JPH11134588A

JPH11134588A - アナログ入力装置

Info

Publication number: JPH11134588A
Application number: JP29662897A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Sakai; 悟史酒井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-10-29
Filing date: 1997-10-29
Publication date: 1999-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】各種の複数のトランスデューサからアナログ
電圧・電流信号を直接入力してデジタル信号を出力する
ことが可能なアナログ入力装置を提供する。【解決手段】通常型トランスデューサ６０’と測温抵
抗体型トランスデューサ６０を含む複数種のトランスデ
ューサから入力する複数のアナログ電圧又は電流信号を
所定のディジタル信号に変換し、変換したディジタル信
号を外部に出力するアナログ入力装置５０において、こ
れら複数種のトランスデューサからのアナログ電圧又は
電流信号を入力するための入力端子部４を、複数の入力
端子組から構成し、少なくともその入力端子組の構成す
る入力端子を、通常型トランスデューサ用の端子２３、
共通のＧＮＤ端子２５、そして、測温抵抗体型トランス
デューサ用の端子２４、２６から構成して、これら両者
に兼用可能な構造とし、測温抵抗体などの入力において
もトランスデューサなしで直接入力することを可能にし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、監視システムなど
において各種の監視装置からのアナログ入力信号を入力
してディジタルデータに変換して転送ネットワークへ出
力するアナログ入力装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、工場などにおいて各種の監視装置
を配置して検出を行い、これら監視装置からの検出信号
を中央コントローラを構成するコンピュータ（例えば、
パーソナルコンピュータ）へ入力して所定の演算を行
い、これをディスプレやプリンタ等の出力装置に表示す
る監視システムが広く利用されている。

【０００３】かかる監視システムでは、工場内の各所に
各種の監視装置、すなわち、トランスデューサが配置さ
れており、そのため、これら監視装置であるトランスデ
ューサが配置された場所から中央コントローラが配置さ
れた場所まで、その検出したデータを転送する必要があ
る。かかるデータ転送には、通常、例えばイーサネット
やその他の各種データ転送ネットワークが利用されてお
り、これら各種の監視装置（トランスデューサ）からの
検出出力は、いわゆる、入力ユニットと呼ばれる機器を
介して取り込まれ、布設されたデータ転送ネットワーク
を介して中央コントローラへデータ転送される。

【０００４】ところで、工場内に配置される監視装置
（トランスデューサ）には、検出信号がディジタル信号
である場合もあるが、一般的には、被検出対象であるア
ナログ量をアナログ信号として検出して出力するものが
多い。そこで、かかる監視装置からのアナログ信号を入
力してこれをディジタル信号に変換し、これをデータ転
送ネットワークを介して、システムを構成する上位機種
へ、あるいは、中央コントローラへデータ転送する、い
わゆる、アナログ入力ユニットと呼ばれる装置が広く利
用されている。

【０００５】ここで、かかる従来技術になるアナログ入
力装置（ユニット）について、添付の図６により簡単に
説明する。図において、アナログ入力装置１０４は、各
種のアナログ量１００を入力として、これらアナログ量
を検出するためのトランスデューサ１０１からのアナロ
グ入力信号（電流信号又は電圧信号）を取り込む。そし
て、このアナログ入力装置１０４は、その内部に内蔵さ
れた変換器（Ａ／Ｄコンバータ）により所定のディジタ
ル信号に変換して上位機種へ出力する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のアナログ入力装置（ユニット）においては、例え
ば、温度１０５であるアナログ量を入力とし、このアナ
ログ量を検出するための測温抵抗体１０６を含むトラン
スデューサを接続した場合には、このままでは、入力ユ
ニット１０４は処理できない。

【０００７】すなわち、検出されたアナログ量を電圧あ
るいは電流信号に変換してから入力する必要があった。
これは、上記従来のアナログ入力装置（ユニット）は、
トランスデューサ１０１からのアナログ入力信号（電流
信号又は電圧信号）を取り込んで、これをディジタル信
号に変換して上位機種へ出力するものであるためであ
り、例えば、上記のような測温抵抗体１０６を含むトラ
ンスデューサを接続して取り込もうとする場合には、図
中に破線１１０で示すように、さらに、測温抵抗体専用
の入力装置を使うか、あるいは、トランスデューサによ
り電圧あるいは電流信号に変換する必要があった。な
お、このように、アナログ入力信号（電流信号又は電圧
信号）を取り出す場合、その機器にさらにトランスデュ
ーサ等を必要とする機器としては、上記の測温抵抗体の
他にも、多々の機器が存在し、以後、これを測温抵抗体
型トランスデューサと称する。

