JPS6361719B2

JPS6361719B2 -

Info

Publication number: JPS6361719B2
Application number: JP1456880A
Authority: JP
Priority date: 1980-02-08
Filing date: 1980-02-08
Publication date: 1988-11-30
Also published as: JPS56111994A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はプロセス量などの被測定量を電気信号
に変換し、電流信号として受信側に伝送する２線
式信号伝送器に関する。

２線式信号伝送器は、信号の伝送と被測定量を
電気信号に変換する変換回路への電源電力の供給
とを同一線路を通して同時に行なうため変換回路
内の演算器などへ供給する電圧を安定化する必要
がある。このため一般にトランジスタなどを用い
た電流調整回路を介して演算器などへ電圧を供給
する。したがつて電流調整回路内部での電圧降下
が生じ、この電圧降下の分だけ演算器、被測定量
を検出する検出回路などで利用し得る電圧が減少
する。

第１図はこの種の従来の２線式信号伝送器の一
実施例を示す。一対の端子１，２の外部には伝送
線３，４を介して電源５と負荷電流を検出する負
荷６が直列に接続されている。一方端子１，２の
内部は被測定量を電気信号に変換する変換回路を
構成し、端子１，２間には第一平滑回路７を介し
て電流制御回路８、帰還抵抵９が直列に接続され
ている。電流制御回路８の両端には電流調整回路
１０と定電圧回路としてのゼナーダイオード１１
との直列回路が並列に接続され、ゼナーダイオー
ド１１の両端には演算増幅器１２の電源端子１
３，１４が接続されている。また、ゼナーダイオ
ード１１の両端の定電圧は抵抗１５，１６で分圧
され、その分圧点１７は演算増幅器１２の一方の
入力端子１８に接続される。ゼナーダイオード１
１の両端の定電圧が与えられ被測定量を検出する
検出回路２０の出力端子２１は抵抗２２を介して
演算増幅器１２の入力端子１９に接続される。同
時に帰還抵抗９の端子２側の接続点は抵抗２３を
介して演算増幅器１２の入力端子１９に接続され
る。演算増幅器１２の出力端子２４は電流制御回
路８の制御入力端子２５に接続されている。電源
５よりの直流電圧が負荷６を介して端子１，２間
に与えられ、電流調整回路１０を介してゼナーダ
イオード１１に定電圧を発生させる。この電圧は
演算増幅器１２に電源電圧を与えると同時に検出
回路２０の駆動電源ともなる。また、電流調整回
路１０の電流はゼナーダイオード１１を介して帰
還抵抗９にも流れ、被測定量が零のときに対応す
る統一電流４−20ｍＡのうちのバイアス電流４ｍ
Ａをも構成する。この電流に対応したバイアス電
圧が帰還抵抗９の両端に発生し演算増幅器１２の
端子１９に印加される。分圧点１７は４ｍＡに対
応した電圧に調整されているので演算増幅器１２
の出力端子２４には電圧が現われず電流制御回路
８には電流が流れない。検出回路２０の出力は演
算増幅器１２で増幅されその出力により電流制御
回路８が制御されて０〜16ｍＡの電流発信を行
い、電流調整回路１０の４ｍＡの電流と加わり端
子１，２を流れる電流が４〜20ｍＡの範囲に亘り
変化し、これが負荷６で信号電圧として検出され
る。この際、帰還抵抗９に発生する帰還電圧は演
算増幅器１２に負帰還される。

以上述べたように従来のこの種の２線式信号伝
送器は、演算増幅器や被測定量を検出する検出回
路などを附勢するための定定な電源電圧を確保す
るために電流調整回路を必要とする。このためこ
の部分で電圧降下が生じ演算増幅器などに充分な
附勢電圧が得られない欠点があり、回路設計上の
制約を受ける。例えば、電源電圧５として慣用的
に用いている24VD.C電源を採用したとすると負
荷６に最大10V、伝送線３，４に5Vの電圧降下
を許容すると端子１，２間の電圧は9Vとなる。
電流調整回路１０での電圧降下は2V程度見込ま
れるとすると演算増幅器１２や検出回路２０で利
用し得る附勢電圧は7V程度に制限される。

