JPH04290601A - 電流／圧力変換装置 - Google Patents
電流／圧力変換装置Info
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- JPH04290601A JPH04290601A JP5735391A JP5735391A JPH04290601A JP H04290601 A JPH04290601 A JP H04290601A JP 5735391 A JP5735391 A JP 5735391A JP 5735391 A JP5735391 A JP 5735391A JP H04290601 A JPH04290601 A JP H04290601A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２本の伝送線を介して
伝送された電流を用いて対応する空気圧信号などに変換
する電流／圧力変換装置に係り、特にこの電流／圧力変
換装置を構成する電磁駆動回路を駆動する駆動電流が正
常動作の許容範囲を越えて全体としてシステムダウンす
る前にこの異常を検知するように改良した電流／圧力変
換装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】図４は電磁駆動回路を有する従来の電流
／圧力変換装置の１例を示すブロック図である。電流／
圧力変換装置１０には、調節計１１から例えば４〜２０
ｍＡなどの統一された電流信号が電流信号Ｉｉ として
入力端子Ｔ１、Ｔ２に伝送され、さらにこの電流／圧力
変換装置１０には給気圧ＰＳが供給されて、電流／圧力
変換装置１０は給気圧ＰＳ を用いて電流信号Ｉｉ に
対応する空気圧信号Ｐ０ に変換する。 【０００３】以下、この電流／圧力変換装置１０の内部
構成について説明する。入力端子Ｔ１、Ｔ２の間には、
定電圧回路１２と入力抵抗１３が直列に接続され、これ
等の接続点は共通電位点ＣＯＭとされている。この定電
圧回路１２は、電流信号Ｉｉ を用いて電流／圧力変換
装置１０で用いる回路素子に供給する全電源の定電圧Ｅ
ｂ を作る。 【０００４】入力端子Ｔ１と共通電位点ＣＯＭとの間に
は抵抗Ｒ１ とツエナダイオ−ドＤｚ の直列回路が接
続されている。さらに、この直列回路に並列に抵抗Ｒ２
とＲ３ とが直列に接続されている。抵抗Ｒ１ とツ
エナダイオ−ドＤｚ との接続点と、抵抗Ｒ２ とＲ３
との接続点はそれぞれ演算増幅器Ｑ１ の非反転入力
端（＋）と反転入力端（−）に接続されている。 【０００５】演算増幅器Ｑ１ の出力端は抵抗Ｒ４ を
介してトランジスタＱ２ のベ−スに接続されている。 トランジスタＱ２ のエミッタはダイオ−ドＤ１ 、Ｄ
２ 、Ｄ３ を介して入力端子Ｔ１に、そのコレクタは
抵抗Ｒ５ を介して共通電位点ＣＯＭに接続されている
。この定電圧回路１２は、共通電位点ＣＯＭと入力端子
Ｔ１との間に定電圧Ｅｂ を発生させ、これにより電流
／圧力変換装置１０を構成する回路素子の全電源を供給
する。 【０００６】更に、この定電圧回路１２と並列に電磁駆
動回路１４が接続されている。この電磁駆動回路１４は
電磁アクチュエ−タＭＡ、トランジスタＱ３、抵抗Ｒ６
などで構成されている。電磁アクチュエ−タＭＡの一
端は入力端子Ｔ１に、その他端はトランジスタＱ３ の
コレクタに、そのエミッタは抵抗Ｒ６ を介して共通電
位点ＣＯＭに接続されている。電磁アクチュエ−タＭＡ
は、例えば可動コイル形で構成され、このコイルに流れ
る駆動電流ＩＡ に比例した変位ＤＳを発生させる。 【０００７】この変位ＤＳはノズル／フラッパ機構１５
でノズル背圧ＮＢに変換され、パイロットリレ−１６で
増幅されて空気圧信号Ｐ０ として出力される。更に、
