JPS58149595A - 電流送信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、入力信号の平方根にしたがって変化する信号
を提供する送信機に関する。

流量測定送信機の分野において、入力パラメータの平方
根に比例する信号を提供する回路は知られている。この
ような回路は、例えば米国特許第３．４９６，３４６号
および第３，５３９，７９２号明細書に示されている。

これら公知の回路は、線形ガ入力信号を受取りその入力
信号の平方根にしたがって変化する出力信号を提供する
。

しかしながら、これらの公知回路は、構成が複雑であり
、また、電源条件のため電流送信機としては不適当であ
り、２舶式送信機として使用するには制限があった。

本発明の電気回路は、要約すれば、回路への入力信号の
平方根にしたがって変化するように、出力信号を制御す
る入力を有する。出力信号はサンプルされ、自乗され、
次に入力信号と比較される。

出力信号制御装置は、上記比較によって生じた制御信号
に応答して、自乗信号と入力信号の差を零にするように
出力信号を制御する。それにより、出力信号は、入力信
号の平方根（開方）を与えることになる。

本発明の回路は、低電力で十分に動作し、４〜２０ミリ
アンペアのｉｔ流範囲の２線式送信機において、平方根
の演算を行うことができる。

本発明の別の実施例としては、零附近の入力信号に対す
る安定性を改善するために、低信号レベルの入力に対し
ては、線形の関係にある出力信号を提供する回路を接続
するスイッチが用いられる。

以下において示すように、出力信号は電流信号であり、
送信機は２線式のものであり、直流電源と負荷が２線に
接続され、電力を与え、かつ出力信号を受取るように構
成される。

第１図および第２図に示しだ各実施例において、送信機
１０は測定している可変状態の関数である出力電圧を端
子１１に提供する装置を含む。

すなわち、このトランスジューサ（変換器）は、２線式
送信機として動作するように、入力端子１２および１３
を介してのみ附勢されるように図示されているが、別の
電源により追加の電力を受取るようなものでも良い。

第１図において、差動入力比較増幅器３０および自乗化
回路５０は線１４によυ附勢され、線１５が帰線である
。ゼナーダイオード１６は、線１４と１５の間に接続さ
れており、この線間電圧を一定値に安定化させる機能を
有する。

増幅器３０は、トランスジューサ１０の端子１１から、
増幅器の一方の入力に与えられる出力信号ｖＰ　を、自
乗化回路５０から線１７を介して増幅器３０の他方の入
力端子に与えられる出力信号ｖｒ。

と比較する。

増幅器３０は、線１８を介して電界効果トランジスタ（
ＦｇＴ）１９のゲートへ、その出力信号・ｒを与える。

ＦｇＴ］９のソースは線１５に、またそのドレインはト
ランジスタ２１のベースに、夫々接続している。トラン
ジスタ２１のコレクタは線１５に、またそのエミッタは
電源帰路端子２２に夫々接続している。

トランジスタ１９および２１は、電流制御増幅器２０を
構成しており、電流端子２３から電源帰路端子２２へ流
れる全電流■、は、線１８における増幅器出力信号に応
じて制御される。

フィードバック抵抗２４は、電流端子２３と線１４の間
に接続されておｐ、電流端子２３と電源帰路端子２２と
の間を流れる電流ＩＴの大部分を流す。残りの電流は、
端子２３と線１５０間の直列抵抗２゛５および２６を流
れる。

抵抗２５と２６の共通接続点２７は、線２８を介して自
乗化回路５０の入力に接続している。自乗化回路５０は
線１４と１５に接続しており、これらから動作電力を受
取る。

第１図の回路の典型的な応用は流量の測定である。そめ
場合のトランスジー−サ１０は、差動圧力（測定）装置
であり、その端子１１における電圧信号■、は、線１４
と１５の間の電圧の中間値に対し測った電圧レベルであ
る。

前記電圧信号ｖＰは、オリスイスを横切る差圧力に比例
する。換言すれば、前記電圧信号は前記オリフィスを通
る流速または流量の自乗化にしたがって変化する。

図示しない外部の直流電源および記録機の如き指示計器
が、端子２２と２３の間に接続される。

典型的な電流送信機における電流■１の変化範囲は、４
〜２０ミリアンペアである。抵抗２４゜２５および２６
は、へを定数として、接続点２７における電圧■、が、 ｖｌ”　ｋ２（工Ｔ　　４　）　　　−・・−・−（１
）により電流工、に関係づけられるように選定される。

電圧Ｖ１．は自乗化回路５０において自乗される。

したがって、線１７における出力電圧Ｖ。は、ｋ４を定
数として、下記の（２）式 ％式％ 差動増幅器３０は、増幅器入力端子に接続している端子
１１および線１７の間の電圧差に応答して、増幅器入力
（端子１１および線１７）における電圧差を零に減少す
るように、電流制御増幅器２０を流れる電流を変える。