【０００８】そのため、従来では、かかる測温抵抗体型
トランスデューサをも含めて監視システムを構成しよう
とする場合、簡単に布設して入力することが出来ないと
いう問題点があった。これは、上記の測温抵抗体型トラ
ンスデューサでは、工場内の所定の位置に設置した後、
その出力信号を電流信号又は電圧信号として取り込むた
めに、さらに、その専用の入力装置やトランスデューサ
を取り付けなければならず、また、計測対象設備の内容
によっては、設置するトランスデューサの種類やその点
数は不特定であり、多くの入力装置を必要とする場合な
どがあることによる。また、設置するトランスデューサ
の種類によっては、２個の端子数だけには限らず、電源
端子や接地端子をも含めて３個あるいは４個の端子数が
必要なものもある。

【０００９】そこで、上記の従来技術においては、トラ
ンスデューサの種類によっては、設置してそのままでは
アナログ入力装置によってデータを取り込むことが出来
ず、付帯する装置の取付け作業を行わなければならず、
そのため、監視システムを構成するための付帯装置の設
置やそのための費用及びそのスペースを必要とするた
め、アナログ入力装置だけでは柔軟に対応することが出
来ないという問題点が指摘されていた。

【００１０】そこで、本発明では、上記に説明した従来
技術における問題点に鑑み、上述した測温抵抗体型トラ
ンスデューサを含め、これらを簡単に設置してアナログ
入力信号（電流信号又は電圧信号）を得ることを可能と
し、監視システムにおける監視、計測のための各種のト
ランスデューサに柔軟に対応し、設置のための費用や設
置スペースを節減することの可能な改良されたアナログ
入力装置を提供することを目的とする。本発明は、上記
のように様々な入力形態に対し１台の入力装置で柔軟に
対応して監視、計測させるものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記の目的
を達成するため、まず、通常型トランスデューサと測温
抵抗体型トランスデューサを含む複数種のトランスデュ
ーサから入力する複数のアナログ電圧又は電流信号を所
定のディジタル信号に変換し、当該変換したディジタル
信号を外部に出力するアナログ入力装置において、前記
複数種のトランスデューサからのアナログ電圧又は電流
信号を入力するための複数の入力端子組を有し、少なく
とも当該入力端子組の一部を構成する入力端子を通常型
トランスデューサと測温抵抗体型トランスデューサに兼
用可能な構造としたアナログ入力装置が提案される。

【００１２】また、本発明によれば、前記したアナログ
入力装置において、前記兼用可能な構造の入力端子組の
端子の一部を、前記通常型トランスデューサと前記測温
抵抗体型トランスデューサに対して共用化する。

【００１３】さらに、本発明によれば、前記したアナロ
グ入力装置において、前記共用化する入力端子組の端子
の一部には、接地用端子を含んでいる。

【００１４】また、本発明によれば、前記したアナログ
入力装置において、記アナログ入力装置には、さらに、
前記通常型トランスデューサ用の端子と前記測温抵抗体
型トランスデューサ用の端子に対して誤った接続をした
場合に、前記アナログ入力装置内部の回路や部品を保護
するための保護回路を有する。

【００１５】加えて、本発明によれば、前記したアナロ
グ入力装置において、記アナログ入力装置には、さら
に、入力される前記通常型トランスデューサの数と前記
測温抵抗体型トランスデューサの数の内訳を任意に変更
するための装置を備えている。

【００１６】そして、本発明によれば、前記したアナロ
グ入力装置において、前記測温抵抗体型トランスデュー
サ用の端子には、定常電流あるいは定常電圧源が接続さ
れている。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付の図面を参照して詳細に説明する。図１は、本
発明の第１の実施の形態になるアナログ入力装置（ユニ
ット）の内部構成を示すブロック図である。