この空気圧信号Ｐ０ は圧力センサ１７で電気信号Ｖｐ
に変換され、フイ−ドバック増幅器１８を介して帰還
信号Ｖｆ として出力される。 【０００８】入力抵抗１３に発生する入力電圧Ｖｉ と
帰還信号Ｖｆ とは、それぞれ抵抗Ｒ７ とＲ８ を介
して、非反転入力端（＋）が共通電位点ＣＯＭに接続さ
れ反転入力端（−）が抵抗Ｒ９ を介して出力端に接続
された帰還増幅器Ｑ４ の反転入力端（−）に入力され
る。これにより入力電圧Ｖｉ と帰還信号Ｖｆ との偏
差が演算され、その出力により電磁駆動回路１４のトラ
ンジスタＱ３ のベ−ス電圧を制御する。 【０００９】以上の構成において、電流信号Ｉｉ が入
力端子Ｔ１、Ｔ２間に流れると、この電流の一部がツエ
ナ−ダイオ−ドＤｚ に流れてこの両端に基準電圧を発
生させ、この基準電圧に対応する定電圧Ｅｂ になるよ
うに演算増幅器Ｑ１ がトランジスタＱ２ の内部抵抗
を制御する。一方、電流信号Ｉｉ の他の一部は電磁駆
動回路１４に流れて電磁アクチュ−エ−タＭＡを駆動し
て、変位ＤＳを発生させ、これにより対応するノズル背
圧ＮＢを変化させ、空気圧信号Ｐ０ を発生させる。 【００１０】空気圧信号Ｐ０ は圧力センサ１７、フイ
−ドバック増幅器１８を介して帰還電圧Ｖｆ として帰
還増幅器Ｑ４ に出力されるが、帰還増幅器Ｑ４ はこ
の帰還電圧Ｖｆ と入力電圧Ｖｉ との偏差に対応する
ようにトランジスタＱ３ のベ−ス電圧を変更して空気
圧信号Ｐ０ を入力電圧Ｖｉ に等しくする。この場合
のベ−ス電圧をＶＡ 、トランジスタＱ３ のベ−ス／
エミッタ間の電圧をＶｂｅ（ほぼ０．６Ｖ）とすれば、
電磁アクチュエ−タＭＡに流れる駆動電流ＩＡ は、Ｉ
Ａ＝（ＶＡ −Ｖｂｅ）／Ｒ６ となる。以上のように
して、電流信号Ｉｉ に比例した空気圧信号Ｐ０ を出
力させることができる。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような電流／圧力変換装置では、通常の範囲を越える温
度などが外乱として加わると、電磁アクチュエ−タＭＡ
を構成するバネ、コイルなどの温度変動により電磁アク
チュエ−タＭＡに流れる駆動電流がその正常動作範囲を
越えて流れ、このためこの変換回路を構成している他の
電気回路への電流配分が減少し回路全体として異常動作
を起こすという問題がある。そこで、回路全体が異常動
作をしないように動作点のずれを早期に検知することを
目的とする。 【００１２】 【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための主な構成として、電流信号が２本の伝送
線を介して入力端に伝送されこの電流信号を用いて変換
回路の定電圧を作る定電圧回路と、この定電圧回路に直
列に接続され先の電流信号を電圧信号に変換する入力抵
抗と、先の電圧信号と帰還信号との偏差信号で駆動され
先の電圧信号に対応する変位信号に変換する電磁駆動回
路と、空気圧が供給され先の変位信号に対応する空気圧
信号にノズル／フラッパ機構を用いて変換する変位／空
気圧変換手段と、先の空気圧信号が入力されこの空気圧
信号に対応する先の帰還信号を出力する帰還回路と、電
流信号に対する電磁駆動回路で許容される許容電流の比
率が設定されこの比率を先の電圧信号に乗算して比率信
号として出力する電流比率演算手段と、この比率信号を
用いて先の電流信号に対応する電磁駆動回路の許容電流
の上下限値を演算する演算手段と、この上下限値と電磁
駆動回路に流れる駆動電流に対応する駆動信号とを比較
して駆動電流が先の上下限値を越えたときに警報信号を
出力する警報手段とを具備するようにしたものである。 【００１３】 【作 用】定電圧回路は２本の伝送線を介して入力端