前記電圧差が零、すなわちＶｏ、＝Ｖ、、のときは、ｋ
４（［Ｔ４）　＝に１ΔＰ であり、 と書ける。

上式から明らかなように、回路素子の値を適切に選定し
て定数に１およびに４を決めることにより、電流ＩＴが
、測定する流量範囲において、トランスジー−サの感知
した流速の線形な関数として、４ミリアンペアから２０
ミリアンペアの範囲内で変化するようにすることができ
る。したがって、電流ＩＴ　は、オリフィスを横切る流
量に比例し、差圧力ΔＰの平方根にしたがって変化する
。

第２図は、本発明の他の実施例を示す詳細ブロック図で
あり、同図におりて第１図と同一の符号は同一または同
等部分と示している。

第２図の回路は、約４００ミリボルトの最大トランスジ
ューサ出力信号に応答して、４〜２０ミリアンペアの電
流を提供するのに好適である。他の動作範囲は適切な動
作範囲変更により達成できる。

第２図には、本発明に好適な自乗化回路の具体例が示さ
れている。この場合、４ミリアンペアの低電流限度に対
して正しく作動させるために、電力消費の少込回路素子
を用いる必要があることはもちろんである。

この回路は、更に「切換」機能を有してしる。

この切換機能により、出力信号を、比較的高入力の場合
の、入力信号の平方根で関連づけられた出力信号状態か
ら、予定の低入力信号値より低く零までの場合の、入力
信号に対して線形に関連づけられた線形出力信号状態に
切換えることができる。

この切換機能は、平方根関数における変化率が、トラン
スジューサの零出力値において、理論的には無限大であ
るために、入力変化に伴なう出力変化が過大となり、し
かも低入力それ自体が不安定であるので、動作を安定化
するために設けるのが好ましい。−また、低い入力値は
誤差率も大であり、実用上の測定には不十分であるが、
零点調節などには使用せざるを得ないので、低入力範囲
で線形動作を安定化することは、実際の測定器としては
極めて重要である。

第２図のトランスジユーサ１０は、第１図のものと同じ
であり、附勢端子１２および１３と出力信号端子１１を
有する。第２図の回路では２つの主電流供給線が示して
あり、線１４はゼナー基準ダイオード１６ＡのｉＥ側に
、線３３はゼナー基準ダイオード１６Ｂの正側に夫々接
続している。

抵抗３５は、はぼ一定の電流がゼナーダイオード１６Ｂ
に流れて、線３３に正確な電圧レベルが与えられるよう
に、線１４と３３の間に接続されている。線１４は端子
１２に、また線１５は端子１３に夫々接続している。更
に、ゼナーダイオード１６Ａおよび１６Ｂの負側は、共
に線１５に接続している。

差動入力比較増幅器３０および電流制御増幅器２０が用
いてあり、これらは第１図の同符号の増幅器と同じ機能
を達成する。増幅器３０は、線３９のトランスジエーサ
出力信号を、自乗化回路５０からの出力線１７を介する
出力信号と比較する。

前記の増幅器３０の出力は、増幅器２０への制御信号と
なり、それにより、増幅器３０の制御の下に全電流工Ｔ
が変化させられる。増幅器３００Å力に、図示の如く接
続されている抵抗４２および４３とコンデンサ４４は、
ノイズを抑制するだめの素子である。

増幅器３０は、線１４と１５とに接続した電源入力によ
り附勢され、その出力は、抵抗４５を介してトランジス
タ４７０ペースに接続している。

このトランジスタ４７は、第１段の電流調整器として機
能する。

トランジスタ４７のコレクタは、主電流調整器であるト
ランジスタ４８０ベースに接続している。

トランジスタ４８のエミッタは、逆電圧保護ダイオード
４９を介して、電源すなわち電流入力端子２３に接続し
、トランジスタ４８のコレクタは線１４に接続している
。

「ターンオン」抵抗５１は、トランジスタ４８のエミッ
タとコレクタとの間に接続している。

ＦＥＴ５２は、トランジスタ４７のエミッタと線１５の
間に接続しており、そのゲートは抵抗５３を介して線１
４に接続している。ＦＥＴ５２はターンオンを助けるも
のでアシ、トランジスタ４７のエミッタ抵抗としても作
用する。

低入力の場合に、自乗化回路を不作動にするだめの「切
離し」回路が、＠２図の左側に示しである。

この切離し回路は、増幅器５５、ＦＦ２Ｔ６０．ポテン
ショメータ５６．６１などから構成される。

まず最初に、切離し回路の構成および動作を、詳細に説
明する。

増幅器５５は線１４と１５により附勢され、その反転入
力はトランスジ具−サ１０の出力（端子１１）に接続］
７、非反転入力はポテンショメータ５６のワイパーに接
続している。ボテフシ１メータ５６は一対の抵抗５７お
よび５８の間に接続しておシ、これらの直列回路は、線
３３および１５０間に接続している。

増幅器５５は、端子１１におけるトランスジエーサ出力
電圧を、ポテンショメータ５６のワイパーに現われる基
準電圧と比較し、出力信号を、抵抗５９を介してＦＥＴ
６０のゲートへ与える。

ＦｇＴ　６０のソースは、ポテンショメータ６１のワイ
パーに接続している。ポテンショメータ６１は抵抗６２
および６３の間に接続されている。線３３と接続点６４
の間のこれら抵抗（６１、６２および６３）の組合せは
分圧器を構成している。