さらに、従来のこの種の２線式信号伝送器によ
る附勢電圧は単一極性のものしか得られないので
変換回路の内部で利用できる電源電圧の範囲を拡
大し難く、また制御電圧の極性に対応した素子の
選択においても制約を受ける欠点を有する。

本発明は、本質的に電圧降下を有する従来の電
流調整回路を使用せずに、電圧降下の少ない開閉
手段を用いることにより演算増幅器や検出回路に
おいて利用し得る電圧の拡大を図り、回路設計上
の自由度を拡大しようとするものである。

第２図は本発明による２線式信号伝送器の一実
施例を示す。第１図と同じ機能を有する部分には
同じ符号を付して必要に応じて説明を省略する。
端子１，２間には第一平滑回路７を介して開閉手
段２６、第二平滑回路２７、定電圧回路としての
ゼナーダイオード１１、帰還抵抗９が直列に接続
されている。ゼナーダイオード１１の両端には比
較器２８の電源端子２９，３０、分圧回路を構成
する抵抗１５，１６の直列回路、被測定量を検出
する検出回路２０が各々並列接続されている。検
出回路２０の出力端子２１は抵抗２２を介して比
較器２８の入力端子３１へ、分圧回路の分圧点１
７は比較器２８の他方の入力端子３２へそれぞれ
接続される。帰還抵抗９に発生した帰還電圧は検
出回路２０の出力電圧と差動的に比較器２８の入
力端子３１に加えられる。一方、比較器２８の出
力端子３３は開閉手段２６の制御端子３４と接続
されるように構成されている。

以上の如く構成される本発明の伝送器は次の様
に動作する。電源５よりの直流電圧が負荷６およ
び伝送線３，４を介して端子１，２に与えられ
る。端子１，２に流れる電流は第一平滑回路７を
介して開閉手段２６で比較器２８の出力により開
閉制御されたパルス状電流となる。このパルス状
電流は第二平滑回路２７で平均化され直流電流の
形で定電圧回路であるゼナーダイオード１１に与
えられ電圧を発生させる。一方、負荷に流れる電
流は第一平滑回路７において平均化されて直流電
流の形として負荷に供給される。この負荷に流れ
る電流に比例した電圧が帰還抵抗９で電圧に変換
され、この帰還電圧は検出回路２０の出力電圧と
差動的に加えられて比較器２８の入力端子３１に
印加される。比較器２８は検出回路２０の出力電
圧と帰還抵抗９に発生した帰還電圧とが等しくな
るような時間比率として開閉出力電圧を生じこれ
により開閉手段２６を制御する。帰還抵抗に発生
する帰還電圧は負荷電流に比例し、この帰還電圧
と検出回路２０の出力電圧とは等しいのであるか
ら、結果として検出回路２０の出力電圧は負荷電
流に変換されたことになる。この様にして被測定
量に対応した負荷電流を得ることができる。

第二平滑回路の構成の一実施例を第３図に示
す。開閉手段２６の出力端子３５はその一端がダ
イオードD₁のカソード側と接続され、同時にイ
ンダクタンスＬの一端と接続され、さらにその他
端は端子３６に接続されている。端子３６と接続
線３７との間にはコンデンサC₁、ゼナダイオー
ド１１、ゼナダイオードから検出回路側を見た等
価負荷３８が並列に接続されている。ダイオード
D₁のアノード側は接続線３７と接続されている。
これらの回路素子のうちダイオードＤ、インダク
タンスＬ、コンデンサC₁で第二平滑回路２７を
構成している。開閉手段２６が閉状態のときには
インダクタンスＬ、ゼナダイオード１１、接続線
３７を介して電流が流れ、等価負荷３８に一定電
圧を供給する。開閉手段２６が開状態のときには
開閉手段２６が閉状態のときにインダクタンスＬ
の中に蓄えられていたエネルギーが等価負荷３
８、ダイオードD₁を経由して放電し、さらにコ
ンデンサC₁の蓄積電荷と共に一定電圧が等価負
荷３８に供給される。この様な動作により開閉手
段２６を流れるパルス状電流は平滑される。