に伝送された電流信号を用いて変換回路の定電圧を作る
。 この定電圧回路に直列に接続された入力抵抗は先の電流
信号を電圧信号に変換する。次に、電磁駆動回路は先の
電圧信号と帰還信号との偏差信号で駆動されこの電圧信
号に対応する変位信号に変換する。空気圧が供給された
変位／空気圧変換手段はノズル／フラッパ機構を用いて
この変位信号に対応する空気圧信号に変換する。さらに
、先の空気圧信号が入力された帰還回路はこの空気圧信
号に対応する帰還信号を出力する。 【００１４】電流比率演算手段は、電流信号に対する電
磁駆動回路で許容される許容電流の比率が設定された比
率を先の電圧信号に乗算して比率信号として出力する。 演算手段は、この比率信号を用いて先の電流信号に対応
する電磁駆動回路の許容電流の上下限値を演算する。そ
して、警報手段はこの上下限値と電磁駆動回路に流れる
駆動電流に対応する駆動信号とを比較して駆動電流が先
の上下限値を越えたときに警報信号を出力する。 【００１５】 【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。図１は本発明の１実施例の構成を示すブロック
図である。なお、図４に示す電流／圧力変換装置の構成
とと同一の機能を有する部分に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。 【００１６】電流信号Ｉｉ の一部によって共通電位点
ＣＯＭと入力端子Ｔ１との間に定電圧Ｅｂ が作られる
が、この定電圧Ｅｂ を抵抗Ｒ１０とツエナダイオ−ド
Ｄ４ との直列回路に流すことにより、このツエナダイ
オ−ドＤ４ の両端に基準電圧ＶＲ１を発生させる。こ
の基準電圧ＶＲ１の値は電磁駆動回路１４のトランジス
タＱ３ のベ−ス電圧ＶＡ が正常動作のときの基準と
なる動作点に固定する所定の基準値に選定される。 【００１７】スイッチ素子ＳＷの切換端の一端には基準
電圧ＶＲ１がバッフア増幅器Ｑ５ を介して印加され、
その切換端の他端には偏差増幅器１９の出力電圧が印加
されている。そして、スイッチ素子ＳＷの共通端はトラ
ンジスタＱ３ のベ−スに接続されている。この偏差増
幅器１９の入力の一端には入力電圧Ｖｉ が反転増幅器
Ｑ６ を介して入力電圧Ｖｉ ´として印加され、他端
にはフイ−ドバック増幅器１８から帰還信号Ｖｆ ´と
して印加されている。 【００１８】また、定電圧Ｅｂ を抵抗Ｒ１１、Ｒ１２
、抵抗Ｒ１３との直列回路に流すことにより、抵抗Ｒ１
１とＲ１２との間に基準電圧ＶＨ１を、抵抗Ｒ１２とＲ
１３との間に基準電圧ＶＬ１を発生させる。これ等の基
準電圧ＶＨ１とＶＬ１は加算器２０、２１の入力の一端
にそれぞれ出力される。加算器２０、２１の入力の他端
には入力電圧Ｖｉ ´が可変増幅器Ｑ７ を介して比率
信号ＶＰ としてそれぞれ出力されている。 【００１９】加算器２０は基準電圧ＶＨ１に比率信号Ｖ
Ｐ を加算した信号を加算信号ＶＡ１として、加算器２
１は基準電圧ＶＬ１に比率信号ＶＰ を加算した信号を
加算信号ＶＡ２としてそれぞれ出力する。比較器Ｑ８
は反転入力端（−）に入力された加算信号ＶＡ１と電磁
駆動回路１４に流れる駆動電流ＩＡ に比例した駆動電
圧ＶＤ とを比較してその出力端に比較信号ＶＣ１とし
て出力し、比較器Ｑ９ は非反転入力端（＋）に入力さ
れた加算信号ＶＡ２と駆動電圧ＶＤ とを比較してその
出力端に比較信号ＶＣ２とを出力する。 【００２０】これ等の比較信号ＶＣ１とＶＣ２は共にオ
アゲ−トＱ１０に入力され、オアゲ−トＱ１０はこれ等
の論理和を演算してその出力端に論理和信号を出力する
。この論理和信号は抵抗Ｒ１４を介してトランジスタＱ
１１のベ−スに出力され、トランジスタＱ１１のエミッ
タ／コレクタ間に警報信号ＡＬを出力する。ここには、
