JPS5819996A - 測定情報伝送システムにおける故障検出方式 - Google Patents

測定情報伝送システムにおける故障検出方式

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JPS5819996A
JPS5819996A JP56118415A JP11841581A JPS5819996A JP S5819996 A JPS5819996 A JP S5819996A JP 56118415 A JP56118415 A JP 56118415A JP 11841581 A JP11841581 A JP 11841581A JP S5819996 A JPS5819996 A JP S5819996A
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optical
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circuit
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安原 毅
鍋田 栄一
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Fuji Electric Co Ltd
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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】 この発@は上位計算機からO指令にもとづいて測定デー
タを党伝送路を介して上位計算機へ伝送するようにし九
測定情報伝送システムKjPける光部品の故障検出方式
に関すゐもめである・。
最近、電気信号による伝送方式にかわ9光信号による伝
送方式が種々提案されている。これは、従来の電気信号
によゐ伝送方式がノイズ中デージに弱く、かつ防爆対策
等を必要とするのに対し、光による伝送方式が原理的に
ノイズやサージの影響を受けず、したがって信頼性が高
く、しかも防爆対策等の余計外手当てを必要としないこ
とkよる。そこで、このような光による信号伝送方式を
利用して一定データを伝送するようにしたシステムもす
でに提案されている・しかしながら、このようなシステ
ムにおいそ測定装置側に何らかの故障が生じた場合に、
従来は測定装置内の測定部の故障によるものか、または
光部品の故障によるものかを判別するための手段を有し
ていないのが普通である・ したがって、この発明はこのような故障部位、すなわち
光部品の故障を少なくとも検出しうるようにして故障に
対する対策を容易にすることを目的とするものでるる。
上記の目的は、この発明によれば、少な(とも光−電気
、電気−光変換器からなる伝送部と演算測定部とを備え
、上位処理装置と光結合されてなる測定装置Kをいて、
光−電気変換aKて受信した情報を所定時間遅延させて
直接電気−光変換器に送出する遅延手段を上記伝送部と
測定部とO関に瞭け、該遅延手段によって上位処理装置
から与えられる情報を一定時間遅砥させて返送する仁と
によ)達成畜れる・ 以下、この発明の実施例をall向を参照して説明する
l1111はこの発明の実施例を示す構成概要図、第z
wAh測走装置の概略を示すプロツク構成図、第3−は
#a定装置O詳麟を示す開路構成図、第4園は機械的な
変位量を静電容量に変換して検出する11F11を説明
するための原理−,@511は第3園の動作を説明する
ためのタイムチャート、第6図は容量検出部の他の実施
例を示す期路図である。
第4図において、5cIIi園示1れない上位処理装置
から光7アイパOrムを介して送られてくる光信号を複
数O光7アイパ0FAK結舎tたは分配するとともに、
複数の光7アイパOFBからの光を集光して光7アイパ
0FAK結舎するスターカブ9(商品名)、1ffil
〜MINは測定装置であって、それぞれ光−電気変換器
011〜OINと、電気−光変換器′H01〜IONと
、この発明により特に設けられたシフトレジスタ、モノ
マルチ會たはタイマー等の遅延回路DLI〜DL)iと
、物理量Dll定を行なう測定11PM1〜PMNトよ
)構成され、変換11011〜01tN、KOI−18
ONと遅延回路DI、1〜DLNとによって伝送Sが形
成されている。第4■に示された測定装置81〜MIN
は、さらKjl!図のブロック51に示されるように、
例えば圧力等の機械的な部位をインピーダンスを九は電
圧等の物理量に変換する検出部1、該検出部10選択を
行なう選択回路2と、検出結果を所定の周波数信号に変
換する周波数変換N路1と、数周波数信号を計数するカ
ラyり4と、該★りνり4によ〕制御畜れて基準り回ツ
ク発生崗路6からのタロツク信号を所定数計数するタイ
マー5と、該メイ!−5からO出力にもとづいて所l!