第１フイードバツク抵抗６５は接続点６４と線１５との
間に、また第２フィードバック抵抗６６は接続点６４と
電流出力端子２２の間に、夫々接続されている。

１Ｔ６０のドレインは線１７に接続している。

それ故に、増幅器５５からの負の出力に応答してＦＥＴ
６０が導通すると、ポテンショメータ６１のワイパーは
有効に線１７に接続される。

増幅器５５からの負の出力は、ポテンショメータ５６の
ワイパーの基準電圧値に比較し７て、端子１１に２ける
トランスジューサ出力電圧が大きいか、小さいかに応じ
て決定される。

第２図の実施例では、トランスジューサ１０の出力電圧
は、測定している状態がその最大範囲において変化する
につれて、零から最大の負の値まで変化する。ポテンシ
ョメータ５６のワイパーは、増幅器５５の一方の入力（
非反転入力）にスレッショルド（閾値）電圧を与えるよ
うに調節される。

これにより、ＦＥＴ６０は、トランスジューサ１０の出
力信号が零のときターンオンし、前記出力信号が前記ス
レッショルド電圧値以下にまで減少したとき、ターンオ
フされる。このスレッショルド電圧は、例えば、計測範
囲の最大値を基準にして、トランスジューサ出力電圧が
１０チだけ減少した値に設定することができる。

前述のように、トランスジューサ１０の出力信号が小さ
い領域で、ＦＥＴ６０が導通すると、ポテンショメータ
６１のワイパーの電圧が、ＦＥＴ６０および線１７、抵
抗４３を介して、差動増幅器３００Å力に供給され、線
３９および抵抗４２を介して他方の入力に供給されるト
ランスジューサ１０の出力電圧と比較されることになる
。

なお、このとき、前述したところから明らかなように、
増幅器５５の出力は負（はソ、線１５の電位）であるの
で、増幅器７０の動作用電源は供給されず、１だ発光ダ
イオード８０Ａは発光しない。このため、可変ホト抵抗
８５の値は十分に大きく、線１７の電位■２は抵抗７４
および８５よりなる回路によっては何らの影響も受けな
い。

したがって、トランスジューサ１０の出力信号が小さい
領域では、前記出力信号およびポテンショメータ６１の
ワイパーに生ずる電圧が、増幅器３０の関連した入力に
おける制御用信号となる。

増幅器３０の前記二つの入力に電圧差が存在すると、こ
の差は増幅され、電流制御増幅器２０の入力に制御信号
として与えられる。それにより、増幅器３０の制御の下
に、変化した全電流■７が流れる０ 線１７上の信号に比較して、線３９上の入力信号が変化
すると、増幅器３０の出力が変化１１、これに応じて全
電流ＩＴも変化する。このようにして、接続点６４、お
よびこれと抵抗６３およびポテンショメータ６１のワイ
パー、ＦＥＴ６０を介して接続されている線１７には新
たな信号が発生する。

前述の新たな信号は、増幅器３０からの出力制御信号と
線形な関係を有し、したがって、増幅器３００Å力にお
ける差電圧を零に減少させるように変化する。

したがって、全電流ＩＴは、他の作用がないとき（ＦＥ
Ｔ６０がオンの場合）、低い値のトランスジー−サ出力
に対して、実質的に線形な関係を有する。

前述のような構成は、正確な平方根の値を得ることが実
用的で々く、かつトランスジューサ出力と全電流ＩＴの
間に十分正確な線形関係が存在するとき、低い値のトラ
ンスジー−サ信号レベルニオいて、円滑な回路動作をも
たらすために設けられている。

前述のような、回路の線形動作の場合における、（端子
１１と１３の間で測った）トランスジューサ出力電圧ｖ
Ｐと全電流工Ｔの間の関係は、次の（３）式％式％ 但し、前記（３）式において、ＥＬｌは抵抗６２とワイ
パーより上のポテンショメータ６１の部分の抵抗との和
であり、Ｒ２は抵抗６３とワイパーより下のポテンショ
メータ６１の部分の抵抗との和である。

また、Ｆｔｆはフィードバック抵抗６５であり、ｖＲは
線３３と１５との間の電圧である。

前記（３）式はつぎのようにして導出される。第２図の
回路では、電流制御回路２０を通］、で出力電流ＩＴを
制イ１するので、 ＩＴ二に・■Ｐ−に′ΔＰ ただし、Ｋ　、　Ｋ’は定数 となシ、出力電流は入力差圧に比例する。したがって、
抵抗Ｊ＋ル２の電流をｔｌ、ａｆの電流を１２とし、増
幅器３０の十端子入力電圧が■Ｐに等しい条件を用いる
と、明らかにつぎの（４）式が成立する。

これからＩＴを求めると前記（３）式になる。

”２”ｌｌ　−ＥＬｆ＠１２＝　Ｖｐ トランスジー−サ１０の出力が予定値以下にまで減少し
た結果、増幅器５５の出力信号が増加すると、ＦＢＴ６
０けカットオフになる。すなわち、トランスジューサ１
０の出力が、ポテンショメータ５６のワイパー位置によ
って決まるスレッシ璽ルド電圧を超すと、ポテンショメ
ータ６１のワイパーは線１７から切離される。