例えばＬＥＤなどの表示素子を接続することにより、異
常か否かを視覚的に認識することもできる。 【００２１】次に、以上のように構成された図１に示す
電流／圧力変換装置２２の動作について図２、図３に示
す特性図を用いて説明する。電流信号Ｉｉ が入力端子
Ｔ１、Ｔ２の間に流れると、定電圧回路１２はこの電流
の一部を用いて入力端子Ｔ１と共通電位点ＣＯＭとの間
に変換回路で使用する電源として定電圧Ｅｂ を作る。 一方、電流信号Ｉｉ の他の一部は電磁駆動回路１４に
流れて電磁アクチュ−エ−タＭＡを駆動して、変位ＤＳ
を発生させ、これをノズル／フラッパ機構１５に加え、
ここで対応するノズル背圧ＮＢに変換させて、これをパ
イロットリレ−１６で増幅して空気圧信号Ｐ０ を発生
させる。 【００２２】空気圧信号Ｐ０ は圧力センサ１７、フイ
−ドバック増幅器１８を介して帰還電圧Ｖｆ ´として
偏差増幅器１９に出力されるが、スイッチＳＷが偏差増
幅器１９側に切り換えられている通常のときは、偏差増
幅器１９はこの帰還電圧Ｖｆ ´と入力電圧Ｖｉ ´と
の偏差に対応するようにトランジスタＱ３ のベ−ス電
圧を変更して空気圧信号Ｐ０ が入力電圧Ｖｉ に等し
くなるように制御する。以上のようにして、電流信号Ｉ
ｉ に比例した空気圧信号Ｐ０ を出力させることがで
きる。 【００２３】ところで、通常の範囲を越える温度などが
外乱として加わると、電磁アクチュエ−タＭＡを構成す
るバネ、コイルなどの温度変動により電磁アクチュエ−
タＭＡに流れる駆動電流ＩＡ がその正常動作範囲を越
えて流れ、このためこの変換回路を構成している他の電
気回路への電流配分が減少し正常動作に必要な電流が不
足して回路全体として異常動作を起こす。 【００２４】そこで、この様な場合を検知するために、
可変増幅器Ｑ７ 、加算器２０、２１、比較器Ｑ８ 、
Ｑ９ 、オアゲ−トＱ１０、などが設けられている。可
変増幅器Ｑ７ の増幅度は、電磁駆動回路１４で消費さ
れる駆動電流ＩＡ の許容できる範囲との関係で決定さ
れる。図２は統一電流として４ｍＡ〜２０ｍＡの電流信
号Ｉｉ が採用されたときの例を示している。 【００２５】横軸に電流信号Ｉｉ が、縦軸に電磁アク
チュエ−タＭＡに流れる駆動電流ＩＡ がとられている
。ＩＡＣは電磁アクチュエ−タＭＡに流れる標準電流を
示し、これに対して電磁アクチュエ−タＭＡに流れる電
流が許容できる上限電流はＩＡＨであり、下限電流はＩ
ＡＬで示されている。つまり、斜線で示した範囲の駆動
電流ＩＡ の場合には装置全体が正常に動作する範囲と
なる。 【００２６】例えば、４ｍＡの電流信号Ｉｉ （４）に
対応する入力電圧Ｖｉ ´（４）の場合には、標準電流
ＩＡＣは１．５ｍＡであり、このときの上限電流ＩＡＨ
（４）は２．５ｍＡ、下限電流ＩＡＬ（４）は０．５ｍ
Ａである。 また、２０ｍＡの電流信号Ｉｉ （２０）に対応する入
力電圧Ｖｉ ´（２０）の場合には、標準電流ＩＡＣは
３．５ｍＡであり、このときの上限電流ＩＡＨ（２０）
は４．５ｍＡ、下限電流ＩＡＬ（２０）は２．５ｍＡと
なる。 【００２７】従って、入力電圧Ｖｉ ´に対する駆動電
流ＩＡ の許容幅の比率Ｋは、 Ｋ＝Ｒ６ ［ＩＡＨ（２０）−ＩＡＬ（２０）］／［Ｖ
ｉ ´（２０）−Ｖｉ ´（４）］＝Ｒ６ ［ＩＡＨ（
４）−ＩＡＬ（４）］／［Ｖｉ ´（２０）−Ｖｉ ´
（４）］となり、この比率Ｋになるように可変増幅器Ｑ
７ の増幅度を選定する。このため、可変増幅器Ｑ７
の出力端に生じる比率信号ＶＰ は、 ＶＰ ＝Ｋ・Ｖｉ ´ となる。 【００２８】加算器２０、２１には、比率信号ＶＰ 、
基準電圧ＶＨ１、ＶＬ１とが入力され、これ等は加算さ
れて加算器２０の出力端には加算信号ＶＡ１、加算器２