O演算を行なうマイタロプロ竜ツt(μmC0M演算闘
賂)7等から構成唱れる・1kか、10は一定値の−v
1点およびスパンを調整するための指示を与える中−l
−ドでSO,*は調定装置内の各部へ電源を供給するた
めのバッテリ電源簡略である・1*、第1m06を送部
に椙轟するところには光伝送−路8か設けられている・
したがって、検出111にて検出部れた物理量は検出部
選択回路意、周波数変換−路寡、力?y#4*よびタイ
マー5等によりてディジール償号に変換され、これによ
)μm00M演算回路7にて所要の演算が行なわれ、物
理量の測定が行なわれゐ・上記の如自一定装置はさらに
第311に示されるように、−検出ill韓ζ−でFX
wンデンナC1,C1によりて構gstL%検出部選択
回路2けコンデノナC1,C2訃よび測温jig O:
lンデンtC@、ナー電スタRIの選択を行なうC−M
oat (lull形MO8)タイプのアナログスイッ
チIf!(ffj!1 、8W12g)構成畜れ、・周
波数変換−路3はボンデ3/?C1゜C2O充放電の切
換えおよび7vツグ7曹ツグQ1のりVア盲九はリセッ
トを行なうアナログスイッチ8W1 (IIWI l 
、 1lWI Z)と、コンデンサC1またはCtの充
電々圧が所定O電圧レベル(スレツシエホールドレベル
)を趨え九とき七フトされ、所定の時定数(抵抗R1,
Wンデンtcf  )Kよって決まる一定時間後にり七
ットされる7vツグ70ツグQl(Dll)とから構成
されてい為、&訃、従来の一般的なり形7リツグア寵ツ
ブを使用するs合a、 そon段にスレツシエホールド
レベルを判別する大めの回路(例えば、シエ々ット回路
)が必要とe為#%C−Moa $079ッグ7 ’ 
9グを使用する場合はこのような回路を必要とせず、そ
の切9替わp電圧をそのまtシュレツク^ホールド電圧
として使用することができる・同様に、タイマーBr1
g段のカランICT2 、0’l’3かも構成され、μ
m00M演算回路7からのνセット信号posO解除に
よりて基準りaツク発生回路6から与えられるクロック
信号O計数を開始し、カウンタ(CTI)4からのカウ
ントアツプ信号によって計数を停止する。声−〇〇M演
算回路1は基準タロツク発生鵡路6からOり四ツタ信号
によって駆動され種々O演算、制御動作を行なう・例り
社、検出舊選択回路8のアナログスイッチff2 K 
%−ド選択ジーPOI 、 PO3を送出して;ンデン
テClll11i!毫−ド、ツンデンナC!橢定篭−ド
または温度測定量−ド(抵抗N@、:lンデン?CI 
Kよるl1lji)の選択を行ない、非一定時にはカウ
ンタ4訃よびタイマ−IK対してリセット信号P03を
与えてこれらOvリセット行なうとともに、測定時には
誼す七ット信勺PO3を解除して計数動作を行なわせ、
カウンタ4からのカウントアツプ信号を割込信号11Q
として受け、タイ!−5からの計数出力を端子PIG−
P11B @介してWR雫り所定の演算処理を行なう@
 J−COM演算回路7に鉱、測走諷差を1避すぺ<−
V*、atたはスパンの調整を行なう良めO操作を指示
するキーI−ド10%また省電力化を図るべく基準装置
ツク発生回路61良は声−COM演算回路7を間欠的に
動作させる良めのスタンパイモ°−、ド回路12、さら
には管理室惰の上位計算機との藺で光による情報の授受
を行なうための光伝送回路Ss?よび腋1路8KsPけ
る発光ダイオードL]eDの異常検出−路11等−+6
1接続されている。なお、9は所要の各部へ電源を供給
する大めのパッチダミS崗路である。
この実施例における測定装量は圧力等の機械的な変位量
を容量値に変換して検出し、該検出結果をディ、ジタル
量に変換して測定するもO″Cあるから、こ\で、その
検出層jlKついて第411を参照して説−する。
岡WJ■には2つの固定電極11,7間に可動電極II
、Vが配置され、該可動電極ILyは圧力勢O機械的な
変位に応じて図の左右(矢印翼参照)方向に移動する・