【００１８】図において、符号５０は、アナログ入力ユ
ニットであり、また、図からも明らかなように、このア
ナログ入力ユニット５０の左側には、２種類のトランス
デューサ６０、６０’が示されており、これらのトラン
スデューサからの出力は、複数の入力端子組を備えたア
ナログ入力ユニット５０の入力端子部４へ接続されてい
る。なお、これら２種類のトランスデューサ６０、６
０’のうち、上側に示されたトランスデューサ６０は、
被測定量を検出してアナログ信号（電流信号又は電圧信
号）として出力する通常のトランスデューサであり、一
方、下側に示されたトランスデューサ６０’は、上述し
た測温抵抗体等を含む、上記した測温抵抗体型のトラン
スデューサである。

【００１９】なお、この測温抵抗体型のトランスデュー
サは、図からも明らかなように、そのままでは電流信号
又は電圧信号を発生することは出来ず、所定の電源電圧
をその１端子に供給する必要がある。また、このアナロ
グ入力ユニット５０は、その出力であるディジタル信号
９を監視システムを構成する上位装置あるは中央コント
ローラへ出力することは上記と同様である。

【００２０】また、このアナログ入力ユニット５０は、
図からも明らかなように、その内部は、通常のトランス
デューサ６０からの電流信号又は電圧信号を処理する電
圧・電流計測用の回路と、上記測温抵抗体型のトランス
デューサから測定信号を入力するための抵抗計測用の回
路の、２種類の回路で構成されており、それぞれの信号
はそれぞれ別々に処理されることとなる。

【００２１】すなわち、通常トランスデューサからのア
ナログ信号の処理回路は、マルチプレクサ６、６と増幅
器７から、また、測温抵抗体型のトランスデューサのア
ナログ信号の処理回路は、直流電源２０、２１と、抵抗
２１、２２、２７、入力信号を順次処理するためのマル
チプレクサ１２、さらには、増幅器１８などにより構成
されいる。また、これら処理回路により所定の大きさに
増幅された信号は、マイコン１０に入力され、ここで、
所定のディジタル信号に変換されて上位装置へ出力され
る。

【００２２】また、上記の入力端子部４は、複数の入力
端子組を備えており、各入力端子組には１入力当たり４
端子を割り当てられている。この１組の構成が、図２に
示されている。すなわち、この実施の形態では、各組の
入力端子において、第１の端子２３は、上記図１からも
明らかなように、上記した通常のトランスデューサの電
流信号又は電圧信号を処理する電圧・電流計測用回路へ
接続される端子であり、また、第２の端子２４は、測温
抵抗体型のトランスデューサのアナログ信号の処理回路
へ接続される（＋）端子である。さらに、第３の端子２
５は、グランド（ＧＮＤ）レベルへ接地される共通のグ
ランド端子であり、そして、第４の端子２６は、測温抵
抗体型のトランスデューサのアナログ信号の処理回路へ
接続される（−）端子である。

【００２３】すなわち、上記のアナログ入力ユニットで
は、通常トランスデューサ６０からの電圧・電流入力の
場合は、図２の端子２３と２５を使い、一方、測温抵抗
体６０’からの入力の場合には、３入力となるので、Ｇ
ＮＤ端子２５を共通として、さらに、端子２４と２６を
使用する。なお、上記端子２３への電流入力時には、電
圧／電流切替スイッチ５を閉じ、抵抗１１によって電圧
信号に変換されて、マルチプレクサ６に入力される構成
となっている。これにより、上記端子２３−２５間に印
加された電圧あるいは電流は、上記図１からも明らかな
ように、全入力ともマルチプレクサ６に入力され、この
マルチプレクサ６により１信号ずつ順に出力され、増幅
器７により適正な値に増幅され、マイコン１０へ入力さ
れる。