第４図は第３図の平滑回路に他の回路を付加し
て別種の電源を作る平滑回路の他の実施例を示
す。開閉手段２６の出力端子３５と接続線３７と
の間にコンデンサC₂とダイオードD₂の直列回路
をダイオードD₂のカソードが接続線３７と接続
されるように並列に結線される。コンデンサC₂
とダイオードD₂の接続点３９と接続線３７との
間にコンデンサC₃とダイオードD₃とがダイオー
ドD₃のカソードが接続点３９と接続されるよう
に結線される。この様な回路においては接続線３
７を基準にしてインダクタンスＬとコンデンサ
C₁との接続点３６には（＋）の電源を、コンデ
ンサC₃とダイオードD₃との接続点には（−）の
電源を得ることができる。開閉手段２６が閉状態
のときには第３図と同じく接続点３６側が正電位
になるようにコンデンサC₁が充電されている。
同時にダイオードD₂が導通状態にあるのでコン
デンサC₂は端子３５側が正になるように充電さ
れている。この状態から開閉手段２６が開になる
と、インダクタンスＬに蓄えられていたエネルギ
は等価負荷３８、ダイオードD₁を介して放電し、
ダイオードD₁は導通状態となつている。したが
つて端子３５側が正に充電されていたコンデンサ
C₂の電荷はダイオードD₁、コンデンサC₃、ダイ
オードD₃、コンデンサC₂の直列回路で放電し、
コンデンサC₃を端子４０側が負になるように充
電して端子４０に負電圧を得ることができる。し
たがつて開閉手段２６の開閉により端子３６には
正電圧を端子４０には負電圧を平滑された電圧と
して得ることができる。

以上述べた本発明によれば、第一に従来の電流
調整回路における電圧降下を本質的に有しない開
閉手段を用いて比較器、検出回路の付勢電源を得
ることができるので電源電圧を有効に利用するこ
とができる。第二に開閉手段により作られる交流
成分を整流することにより正負の電源電圧を得る
ことができる。したがつて、演算増幅回路、比較
回路の選択の自由度を大きくすることができ、ま
たこれらの回路に使用される電源電圧の拡大が可
能である。さらに、例えばＮチヤンネルやＰチヤ
ンネルのMOSFETなどゲート制御電圧が異質な
素子を組合せて回路を構成する場合などにこれを
付勢する為の電源電圧を自由に用意できる。など
各種の効果を有している。

以上説明したように、本発明によれば被測定量
を電気信号に変換する変換回路で利用し得る電源
電圧に制限のある２線式信号伝送器において開閉
回路を用いることにより変換回路で利用し得る電
圧の拡大を図り回路設計上の自由度の増大を図つ
たものでその工業上の利益には大なるものがあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の２線式信号伝送器、第２図は本
発明の２線式信号伝送器、第３図は第二平滑回路
の実施例、第４図は第二平滑回路の他の実施例を
示す図である。５：電源、６：負荷、７：第一平滑回路、８：
電流制御回路、９：帰還抵抗、１０：電流調整回
路、１１：ゼナダイオード、２０：検出回路、２
６：開閉手段、２７：第二平滑回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１一対の端子間に電源と負荷とが直列に接続さ
れ、上記端子間に上記負荷に流れる負荷電流を開
閉する開閉手段と比較器の電源へ定電圧を供給す
る定電圧回路と帰還抵抗とが直列に接続された直
列回路と、上記開閉手段と上記端子間に接続され
た第一平滑回路と、上記開閉手段と上記定電圧回
路との間に接続された第二平滑回路と、上記定電
圧回路の電圧が与えられ被測定量を検出する検出
回路と、上記検出回路出力と上記帰還抵抗に発生
した電圧とを比較して、上記比較器の出力の開閉
比率を変化させ上記開閉手段を制御することによ
り被測定量に対応した出力信号を得ることを特徴
とした２線式信号伝送器。