これにより前述の線形動作が停止され、後述するように
、自乗化回路５０の出力が、差動増幅器３０の一方の入
力に達している線１７に供給されるようになる。

増幅器５５の出力は接続点６９にも接続されており、自
乗化回路５０に含まれてｂる増幅器７゜を附勢する。増
幅器７０の電力帰路は、線１５に接続している。

ダイオード・ホト抵抗素子８００発光ダイオード部８０
Ａは、接続点６９と増幅器７０の出力端子との間に接続
されている。保持用コンデンサ６８は、増幅器７０の出
力端子と反転入力端子の間に接続されている。

増幅器７０の非反転入力は、抵抗７１を介して接続点２
７に接続している。抵抗７３け、接続点２７と電流出力
端子２２の間尺接続されていると共に、フィードバック
抵抗６６および６５を介して線１５に接続している。抵
抗７４は、接続点２７と線３３０間に接続されている。

更に、２つの分圧回路が￥Ｆ算回路すガわち自乗化回路
５０に用いである。

すなわち、抵抗７５が、線３３から接続点７６に接続し
ていると共に、線１５に接続した抵抗７７にも接続し、
第１の分圧回路を構成している。また、抵抗７８が、線
３３から接続点７９に接続していると共に、線１５に接
続した抵抗８１にも接続し、第２の分圧回路を構成して
ｂる。

ダイオード・ホト抵抗素子８０の光感応抵抗（ホト抵抗
とも称する）８５の一端は、接続点７９に接続している
と共に、一対のＦＥＴスイッチ８６および８７の第１端
子にも接続している。ホト抵抗８５の他端は、第２対の
ＦＥＴスイッチ８８および８９の第１端子に接続してい
る。

スイッチ８６の他端は線１７に、スイッチ８７の他端は
増幅器７０の反転入力端子に、スイッチ８８の他端は接
続点７６に、またスイッチ８９の他端は接続点２７に、
夫々接続している。保持コンデンサ９２は、線１７と１
５との間に接続されている。

フリップフロップ回路９１は、常に線１４と１５の間に
接続されておｐ１附勢電力がこれに与えられると、２種
の出力「Ａ」「Ｂ」を交互に発生する０ フリップフロップ回路９１の出力人は、スイッチ８７お
よび８８のゲートＡに夫々接続され、一方、出力Ｂはス
イッチ８６および８９のゲートＢに夫々接続されている
。

本実施例で用いられるフリップフロップ回路は任意構成
のもので良いが、好ましくは低電流の集積回路形式のも
のであって、好ましくは、内部に発振器などを含み、電
源が投入されたとき、方形波対称出力を与えるものが用
いられる。

フリップフロップ回路９１は、その出力ＡおよびＢの各
々を、交互にローレベル（関連するＦＥＴをオン状態だ
する）およびノ・イｌノベル（関連するＦＥＴ　　をオ
フ状態にする）に切換える。前記出力人およびＢは、Ｐ
ＥＴスイッチ８６〜８９のオン・オフを制御し、後述す
るように、ホト抵抗８５を、交互に２つの回路に接続す
る。

出力Ａがオン状態すなわちローレベルになっているとき
は、ＦＥＴスイッチ８７および８８のゲートがそれらＦ
’ＢＴを導通させるレベルになり、電流路が接続点７９
からホト抵抗８５を介して接続点７６へと形成される。

一方、この状態のときは、ＦＥＴスイッチ８６および８
９は導通しない。この状態における自乗化回路５０の要
部結線を第４図に示し、以下に説明する。

前述のように、フリップフロップ回路９１の出力Ａがロ
ーレベルで、Ｆ”Ｅ’ｒ８７および８８が導通し、Ｆｇ
Ｔ８６および８９が非導通である場合、接続点２７にお
ける（線１５における電位に関しての）電圧■１は、つ
ぎの（５）式 ％式％ 但し、曲成において、■Ｔは全電流、ｖＲはゼナーダイ
オード１６Ｂの両端の調整されたＷ、圧、ＲＦはフィー
ドバック抵抗６５および６６の和抵抗である。なお、上
式の記号の下部数字は第２図に示す抵抗の番号を表わし
ている。

なお、前記（５）式はつぎのようにして導出される。

すなわち、第４図において、抵抗７４　、７３．．６６
゜６５に流れる電流を１１とすると、つぎの２つの式％
式％ ） ） これらの式から１１を消去すれば、前記（５）式が得ら
れる。

上述の例において、４〜２０ミリアンペアの全電流範囲
を有する場合は、抵抗７３および７４と、フィードバッ
ク抵抗６５および６６の値を適正に選定することにより
、つぎの（６）式で示される関係が成立するようにする
ことができる。

