JPS60243516A - 光−空気圧変換器 - Google Patents
光−空気圧変換器Info
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- JPS60243516A JPS60243516A JP9861084A JP9861084A JPS60243516A JP S60243516 A JPS60243516 A JP S60243516A JP 9861084 A JP9861084 A JP 9861084A JP 9861084 A JP9861084 A JP 9861084A JP S60243516 A JPS60243516 A JP S60243516A
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/54—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using means specified in two or more of groups G01D5/02, G01D5/12, G01D5/26, G01D5/42, and G01D5/48
- G01D5/58—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using means specified in two or more of groups G01D5/02, G01D5/12, G01D5/26, G01D5/42, and G01D5/48 using optical means, i.e. using infrared, visible or ultraviolet light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/268—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light using optical fibres
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は防爆性に優れ、変換精度を向上させるようにし
た光−空気圧変換器に関する。
た光−空気圧変換器に関する。
コンビ二−タ技術の発達を背景に、あらゆる産業分野に
おいて生産ラインの自動化、高速化が進められてオシ、
このようなシステム、プロセス制御に用いられる装置の
重要性が増している。このような装置の一つとして電気
信号を空気圧に変換する電空変換器が従来よシ知られて
いる０しかし、このような変換器は一般に生産現場等の
悪条件下で使用されることが多く、そのため耐環境性°
が要求されるばかシか、爆発ガス雰囲気中で使用される
場合には十分な防爆性能が要求さｎｌまた電気的ノイズ
が発生しやすい装置に取シ囲まれて設置されることが多
いため、ノイズに影響されない構造であること等が要求
される０そこで、最近ではこのような要求を満足するも
のとして電気信号の代シに光を出力空気圧に変換する光
−空気圧変換器の研究開発が盛んに行われているが、そ
の場合変換精度の向上が問題となっている０ 〔発明の概要〕 本発明は上述したような点に鑑みてなされたもので、入
力信号と出力空気圧のフィードバック信号との差を検出
、制御演算し、光信号を発するコントローラ部と、前記
光信号を空気変換してその出力空気圧を操作力として用
いると共に操作量を空気式計量してこれを光変換後前記
コントローラ部にフィードバックするコンバータ部と、
前記コントローラ部とコンバータ部間を接続する信号伝
送媒体としての光ファイバーとで構成することにより、
変換精度の向上と防爆性、耐環境性等に優れた光−空気
圧変換器を提供するものである。
おいて生産ラインの自動化、高速化が進められてオシ、
このようなシステム、プロセス制御に用いられる装置の
重要性が増している。このような装置の一つとして電気
信号を空気圧に変換する電空変換器が従来よシ知られて
いる０しかし、このような変換器は一般に生産現場等の
悪条件下で使用されることが多く、そのため耐環境性°
が要求されるばかシか、爆発ガス雰囲気中で使用される
場合には十分な防爆性能が要求さｎｌまた電気的ノイズ
が発生しやすい装置に取シ囲まれて設置されることが多
いため、ノイズに影響されない構造であること等が要求
される０そこで、最近ではこのような要求を満足するも
のとして電気信号の代シに光を出力空気圧に変換する光
−空気圧変換器の研究開発が盛んに行われているが、そ
の場合変換精度の向上が問題となっている０ 〔発明の概要〕 本発明は上述したような点に鑑みてなされたもので、入