１の出力端には加算信号ＶＡ２が次式で示される形で出
力される。 ＶＡ１＝ＶＨ１＋ＶＰ ＶＡ２＝ＶＬ１＋ＶＰ 【００２９】これ等の関係は、図３に示す特性図で示さ
れる。横軸には入力電圧Ｖｉ ´が縦軸には加算信号Ｖ
Ａ１、ＶＡ２などがそれぞれとられている。入力電圧Ｖ
ｉ ´に対する比率信号ＶＰ の関係は点線で示されて
いる。 この傾斜は可変増幅器Ｑ７ で設定した比率Ｋに等しい
。 実線はそれぞれ入力電圧Ｖｉ ´に対する加算信号ＶＡ
１、ＶＡ２との関係を示している。これ等の加算信号Ｖ
Ａ１、ＶＡ２は、各入力電流Ｉｉ に対して許容できる
駆動電圧ＶＤ の上下限値を示している。 【００３０】比較器Ｑ８ 、Ｑ９ は、これ等の加算信
号ＶＡ１、ＶＡ２に対する駆動電圧ＶＤ の大きさを比
較し、駆動電圧ＶＤ が加算信号ＶＡ１より大きくなり
、或いは加算信号ＶＡ２より小さくなると、これ等の出
力端にハイレベルの比較信号ＶＣ１とＶＣ２を出力する
。したがって、オアゲ−トＱ１０の出力端をハイレベル
にしてトランジスタＱ１１をオンとして警報信号ＡＬを
出力する。 【００３１】この警報信号ＡＬを例えばＬＥＤなどの表
示素子により確認すると、スイッチＳＷを基準電圧ＶＲ
１側に切り換えて電磁駆動回路１４のトランジスタＱ３
のベ−スに基準電圧ＶＲ１を印加してノズル／フラッ
パ機構１５を構成するノズル／フラッパを調整して基準
電圧ＶＲ１に対応する基準の空気圧信号Ｐ０ を、例え
ば０．６Ｋｇ／ｃｍ２ になるように調整する。 【００３２】以上のようにして、格別の標準電流発生器
などの標準器を現場に用意することなく正常動作を確保
することができる。なお、図１に示す実施例は、空気圧
信号Ｐ０ を用いてバルブを駆動しその開度を変位／電
気変換手段を介して電気信号に変換して帰還信号Ｖｆ
´として帰還することによりポジショナにも適用するこ
とができる。 【００３３】 【発明の効果】以上、実施例により具体的に説明したよ
うに本発明によれば、動作中に電磁駆動回路に変動があ
っても各電流信号に対する許容幅が設定されるので、任
意の電流信号で異常動作を容易に検知することができ、
異常が検知されたときには、標準電流発生器を現場に持
ち込まずに、随時スイッチ切換手段により内蔵する基準
信号を用いて正常な動作状態に維持できる。
伝送された電流を用いて対応する空気圧信号などに変換
する電流／圧力変換装置に係り、特にこの電流／圧力変
換装置を構成する電磁駆動回路を駆動する駆動電流が正
常動作の許容範囲を越えて全体としてシステムダウンす
る前にこの異常を検知するように改良した電流／圧力変
換装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】図４は電磁駆動回路を有する従来の電流
／圧力変換装置の１例を示すブロック図である。電流／
圧力変換装置１０には、調節計１１から例えば４〜２０
ｍＡなどの統一された電流信号が電流信号Ｉｉ として
入力端子Ｔ１、Ｔ２に伝送され、さらにこの電流／圧力
変換装置１０には給気圧ＰＳが供給されて、電流／圧力
変換装置１０は給気圧ＰＳ を用いて電流信号Ｉｉ に
対応する空気圧信号Ｐ０ に変換する。 【０００３】以下、この電流／圧力変換装置１０の内部
構成について説明する。入力端子Ｔ１、Ｔ２の間には、
定電圧回路１２と入力抵抗１３が直列に接続され、これ
等の接続点は共通電位点ＣＯＭとされている。この定電
圧回路１２は、電流信号Ｉｉ を用いて電流／圧力変換
装置１０で用いる回路素子に供給する全電源の定電圧Ｅ
ｂ を作る。 【０００４】入力端子Ｔ１と共通電位点ＣＯＭとの間に
は抵抗Ｒ１ とツエナダイオ−ドＤｚ の直列回路が接
続されている。さらに、この直列回路に並列に抵抗Ｒ２
とＲ３ とが直列に接続されている。抵抗Ｒ１ とツ
