JPH04284600A - 信号伝送装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プロセス工業において
プロセス信号の伝送に用いられる信号伝送装置に関し、
さらに詳しくは、２線伝送路により発信器の動作電力を
供給すると共に、発信器からの信号を同じ２線伝送路を
介して受信計器側に電流信号で伝送するようにした信号
伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プロセス工業においては、プロセス量（
温度や圧力，流量など）を検出するための発信器（例え
ば圧力発信器，電磁流量計等）をプロセスに設置し、測
定したプロセス量（測定信号）を伝送路を介して例えば
４〜２０ｍＡの統一信号で、遠隔地に伝送することが行
われている。図６は、発信器（伝送器）と、２線伝送路
を介してここからの測定信号を受ける受信計器との関係
を示す構成概念図である。２線式で形成された伝送路Ｌ
の一方の端はプロセスに設置した圧力発信器，電磁流量
計，温度計などの発信器１が接続されている。この発信
器としては、例えばマイクロプロセッサが搭載され、通
信機能を有しているものが一般的に用いられる。伝送路
Ｌの他方は、発信器１から電流信号ｉＬで送られた信号
を受ける受信計器２が接続されている。この受信計器２
内には、伝送路Ｌを介して発信器１を動作させるための
例えば２４Ｖ定電圧電源Ｅｓと、伝送路を介して伝送さ
れた電流信号ｉＬを電圧信号で取出すために伝送路に直
列に挿入された受信抵抗（電圧降下素子）Ｒと、発信器
１に対して例えばその動作状態をチェックしたり、調整
を行ったりするためにディジタル信号Ｄ１を送信する送
信ドライバＤＲと、伝送路Ｌを介して電流信号ｉＬで伝
送された伝送信号Ａと、伝送路Ｌ上に乗るディジタル信
号Ｄ１とを分離する信号分離回路ＦＬとが設けられてい
る。なお、発信器側にディジタル信号を送る必要のない
場合は、送信ドライバＤＲは必要でない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように構成された
従来の信号伝送装置は、２線伝送路Ｌに直列に受信抵抗
（電圧降下素子）Ｒが挿入接続されているため、発信器
１側に供給される電源電圧（発信器１の両端電圧ｖＬ）
がそれだけ減少することとなる。すなわち、発信器１側
に供給される電源電圧ｖＬは、定電圧電源の出力電圧を
Ｅｓとすれば、ｖＬ＝Ｅｓ−（ｉＬ×Ｒ）となる。なお
、伝送路の電圧降下は無視している。このために、発信
器１側においては、伝送電流ｉＬが最大の値、例えば２
０ｍＡ流れた場合でも、正常な動作が維持されるように
各電子回路の設計を行う必要がある。また、受信計器側
発信器側に信号を送る場合（双方向通信を行う場合）受
信計器側から送り出す信号Ｄ１と発信器側から送られた
信号とを分離するための分離回路が必要となる。本発明
は、この様な点に鑑みてなされたもので、その目的は、
発信器１に供給される電源電圧が、受信抵抗による電圧
降下で減少しないようにして、発信器側での電子回路の
設計を容易にできる信号伝送装置を提供することにある
。また、双方向通信を行う場合でも、受信計器側に特別
な信号分離回路を必要とせず、受信計器の構成を簡単に
できる信号伝送装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この様な目的を達成する
本発明は、２線伝送路を介して供給される電流値を、発
信器により変化させ受信計器側に伝送する信号伝送装置
において、前記受信計器は、２線伝送路の一端と接地ラ
イン間に供給電源電圧を出力する電源部と、伝送路の他
端を仮想接地する仮想接地手段と、を備え、前記伝送路
を介して受信計器側に伝送された信号を電流値を検出し
て得るようにしたことを特徴とする信号伝送装置である
。

【０００５】

【作用】２線伝送路の受信計器側での一端は、仮想接地
手段を介して接地されており、電源は等化的に２線伝送
路の両端に直接接続された形になる。したがって、発信
器が受ける電源電圧は、受信抵抗に生ずる電圧降下の影
響を受けず、電子回路の設計を容易にできる。