すなわち、増幅器７０の非反転入力に達している接続点
２７の電圧ｖ１を、全電流Ｉ＝ｒに比例させることがで
きる。

なお、抵抗６５および６６は、ＦｇＴ６０がオフの状態
では、１つのフィードバック抵抗として作用する。また
、上式におけるｒ　Ｏ，００４Ｊは４ミリアンペアの附
勢電流を示すものとして用いである。

第２図および第４図から明らかなように、増幅器７０の
非反転入力端子には、接続点２７の電圧ηが供給されて
いる。一方、増幅器７００反転入力端子は、接続点７９
からスイッチ８７を介して入力を受取る。

その他にも、Ａｉ前記反転入力には、接続点７６からス
イッチ８８、ホト抵抗８５およびスイッチ８７を介して
与えられる他の入力が加算されている。

抵抗７８は、接続点７９の電圧がＶＲ／２になるように
、抵抗８１に等しいものが選ばれる。抵抗７３．７４お
よびＲｐ（抵抗６５と６６の和）は、所望附勢電流■Ｔ
が４ミリアンペアのときＶ、　＝：　ＶＲ／２ で、かつ前記（５）式が下記の（６）式ま ただし、 で表わされるように選定される。

前記増幅器７０の利得は、十分に大きく、この増幅器７
０は、その出力に応じて、発光ダイオード（ＩＪｉ：Ｄ
）８０Ａから成る光源の輝度を変え、ホト抵抗８５の抵
抗値を変化させて２つの入力電圧を強制的に等しい値に
させる。

こ＼で、第４図中の第１の分圧回路（抵抗７５と７７）
、第２の分圧回路（抵抗７８と８１）および両者の接続
点７６および７９間に接続されたホト抵抗８５よりなる
回路網に関して、増幅器７０の反転入力端子に生ずる入
力電圧■（→を計算すると、つぎの（８）式であられさ
れる。

前記（８）式中のａＸは、固定抵抗７５　、７７　、７
８および８１に加えて、可変ホト抵抗８５の値（ａＪｊ
−）にも依存する。そして、前記ＦＬｘに対する式は、
次の（９）式のとおりである。

明らかなように、差動増幅器７０は、そこへの２入力端
子ｖ１およびＶ（→が等しくなるように、その出力を変
化する。すなわち、前記（６）式および（８）式であら
れされるｖｏおよびＶ（−）は等しくなる。それ故に、
つぎの（ｔｏ）　（１０ａ　）式％式％（１０） （１０） が成立する。

以上の説明から明らかなように、フリップフロップ回路
９１の出力Ａがローレベルになって、ＦＥＴ８７および
８８が導通し、第２図の自乗化回路５０が、第４図のよ
うな結線状態に保持されている間に、増幅器７０は発光
ダイオード８０Ａの発光輝度−すなわち、ホト抵抗８５
の抵抗値−を、（９）式および（１０）式の関係が成立
するよう罠制御する。

フリップフロップ回路９１が、上記と反対の動作状態に
あり、出力Ｂがハイレベルにあるときは、第２図におり
ては、ｌ；’ＥＴスイッチ８７および８８が開き、Ｆ’
ＢＴスイッチ８６および８９が閉じる。

この拭擦における自乗化回路５０の要部結線を第５図に
示し、以下に説明する。

このとき、増幅器７０の反転入力端子における電圧はほ
ぼ一定に維持される。その理由は、第５図から明らかな
ように、この反転入力端子が、上記動作状態中、保持コ
ンデンサ６８に接続されているだけであるからである。

そし−Ｃ１前記コンデンサ６８は、ＰＥＴスイッチ８７
および８８が閉じている間に１増幅器７０の出力に応じ
た値に光電きれる。

それ故に、自乗化回路５０が第５図の結線状態にある間
中、ＬＥＩ）８０Ａには一定の電流が流れる。これに伴
なって、ホト抵抗８５１ｄ％前記（９）式および（１０
）式の関係を満足する値に保持される。

第５図から分るよ”）に、抵抗７３および７４の接続点
２７の電圧■１は、この時点では、スイッチ８９を介し
てホト抵抗８５に供給され、更に、接続点７９からスイ
ッチ８６を介して、増幅器３０の非反転入力端子に接続
している線１７に与えられる。線１７の電圧ｔｖ２で示
す。

上記状態の回路を分析すれば、つぎの（１１）式％式％ 但し、上記式中のＦＬＹは、固定抵抗７８，８１゜７３
．７４およびＲＦに依存する外、ホト抵抗８５の値にも
依存する。すなわち、Ｒ・１は次の（１２）式で表わさ
れる。

”７８　”　８１ また、上式（１１）式中の定数に６は、抵抗７３．７４
およびＥＪ−ｖＣ抵抗６５と６６の和）の関数である。

全電流ＩＴの変化範囲を４〜２０ミリアンペアとするよ
うな構成例においては、ＩＴが４ミリアンペアのとき、
線１７の電圧ｖ２けＶＲ／２である。

この条件を（１１）式に代入すると、 Ｋ６ＶＨ＝　０．００４Ｋａ となる。この関係を前記（１１）式に代入すると、電圧
Ｖ２の式は次のようになる。

第２図の回路構成においては、固定抵抗７５゜７７．７
８および８１の値を適当に選ぶことにより、つぎの（１
４）式 が成立するようにすることができる。この（１４）式と
前述の（１０）武“ｂ！ｔ　（１３）式に代入すると、
下記のようにして（１５）式が得られる。

