特開 2024-135330 ２線式伝送器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024135330

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】２線式伝送器

(51)【国際特許分類】

   G08C 19/02 20060101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

G08C19/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023045957

(22)【出願日】2023-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100169823

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 雄郎

(72)【発明者】

【氏名】和久田 翔吾

(72)【発明者】

【氏名】石井 誠

【テーマコード（参考）】

2F073

【Ｆターム（参考）】

2F073GG03

2F073GG10

2F073HH09

(57)【要約】

【課題】ＬＥＤを点灯させる技術を改善した２線式伝送器を提供する。
【解決手段】本開示に係る２線式伝送器１０は、計測回路１１と、計測回路１１と並列に接続されている電流出力回路１２と、計測回路１１及び電流出力回路１２と並列に接続されているＬＥＤ１５と、ＬＥＤ１５に電流を流すか否かを切り替え可能なスイッチ１３と
を備える。計測回路１１は、制御部１１２を備える。制御部１１２は、通常動作時はスイッチ１３をオフし、エラー発生時はスイッチ１３をオンする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

計測回路と、
前記計測回路と並列に接続されている電流出力回路と、
前記計測回路及び前記電流出力回路と並列に接続されているＬＥＤと、
前記ＬＥＤに電流を流すか否かを切り替え可能なスイッチと、
を備え、
前記計測回路は、制御部を備え、
前記制御部は、通常動作時は前記スイッチをオフし、エラー発生時は前記スイッチをオンする、２線式伝送器。

【請求項2】

請求項１に記載の２線式伝送器において、
前記制御部は、前記エラー発生時は、前記２線式伝送器がバーンアップ信号を出力するように、前記電流出力回路に流れる電流を制御する、２線式伝送器。

【請求項3】

請求項１に記載の２線式伝送器において、
前記計測回路は、センサをさらに備え、
前記制御部は、前記通常動作時は、前記センサが計測した物理量に対応する電流を前記２線式伝送器が出力するように、前記電流出力回路に流れる電流を制御する、２線式伝送器。

【請求項4】

請求項１に記載の２線式伝送器において、
前記制御部は、前記エラー発生時に発生していたエラーが解消すると前記スイッチをオフする、２線式伝送器。

【請求項5】

請求項１に記載の２線式伝送器において、
前記ＬＥＤと直列に接続されている抵抗をさらに備える、２線式伝送器。

【請求項6】

請求項１に記載の２線式伝送器において、
前記計測回路は、表示部をさらに備え、
前記制御部は、前記エラー発生時は、前記表示部のバックライトを点灯させる、２線式伝送器。

【請求項7】

請求項１に記載の２線式伝送器において、
前記制御部は、
前記エラー発生時に、前記２線式伝送器がバーンダウン信号を出力するように、前記電流出力回路に流れる電流を制御することが可能であり、
前記バーンダウン信号を出力する場合は、前記エラー発生時に、前記スイッチをオフする、２線式伝送器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、２線式伝送器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、プラント及び工場などにおいて２線式伝送器が用いられている。２線式伝送器は、流量、圧力、温度などのような様々な物理量を計測することができる。

【0003】

２線式伝送器は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などのような表示部を有する場合がある。このような表示部を有している場合、２線式伝送器は、エラー発生時にエラーシンボルを表示させるなどして、エラーが発生したことを報知することができる。

【0004】

しかしながら、ＬＣＤにエラーシンボルを表示させても、暗い場所に２線式伝送器が設定されている場合などは、視認性が悪いためエラーシンボルに気付くことが困難である。

【0005】

エラー発生時にエラーに気付きやすくするための手段として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を点灯させることが考えられる。しかしながら、通常、２線式伝送器が備える計測回路は３．５ｍＡ以下程度の電流で動作させる必要があるため、計測回路にＬＥＤを備えさせて、ＬＥＤを点灯させるようにすることはできない。