力信号と出力空気圧のフィードバック信号との差を検出
、制御演算し、光信号を発するコントローラ部と、前記
光信号を空気変換してその出力空気圧を操作力として用
いると共に操作量を空気式計量してこれを光変換後前記
コントローラ部にフィードバックするコンバータ部と、
前記コントローラ部とコンバータ部間を接続する信号伝
送媒体としての光ファイバーとで構成することにより、
変換精度の向上と防爆性、耐環境性等に優れた光−空気
圧変換器を提供するものである。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明に係る光−空気圧変換器の一実施例を示
すブロック構成図である。同図において光−空気圧変換
器１は、コントローラ部２と、コンバータ部３とを備え
、これらのコントローラ部２とコンバータ部３とは１本
の光ファイバ４によって結合されている。
すブロック構成図である。同図において光−空気圧変換
器１は、コントローラ部２と、コンバータ部３とを備え
、これらのコントローラ部２とコンバータ部３とは１本
の光ファイバ４によって結合されている。
前記コントローラ部２は、制御演算部３０２発光部４０
および受光部５０からなシフイードバック調節計として
の機能を果すもので、主として計器室に配置される。前
記制御演算部３０は外部よシ与えられた入力信号（例え
ば調節計の出力などの電気信号）と、前記受光部５０で
受信した前記コンバータ部３からの出力空気圧に比例し
た信号との差を検出して増幅、各種制御演算を施し、フ
ィードバック制御系を構成するもので、入カモジュール
３１．制御演算回路３２９強度変調回路３３および標準
信号変換回路３４とで構成されている。前記入力モジュ
ール３１は外部から与えられた入力信号Ｓｓを標準信号
に変換する。この標準信号Ｓｓ と、前記標準信号変換
回路３４によって前記受光部５０の出力が標準信号に変
換された出力空気圧に比例した信号８１ との差信号は
、前記制御演算回路３２に送られ、増幅、制御演算が施
された後、強度変調回路３３を経て発光部４０に送られ
、該発光部４０よシ強度変調された光が発せられる。そ
して、この光信号Ａは前記光ファイバー４を通って前記
コンバータ部３に伝送される。なお、５２はビームスプ
リッタである。
および受光部５０からなシフイードバック調節計として
の機能を果すもので、主として計器室に配置される。前
記制御演算部３０は外部よシ与えられた入力信号（例え
ば調節計の出力などの電気信号）と、前記受光部５０で
受信した前記コンバータ部３からの出力空気圧に比例し
た信号との差を検出して増幅、各種制御演算を施し、フ
ィードバック制御系を構成するもので、入カモジュール
３１．制御演算回路３２９強度変調回路３３および標準
信号変換回路３４とで構成されている。前記入力モジュ
ール３１は外部から与えられた入力信号Ｓｓを標準信号
に変換する。この標準信号Ｓｓ と、前記標準信号変換
回路３４によって前記受光部５０の出力が標準信号に変
換された出力空気圧に比例した信号８１ との差信号は
、前記制御演算回路３２に送られ、増幅、制御演算が施
された後、強度変調回路３３を経て発光部４０に送られ
、該発光部４０よシ強度変調された光が発せられる。そ
して、この光信号Ａは前記光ファイバー４を通って前記
コンバータ部３に伝送される。なお、５２はビームスプ
リッタである。
前記コンバータ部３は現場に設置されるもので、光−空
気圧変換部６０と、空気圧−光変換部７０とで構成され
ている。
気圧変換部６０と、空気圧−光変換部７０とで構成され
ている。
前記光−空気圧変換部６０は、中空光ファイバー６１と
、この中空光ファイバー６１と前記光ファイバー４とを
接続する接続器６２．パイロットリレー６３，７ラツパ
６４等を備えている。前記中空光ファイバー６１は、そ
の壁内、すなわちクラッド部６１ｊ１が前記光信号Ａの
光路を構成するもので、溶融石英（ＳｉＯ鵞）、鉛ガラ
ス（ｐｂｏ）等の酸化物ガラスで形成され、中空部６１
ｂが図示を省略した空気供給源から供給さｎる供給空気
几の空気路を形成している。この供給空気Ｐａは絞シロ
５を含む管路６６と、前記接続器６２の連通路６２ａと
前記リレー６３とを接続する管′Ｎｒ６７を介して前記
接続器６２よシ前記中空光ファイツク−６１に導か扛る
。前記フラッパ６４は前記中空光ファイバー６１の一端
開口ｍＫ近接対向して配設されるもので、該ファイバー
６１よシ放射される光信号Ａによシ熱変形する、例えば
形状記憶合金またはバイメタル等の感熱材によって形成
されている。前記フラッパ６４が光信号Ａを受け、温度
変化して変形すると、該フラッパ６４と前記中空光電フ