ζO場合、各電極間の容量Cム4.Cム2は一方が増大
すれば他方は減少する、つt1差動的に変化する。こ−
で、各電極0面積を11電極間の誘電率を一1可動電極
mLyと固定電極KL、yとO間隔を1とし、儒えば岡
11(ホ)の点曽て示される如(可動電極ILvがノー
だけ変位したときの容量cAl @ CA2 ll CA、曙1ム/−一)d CA4−aム/−+Δd として求められる。ζ〜で、これら容量の和シよび差を
考えると、 Cムl+cAl麿虐ム・2a/az−ノdtCム1−c
A20ξム・2ノ47櫨2−ノ礁2とな参、シたがって
その比をとると、 CA1−cムt/CjJ + CA4−44Aが得られ
、変位量ノdを容量値Cム1−CAI/Cム1十CAI
Kよって求める仁とがで自る・ 同様にして、第41111)で#12つの固定電極ΣL
?に対して可動電@ ILVが園の如く配置され、外蕩
圧力等O変位によって図O点着位置にノdだけ変位した
鳩舎は次のように壜為、こO場合、容量CA1は固定、
CAtt!可変であって、それぞれの値は上記と同様に
して CA1−m aム/d 、 CAt −m a直/4+
Δdと表わすことがで龜る。そζで、これらO差を考え
ると、 CAl−CA2+−εム・Δd/纏(d十40でToL
L九がってCA1−CAIとCAtとの比をとると、 CA1−CA2/CAl−Δd74 とな)、変位量ノ4を静電容量値の変化として検出する
ことがてきる・これらの式からも明らかなように、変位
量は静電容量のみOII数となるから、電極間の誘電車
中浮遊容量の影響を受けず、この光め容量によって機械
的な変位量を正確に検出することが可能となる・ 次に、仁のような検出層INKもとづく測定動作にりい
て、主に第3図シよび第5−を参照して説明する。
初期状11においては、μm00M演算回路7からは篭
−ド選択信号pot 、 po暑は与えられず、リセッ
ト信号P03 Kよってカウンタ(CTI)4>よびタ
イマー6はリセット状態Ksする・ここ・で、第5図(
へ)の如きコンデンサC1の糊定令−ド信号が与えられ
、aSS(ロ)の如(り竜ットジーPO3が解除さレル
ト、yyfyfCl、Xイッ?8W21−11WII、
抵抗R%電1lVDDtkる径路が形成されるので、コ
ンダン?C1がmasonで示されるように充電される
・11#間11tcこの充電々圧が7vツグ7aツグQ
l eスレッV&ホールド電圧VTHを超えると、鋏ア
リッグ7−ツプQ1が七ット畜れ、その出力端子Qよ)
出力が得られる。この出力は抵抗Rfおよびズンデνt
cf K与えられるとともに、アナログスイッチ8WI
 Kも与えられる・その結果、スイッチIIWI 2が
開放されて抵抗RfとコンデンサCf Kよゐ充電■路
−形lR畜れる。なシ、ζ〇七龜スイッチIWIIが点
、lll0位置へ切替えられ、;ンデンナC1の放電が
行なわれる。=ンデンテCfの充電々圧が1/l151
I(へ)で示されるように、所定時間tcIIIK所定
の値になると、アリツブフロッグ91韓クダアされ、そ
の結果、アリツブフロッグQ1からは第saoHem自
一定幅(tC)の出力パルスが得られる・なお、ツリッ
グ7謬ツブQ1017セツトによってアナ回グスイッチ
IWIもオフとなるOで、スイッチ8W12は第31の
如き状態に復帰し、コンダンfCf O放電回路を形成
する・上記の時間t1.#iコンデンサC1および抵抗
翼の大きさに比例するから、アリツブフロッグQlの出
力からはコンデンサC1の容量に比例した周波数のパル
ス信号が得られることになゐ・ζOパルス信号はカウン
タ4によって針数され、所定数に達すると第5図(へ)
に示される如きパルス(カラン)tJP出力)を発して
タイマーSを第5図(ト)の如く計数停止させる。タイ
マ=5は先のリセット信号PO3の解除とともにパルス
発生回路6からのクロックパルスを計数しておp1該計
数結果がカウンタ4からのカウントUP信号を受けた声
−COM演算回路7により端子PIO〜P!15を介し