エナダイオ−ドＤｚ との接続点と、抵抗Ｒ２ とＲ３
との接続点はそれぞれ演算増幅器Ｑ１ の非反転入力
端（＋）と反転入力端（−）に接続されている。 【０００５】演算増幅器Ｑ１ の出力端は抵抗Ｒ４ を
介してトランジスタＱ２ のベ−スに接続されている。 トランジスタＱ２ のエミッタはダイオ−ドＤ１ 、Ｄ
２ 、Ｄ３ を介して入力端子Ｔ１に、そのコレクタは
抵抗Ｒ５ を介して共通電位点ＣＯＭに接続されている
。この定電圧回路１２は、共通電位点ＣＯＭと入力端子
Ｔ１との間に定電圧Ｅｂ を発生させ、これにより電流
／圧力変換装置１０を構成する回路素子の全電源を供給
する。 【０００６】更に、この定電圧回路１２と並列に電磁駆
動回路１４が接続されている。この電磁駆動回路１４は
電磁アクチュエ−タＭＡ、トランジスタＱ３、抵抗Ｒ６
などで構成されている。電磁アクチュエ−タＭＡの一
端は入力端子Ｔ１に、その他端はトランジスタＱ３ の
コレクタに、そのエミッタは抵抗Ｒ６ を介して共通電
位点ＣＯＭに接続されている。電磁アクチュエ−タＭＡ
は、例えば可動コイル形で構成され、このコイルに流れ
る駆動電流ＩＡ に比例した変位ＤＳを発生させる。 【０００７】この変位ＤＳはノズル／フラッパ機構１５
でノズル背圧ＮＢに変換され、パイロットリレ−１６で
増幅されて空気圧信号Ｐ０ として出力される。更に、
この空気圧信号Ｐ０ は圧力センサ１７で電気信号Ｖｐ
に変換され、フイ−ドバック増幅器１８を介して帰還
信号Ｖｆ として出力される。 【０００８】入力抵抗１３に発生する入力電圧Ｖｉ と
帰還信号Ｖｆ とは、それぞれ抵抗Ｒ７ とＲ８ を介
して、非反転入力端（＋）が共通電位点ＣＯＭに接続さ
れ反転入力端（−）が抵抗Ｒ９ を介して出力端に接続
された帰還増幅器Ｑ４ の反転入力端（−）に入力され
る。これにより入力電圧Ｖｉ と帰還信号Ｖｆ との偏
差が演算され、その出力により電磁駆動回路１４のトラ
ンジスタＱ３ のベ−ス電圧を制御する。 【０００９】以上の構成において、電流信号Ｉｉ が入
力端子Ｔ１、Ｔ２間に流れると、この電流の一部がツエ
ナ−ダイオ−ドＤｚ に流れてこの両端に基準電圧を発
生させ、この基準電圧に対応する定電圧Ｅｂ になるよ
うに演算増幅器Ｑ１ がトランジスタＱ２ の内部抵抗
を制御する。一方、電流信号Ｉｉ の他の一部は電磁駆
動回路１４に流れて電磁アクチュ−エ−タＭＡを駆動し
て、変位ＤＳを発生させ、これにより対応するノズル背
圧ＮＢを変化させ、空気圧信号Ｐ０ を発生させる。 【００１０】空気圧信号Ｐ０ は圧力センサ１７、フイ
−ドバック増幅器１８を介して帰還電圧Ｖｆ として帰
還増幅器Ｑ４ に出力されるが、帰還増幅器Ｑ４ はこ
の帰還電圧Ｖｆ と入力電圧Ｖｉ との偏差に対応する
ようにトランジスタＱ３ のベ−ス電圧を変更して空気
圧信号Ｐ０ を入力電圧Ｖｉ に等しくする。この場合
のベ−ス電圧をＶＡ 、トランジスタＱ３ のベ−ス／
エミッタ間の電圧をＶｂｅ（ほぼ０．６Ｖ）とすれば、
電磁アクチュエ−タＭＡに流れる駆動電流ＩＡ は、Ｉ
Ａ＝（ＶＡ −Ｖｂｅ）／Ｒ６ となる。以上のように
して、電流信号Ｉｉ に比例した空気圧信号Ｐ０ を出
力させることができる。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような電流／圧力変換装置では、通常の範囲を越える温
度などが外乱として加わると、電磁アクチュエ−タＭＡ
を構成するバネ、コイルなどの温度変動により電磁アク
チュエ−タＭＡに流れる駆動電流がその正常動作範囲を
越えて流れ、このためこの変換回路を構成している他の
電気回路への電流配分が減少し回路全体として異常動作
を起こすという問題がある。そこで、回路全体が異常動