【０００６】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は、本発明の一実施例を示す構成ブロッ
ク図である。この実施例では、プロセス量に対応した信
号だけが伝送路を介して伝送される装置を想定している
。図において、１はプロセス側に設置した発信器、２は
この発信器１から２線伝送路を介して伝送された信号を
受ける受信計器である。ここで言う受信計器とは、伝送
信号を受ける装置を総括して指しており、例えば受信し
た信号を上位計算機が扱える信号に変換して出力するよ
うな信号変換器やシグナルコンディショナも含んでいる
ものとする。発信器１は、２線伝送路Ｌを介して供給さ
れた電力により動作し、伝送路を流れる電流値を、変化
させ受信計器２側に発信器１側で測定したプロセス量に
対応した信号（直流分を含むアナログ信号）を伝送する
。受信計器２において、Ｅｓは２線伝送路Ｌの一端Ｔ１
と接地ライン間に電源電圧Ｅを出力する電源部、２１は
伝送路Ｌの他端Ｔ２を仮想接地する仮想接地手段、２２
は伝送路Ｌを介して受信計器２側に伝送された信号を電
流値を検出して得るようにした電流値検出手段である。

【０００７】図２は、本発明の他の実施例を示す構成ブ
ロック図である。この実施例では、発信器１側からプロ
セス量に対応した信号を受けると共に、受信計器２側か
ら発信器１側に例えば発信器の調整等を行うためのディ
ジタル信号を送る機能を設け、発信器と受信計器との間
で双方向通信を行えるように構成したものである。すな
わち、受信計器２において、２３は加算手段で、発信器
１側に送るディジタル信号Ｄ１と、電源部Ｅｓの出力電
圧値を決める電圧信号Ｅｏとを加算し、その加算信号で
電源部Ｅｓからの出力電圧を制御するものである。また
、発信器１側には、伝送路Ｌを介して供給された電源電
圧ｖＬの電圧変化を抽出し、ディジタル信号Ｄ１を取出
す電圧変化抽出手段１１が設けられている。

【０００８】図３は、図２の具体的な回路例を示す図で
ある。この実施例において、電源部Ｅｓは、コレクタが
電源Ｖｃｃとグランドにそれぞれ接続され、エミッタが
互いに伝送路Ｌの一方の端子Ｔ１に接続されたトランジ
スタＱ１，Ｑ２で構成されている。また、加算手段２３
として演算増幅器Ａ１が用いられ、一方の入力端にディ
ジタル信号Ｄ１を印加し、他方の入力端に電圧信号Ｅｏ
を印加するように構成してある。仮想接地手段２１と電
流値検出手段２２は、一方の入力端（＋）が接地され他
方の入力端（−）が２線伝送路Ｌの他方の端子Ｔ２に接
続され、入力端（−）と出力端間に帰還抵抗Ｒが接続さ
れた演算増幅器Ａ２で構成され、この演算増幅器Ａ２の
出力端から伝送路Ｌを介して受信計器２側に伝送された
伝送信号Ａを得るようにしてある。演算増幅器Ａ２で構
成される仮想接地手段２１と電流値検出手段２２は、こ
の回路内にコンデンサなどの時定数をつくるパーツが無
いので、ＩＣ化構成とすることが容易である（電子回路
をＩＣ化する場合、容量の大きなコンデンサは、チップ
面積を大きくしなくてはならない）。

【０００９】このように構成した装置の動作を次に説明
する。図４は、図３の各部分での電圧あるいは電流信号
の波形図である。発信器１は、伝送路Ｌを流れる電流ｉ
Ｌを、プロセス量（測定信号）に応じて（ａ）に示すよ
うに、例えば４〜２０ｍＡの範囲で変化させる。伝送路
Ｌにこの様な電流ｉＬが流れるが、端子Ｔ２の電位は、
この伝送電流の大きさにかかわらず仮想接地手段２１の
動作により、ゼロ電位に維持されている。一方、仮想接
地手段を構成している演算増幅器Ａ２の帰還抵抗Ｒには
、伝送電流ｉＬを打ち消すようにｉＬと同じ大きさの電
流が流れ、増幅器Ａ２の出力端に、（ｂ）に示すように
、伝送電流ｉＬの変化に対応する電圧信号ｖｂを発生す
る。この電圧信号ｖｂは、（１）式で表すことができる
。 　　　　ｖｂ＝−ｉＬ×Ｒ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　…（１）一方、２線伝
送路Ｌを介して発信器１に供給される電源電圧（両端電
圧）ｖＬは、２線伝送路Ｌの一端Ｔ２が仮想接地されて
いるので、ここでの電圧降下は発生せず、（ｃ）に示す
ように受信計器２内の電源部Ｅｓから出力される電圧Ｅ
に等しくなっている。