【0006】

ＬＥＤを点灯させることを可能とした２線式伝送器として、例えば、特許文献１は、ＬＥＤを点灯させるための電池を備えている２線式伝送器を開示している。また、特許文献２は、ＬＥＤを点灯させるための電圧を確保するために、ツェナーダイオードを２線式伝送器と直列に接続した構成を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００６－２４０６７号公報

【特許文献2】特開平５－２２５４８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１が開示する２線式伝送器は、機器内部にＬＥＤを点灯させるための電池を備えている。このように機器内部に電池を備える構成であると、電池が電気火花の原因となり得るため、本質安全防爆構造の要件を満たすことができない。

【0009】

特許文献２が開示する２線式伝送器は、ツェナーダイオードを２線式伝送器と直列に接続している。このような構成とすると、ツェナーダイオードで電圧が１．５Ｖ程度ドロップしてしまうため、２線式伝送器に電圧を供給する電圧源の最低動作電圧が高くなってしまう。

【0010】

このように、ＬＥＤを点灯させることが可能な２線式伝送器には改善の余地があった。

【0011】

そこで、本開示は、ＬＥＤを点灯させる技術を改善した２線式伝送器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

幾つかの実施形態に係る２線式伝送器は、計測回路と、前記計測回路と並列に接続されている電流出力回路と、前記計測回路及び前記電流出力回路と並列に接続されているＬＥＤと、前記ＬＥＤに電流を流すか否かを切り替え可能なスイッチと、を備え、前記計測回路は、制御部を備え、前記制御部は、通常動作時は前記スイッチをオフし、エラー発生時は前記スイッチをオンする。このような２線式伝送器によれば、ＬＥＤを点灯させる技術を改善することができる。

【0013】

一実施形態に係る２線式伝送器において、前記制御部は、前記エラー発生時は、前記２線式伝送器がバーンアップ信号を出力するように、前記電流出力回路に流れる電流を制御してもよい。これにより、エラーが発生したことを受信計器に報知することができる。

【0014】

一実施形態に係る２線式伝送器において、前記計測回路は、センサをさらに備え、前記制御部は、前記通常動作時は、前記センサが計測した物理量に対応する電流を前記２線式伝送器が出力するように、前記電流出力回路に流れる電流を制御してもよい。これにより、センサが計測した物理量の情報を受信計器に送信することができる。

【0015】

一実施形態に係る２線式伝送器において、前記制御部は、前記エラー発生時に発生していたエラーが解消すると前記スイッチをオフしてもよい。これにより、エラーが解消した後、通常動作に復帰することができる。

【0016】

一実施形態に係る２線式伝送器において、前記ＬＥＤと直列に接続されている抵抗をさらに備えていてもよい。これにより、ＬＥＤに流れる電流を制限することができる。

【0017】

一実施形態に係る２線式伝送器において、前記計測回路は、表示部をさらに備え、前記制御部は、前記エラー発生時は、前記表示部のバックライトを点灯させてもよい。これにより、表示部のバックライトを点灯させることでエラーを報知することができる。

【0018】

一実施形態に係る２線式伝送器において、前記制御部は、前記エラー発生時に、前記２線式伝送器がバーンダウン信号を出力するように、前記電流出力回路に流れる電流を制御することが可能であり、前記バーンダウン信号を出力する場合は、前記エラー発生時に、前記スイッチをオフにする。これにより、エラーが発生したことをバーンダウン信号によって報知することも可能とすることができる。

【発明の効果】

【0019】

本開示によれば、ＬＥＤを点灯させる技術を改善した２線式伝送器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】一実施形態に係る２線式伝送器の概略構成を示す図である。

【図2】一実施形態に係る２線式伝送器の通常動作時の動作を示す図である。

【図3】一実施形態に係る２線式伝送器のエラー発生時の動作を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１は、一実施形態に係る２線式伝送器１０の概略構成を示す図である。図１を参照して、一実施形態に係る２線式伝送器１０の構成及び機能について説明する。

