JPH01200499A - シグナルコンディショナ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、温度や圧力、流量等のセンサからの信号を統
一化した標準信号にするためのシグナルコンデショナに
関し、更に詳しくは、入力信号のリニアライズとか、各
種の補正演算や平均演算等の仕事を行う機能を持ったシ
グナルコンデショナに関する。

（従来の技術） 現在実用化されているレコーダや：ｌントローラ等の受
信計器は、例えば１〜５Ｖ、４〜２０ｍＡといった標準
信号を入力するように構成されている。このために熱電
対あるいは測温抵抗体その他のセンサからの信号は、受
信計器が入力できるような標準信号に変換するための変
換器が必要となる。

従来のこの種の変換器は、センサの種類、入力信号のレ
ンジやスパン、演算機能等に応じていくつかのものを用
意していた。

（発明が解決しようとする課題） しかしたがら、センサの種類や信号レンジ、スパンの種
類は数多くあり、これらに応じたハードウェアの変換器
をそれぞれ設けたり、調整したりすることは容易ではな
かっな。

本発明はこの様な点に鑑みてなされたものであって、そ
の目的は、センサの種類、レンジやスパンの変更が容易
であって、エンジニアリングの変更にフレキシブルに対
応できるシグナルコンデショナを実現することにある。

（課題を解決するための手段） 第１図は、本発明の基本的な構成を示すＲ能ブロック図
である。

図において、１はセンサ、２はセンサ１からの信号をデ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、３はセンサ１から
の信号に対応したデジタル信号に対して所定のデジタル
演算を行う演算手段、４は演算結果に対応したデユーテ
ィレシオのパルス信号を出力するパルス出力手段、５は
このパルス出力手段４からのパルス信号を平滑して所定
のａ単信号とし出力する平滑手段、６は前記演算手段３
でのデジタル演算に用いるデータ及び前記パルス出力手
段での出力条件を外部からの信号を受けて設定する設定
手段である。

（作用） センサからの信号はＡ／Ｄ変換器２でデジタル信号に変
換され、演算手段３に印加される。演算手段３には、設
定手段６からセンサ１の種類やレンジに関するデータが
設定され、演算手段３は、これらのデータを用いて所定
の演算式に従ったデジタル演算を行う。演算結果は、パ
ルス出力手段４で、設定手段６から設定されたレンジや
スパンのデータに従ってパルス信号に変換され、平滑手
段５を介して標準信号となり出力される。

（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。

第２図は、本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る０図において、第１図に対応するものには同一の符号
を付して示す。

この例ではセンサ１として、温度を検出する熱な対を用
いた例を示す。

１１は基準接点温度検出用の温度センサで、例えばサー
ミスタが使用されている。１２は抵抗Ｒｒｅｆを介して
定電流を供給する定電流源、１３は基準電圧Ｖ　ｒ　ｅ
　ｆ　、熱電対１からの熱起電力信号Ｅｘ、抵抗Ｒｒｅ
ｆの両端電圧■Ｓ、サーミスタ１１からの温度信号Ｅｓ
を順次選択して入力する第１のマルチプレクサ、１４．
１５はマルチプレクサ１３で選択した信号を増幅するプ
リアンプで、ここでは熱電対１からの信号系と、サーミ
スタ１１からの信号系とをそれぞれ別系統になるように
しである。

１６はプリアンプ１４．１５からの信号を選択してＡ／
Ｄ変換器２に与える第２のマルチプレクサである。

Ｄ／Ａ変換器２は、熱電対の種類として例えばＪＩＳで
規定されているに、Ｔ、Ｅ、Ｊ、Ｒ，Ｓ、Ｂの７種類を
扱うものとすれば、　２０ｍＶ〜８０ｍＶのダイナミッ
クレンジをプリアンプ１４の組み合わせで持つものが用
いられる。

７はＡ／Ｄ変換器２からのデジタル信号を入力とするマ
イクロプロセッサである。

このマイクロプロセッサ７において、７１は演算制御部
（ＣＰＵ）、７２は各種のプログラムや、演算を行うた
めのデータで構成されるテーブル、その他必要なデータ
を格納したＲＯＭ、７３は演算式データや外部から与え
られる各種のデータ、例えば熱電対の種類に関するデー
タ、測温レンジやスパンに関するデータを格納するＲＡ
Ｍ、７４は入力ボート、７５は出力ボート、７６は通信
インタフェース、７７はＥＥＰＲＯＭで、これらはバス
７８を介して相互に接続されている。

ＣＰＵ７１はＲＯＭ７２に格納されているプログラムを
実行することによって、演算手段３、パルス出力手段４
、及び、後で述べるデータ入力手段８と共に設定手段６
として機能するものとなっている。

１７はマイクロプロセッサ７から出力されるパルス信号
を絶縁して出力するフォトアイソレータ、１８は平滑手
段５からの信号を増幅する出力アンプ、１９は各部分に
動作用の絶縁電源を供給するＤＣ／ＤＣコンバータであ
る。

８はデータ入力手段で、例えば熱電対の種類や、測温レ
ンジ等のデータをここからインプットし、マイクロプロ
セッサ７に与えるものである。

このデータ入力手段８は、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ
）８１、データを入力するためのキーボード８２、表示
器８３、通信インタフェース８４、メモリ８５等を有し
ており、データをインプットするとき、通信ライン９を
接続し、この通信ラインを介してマイクロプロセッサ７
側にキーボード８２によって入力したデータを伝送する
。また、必要に応じてマイクロプロセッサ７１Ｆｌをア
クセスし、ＲＡＭ７３に格納されているデータや、セン
サからの入力信号、あるいは出力信号を表示器８３に表
示できるような構成となっている。