【００１０】ここで、受信計器２側から発信器１側にデ
ィジタル信号Ｄ１を送る場合、（ｄ）に示すように増幅
器Ａ１の入力端にディジタル信号Ｄ１に対応して振幅が
変化する電圧信号ｖａを印加する。可変電源Ｅｓの出力
電圧Ｅは、これにより変化し、発信器１側に送られる。 発信器１において、電圧変化抽出手段１１は、伝送路Ｌ
を介して供給された電源電圧ｖＬの中から電圧変化分を
抽出し、（ｃ）に示すようにディジタル信号Ｄ１を得る
。２線伝送路Ｌを介して発信器１側に供給する電源電圧
ｖＬが、ディジタル信号Ｄ１に応じて変化するが、発信
器１側から受信計器２側に送られる伝送電流ｉＬ（伝送
信号ｖａに対応する）には、その影響はなく、したがっ
て受信計器２側では、受信計器２側から送り出したディ
ジタル信号Ｄ１と伝送信号ｖａとを分離するための信号
分離回路は必要でない。

【００１１】図５は、本発明に係わる装置の一つの応用
例を示すブロック図である。この応用例では、一つの２
線伝送路Ｌに複数個の発信器１を接続したものである。 受信計器２は、ディジタル信号Ｄ１にアドレス信号を含
ませ、これにより複数の発信器のいずれかを指定して、
該当の発信器から伝送信号Ａの送信を要求する。アドレ
ス信号で指定された発信器１側は、伝送信号Ａを２線伝
送路Ｌを用いて受信計器２側に送る。この時、指定され
ていない発信器からは、２線伝送路Ｌに伝送信号を流さ
ないようになっている。この様な応用例によれば、伝送
路Ｌをアナログのマルチプレクサとして用いることが可
能である。また、例えば、発信器１に、発信器側から伝
送信号として例えば受信計器２に対して割込み信号を出
力できる機能を設けるようにしてもよい。この場合、割
込み信号を出力した発信器に対して、任意に２線伝送路
Ｌを専用させることも可能となる。

【００１２】なお、上記の実施例では、受信計器２側か
ら送信する信号をディジタル信号としたが、アナログ的
な信号でもよい。また、ディジタル信号とする場合でも
、正負の極性に変化する信号の外に、一方の極性にだけ
変化するような信号あるいはパルス幅信号等でもよい。

【００１３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、発信器に供給される電源電圧が伝送電流により変
化することがなく、発信器側での電子回路の設計を容易
に行うことができる。また、受信計器側の電子回路をＩ
Ｃ化してコストを低減することができる。さらに、受信
計器側からディジタル信号を送信するような場合、その
送信信号と発信器側から送られてくる受信信号とを原理
的に分離するための回路が不要で回路構成を簡単にでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成ブロック図である
。

【図２】本発明の他の実施例を示す構成ブロック図であ
る。

【図３】図２の具体的な回路例を示す図である。

【図４】図３の各部分での電圧あるいは電流信号の波形
図である。

【図５】本発明に係わる装置の一つの応用例を示すブロ
ック図である。

【図６】発信器（伝送器）と２線伝送路を介して測定信
号を受ける受信計器との関係を示す構成概念図である。

【符号の説明】

１　　発信器 ２　　受信計器 Ｌ　　２線伝送路 Ｅｓ　　電源部 ２１　　仮想接地手段 ２２　　電流値検出手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２線伝送路を介して供給される電流値を、
   発信器により変化させ受信計器側に伝送する信号伝送装
   置において、前記受信計器は、２線伝送路の一端と接地
   ライン間に供給電源電圧を出力する電源部と、伝送路の
   他端を仮想接地する仮想接地手段と、を備え、前記２線
   伝送路を介して受信計器側に伝送された信号を電流値を
   検出して得るようにしたことを特徴とする信号伝送装置
   。
2. 【請求項２】仮想接地手段として、一方の入力端が接地
   され他方の入力端が２線伝送路の他端に接続され一方の
   入力端と出力端間に帰還抵抗が接続された演算増幅器を
   用い、この演算増幅器の出力端から伝送路を介して受信
   計器側に伝送された信号を得るようにしたことを特徴と
   する請求項１記載の信号伝送装置。
3. 【請求項３】電源部として可変電源を用い、伝送路の一
   端と接地ライン間に出力される電源出力電圧の値をディ
   ジタル信号により変化させ、ディジタル信号を発信器側
   に伝送するようにした請求項１記載の信号伝送装置。