【0022】

２線式伝送器１０は、２本の伝送線を介して、直流電圧源１及び受信計器２と接続されている。

【0023】

直流電圧源１は、２線式伝送器１０に直流電圧を供給する。直流電圧源１は、例えば、１０～４０Ｖ程度の直流電圧を供給可能な直流電圧源であってよい。

【0024】

２線式伝送器１０は、直流電圧源１から供給される直流電圧によって動作する。２線式伝送器１０は、物理量を計測し、計測した物理量に対応する電流を伝送信号として出力する。通常、２線式伝送器１０が出力する伝送信号は、４～２０ｍＡである。

【0025】

受信計器２は、２線式伝送器１０が出力する伝送信号を受信する。

【0026】

２線式伝送器１０は、計測回路１１と、電流出力回路１２と、スイッチ１３と、抵抗１４と、ＬＥＤ１５とを備える。

【0027】

計測回路１１は、センサ１１１と、制御部１１２と、表示部１１３と、記憶部１１４と、入力部１１５とを備える。

【0028】

センサ１１１は、物理量を計測するセンサである。センサ１１１が計測する物理量は、例えば、流量、圧力、温度などであってよい。

【0029】

制御部１１２は、少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つの専用回路、又はこれらの組み合わせを含む。プロセッサは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの汎用プロセッサ、又は特定の処理に特化した専用プロセッサである。

【0030】

制御部１１２は、通常動作時においては、センサ１１１が計測した物理量に対応する電流を２線式伝送器１０が伝送信号として出力するように、電流出力回路１２に流れる電流を制御する。

【0031】

制御部１１２は、スイッチ１３のオン／オフを制御する。制御部１１２がスイッチ１３をオンすると、ＬＥＤ１５に電流が流れてＬＥＤ１５は点灯する。制御部１１２がスイッチ１３をオフすると、ＬＥＤ１５には電流が流れず、ＬＥＤ１５は点灯しない。

【0032】

表示部１１３は、情報を表示する１つ以上の出力用インタフェースを含む。表示部１１３は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）又は有機ＥＬ（Electro Luminescent）ディスプレイなどを含んでいてよい。

【0033】

記憶部１１４は、例えば半導体メモリ、磁気メモリ、又は光メモリ等であるが、これらに限定されない。記憶部１１４は、２線式伝送器１０の動作に用いられる任意の情報を記憶する。例えば、記憶部１１４は、システムプログラム、アプリケーションプログラム、各種データなどを記憶していてよい。

【0034】

入力部１１５は、ユーザの操作に基づく入力情報を取得する１つ以上の入力用インタフェースを含む。例えば、入力部１１５は、ボタンなどを含んでいてよい。

【0035】

電流出力回路１２は、計測回路１１と並列に接続されている。電流出力回路１２は、制御部１１２による制御に応じて、電流を可変で出力することができる。電流出力回路１２は、例えば、ＮＰＮトランジスタであってよい。図１は、電流出力回路１２がＮＰＮトランジスタである場合を示している。

【0036】

スイッチ１３は、ＬＥＤ１５に電流を流すか否かを切り替え可能なスイッチである。スイッチ１３のオン／オフは、制御部１１２によって制御される。スイッチ１３は、電気信号によってオン／オフ可能な任意の構成のスイッチであってよい。

【0037】

制御部１１２がスイッチ１３をオンすると、ＬＥＤ１５に電流が流れてＬＥＤ１５は点灯する。制御部１１２がスイッチ１３をオフすると、ＬＥＤ１５には電流が流れず、ＬＥＤ１５は点灯しない。

【0038】

抵抗１４は、ＬＥＤ１５と直列に接続されている抵抗である。抵抗１４は、ＬＥＤ１５に流れる電流を制限する。

【0039】

ＬＥＤ１５は、計測回路１１及び電流出力回路１２と並列に接続されている。ＬＥＤ１５は、電流を流すことによって点灯可能な任意のＬＥＤであってよい。図１においては、１つのＬＥＤ１５を示しているが、複数のＬＥＤ１５が直列に接続された構成であってもよい。