て読敗られる。
こ\で、上記フリップフロップQ1のスレッシュホー、
ド電圧をVTRとすれば、 −居 Vt1i−VDn(1−* BC> )として表わされ
、したがってコンダン?C1の充電時間11  (第i
WJに)を参照)は、の如く表わされる[相] ′tえ、上記0時間1(も同様にして VTR *C−41CIL・ぎ・(1−5) さして表わされる。なお、町、cfo@は既知であり、
したがってtcは一定の値である・したがって、1シデ
ンtC1の充、放電動作をallカウントする迄の基準
りaツタ発生回路6からの夕■ツクパルスを数えるζ4
Kxす、す表わちタイマーS−らO出力によりてコンデ
y′すC五による充放電−IITIを求めることができ
る・この充放電時間?1#i第S図に)からも明らかな
ように、充電(ts)は1IIIであるOK対して放電
(tc)Fi(a−1)aであるから   − rl−鳳J+(sA−1)tc  m+++se+ma
e++e+m+11(1)として求めることができる・
&sP、このようにa回カウントするOは、−間ii*
カウンタ(0丁2゜C10)の分解能を上けるためであ
plその機態は基準クロック発生口路6の出力周波数、
抵抗Rの抵抗値盲たはコンデンサC1の容量値等に応じ
て適宜選択される。
仁のようにして、コンデンサC1の充放電時間↑1を求
めた後、μm00M演算回路7は信号POIまたはPO
2Kよってスイッチ8W21を切換えてコ  ・ンデy
?c2の検出モードとし、コンダン?(2の充放電時間
T2を測定する0この場合の動作態様は上記と全く同様
でTo9、そのタイムチャートはI!5図の右半分に示
されている。なお、充放電時間T2は(1)式と同様に
して T2=nt2+(a−1)tc・・・・・・(1)とな
る。
μ−COM演算回路7では、上記(1)、(1)式より
次の如き演算を行なう こ01式は先のll[11m1Kおける説明からも明ら
かなように、変位に比例するから、μm00M演算回路
7では上記の如き演算を行なうことによってその変位を
測定することができる・ tお、上記ではコンデシte1.C2の容量を差動的に
変化させることKよ〕物理的な変位量、例えば差圧ノp
i−is定するようにしたが、第6馳に示されるように
、コンデンサの一方(C2)を固定とし、他方(C1)
を可変とするものくついても同様に適用しうるむとは、
先の原理図の説明からも明らかである・九だし、この場
合は上記の差圧−のかわ〕に圧力Pを求める仁ととなプ
、その演算式は上記と同様にして次のようKl!わされ
る・上記の実施例においては、機械的な変位量を静電容
量値に変換して検出すゐようにし九が、これを抵抗、周
波数または電圧に変換して検出することも可能でTo為
・ 第7〜smは検出IIO他の実施例を示す藺路図で、第
711は抵抗値に変換する場合、第8IOは周波数に変
換する場合、そして第9因は電圧値に変換して検出す−
る場合をそれヤれ示すものである・これらの図において
、ツンデンtCO容量値訃よび抵抗RCの抵抗値はとも
に一定であLまたスイッチIWI 1 、8W21  
およびフリッグ7gッグQ1は第3図笑施@に示される
ものと同様のものである6 第7図(a)〜(a)Kおける検出原理はいずれも容量
による検出原理と全く同様であって、充放電時間が抵抗
とコンデンサとの積に比例することを利用して、ζζで
は抵抗値を検出するようにしたものである・すなわち、
同図(a)K示されるものはスイッチgW21 tRx
IIK倒してその充放電時間T1を測定し、次にlc@
に倒して同様に充放電時間〒2を求め、 なる演算によりてRxの抵抗値を求める。
同じく同図(11)K示される亀のは、先の実施例にお
ける;ンデンtC1*C2を抵抗R1,Rgにおきかえ
友もOK相轟するから、その演算式もの如く全く同様に
表わされるととになる。
まえ、同11(Is)K示されるものはライン抵抗Rt
が変動する場合である。したがって、スイッチ8W21