ァイバー６１との間隔が変化するため、前記空気供給源
から中空光ファイバー６１の中空部６１ｂに送給された
供給空気Ｐ、の背圧を変化させ、この背圧が前記パイロ
ットリレー６３によって増幅され、前記光信号Ａに比例
した出力空気圧Ｐ０として取シ出される。そしてこの出
力空気圧Ｐ０はコンバータ部３による操作力として用い
られると共に前記空気圧−光変換部ＴＯによって光信号
に変換され前記光ファイバー４を経て前記コントローラ
部２の受光部５０にフィードバック信号として返送され
る。
、この中空光ファイバー６１と前記光ファイバー４とを
接続する接続器６２．パイロットリレー６３，７ラツパ
６４等を備えている。前記中空光ファイバー６１は、そ
の壁内、すなわちクラッド部６１ｊ１が前記光信号Ａの
光路を構成するもので、溶融石英（ＳｉＯ鵞）、鉛ガラ
ス（ｐｂｏ）等の酸化物ガラスで形成され、中空部６１
ｂが図示を省略した空気供給源から供給さｎる供給空気
几の空気路を形成している。この供給空気Ｐａは絞シロ
５を含む管路６６と、前記接続器６２の連通路６２ａと
前記リレー６３とを接続する管′Ｎｒ６７を介して前記
接続器６２よシ前記中空光ファイツク−６１に導か扛る
。前記フラッパ６４は前記中空光ファイバー６１の一端
開口ｍＫ近接対向して配設されるもので、該ファイバー
６１よシ放射される光信号Ａによシ熱変形する、例えば
形状記憶合金またはバイメタル等の感熱材によって形成
されている。前記フラッパ６４が光信号Ａを受け、温度
変化して変形すると、該フラッパ６４と前記中空光電フ
ァイバー６１との間隔が変化するため、前記空気供給源
から中空光ファイバー６１の中空部６１ｂに送給された
供給空気Ｐ、の背圧を変化させ、この背圧が前記パイロ
ットリレー６３によって増幅され、前記光信号Ａに比例
した出力空気圧Ｐ０として取シ出される。そしてこの出
力空気圧Ｐ０はコンバータ部３による操作力として用い
られると共に前記空気圧−光変換部ＴＯによって光信号
に変換され前記光ファイバー４を経て前記コントローラ
部２の受光部５０にフィードバック信号として返送され
る。
前記空気圧−光変換部ＴＯとしては、例えば第２図およ
び第３図に示す如く構成されている。すなわち、第２図
は出力空気圧Ｐ０をベローズ８１（又はダイヤフラム）
の変位に変換し、さらにこの変位をベローズ８１に設け
たシャッタ８２によシ光学量に変換するようにしたもの
である０前記シヤツタ８２は左右一対の光ファイバー８
３゜８４間に介在され、ビームスプリッタ８５（第１図
参照）によって分割された光信号Ａの一方が参照光Ａ′
として一方の光ファイバー８３に導かれ、他方の光ファ
イバー８４に導入される際、その一部が前記シャッタ８
２によって遮ぎられ、該ファイバー８４を透過した光が
フィードバック信号Ｂとして取シ出される。第３図は一
方の光ファイバー８３に参照光Ａ′を導き、該光ファイ
バー８３を透過し反射板８６によって反射された後他方
の光ファイバー８４に導かれる反射光Ｃの強度をベロー
ズ８１の変位によって変化させ、フィードバック信号Ｂ
として取シ出すようにしたものである。
び第３図に示す如く構成されている。すなわち、第２図
は出力空気圧Ｐ０をベローズ８１（又はダイヤフラム）
の変位に変換し、さらにこの変位をベローズ８１に設け
たシャッタ８２によシ光学量に変換するようにしたもの
である０前記シヤツタ８２は左右一対の光ファイバー８
３゜８４間に介在され、ビームスプリッタ８５（第１図
参照）によって分割された光信号Ａの一方が参照光Ａ′
として一方の光ファイバー８３に導かれ、他方の光ファ
イバー８４に導入される際、その一部が前記シャッタ８
２によって遮ぎられ、該ファイバー８４を透過した光が
フィードバック信号Ｂとして取シ出される。第３図は一
方の光ファイバー８３に参照光Ａ′を導き、該光ファイ
バー８３を透過し反射板８６によって反射された後他方
の光ファイバー８４に導かれる反射光Ｃの強度をベロー
ズ８１の変位によって変化させ、フィードバック信号Ｂ
として取シ出すようにしたものである。
なお、第２図および第３図に示した空気圧−光変換部Ｔ
Ｏはいずれも空気圧を変位に変換し、さらに光学量に変
換した例であるが、これに限らず空気圧を力に変換し、
さらに光学量に変換したシ、あるいは空気圧と光の屈折
率の関係を利用するなど、種々の原理、方法を利用した
ものであってもよい。
Ｏはいずれも空気圧を変位に変換し、さらに光学量に変
換した例であるが、これに限らず空気圧を力に変換し、
さらに光学量に変換したシ、あるいは空気圧と光の屈折
率の関係を利用するなど、種々の原理、方法を利用した
ものであってもよい。