販出・Ｑ・説１明、かイら１瑞１解；さ、れる、よ、う
Ｉ′に１４＝ｉｉ壇・１乗化回路５０は、（６）式であ
られされるように（ＩＴ−ｏ、ｏｏｌｌ）に比例する入
力＠号■１を、（１５）式であられされるように、（Ｉ
Ｔ−０，００４）の２乗に比例する出力信号■２に変換
する機能を果している。

第２図および第５図から分るように、）ランスジー−サ
１０は電圧ＶＰを提供し、この電圧ｖＰけ、増幅器３０
において電圧ｖ２と比較される。この電圧ｖ２は、スイ
ッチ８６および８９が閉じているときの自乗化回路５０
の出力であり、前記（１５）式であられされる。

増幅器３０の出力信号は、電流制御増幅器２０を制御す
るのに利用される。すなわち、前記電圧界とｖ２（増幅
器３０への電圧入力）の差に応答して全電流■Ｔが制御
され、これら電圧の差が零に減少される。

こ＼で、トランスジューサ１０の出力ｖＰは、その人力
差圧力ΔＰに比例するので、線１５を基準として前記出
力■Ｐを測定し、かつ差圧力ΔＰが零のとき、出力ｖＰ
カＶＲ／２になるように回路定数を選定すると、電圧ｖ
Ｐは（１６）式 で表わされる。但し７、この式中のに５は、トランスジ
ューサ１０の性能で決゛まるトランスジューサ比例定数
である。

前述のように、電圧ｖ２とｖＰとが等しくなるように、
増幅器３０が動作するので、（１５）および（１６）式
を等しいとおくと、（１７）式 ＝に７ＩＩΔＰ　　・・・・・・（１７）の関係が得ら
れ、これから次の（１８）式が得られる。

（ＩＴ−０，００４）＝に？％／ΔＰ　　　　　　　　
　　・・・・・・・・・（１８）３５− ここで、Ｋ７は計算できる比例定数である。

このようにして、第２図における４ミリアンペア以上の
全電流■Ｔは一感知した差圧力ΔＰの平方根に比例する
。

保持コンデンサ９２が、線１５と線１７の間に接続され
ているので、フリップフロップ回路９１の出力Ａがロー
レベルとなり、スイッチ８７および８８が閉じて、スイ
ッチ８６および８９が開いている結線状態−すなわち、
第４図の結線状態に自乗化回路５０が戻ったときでも、
前記保持コンデンサ９２により、増幅器３０の一方の（
非反転）入力に達している信号電圧ｖ２は、はソ一定に
保持される。

したがって、前記（１８）式の関係は、クリップフロッ
プ９１の出力状態に関係なく、測定の全期間にわたって
保持される。

第２図の回路は、４〜２０ミリアンペアの範囲で動作す
る電流送信回路に対し、入力信号の平方３６− 根を演算する機能を有する。このような動作が可能な理
由は、回路の全部分が、低電力レベルで動作できるから
である。

第２図に含まれている自乗化回路は、上述した応用にお
いて特に重要である。その理由は、この回路が、最少電
力を用いて極めて正確な自乗化機能を達成するからであ
る。

１つの低電力光源（ＬＥＤ８０Ａ　）　　およびこれに
対向配置された１つのホト抵抗を用いることは、４〜２
０ミリアンペアの電流範囲を良好に達成するのに極めて
重要である。

第２図の回路に用いる部品の値は、本明細書末尾の表１
に示しである。フリップフロップの周波数は約１　ｆＧ
（ｚである。送信機は１４Ｖと４５Ｖの間の直流電源に
より附勢されるよう設計される。

表１に示した値を有した回路素子で構成した第２図の実
施例装置は、トランスジューサ１０に対し約１６ミリア
ンペアの電流を与え得ると共に１０からマイナス４００
ミリボルトの間で、トランスジューサ１０の出力信号（
端子１１において）が変化する場合に、良好に動作する
。

上記特性のトランスジー−サの例が、第３図に示しであ
る。こ＼では、第２図の端子１１．１２および１３に、
第３図の端子１０１，１０２および１０３を、それぞれ
接続するように設計されている。

第３図の回路では、固定したコンデンサ極板の間で動く
ダイヤフラムを有する「ΔＰ」感知器が用いてあり、こ
れに相似なものは米国特許第３，６４６，５３８号に開
示されている。

「ΔＰ」組立体は「１１０」で簡略化して示してあり、
コンデンサＣ１およびＣ２を形成している。そして、前
記各コンデンサの静電容量は、差圧力（Ｐ１〜Ｐ２）の
変化に応じて相互に逆方向に増減する。

トランジスタ１２１を含む発振器１２０は、端子１０２
および１０３により附勢される増幅器１３０により附勢
される。増幅器１３０の出力は、ダンピング抵抗１３１
を介して、−次巻線１２２の第１端子に接続して−る。

