JPH04136584A - 電空ポジショナ及び電空変換器 - 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−Ｌの利用分野〉 本発明は空気式調節弁の弁開度或いは電空変換器の空気
圧出力を監視する電空ポジショナ或いは電空変換器に関
する。

〈従来の技術〉 改良のベースとなる電空ポジショナの従来の技術として
特開平２−９８６０３に記数された技術を第４図に示し
これについて説明する １０は弁を操作する電流信号を出力するコントローラ、
２０はコントローラ１０からの電流信号１１を受けて対
応する空気圧信号Ｐを出力する電空ポジショナである。

コントローラ１０は、定電圧回路１１、演算増幅器１２
、トランジスタ１３、抵抗１４、弁開度などを検出する
検出口＃！１５などにより構成されている、これ等のう
ち、演算増幅器１２の（＋）入力端には弁を操作する電
流信号１１を制御する制御電圧Ｖｃが印加される。

電空ポジショナ２０は、電流信号１１が流れるマグネッ
トユニット２１、ビーム２２、ノズル２３、パイロット
リレー２４、フィードバックベローズ２５、ポテンショ
メータ、ストレンゲージ、或いは磁気抵抗素子で構成さ
れたインピーダンス可変素子２６、調節弁からの弁リフ
トの変位が伝わる伝達軸２７などにより構成されている
。

次に、以上のように構成された回路の動作について説明
する。

制御電圧Ｖｃに対応してコントローラ１０から電空ポジ
ショナ２０に２本の伝送線１１．１２を介して伝送され
た４〜２０ｍＡの電流は号■１は、マグネットユニット
２１により力Ｆ１に変換されてビーム２２に力を与える
。

ビーム２２はこの力Ｆ１を受けて変位し、ノズル２３に
ノズル背圧を与える。この変位に応じたノズル背圧は、
矢印Ａ　Ｒで示す空気圧源が与えられたパイロットリレ
ー２４により増幅され、０゜２〜１ｋｇｆ／ｃｍ’の空
気圧信号Ｐに変換される。この空気圧信号Ｐはフィード
バックベローズ２５にフィードバックされ、ビーム２５
に力ＦＰを与えてビーム２２を再平衡させる。

この空気圧信号ＰＪ、ｔｒＪｆＪ節弁のエアモータ（図
示せず）を駆動し、調節弁のリフトを動かすが、このリ
フトの変位は伝達軸２７を伝わってポテンショメータで
構成されたインピーダンス可変素子２６の可動子を回転
させて変位に対応した抵抗値に設定する。

このインピーダンス可変素子２６に生じた電圧降下ＶＰ
はマグネットユニット２１の電圧降下ＶＩと共に伝送線
１１．１２を介してコントローラ１０に発信される。

コントローラ１０はこれ等の電圧降下（ＶＩ＋ＶＰ）か
ら電圧降下ＶＩを減算して電圧降下ｖｐのみを検出して
弁開度を知るが、この場合に、抵抗１４の抵抗値をマグ
ネットユニット２１の内部抵抗と同一の値に設定するこ
とにより、この抵抗１４の両端にはマグネットユニット
２１での電圧降下Ｖｌと同一の電圧降下Ｖｌを発生させ
るので、検出回路１５はこの電圧降下Ｖｌを用いて電圧
降下（Ｖ１＋ＶＰ）から電圧降下Ｖｌを減算しｖｐ、つ
まり弁開度を知る。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来の電空ポジショナ２０は
可変インピーダンス素子としてポテンショメータを使用
しているので、この可変インピーダンス素子が断線をす
ると伝送線１１．１２の間が切断され、電空ポジショナ
として全く機能しなくなり、調節弁の弁開度が不定とな
りこの調節弁により制御されているプロセス全体に大き
な影響を与えることとなる。

また、この可変インピーダンス素子に半導体素子として
磁気抵抗素子などを使用した場合にはこの温度係数が例
えば３０００ｐｐｍ／’Ｃと大きく、コントローラに伝
送する電圧誤差が大きくなる欠点がある。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、以上の課Ｕを解決するために、コントローラ
から２本の信号線を介して電流信号を入力端に受けこの
電流信号を空気圧信号或いはこれに対応した調節弁の弁
開度に変換して、空気圧信号を出力し或いは空気式調節
弁の弁開度を制御する電空変換器或いは電空ポジショナ
−であって、固定抵抗とこの固定抵抗に並列に接続され
、空気圧信号或いは弁開度に対応して電流が流される分
流回路とを有する出力伝送回路が少なくとも入力端に接
続され、この出力伝送回路の両端の電圧が空気圧信号或
いは弁開度に対応する電圧信号として信号線を介してコ
ントローラに伝送″されることを主要な構成としたもの
である。