を順次切替えることによってRx+2Rj。
2R4およびRCKよるそれぞれの充放電時間〒1゜〒
2およびTうを求め、 なる演算式より抵抗値1xを測定する。
第8図KsPいては、検出部にてすでに周波数に変換さ
れているから、第3図実施例の如き周波数焚換−路は不
要とな9、検出部からの出力は適宜増巾されて直接カク
ンIへ導入される・この場合、カウンタが所定数Nを計
数する迄にどれだけの時間丁がか\るかを演算するとと
によってその周波数(kT )を求めることができる。
第**は電圧]clに変換して検出する場合で6って、
コンデンサCK一定の電流(I)を流して充電を行ない
、骸充電による電圧を演算増巾器OP2の一方に与え、
゛もう一方には演算増巾@0PIKよって増巾された入
力電圧E1を導入し、該入力電圧lhl’兜電々圧fP
jえたときアリツブフロッグ頓をセットするようにした
ものである・コンデンサCKよゐ充電は一定の態様で行
なわれるのに対し晶 入力電圧レベルle1が変動するので、電圧値に応じ要
時間信号を得ることができる。ζこで、スイッチ8W2
1が図示の状11にあるときの時間測定出力をτ2、図
示とは反対側の状態に切替えたときのそれを〒1 とす
ると 丁よ−〒、=C/I@E1 なる演算によって電圧値E1を求めることができるーこ
−に、”1 tj測定電圧、■はコンデンサに与えられ
る電流、CFiコンデンサの容量値であるOこのように
構成される測定装置における光−電気変換器および電気
−光変換器等の光部品の故障検出方法にりいて、第1図
訃よび第40図を参照して説明する。なお、第1091
は測定装置の送。
受信動作を説明するためOタイムチャートである。
複数の測定装置Mtl〜釦画の故障検出を行なう場合に
は、図示されない上位計算機から、スターカプラsCを
介して個々の測定装置に対して制御信号を送出する・こ
O制御信号は測定装置輩鵞1〜M鳶Nの光−電気変換・
Oml〜OWMによって、1110WJ(至)の如く受
信される・ζ〜で、一定装置の各遅延1111DLI−
DLNの遅蒐時間を互いに異ならせてお(ことによp1
受信畜れ大制御信号は第1011(ロ)〜に)で示され
るように、それヤれTムmJおよびfy待時間け遅れて
各電気−光変換11ffi01〜18ONへ与えられ、
再びスターカプラsCを介して中央部m装置へ返遇畜れ
ることになる・したがって、中央部層装置では制御信号
を送出してから返送されてくる迄の時間を監視すること
によって、どO@定装置から制御信号が返送されて来え
かを知ることがで暑る・な訃、この動作は測定装置内の
!イク寵プ■慟ツナOI&珊動作とは無関係に行なわれ
、し九がって、このえめにマイクログロ七ッ110負担
が増加すること轄ない0 以上のように、この発@によれ社、上位計算機からの制
御信号を所定の時間だけ遅砥畜せゐという簡単な手駿を
付加するだけで一定装置内の少なくとも光部品O故障を
検出することかできるから故障部位を欽ゐことができ、
したがってWl&動作対策が害鳥となるものである。
t  111110簡単な説明 第1IIはこの発明の笑j1例を示す構JIE図、第2
図は測定装置の概要を示すブ翳ツタ■、第311は測定
装置0WIIP顔を示す囲路構成−1$14IIは機械
的な変位量を静電容量値に変換して検出する原理を説明
するためのJ[111m、第5内は第3図の動作を説明
するえめのタイムチャート、第6図は容量検出部の他O
実施例を示す回路図、Wi7図は抵抗検出部の実施例を
示す回路m%第SI!3#1周波黴検符考説明 1・・・検出部、2・・・検出−選択一路、3−周波数
変換回路、4−カウンタ、5・・・タイマー、・−・基
準クロック発生器、7・・リーCOM演算回路、8・・
・光伝送1路、9−バッテリ電源回路、1G−キーメー
ト、11−t、iio異常検出−路、12−・スタンバ
イモード−路、8C−・カプラ、MIIi:1〜廊N−
・測定装置、O1l〜ω曙−光測電気変換器、恥1〜龜