巻線１２２の他端は、トランジスタ１２１のコレクタに
接続している。フィードバック巻線１２３の第１端子は
、端子１０３に接続すると共に、更にフィルタコンデン
サ１２４を介して、６線１２２の第１端子に接続してい
る。また、巻線１２３の他端子は、トランジスタ１２１
のエミッタに接続している。

トランジスタ１２１のベースは、直流バイアス抵抗１２
５を介して、端子１０２に接続している。

減結合コンデンサ１２６ば、トランジスタ１２１のベー
スと巻線１２３の＠１端子との間に接続されている。

コンデンサＣ２は、順方向導通ダイオード１４０を介し
て、誘導性巻線１５０の第１端子に接続し、更に、逆方
向導通ダイオード１４１を介して、巻線１５１の第１端
子だ接続している。

コンデンサＣＩは、功方向導通ダイオード１４２を介し
て巻線１５２の第１端子に接続し、更に、順方向導通ダ
イオード１４３を介して巻線１５３の第１端子に接続１
ている。首だ、巻線１５３の第１端子は、更にコンデン
サＣ３の第１極側如接続してしる。

コンデンサＣ３の他極の側は、順方向導通ダイオード１
４４を介して、増幅器１３０の非反転入力端子１３２に
接続すると共に、更に、逆方向導通ダイオード１４５を
介して、増幅器１３００反転端子１３３に接続している
。

巻線１５０および１５２の第２端子は、信号出力端子１
０１に接続している。巻線１５１の第２端子は端子１３
２に、巻線１５３の第２４子は端子１３３　に夫々接続
している。

抵抗１３４は、増幅器１３００入力端子１３３と端子１
０３の間に接続される。また、抵抗１３５は、増幅器１
３０の入力端子１３２と端子１０２の間に接続されてい
る。これら両抵抗１３４および１３５は、増幅器１３０
への入力端子において加算される基準電流を提供する。

抵抗１３６は、入力端子１３３と接続点１３８の間に接
続され、抵抗１３７は入力端子１３２と接続点１３８の
間に接続される。これら２つの抵抗１３６および１３７
だよね、コンデンサＣ１＋Ｃ２およびＣ３からの電流に
対する電流集計回路が構成される。

可変抵抗１３９は、接続点１３８と端子１０１の間に接
続されており、トランスジューサのスパン（可変範囲）
調整を可能にする。

ボテンシ目メータ１４９は、端子１０２と１０３の間に
接続されており、ボテンシロメータ１４９のワイパーは
、抵抗１４８を介して端子１０１に接続している。これ
によって零バイアス電圧が提供され、トランスジューサ
の零調整が達成される。

多くのフィルタコンデンサが、トランスジュ−サ内の交
流電流路を完成するのに使用されている。

それらは、図示の如く、抵抗１３９に並列のコンデンサ
１６１、接続点１３８と端子１０２の間のコンデンサ１
６２、接続点１３８と端子１０３の間のコンデンサ１６
３、端子１３３と接続点１３８の間のコンデンサ１６４
、および端子１３２と接続点１３８の間のコンデンサ１
６５である。

二次巻線１５０〜１５３０間の濾波作用は、巻線１５０
および１５１の各第１端子間に接続されているコンデン
サ１６６、巻線１５１および１５２の各第１端子間に接
続されているコンデンサ１６７、ならびに、巻線１５２
および１５３の各第１端子間ノコンデンサ１６８で達成
される。

第３図の回路の動作は、上記米国特許第３，６４６，５
３８号明細書に開示されているものに相似である。

すなわち、二次巻線１５０〜１５３の夫々は、関連する
ダイオード１４０〜１４３とコンデンサＣｘ’！たはＣ
２と共に、関連したダイオードの相対的極性に応じて「
±ＣＶｆ　Ｊなる直流信号を提供する。

増幅器１３０への２つの入力の差が零であるためには、
発蛋器１２０の周波数と振幅の積が（”１＋Ｃ２２Ｃａ
　　）　　’ に比例しなければならない。なお、電圧Ｖは二次巻線１
５０〜１５３のピーク涜１ピ＝り励振電圧であり、ｆは
発振器１２０の発振周波数である。

したがって、端子１０１における電圧は、（Ｃ１−Ｃ２
）ｖｒ、ｔ　ｆｃｕ （Ｃ１”２　　）／（ｃｌ＋ｃ２−２０３　　）に比例
する。この比例関係は、米国特許第３，６４６，５３８
号に示されてｂる如き圧力感知器を用いたとき、圧力Ｐ
１およびＰ２に応じて感知した差圧力に応じて、出力が
線形関係になることを示している。

第３図の回路に用いる部品は、本明細書の末尾の表２に
示してあり、励振電流が１．６　ミｌ）アンペアで、ｌ
’−Ｃ１−Ｃ２Ｊが約１５０ピコフアラツド変化すると
き、約４００　ミリボルトの出力を発生する。

第３図の回路からの出力信号は、前述のように、感知し
た差圧力に関して「線形」であり、この出力信号は、上
述した縞１図またけ第２図の送信機の入力信号として使
用される。