【００２４】一方、測温抵抗体６０’からの入力は、プ
ラス側は端子２４から、マイナス側は端子２６から入力
され、それぞれマルチプレクサ１２と１３を経由して、
増幅器１８にて増幅されてマイコン１０へ入力される。
なお、測温抵抗体６０’からの入力回路は、電源２０に
より抵抗２１を介して測温抵抗体６０’に定常直流電流
を流し、その温度に対応した抵抗値の変化による電圧降
下の変化を測定する計測回路（なお、ここでは、いわゆ
るブリッジ回路）を構成している。

【００２５】このように、本発明になるアナログ入力ユ
ニット５０では、通常トランスデューサからの電圧・電
流と、測温抵抗体型のトランスデューサである抵抗計測
回路を独立させ、かつ、それらの端子の一部を共用する
事により、電圧・電流入力と、測温抵抗体型トランスデ
ューサの入力との混在を図っている。なお、かかる本発
明になるアナログ入力ユニット５０は、これを上記図６
に示した例と比較して示すと、図３に示すようになる。
すなわち、測温抵抗体型のトランスデューサをも直接入
力することが可能となり、従来のような測温抵抗体専用
の入力装置やトランスデューサなどの付随する装置１１
０は不要となる。

【００２６】なお、上記の実施の形態では、電圧・電流
入力信号用の端子２３と測温抵抗体信号用の端子２４は
隣り合って配置されており、そのため、誤ってこの測温
抵抗体用入力端子２４に電圧信号を接続する等の誤接続
が発生する危険性がある。しこで、かかる誤接続が発生
しても内部の部品が破損しないように、保護ダイオード
３０、３１、とツェナーダイオード３３、３４、が設け
られており、これによって保護される。

【００２７】また、上記の実施の形態では、通常トラン
スデューサ６０からの電圧・電流の入力、及び、上記測
温抵抗体６０’からの入力の各入力点数、さらに、その
内訳は任意に設定することができる。この詳細を以下に
説明する。

【００２８】まず、全入力点数ｎ（ｎ：アナログ入力ユ
ニット５０の入力端子部４の入力端子組数）のうち、ｍ
（ｍ：ｎより小さい自然数）点だけ電圧・電流入力と
し、残りを測温抵抗体入力とする。この場合には、端子
１〜ｍに電圧・電流入力を、端子ｍ＋１〜ｎには測温抵
抗体入力をそれぞれ指定の位置に接続する。さらに、上
記の点数情報を上位機器に知らせるために、ロータリス
イッチ８を調整する。なお、この場合では、ｍ＋１に合
わせる。以上の方法により、入力点数の内訳を設定する
ことができ、使用状況によって測温抵抗体の入力点数を
変化させ、様々な設備に柔軟に対応することができる。

【００２９】次に、本発明の第２の実施の形態につい
て、添付の図４により説明する。なお、この実施の形態
においては、アナログ計測のメインは電圧・電流入力で
ある通常トランスデューサによることから、これに重点
を置いたものである。

【００３０】すなわち、上記第１の実施の形態で示した
ように、入力端子部４の全ての入力端子組に上記４端子
構造を割り当てると、電圧・電流入力時に端子が２つ無
駄になる。そこで、この第２の実施の形態では、このよ
うな無駄をなくすため、全入力点数の半分（ｎ／２）、
あるいは、それ以上を、図５に示すような電圧・電流入
力専用のものとし、残りの端子組を上記第１の実施の形
態における４端子構造として測温抵抗体入力との兼用端
子として構成したものである。

【００３１】このような構造によれば、例えば、前記第
１の実施の形態の端子構造では計１４点の電圧・電流・
測温抵抗体入力が可能であるが、第２の実施の形態にな
る端子構造、すなわち、その半分を電圧・電流入力固定
にすることにより、に、アナログ入力装置では、例え
ば、１４点の電圧・電流入力と７点の電圧・電流・抵抗
兼用入力が可能となり、これにより、大幅に入力点数を
増やすことができることとなる。

【００３２】また、上記の実施の形態では、測温抵抗体
入力のための端子２４、２６には、例えば、定常直流電
流を供給するようにしたが、これに代え、例えば、定常
電圧を供給するようにしてもよい。さらには、接続され
る上記測温抵抗体型トランスデューサが交流信号を必要
とする場合には、これを交流信号信号源にすることも可
能であろう。