かくして、このような構成からなる光−空気圧変換器１
によれば、コントローラ部２の制御演算部３０がコンバ
ータ部３のフィードバック制御系を構成しているので、
変換の高精度化が容易で、性能の向上を計ることができ
るｏｆた、コンバータ部３は光と空気の２種類の信号が
あるだけで、電気信号の送受信を一切行なわないため、
完全防爆性が得ら扛、爆発ガス雰囲気中の現場に安全に
据付けることができる。また、コントローラ部２とコン
バータ部３間の信号伝送を光７アイパー４によって行っ
ているため、誘導、ノイズ等の彫物を受けることが少な
く、耐環境性に優れている０なお、上記実施例において
は光−空想圧変換部６０として、中空光ファイバー６１
、接続管６２、感熱材製フラッパ６４等で構成した場合
について説明し九が、本発明はこれに限らず、超音波に
よる光音響効果を利用して空気圧に変換するなど種々の
変更が可能である。しかも、光−空気圧変換部はフォワ
ード（入力）ライン・に位置するので、変換精度が要求
されない利点を有している。一方、空気圧−光変換部７
０は変換精度を要求されるが、この高精度化は容易であ
る。
によれば、コントローラ部２の制御演算部３０がコンバ
ータ部３のフィードバック制御系を構成しているので、
変換の高精度化が容易で、性能の向上を計ることができ
るｏｆた、コンバータ部３は光と空気の２種類の信号が
あるだけで、電気信号の送受信を一切行なわないため、
完全防爆性が得ら扛、爆発ガス雰囲気中の現場に安全に
据付けることができる。また、コントローラ部２とコン
バータ部３間の信号伝送を光７アイパー４によって行っ
ているため、誘導、ノイズ等の彫物を受けることが少な
く、耐環境性に優れている０なお、上記実施例において
は光−空想圧変換部６０として、中空光ファイバー６１
、接続管６２、感熱材製フラッパ６４等で構成した場合
について説明し九が、本発明はこれに限らず、超音波に
よる光音響効果を利用して空気圧に変換するなど種々の
変更が可能である。しかも、光−空気圧変換部はフォワ
ード（入力）ライン・に位置するので、変換精度が要求
されない利点を有している。一方、空気圧−光変換部７
０は変換精度を要求されるが、この高精度化は容易であ
る。
、〔発明の効果〕
以上説明したように本発明に係る光−空気圧変換器は、
フィードバック制御系を構成する制御演算部を備え入力
信号を光信号−変換す石コントローラ部と、光信号を出
力空気圧に変換し操作力として利用すると共に操作量を
空気式計量して光変換後前記コントローラ部にフィード
バックするコンバータ部と、コントローラ部トコンハー
タ部トを結合する光ファイバーとで構成したので、防爆
性、耐環境性に優れ、また変換の高精度化を計ることが
でき、その効果は大である。
フィードバック制御系を構成する制御演算部を備え入力
信号を光信号−変換す石コントローラ部と、光信号を出
力空気圧に変換し操作力として利用すると共に操作量を
空気式計量して光変換後前記コントローラ部にフィード
バックするコンバータ部と、コントローラ部トコンハー
タ部トを結合する光ファイバーとで構成したので、防爆
性、耐環境性に優れ、また変換の高精度化を計ることが
でき、その効果は大である。
第１図は本発明に係る光−空気圧変換器の一実施例を示
すブロック構成図、第２図および第３図はそれぞれ空気
圧−光変換部の一例を示す構成図である。 １・・・・光−空気圧変換器、２・・φ・コントローラ
部、３・・中・コンバータ部、４−−・１光ファイバー
、３０・争・・制御演算部、３２・・１１１１制御演算
回路、４０・・・・発光部、５０・・争・受光部、６０
・・・・光−空気圧変換部、６１・・・Φ中空光ファイ
バー、６１ａ・−−・クラッド部、６１ｂ・・・・中空
部、６２・・骨・接ｉ管、６３−・・・パイロットリレ
ー、６４・Φ・・フラッパ、７０−・・・空気圧−光変
換部、Ａ・φ脅や光信号、Ｂ・・Φ・フィードバック信
号、Ｐ Ｏ・・・・出力空気圧。 特許出願人 山武ハネウェル株式会社 代理人山川政樹（ほか２名） 第１図 ０
すブロック構成図、第２図および第３図はそれぞれ空気
圧−光変換部の一例を示す構成図である。 １・・・・光−空気圧変換器、２・・φ・コントローラ
部、３・・中・コンバータ部、４−−・１光ファイバー
、３０・争・・制御演算部、３２・・１１１１制御演算
回路、４０・・・・発光部、５０・・争・受光部、６０
・・・・光−空気圧変換部、６１・・・Φ中空光ファイ
バー、６１ａ・−−・クラッド部、６１ｂ・・・・中空
部、６２・・骨・接ｉ管、６３−・・・パイロットリレ
ー、６４・Φ・・フラッパ、７０−・・・空気圧−光変
換部、Ａ・φ脅や光信号、Ｂ・・Φ・フィードバック信