【0040】

ＬＥＤ１５は、２線式伝送器１０の筐体上などにおいて、視認性の高い場所に設置されていてよい。ＬＥＤ１５は、点灯することによって、エラーが発生していることをオペレータに報知することができる。

【0041】

（通常動作時）
図２を参照して、一実施形態に係る２線式伝送器１０の通常動作時の動作について説明する。

【0042】

通常動作時においては、２線式伝送器１０は、センサ１１１が計測した物理量に対応する電流を電流信号として出力する。本実施形態においては、２線式伝送器１０が、伝送信号として４～２０ｍＡの電流を出力するものとして説明する。また、本実施形態においては、計測回路１１には、３．５ｍＡの電流が定常的に流れるものとして説明する。

【0043】

制御部１１２は、通常動作時においては、スイッチ１３をオフする。したがって、通常動作時においては、ＬＥＤ１５に電流が流れないため、ＬＥＤ１５は点灯しない。換言すれば、ＬＥＤ１５が点灯していない状態は通常動作時である。オペレータは、ＬＥＤ１５が点灯していないことを視認することによって、２線式伝送器１０が通常動作をしていること把握することができる。

【0044】

制御部１１２は、センサ１１１が計測した物理量に対応する電流を２線式伝送器１０が出力するように、電流出力回路１２に流れる電流を制御する。

【0045】

より詳細には、制御部１１２は、センサ１１１が計測した物理量に応じて、電流出力回路１２に０．５～１６．５ｍＡの電流が流れるように、電流出力回路１２を制御する。この際、計測回路１１には３．５ｍＡの電流が流れているため、２線式伝送器１０は、伝送信号として、４～２０ｍＡの電流を出力する。

【0046】

（エラー発生時）
図３を参照して、一実施形態に係る２線式伝送器１０のエラー発生時の動作について説明する。

【0047】

エラー発生時においては、２線式伝送器１０は、バーンアップ信号を出力する。バーンアップ信号は、エラーが発生していることを示す信号であり、通常時の伝送信号である４～２０ｍＡよりも大きい電流を流すことが、バーンアップ信号に対応する。本実施形態においては、２線式伝送器１０が、バーンアップ信号として２２ｍＡの電流を出力するものとして説明する。また、本実施形態においては、スイッチ１３をオンすると、ＬＥＤ１５に１８ｍＡの電流が流れるものとして説明する。

【0048】

制御部１１２は、エラー発生時においては、スイッチ１３をオンする。これにより、エラー発生時においては、ＬＥＤ１５に電流が流れ、ＬＥＤ１５は点灯する。オペレータは、ＬＥＤ１５が点灯していることを視認することにより、２線式伝送器１０が暗い場所に設置されていたとしても、エラーが発生していることを容易に把握することができる。

【0049】

制御部１１２は、バーンアップ信号として２２ｍＡの電流を２線式伝送器１０が出力するように、電流出力回路１２に流れる電流を制御する。

【0050】

より詳細には、制御部１１２は、電流出力回路１２に０．５ｍＡの電流が流れるように、電流出力回路１２を制御する。この際、計測回路１１には３．５ｍＡの電流が流れており、ＬＥＤ１５には１８ｍＡの電流が流れているため、２線式伝送器１０は、バーンアップ信号として、２２ｍＡの電流を出力する。

【0051】

制御部１１２は、発生していたエラーが解消すると、スイッチ１３をオフし、通常動作時の動作に移行する。

【0052】

（バーンダウン信号）
２線式伝送器１０は、エラー発生時において、バーンアップ信号の代わりにバーンダウン信号を出力することが可能であってよい。バーンダウン信号は、エラーが発生していることを示す信号であり、通常時の伝送信号である４～２０ｍＡよりも小さい電流を流すことが、バーンダウン信号に対応する。バーンダウン信号は、例えば、３．６ｍＡの電流であってよい。