作をしないように動作点のずれを早期に検知することを
目的とする。 【００１２】 【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための主な構成として、電流信号が２本の伝送
線を介して入力端に伝送されこの電流信号を用いて変換
回路の定電圧を作る定電圧回路と、この定電圧回路に直
列に接続され先の電流信号を電圧信号に変換する入力抵
抗と、先の電圧信号と帰還信号との偏差信号で駆動され
先の電圧信号に対応する変位信号に変換する電磁駆動回
路と、空気圧が供給され先の変位信号に対応する空気圧
信号にノズル／フラッパ機構を用いて変換する変位／空
気圧変換手段と、先の空気圧信号が入力されこの空気圧
信号に対応する先の帰還信号を出力する帰還回路と、電
流信号に対する電磁駆動回路で許容される許容電流の比
率が設定されこの比率を先の電圧信号に乗算して比率信
号として出力する電流比率演算手段と、この比率信号を
用いて先の電流信号に対応する電磁駆動回路の許容電流
の上下限値を演算する演算手段と、この上下限値と電磁
駆動回路に流れる駆動電流に対応する駆動信号とを比較
して駆動電流が先の上下限値を越えたときに警報信号を
出力する警報手段とを具備するようにしたものである。 【００１３】 【作 用】定電圧回路は２本の伝送線を介して入力端
に伝送された電流信号を用いて変換回路の定電圧を作る
。 この定電圧回路に直列に接続された入力抵抗は先の電流
信号を電圧信号に変換する。次に、電磁駆動回路は先の
電圧信号と帰還信号との偏差信号で駆動されこの電圧信
号に対応する変位信号に変換する。空気圧が供給された
変位／空気圧変換手段はノズル／フラッパ機構を用いて
この変位信号に対応する空気圧信号に変換する。さらに
、先の空気圧信号が入力された帰還回路はこの空気圧信
号に対応する帰還信号を出力する。 【００１４】電流比率演算手段は、電流信号に対する電
磁駆動回路で許容される許容電流の比率が設定された比
率を先の電圧信号に乗算して比率信号として出力する。 演算手段は、この比率信号を用いて先の電流信号に対応
する電磁駆動回路の許容電流の上下限値を演算する。そ
して、警報手段はこの上下限値と電磁駆動回路に流れる
駆動電流に対応する駆動信号とを比較して駆動電流が先
の上下限値を越えたときに警報信号を出力する。 【００１５】 【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。図１は本発明の１実施例の構成を示すブロック
図である。なお、図４に示す電流／圧力変換装置の構成
とと同一の機能を有する部分に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。 【００１６】電流信号Ｉｉ の一部によって共通電位点
ＣＯＭと入力端子Ｔ１との間に定電圧Ｅｂ が作られる
が、この定電圧Ｅｂ を抵抗Ｒ１０とツエナダイオ−ド
Ｄ４ との直列回路に流すことにより、このツエナダイ
オ−ドＤ４ の両端に基準電圧ＶＲ１を発生させる。こ
の基準電圧ＶＲ１の値は電磁駆動回路１４のトランジス
タＱ３ のベ−ス電圧ＶＡ が正常動作のときの基準と
なる動作点に固定する所定の基準値に選定される。 【００１７】スイッチ素子ＳＷの切換端の一端には基準
電圧ＶＲ１がバッフア増幅器Ｑ５ を介して印加され、
その切換端の他端には偏差増幅器１９の出力電圧が印加
されている。そして、スイッチ素子ＳＷの共通端はトラ
ンジスタＱ３ のベ−スに接続されている。この偏差増
幅器１９の入力の一端には入力電圧Ｖｉ が反転増幅器
Ｑ６ を介して入力電圧Ｖｉ ´として印加され、他端
にはフイ−ドバック増幅器１８から帰還信号Ｖｆ ´と
して印加されている。 【００１８】また、定電圧Ｅｂ を抵抗Ｒ１１、Ｒ１２