*−1気−光変換器%DLI〜DIIJI−遅延回路、
PMI 〜PMN−・一定部、OFA 、 02m−光
7アイパ、Ql−)シップ7Wツグ、IWI 、 ff
!−アナログx4yチ、C’rl 〜Cps−カウノ!
、ff1Ly 、 m4−・電極、OPI 、 OPI
−演算増中器代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎   清

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 物理量をディジタル量に変換し、該ディジタル量にもと
    づき所定の演算をして物理量を測定する演算測定部と、
    腋測定結果を光情報に一置換して上位処理装置へ送出す
    る電気゛−光変換器および上位J61装置からの光情報
    を電気信号に変換して受信する光−電気変換Sからなる
    伝送部とを備え、該伝送部を介して上位Jla理装置か
    らの指令を受けて測定情報を上位処理装置へ伝送するよ
    うにした測定情報伝送システムであって、前記伝送部と
    演算Il冑鵠との聞に前記光−電気変換!IKて受信し
    九゛情報を所定時間遅延させて前記電気−光変換器にI
    [接送出する遅延手段を設け、核遅延手段によって上位
    処理装置からの制御情報を一定時間遅延させて返送する
    ことによp前記伝送部内の光部品の故障を検出しうるよ
    うにしたことを特徴とする測定情報伝送Vステふにおけ
    る故障検出方式。
JP56118415A 1981-07-30 1981-07-30 測定情報伝送システムにおける故障検出方式 Granted JPS5819996A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56118415A JPS5819996A (ja) 1981-07-30 1981-07-30 測定情報伝送システムにおける故障検出方式
US06/402,377 US4531193A (en) 1981-07-30 1982-07-27 Measurement apparatus
CA000408285A CA1220835A (en) 1981-07-30 1982-07-28 Measurement apparatus
AU86518/82A AU549860B2 (en) 1981-07-30 1982-07-28 Measurement apparatus
BR8204472A BR8204472A (pt) 1981-07-30 1982-07-29 Aparelho para medir uma quantidade fisica e fornecer dados de medicao correspondentes
DE8282106917T DE3274495D1 (en) 1981-07-30 1982-07-30 Measurement apparatus
EP82106917A EP0071912B1 (en) 1981-07-30 1982-07-30 Measurement apparatus
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5352142A (en) * 1976-10-22 1978-05-12 Nec Corp Data collection system by optical fiber cables
JPS5493911A (en) * 1978-01-09 1979-07-25 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd Optical repeating transmission line trouble monitoring system
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