く作　用〉 正常状態では、出力伝送回路の両端の電圧、つまり分流
回路と固定抵抗との合成抵抗に対応した電圧が、空気圧
信号或いは弁開度に対応する電圧信号として信号線を介
してコントローラに伝送され、コントローラ側でこの電
圧信号から空気圧信号或いは弁開度を知ることができる
。

次に、分流回路が断線したときは固定抵抗に電流信号が
流れてこれに対応する大きな電圧がコントローラに伝送
され、逆に固定抵抗が断線したときは分流装置に電流信
号が流れてこれに対応する大きな電圧がコントローラに
伝送され、コントローラは電空変換器或いは電空ポジシ
ョナ−の異常を知ることができる。

〈実施例〉 次に、本発明の実施例について図を用いて説明する。第
１図は電空ポジショナの実施例の構成を示すブロック図
である。なお、従来の構成と同一の機能を有する部分つ
いては同一の符号を付して適宜にその説明を省略する。

コントローラ３０の構成は第４図に示すコントローラ１
０の構成とほぼ同一である。但し、抵抗１４の値は後述
する電流検出抵抗４２と固定抵抗Ｒ１との和の値と同一
の値に設定し、後述する一定の回路電圧Ｅｚは検出図＃
ｌ１１５で減算する。

電空ポジショナ４０の入力端Ｔ　１　、Ｔ　２には電空
ポジショナ４０で用いる定電圧である回路電圧Ｅｚを作
る電源回路４１、を流信号を電圧信号に変換する電流検
出抵抗４２、および弁開度などをコントローラに伝送す
る出力伝送回路４３が直列に接続されている。を源回路
４１と電流検出抵抗４２との接続点は共通電位点ＣＯＭ
に接続され、電源回路はこの共通電位点ＣＯＭに対して
一定の回路電圧Ｅｚを作る。

電流検出抵抗４２と出力伝送回路４３の接続点には入力
回路４４が接続され、電流検出抵抗４２の両端に電流信
号１１によって発生する入力電圧ｖ１が入力回路４４に
入力される。

この入力回路４４で増幅された入力電圧■１は、調節弁
４６のステムの変位を変位／電気変換装置４７で電気信
号に変換された帰Ｍ信号Ｖｆどの偏差が偏差増幅回路４
５で演算され、この偏差信号は電気／空気変換装置４８
で空気圧信号Ｐに変換されて調節弁４６に出力される。

このようにして、電流信号１１に対応する調節弁４６の
弁開度（ステムの変位）を知ることができる。

一方、この帰還信号Ｖｆに比例した電圧Ｖｆ−はレベル
シフト回路４９を介して増幅器５０に出力される。増幅
器５０は電圧Ｖｆ”に比例した出力電圧■０を出力伝送
口１１４３に出力する。

出力伝送回路４３は固定抵抗Ｒ１と分流回路５１とが並
列に接続されている。

分流回路５１は演算増幅器Ｑ１、トランジスタＱ２、抵
抗Ｒ２で構成されている。演算増幅器Ｑ１の非反転入力
端（＋）には出力電圧■０が印加され、その出力端はト
ランジスタＱ２のベースに、反転入力端（−）はトラン
ジスタＱ２のコレクタにそれぞれ接続されている。トラ
ンジスタＱ２はエミッタが固定抵抗Ｒ１の一端に接続さ
れ、コレクタは抵抗Ｒ２の一端に接続されている。そし
て抵抗Ｒ２の他端は固定抵抗Ｒ１の他端に接続されてい
る。

次に、以上のように構成された実施例の動作について説
明する。

増幅器５０の出力である出力電圧Ｖｏは弁開度に対応し
た電圧であり、分流回路５１に流れる電流Ｉ２は １２＝Ｖｏ／Ｒ２ である、したがって固定抵抗Ｒ１に流れる電流■３は １３＝Ｉ　１−１２＝１１−　（Ｖｏ／Ｒ２）となる。

したがって、固定抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧Ｖｃは Ｖｃ＝Ｒ１・　ｌ　　３ ＝Ｒ１［１１ （Ｖｏ／Ｒ２）］ となる。

したがって、コントローラ３０の両端に発生する電圧Ｖ
ｍは、電流検出抵抗４２の抵抗値をＲｄとすれば、 Ｖｍ＝Ｅｚ＋Ｉ　１−　Ｒｄ＋Ｖｃ ＝Ｅｚ＋（Ｒ１−（−Ｒｄ）Ｔ　１ （Ｒ１／　Ｒ２）　Ｖ　。

となる。

ここで、回路電圧Ｅｚ、固定抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、電流
検出抵抗Ｒｄ、電流信号１１は既知の値であるので、コ
ントローラ３０側でこれ等の０路電、圧Ｅｚと電圧（Ｒ
１＋Ｒｄ）Ｉ　１とを減算すれば、弁開度に対応する電
圧（Ｒ１／　Ｒ２）　Ｖ　ｏが検知出来る。

