス電源端子とこの加算増幅
器の回路駆動用の定電圧源(VCC)との間に抵抗(34)
を直列に接続し、且つ前記加算増幅器(A3)のプラス電
源端子とマイナス電源端子との間にバイパス用コンデン
サ(35)を接続したことを特徴とする2線式計測回路。
6. The two-wire measuring circuit according to claim 1,
A resistor (34) is provided between the positive power supply terminal of the adding amplifier (A3) and a constant voltage source (Vcc) for driving the circuit of the adding amplifier (A3).
Is connected in series and a bypass capacitor (35) is connected between the positive power supply terminal and the negative power supply terminal of the summing amplifier (A3).
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