【0053】

制御部１１２は、入力部１１５がオペレータから受け付けた入力操作に応じて、エラー発生時にバーンアップ信号を出力するかバーンダウン電流を出力するかを選択する。

【0054】

エラー発生時にバーンダウン信号を出力する場合、制御部１１２は、エラー発生時においては、スイッチ１３をオフする。また、制御部１１２は、バーンダウン信号として３．６ｍＡの電流を２線式伝送器１０が出力するように、電流出力回路１２に流れる電流を制御する。

【0055】

より詳細には、制御部１１２は、電流出力回路１２に０．１ｍＡの電流が流れるように、電流出力回路１２を制御する。この際、計測回路１１には３．５ｍＡの電流が流れているため、２線式伝送器１０は、バーンダウン信号として、３．６ｍＡの電流を出力する。

【0056】

以上のような、一実施形態に係る２線式伝送器１０によれば、ＬＥＤ１５を点灯させる技術を改善することができる。より具体的には、一実施形態に係る２線式伝送器１０は、計測回路１１と並列に接続されている電流出力回路１２と、計測回路１１及び電流出力回路１２と並列に接続されているＬＥＤ１５と、ＬＥＤ１５に電流を流すか否かを切り替え可能なスイッチ１３とを備える。また、制御部１１２は、通常動作時はスイッチ１３をオフし、エラー発生時はスイッチ１３をオンする。このように、一実施形態に係る２線式伝送器１０は、電池を備えていない。電池は電気火花の原因となり得るため、電池を備えていると、本質安全防爆構造の要件を満たさないが、一実施形態に係る２線式伝送器１０は、電池を備えていなくてもＬＥＤ１５を点灯させることができるため、本質安全防爆構造の要件を満たすことができる。また、このように、一実施形態に係る２線式伝送器１０において、ＬＥＤ１５は、計測回路１１と並列に接続されている。したがって、直流電圧源１の最低動作電圧を低く保つことができる。このように、一実施形態に係る２線式伝送器１０によれば、ＬＥＤ１５を点灯させる技術を改善することができる。

【0057】

本開示は、その精神又はその本質的な特徴から離れることなく、上述した実施形態以外の他の所定の形態で実現できることは当業者にとって明白である。従って、先の記述は例示的であり、これに限定されない。開示の範囲は、先の記述によってではなく、付加した請求項によって定義される。あらゆる変更のうちその均等の範囲内にあるいくつかの変更は、その中に包含される。

【0058】

例えば、上述した各構成部の配置及び個数等は、上記の説明及び図面における図示の内容に限定されない。各構成部の配置及び個数等は、その機能を実現できるのであれば、任意に構成されてもよい。

【0059】

例えば、上述した実施形態において、エラー発生時にＬＥＤ１５を点灯させる動作を説明したが、２線式伝送器１０は、エラーが発生したことを報知するために、表示部１１３のバックライトを点灯させてもよい。この場合、制御部１１２は、エラー発生時において、スイッチ１３をオフのままとし、表示部１１３のバックライトに電流を流して、表示部１１３のバックライトを点灯させてよい。

【0060】

例えば、上述した実施形態において、エラー発生時にＬＥＤ１５を点灯させる動作を説明したが、２線式伝送器１０は、エラー発生時において、ＬＥＤ１５を点滅させてもよい。

【0061】

例えば、上述した実施形態において、電流出力回路１２がＮＰＮトランジスタである場合を説明したが、電流出力回路１２は、電流を可変で出力することができれば、任意の構成の回路であってよい。

【符号の説明】

【0062】

１ 直流電圧源
２ 受信計器
１０ ２線式伝送器
１１ 計測回路
１２ 電流出力回路
１３ スイッチ
１４ 抵抗
１５ ＬＥＤ
１１１ センサ
１１２ 制御部
１１３ 表示部
１１４ 記憶部
１１５ 入力部

【図1】

【図2】

【図3】