次に、出力伝送回路４３が異常の場合、例えば固定抵抗
Ｒ１が断線したときでも、電流信号１１は分流回路５１
を流れて電空ポジショナ４０は正常に機能するが、この
場合には、コントローラ３０の両端に発生する電圧Ｖｍ
は、ＶｃｅをトランジスタＱ２のエミッタ／コレクタ間
電圧とすれば、Ｖｍ＝Ｅｚ十Ｒｄ　−１１＋Ｒ２−１１
＋Ｖｃ　ｅとなるので、コントローラ３０はこの電圧Ｖ
ｍに相当する電圧を異常レベルとして設定しておけばこ
の値から電空ポジショナ４０の異常を検知することがで
きる。

また、分流回路５１が断線した場合には、同様にして Ｖｍ＝Ｅｚ＋　　（Ｒｄ＋Ｒ１）　　Ｉ　　ｌとなる。

第２図は第１図に示す構成の一部を変更して電空変換器
６０として構成した実施例である。

回路の基本的構成は同一であるが、出力が空気圧信号Ｐ
でありこれを空気／電気変換回路５２を介して偏差増幅
回路４５に帰還信号ＶＦとして帰還する点が第１図に示
す場合と異なっている。

第３図は第１図及び第２図に示す回路の一部を変更した
部分実施例である。

この場合は、固定抵抗Ｒ１の両端にツェナダイオード５
３を並列に接続し、そのツェナー電圧をＶｚとずれば、
Ｖ　ｚ　）　Ｖ　Ｃの関係が成立するようにツェナダイ
オード５３を選定しておく。

この様にしておけば一正常動作のときはツェナダイオー
ド５３は動作せず、 Ｖｍ＝Ｅｚ＋（Ｒ１＋Ｒｄ）Ｉ　１ （Ｒ１／Ｒ２）Ｖ。

となり、通常の動作をする。

しかし、固定抵抗Ｒ１が断線したときはツェナダイオー
ド５３が動作してＶ　ｃ　＝　Ｖ　ｚとなる。したがっ
て、 Ｖｍ＝Ｂｚ＋Ｒｄ−１１＋Ｖｚ の電圧がコントローラ３０に伝送され、異常検知がなさ
れる。

〈発明の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明したように本発明によ
れば、空気圧或いは調節弁の弁開度を制御する電流信号
が流れる伝送線の中に固定抵抗とこれに並列に分流回路
を設けた出力伝送回路を配置し、この分流回路に変換出
力である空気圧或いは弁開度に対応する電流を流し、こ
の固定抵抗間の電圧をコントローラに伝送するように構
成しなので、固定抵抗が断線する異常が生じても電流信
号は分流回路を流れ電空変換器／電空ポジショナを正常
に動作させながら異常をコントローラに伝送することが
できる。さらに、この構成によれば、固定抵抗などを用
いるので温度特性の良いものを選定することができ、変
換出力に対応する信号を精度良くコントローラに伝送で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の構成を示すブロック図、第
２図は本発明の他の実線例の構成を示すブロック図、第
３図は第１図と第２図に示す構成の一部を変更した部分
実施例を示す回路図、第４図は従来の電空ポジショナの
構成を示すブロック図である。 １０．３０・・・コントローラ、１１・・・定電圧回路
、１５・・・検出回路、２１・・・マグネットユニット
、２６・・・可変インピーダンス素子、２７・・・伝達
軸、４０・・・電空ポジショナ、４１・・・電源回路、
４２・・・電流検出抵抗、４３・・・出力伝送回路、４
６・・・調節弁、４７・・・変位／電気変換装置、４８
・・・電気／空気変換装置、５１・・・分流回路、５２
・・・空気／電気変換装３！５３・・・ツェナダイオー
ド、６０・・・電空変換器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）コントローラから２本の信号線を介して電流信号
   を入力端に受けこの電流信号を空気圧信号に変換して空
   気式調節弁の弁開度を制御する電空ポジショナーであっ
   て、固定抵抗とこの固定抵抗に並列に接続され前記弁開
   度に対応して電流が流される分流回路とを有する出力伝
   送回路が少なくとも前記入力端に接続され、この出力伝
   送回路の両端の電圧が前記弁開度に対応する電圧信号と
   して前記信号線を介して前記コントローラに伝送される
   ことを特徴とする電空ポジショナ。
2. （２）コントローラから２本の信号線を介して電流信号
   を入力端に受けこの電流信号を空気圧信号に変換して出
   力する電空変換器であつて、固定抵抗とこの固定抵抗に
   並列に接続され前記空気圧信号に対応して電流が流され
   る分流回路とを有する出力伝送回路が少なくとも前記入
   力端に接続され、この出力伝送回路の両端の電圧が前記
   空気圧信号に対応する電圧信号として前記信号線を介し
   て前記コントローラに伝送されることを特徴とする電空
   変換器。