号、Ｐ Ｏ・・・・出力空気圧。 特許出願人 山武ハネウェル株式会社 代理人山川政樹（ほか２名） 第１図 ０
Claims (2)
- （１）制御演算部にて入力信号と受光部からのフィード
バック信号との差を検出、制御演算し、発光部を制御す
るコントローラ部と、前記発光部からの信号を光−空気
圧変換部で出力空気圧に変換し、この出力空気圧を操作
力として用いると共に操作量を空気圧−光変換部にて光
変換後前記受光部にフィードバックするコンバータ部と
、前記コントローラ部と前記コンバータ部とを接続し信
号伝送する光ファイバーとを備えたことを特徴とする光
−空気圧変換器。 - （２）制御演算部にて入力信号と受光部からのフィード
バック信号との差を検出、制御演算し、発光部を制御す
るコントローラ部と、前記発光部からの光信号を光−空
気圧変換部で出力空気圧に変換し、この出力空気圧を操
作力として用いると共にその操作量を空気圧−光変換部
にて光変換後前記受光部にフィードバックするコンバー
タ部と、前記コントローラ部と前記コンバータ部とを接
続し信号伝送する光ファイバーとを備え、前記光−空気
圧変換部は、中空光ファイバーと、この中空光ファイバ
ーの一端開口部に配設された感熱材からなるフラッパを
有し、前記中空部ファイバーの中空部を空気供給源よシ
導か扛る供給空気の空気路とし、壁内を前記光信号の光
路とし、該光信号に伴う前記７ラツパの変形による供給
空気圧の背圧変化を出力空気圧として取り出すようにし
たことを特徴とする光−空気圧変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9861084A JPS60243516A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | 光−空気圧変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9861084A JPS60243516A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | 光−空気圧変換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60243516A true JPS60243516A (ja) | 1985-12-03 |
Family
ID=14224358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9861084A Pending JPS60243516A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | 光−空気圧変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60243516A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0324349A2 (de) * | 1988-01-09 | 1989-07-19 | Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH & Co. | Verfahren und Vorrichtung zur Messwertübertragung bei elektrochemischen Sensoren |
-
1984
- 1984-05-18 JP JP9861084A patent/JPS60243516A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0324349A2 (de) * | 1988-01-09 | 1989-07-19 | Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH & Co. | Verfahren und Vorrichtung zur Messwertübertragung bei elektrochemischen Sensoren |
| EP0324349A3 (de) * | 1988-01-09 | 1989-10-18 | Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH & Co. | Verfahren und Vorrichtung zur Messwertübertragung bei elektrochemischen Sensoren |
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