以Ｅの説明から明らかなように、第２図の実施例では、
増幅器７０と自乗化回路５０の出力とへ、交互に結合さ
れる１つの光感応抵抗８５を用いることにより、相似で
はあるが、２つの独立したホト抵抗を用いた回路を使用
したときに現われる温度変化、または光の変動による問
題が除かれる。

しかしながら、上記問題が重大でない場合は、２つの別
個のホト抵抗を使用するように、回路構成を変更できる
ことは当然である。

なお、上記実施例のトランスジユーサは差圧力を感知す
るものであったが、入力信号は平方根の開を得たい任意
の形式のトランスジー−サから得ても良騒。例えば、温
度トランスジー−サからの信号を、入力として使用する
こともできる。

コンデンサ　　９２，６８　　　　０．２２μＦ４４　
　　　　　　０．００１μＦ 抵　　　　抗　　　５７．５８，７８．８１　　３５Ｋ
（単位オーム）５６２に ５９　　　　　　　１０Ｍ ６２　　　　　　　１９に ６３．７３　　　　　２０に ６１１に ７４　　　　　　　１７に 部　品　　　記号（番号）　　　値または形式抵　　　
　抗　　　７１　　　　　　　　　４７に６６　　　　
　　　　　　　１００ ＋５５　　　　　　　　　　　４０ ７５　　　　　　４０に ７７．４５１０に ４２．４３．５３　　　６８に ３５　　　　　　１．４に ５１　　　　　　１８に ダイオード　　４９　　　　　　１Ｎ４００３３２　　
　　　　１Ｎ２６２０９Ｖ ３４　　　　　　１Ｎ４５７１６．３Ｖトランジスタ　
　６０　’　　　　　　　　２Ｎ４３６０４７　　　　
　　　　２Ｎ２２２２ ４８　　　　　　　　２Ｎ４９２０ 部　品　　　記号（番号）　　　値着たけ形式％式％ 表２（第３図の部品） ＝＋ｙデフす１２６　　　　　　　　０．０１．ｃ＋Ｆ
１２４．１６１，１６４．　　０．１μＦ１６５、１６
６．１６７゜ ６８ １６２．１６３　　　　　１μＦ 部　品　　　記号（番号）　　　　値およびまた形式抵
　　抗　　　１２５　　　　　　　　６８Ｋ（単位オー
ム）１３１　　　　　　　　　　　　　１２１３４．１
３５　　　　　１８に １４８　　　　　　　　２００に ダイオード　　１４０，１４１，１４２．　　　ｌＮ９
１４１４３．１４４，１４５ トランジスタ　１２１　　　　　　　　２Ｍ３９０３（
演算増幅器） 変成器巻線　　１２２　　　　　　　−次＝５５ターン
　　１２３　　　　　　　　　　　　フィードバック−
５ターン１５０．１５１，１５２．　　　　二次＝２０
０ターン５３

【図面の簡単な説明】

第１図は２線式送信機回路における本発明の一実施例の
構成を示すブロック図、第２図は好適な本発明の他の実
施例回路を示す図、第３図は第１図および第２図の回路
に関して使用する適切なトランスジューサ回路図、第４
図および第５図は本発明の詳細な説明するだめの回路図
である。 １０・・・トランスジューサ、３０・・・差動入力比較
増幅器、５０・・・自乗化回路、８０・・・ダイオード
・ホト抵抗素子、９１・・・フリップフロップ１コ銘〜
、１１０・・・差圧感知組立体、１２０・・・発振器代
理人　弁理士　平　木　道　人 外１名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）２本の電線だけを介して電源に接続する第１およ
   び第２端子（２２）　（２３）を有し、パラメータ（Δ
   Ｐ）の平方根に比例する可変出力電流信号（■Ｔ）を前
   記端子を介して与える電流送信機であって、パラメータ
   の関数にしたがって変化する入力信号（ｖＰ）を与える
   トランスジー−サ手段（１ｏ）と、制御信号に応答して
   可変出力電流信号を与える電流制御回路（２０）と、上
   記可変出力電流信号の関数であるフィードバック信号（
   ｖｌ）を与える化回路（ＳＯ）と、前記トランスジーＴ
   す手段および自乗化回路の出力に結合した２人力を有し
   、更に上記入力信号および自乗信号の関数である前記制
   御信号を与える出力を有する比較増幅器（３０）と、前
   記自乗化回路の出力に結合した比較増幅器の入力を自乗
   化回路側と入力手段側との間て切換えるスイッチング手
   段と、トランスジー−サ手段から発生される入力信号を
   設定値と比較し、その出力によって入力電圧が設定値以
   下のときはフィードバック信号が前記比較増幅器の入力
   に供給され、また入力信号が設定値より大きいときは自
   乗信号が前記比較増幅器の入力に供給されるように前記
   スイッチング手段を制御する比較器と、前記トランスジ
   ューサ手段、電流制御回路、自乗化回路および比較増幅
   器にそれぞれ接続しており、それらに、前記第１および
   第２端子を介してのみ電力を与える手段（１４）　（１
   ５）　（１６Ａ）（３３）　（４８）とから成る電流送
   信機。