【００３３】

【発明の効果】以上の詳細な説明からも明らかなよう
に、本発明のアナログ入力ユニットによれば、例えば、
測温抵抗体などの測温抵抗体型トランスデューサから信
号を取り込む時においても、測温抵抗体専用の入力装置
や、その電圧・電流変換用のトランスデューサを追加す
ることなしに、通常のトランスデューサからの電圧・電
流信号と同様に、直接、測温抵抗体からの信号を入力す
ることが可能となり、また、計測場所によって通常のト
ランスデューサと測温抵抗体型トランスデューサのそれ
ぞれの点数は不特定であるが、これら異なるトランスデ
ューサに兼用して入力することが可能であることから、
これらの点数は任意で決めることができ、１台の入力装
置だけで柔軟に対応することが出来、さらに、監視、計
測にかかる費用や設置スペースを節減できるという効果
を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態になるアナログ入力
ユニットの内部構成を示す回路ブロック図である。

【図２】上記アナログ入力ユニットの入力端子部におけ
る１組の入力端子の構成を示す図である。

【図３】本発明のアナログ入力ユニットによるトランス
デューサの接続状態を従来技術を比較して説明する概略
説明図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態になるアナログ入力
ユニットの内部構成を示す回路ブロック図である。

【図５】上記アナログ入力ユニットの入力端子部におけ
る通常トランスデューサ用端子組の端子構造を示す図で
ある。

【図６】従来例を説明するための概略図である。

【符号の説明】

４入力端子部５電圧入力／電流入力切替スイッチ６マルチプレクサ（電圧・電流入力用）７増幅器（電圧・電流用）８入力点数切替用ロータリスイッチ１０マイコン１１電流入力信号用負担抵抗器１２マルチプレクサ（温度入力（＋）用）１３マルチプレクサ（温度入力（−）用）１５測温抵抗体１８…増幅器（温度用）１９ＧＮＤ２０温度計測回路用直流電源２１，２２抵抗器２３電圧・電流入力用端子２４温度入力用（＋）端子２５共通ＧＮＤ端子２６温度入力用（−）端子３０，３１保護ダイオード３３，３４ツェナーダイオード５０アナログ入力ユニット６０通常型トランスデューサ６０’ 測温抵抗体型トランスデューサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通常型トランスデューサと測温抵抗体型
トランスデューサを含む複数種のトランスデューサから
入力する複数のアナログ電圧又は電流信号を所定のディ
ジタル信号に変換し、当該変換したディジタル信号を外
部に出力するアナログ入力装置において、前記複数種の
トランスデューサからのアナログ電圧又は電流信号を入
力するための複数の入力端子組を有し、少なくとも当該
入力端子組の一部を構成する入力端子を通常型トランス
デューサと測温抵抗体型トランスデューサに兼用可能な
構造としたことを特徴とするアナログ入力装置。
【請求項２】前記請求項１に記載したアナログ入力装
置において、前記兼用可能な構造の入力端子組の端子の
一部を、前記通常型トランスデューサと前記測温抵抗体
型トランスデューサに対して共用化することを特徴とす
るアナログ入力装置。
【請求項３】前記請求項２に記載したアナログ入力装
置において、前記共用化する入力端子組の端子の一部に
は、接地用端子を含むことを特徴とするアナログ入力装
置。
【請求項４】前記請求項１に記載したアナログ入力装
置において、前記アナログ入力装置には、さらに、前記
通常型トランスデューサ用の端子と前記測温抵抗体型ト
ランスデューサ用の端子に対して誤った接続をした場合
に、前記アナログ入力装置内部の回路や部品を保護する
ための保護回路を有することを特長とするアナログ入力
装置。
【請求項５】前記請求項１に記載したアナログ入力装
置において、前記アナログ入力装置には、さらに、入力
される前記通常型トランスデューサの数と前記測温抵抗
体型トランスデューサの数の内訳を任意に変更するため
の装置を備えていることを特長とするアナログ入力装
置。
【請求項６】前記請求項１に記載したアナログ入力装
置において、前記測温抵抗体型トランスデューサ用の端
子には、定常電流あるいは定常電圧源が接続されている
ことを特徴とするアナログ入力装置。