第３図は、装置の外形概念図である。

全体の回路は、小さなケース内に収容されており、一つ
の側面に熱電対１からの信号を受けるターミナルＴＭ１
、電源ラインが接続されるターミナルＴＭ２、出力信号
が取り出されるターミナルＴＭ３、通信ライン９が接続
されるコネクタＣＣが設けられている。

ＣＢはカバーで、各ターミナルに信号線や、電源ライン
を接続するとき、あるいは通信ライン９を接続してデー
タを入力するとき、図示するように開かれ、それ以外は
閉じることができるような構成となっている。

このように構成した装置の動作を次に説明する。

はじめにデータ入力手段８の通信ライン９を、コネクタ
ＣＣによってマイクロプロセッサ７に結合する。そして
、データ入力手段８のキーボード８２を操作して、接続
される熱電対１の種類、測温レンジ等のデータを入力す
る。これらのデータは通信ライン９を介してマイクロプ
ロセッサ７に伝送される。必要なデータをこのデータ入
力手段８によってマイクロプロセッサ７側にインプット
した後は、データ入力手段８は、コネクタＣＣの部分か
ら取り外され、カバーＣＢをかぶせターミナル部分を保
護する。

マイクロプロセッサ７はこれらのデータを受けとると、
ＲＡＭ７３及びＥＥＰＲＯＭ７７内の所定領域にこのデ
ータを格納する。

熱電対１からの熱起電力Ｅｘは、前記したように一２０
ｍＶ〜＋８０ｍＶの範囲にある。この熱起電力Ｅｘは、
第１のマルチプレクサ１３で選択され、プリアンプ１４
、Ａ／Ｄ変換器２によってデジタル値に変換される。ま
た第１のマルチプレクサ１３は、基準電圧Ｖｒｅｆ、抵
抗Ｒｒｅｆに生ずる電圧及びサーミスタ１１に生ずる電
圧をそれぞれ選択し、Ａ／Ｄ変換器２でデジタル値に変
換してマイクロプロセッサ７に与えている。

マイクロプロセッサ７はこれらのデジタル値を受け、は
じめにデータ入力手段８によって設定された熱電対１の
種類を示すデータをＲＡＭ７３、及びＥＢＰＲＯＭ７７
の所定領域から読みだし、そのデータに基づいて、該当
する変換テーブルあるいは演算式を用いて温度変換の為
の演算を行う。

この演算の中には温度と出力信号との関係が直線関係と
なるようにするためのリニアライズ演算や、基準電圧Ｖ
　ｒ　ｅ　ｆ、ＯＶ、サーミスタ１１の両端電圧を用い
て行うゲイン補正演算、ゼロ補正演算、基準接点補正演
算等を含むものとする。

この時演算して得られた温度信号のダイナミックレンジ
は、−２７３℃〜＋２０００℃程度必要である。

次にマイクロプロセッサ７は、パルス出力手段４として
の機能を用いて、はじめにデータ入力手段８によって指
定された測温レンジに関するデータをＲＡＭ７３から読
みだし、その測温レンジが、例えば０〜３００°Ｃであ
れば、０℃の温度データに対しては０％デユーティ比、
３００℃の温度データに対しては１００％デユーティ比
、１５０℃の温度データに対しては５０％デユーティ比
の周期的パルスを出力する。

マイクロプロセッサ７から出力されたパルス信号は、フ
ォトアイソレータ１７で信号絶縁され、平滑手段５に印
加される。平滑手段５は、例えばローパスフィルタで構
成され、パルス幅変調に比例したアナログ信号を出力す
る。アンプ１８はこのアナログ信号を標準信号、例えば
１〜５■の電圧信号として出力する。

なお上記の実施例では、センサと−して熱電対を使用し
、そこからの信号を入力する例を示したが、測温抵抗体
、ポテンショメータからの出力信号、その前圧力や流量
センサからの信号を入力するものであってもよい、また
、書き替え可能のメモリ手段として、ＲＡＭとＥＥＰＲ
ＯＭとを設けたがいずれか一方でもよい。− （発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、接続され
るセンサの種類やレンジ、スパンの変更が容易にできる
ものであって、エンジニアリングの変更に対して、フレ
キシブルに対応することのできるシグナルコンデショナ
が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的な機能ブロック図、第２図は本
発明の一実施例を示す構成ブロック図、第３図は装置の
外観を示す概念図である。 １・・・センサ ２・・・Ａ／Ｄ変換器 ３・・・演算手段 ４・・・パルス出力手段 ５・・・平滑手段 ６・・・設定手段 ７・・・マイクロプロセッサ ８・・・データ入力手段 第１図 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）センサからの信号をデジタル信号に変換するＡ／
   Ｄ変換器と、センサからの信号に対応したデジタル信号
   に対して所定のデジタル演算を行う演算手段と、演算結
   果に対応したデューティレシオのパルス信号を出力する
   パルス出力手段と、このパルス出力手段からのパルス信
   号を平滑して所定の標準信号とし出力する平滑手段と、
   前記演算手段でのデジタル演算に使用するデータ及び前
   記パルス出力手段での出力条件を外部からの信号を受け
   て設定する設定手段とからなるシグナルコンデショナ。
2. （２）設定手段は、着脱自在のデータ入力手段を備え、
   このデータ入力手段からインプットされるデータを受け
   るように構成されている特許請求の範囲第１項記載のシ
   グナルコンデショナ。
3. （３）センサは温度を検出するものであり、データ入力
   手段からはその温度センサの種類と、測温レンジに関す
   るデータを入力するようにした特許請求の範囲第１項記
   載のシグナルコンデショナ。