特許7116831IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

信号処理装置に関し、詳しくは2線式センサ用の信号処理装置

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】 2線式の価値である2線ケーブルが使用できることおよび、4~20mA出力が得られることは確保しつつ、性能を犠牲にせず高いパフォーマンスを出せる2線式センサ用の信号処理装置を提供する。
【解決手段】 センサ10とセンサが検出した信号を変換する信号変換器100を有する信号処理装置300であって、センサの外部ケーブル接続部20には、一対の半導体式パルス用の出力信号端子120,130および一対の電源端子140,150が備えられ、一対の出力信号端子の一方が所定の抵抗160を介して電源端子の+側に結線されるとともに信号端子の他方と前記電源端子の-側が短絡されてセンサの電源端子より消費される電流にパルス出力回路が消費する電流が重畳された重畳電源線210,220を形成し、センサと信号変換器とは、重畳電源線によって結ばれ、信号変換器が、重畳電源線を流れる重畳電流波形からパルス出力に相当する信号304のみを抽出する。
【選択図】図1

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

機器自体が素で消費する電流は、アナログ出力電流よりも低く、基本的には4mA以下でなければならない。したがって、特許文献1で開示された技術は、この設計的制約のため、2線式を実現できる機器は、基本的に4mAの消費電流で動作できる低消費の計測器に限定される。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

課題を解決するため、本発明の第1の技術手段は、センサと該センサが検出した信号を変換する信号変換器を有する信号処理装置であって、前記センサの外部ケーブル接続部には、一対の半導体式パルス用の出力信号端子および一対の電源端子が備えられ、前記一対の出力信号端子の一方が所定の抵抗を介して前記電源端子の+側に結線されるとともに前記信号端子の他方と前記電源端子の-側(0V)が短絡されてセンサの電源端子・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る

発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明によれば、高性能、かつ、オープンコレクタパルス出力を有する3線式(または4線式)のセンサにおいて、電源+線とオープンコレクタの+を所定の抵抗で接続することにより、電源線には流量計の本来の消費電流(急峻な変化はしない)にオープンコレクタパルスの消費電流(1Hz~数kH程度のパルス信号)を重畳させる。そして、上位側機器とのインターフェイスとなる信号変換器においては、所定の周波数フィルタにより、消費電流波形から、パルス信号のみを抽出するができる。さらに、パルス信号を周波数/電流(F/I)変換を行うことで、4~20mAの出力を行い、かつ、パルス出力も行うことができる。

また、本発明によれば、3線以上の電線で構成されるセンサの利点を活かしつつ、配線コストを抑えた2線式の流量計(例えば、面積式、差圧式など)で構成された既設の計装システムを提供できる。すなわち本発明に係る信号処理装置を用いれば、既設の2線ケーブルと既設の上位受信機器は変更せずに、流量計だけを2線式ではない高性能なコリオリ流量計に更新することも可能となる。

例えば、外部電源不要な機械式で、かつ、接点パルス出力(積算流量に相当)機能を有する2線式流量計は、従来、外部電源供給を必須とするコリオリ流量計に置き換えることは不可能であった。しかしながら、本発明に係る信号処理装置ではパルス出力も得られるため、既設の2線ケーブルと既設の上位受信機器は変更せずに、流量計だけを2線式ではない高性能なコリオリ流量計に更新することも可能となる。

このように、本発明は、2線式の価値である2線ケーブルが使用できること(電源供給と信号伝送を兼用できることからコスト抑制できる)および、4~20mA出力が得られること(汎用的な計装用信号を得ることができる)は確保しつつ、性能を犠牲にせず高いパフォーマンスを出せる2線式センサ用の信号処理装置を提供することができる。

この特許の権利範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】 本発明の一実施形態における電源に重畳して信号伝送を行う場合のブロック図である。
【図2】 従来技術における3線式センサの信号伝送を行う場合のブロック図である。
【図3】 本発明の一実施形態におけるセンサ/電源/信号変換を含む信号処理装置の全体構成を説明するブロック図である。
【図4】 本発明の一実施形態における既設された2線式センサから置き換え例(その1)である。
【図5】 本発明の一実施形態における既設された2線式センサから置き換え例(その2)である。

代表図 図1本件の代表的な図

10,12,510,512,514・・・センサ 20,520・・・外部ケーブル接続部 100,600・・・変換器 120,130,620,630・・・出力信号端子 140,150,640,650・・・電源端子 160・・・抵抗 210,220・・・重畳電源線 300,800・・・電源/信号処理装置 302,802・・・アナログ出力 304,804,930・・・パルス出力 306・・・警報出力 312,332・・・波形 310・・・電流検出抵抗 320・・・電源 330・・・波形フィルタ 340・・・演算・制御部 342・・・周波数/電流(F/I)変換 344・・・警報制御 346・・・表示器制御 350・・・流量表示器 710,730・・・電源線 720・・・オープンコレクタ 900・・・上位システム 910,920・・・2線ケーブル

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