、抵抗Ｒ１３との直列回路に流すことにより、抵抗Ｒ１
１とＲ１２との間に基準電圧ＶＨ１を、抵抗Ｒ１２とＲ
１３との間に基準電圧ＶＬ１を発生させる。これ等の基
準電圧ＶＨ１とＶＬ１は加算器２０、２１の入力の一端
にそれぞれ出力される。加算器２０、２１の入力の他端
には入力電圧Ｖｉ ´が可変増幅器Ｑ７ を介して比率
信号ＶＰ としてそれぞれ出力されている。 【００１９】加算器２０は基準電圧ＶＨ１に比率信号Ｖ
Ｐ を加算した信号を加算信号ＶＡ１として、加算器２
１は基準電圧ＶＬ１に比率信号ＶＰ を加算した信号を
加算信号ＶＡ２としてそれぞれ出力する。比較器Ｑ８
は反転入力端（−）に入力された加算信号ＶＡ１と電磁
駆動回路１４に流れる駆動電流ＩＡ に比例した駆動電
圧ＶＤ とを比較してその出力端に比較信号ＶＣ１とし
て出力し、比較器Ｑ９ は非反転入力端（＋）に入力さ
れた加算信号ＶＡ２と駆動電圧ＶＤ とを比較してその
出力端に比較信号ＶＣ２とを出力する。 【００２０】これ等の比較信号ＶＣ１とＶＣ２は共にオ
アゲ−トＱ１０に入力され、オアゲ−トＱ１０はこれ等
の論理和を演算してその出力端に論理和信号を出力する
。この論理和信号は抵抗Ｒ１４を介してトランジスタＱ
１１のベ−スに出力され、トランジスタＱ１１のエミッ
タ／コレクタ間に警報信号ＡＬを出力する。ここには、
例えばＬＥＤなどの表示素子を接続することにより、異
常か否かを視覚的に認識することもできる。 【００２１】次に、以上のように構成された図１に示す
電流／圧力変換装置２２の動作について図２、図３に示
す特性図を用いて説明する。電流信号Ｉｉ が入力端子
Ｔ１、Ｔ２の間に流れると、定電圧回路１２はこの電流
の一部を用いて入力端子Ｔ１と共通電位点ＣＯＭとの間
に変換回路で使用する電源として定電圧Ｅｂ を作る。 一方、電流信号Ｉｉ の他の一部は電磁駆動回路１４に
流れて電磁アクチュ−エ−タＭＡを駆動して、変位ＤＳ
を発生させ、これをノズル／フラッパ機構１５に加え、
ここで対応するノズル背圧ＮＢに変換させて、これをパ
イロットリレ−１６で増幅して空気圧信号Ｐ０ を発生
させる。 【００２２】空気圧信号Ｐ０ は圧力センサ１７、フイ
−ドバック増幅器１８を介して帰還電圧Ｖｆ ´として
偏差増幅器１９に出力されるが、スイッチＳＷが偏差増
幅器１９側に切り換えられている通常のときは、偏差増
幅器１９はこの帰還電圧Ｖｆ ´と入力電圧Ｖｉ ´と
の偏差に対応するようにトランジスタＱ３ のベ−ス電
圧を変更して空気圧信号Ｐ０ が入力電圧Ｖｉ に等し
くなるように制御する。以上のようにして、電流信号Ｉ
ｉ に比例した空気圧信号Ｐ０ を出力させることがで
きる。 【００２３】ところで、通常の範囲を越える温度などが
外乱として加わると、電磁アクチュエ−タＭＡを構成す
るバネ、コイルなどの温度変動により電磁アクチュエ−
タＭＡに流れる駆動電流ＩＡ がその正常動作範囲を越
えて流れ、このためこの変換回路を構成している他の電
気回路への電流配分が減少し正常動作に必要な電流が不
足して回路全体として異常動作を起こす。 【００２４】そこで、この様な場合を検知するために、
可変増幅器Ｑ７ 、加算器２０、２１、比較器Ｑ８ 、
Ｑ９ 、オアゲ−トＱ１０、などが設けられている。可
変増幅器Ｑ７ の増幅度は、電磁駆動回路１４で消費さ
れる駆動電流ＩＡ の許容できる範囲との関係で決定さ
れる。図２は統一電流として４ｍＡ〜２０ｍＡの電流信
号Ｉｉ が採用されたときの例を示している。 【００２５】横軸に電流信号Ｉｉ が、縦軸に電磁アク
チュエ−タＭＡに流れる駆動電流ＩＡ がとられている
。ＩＡＣは電磁アクチュエ−タＭＡに流れる標準電流を
示し、これに対して電磁アクチュエ−タＭＡに流れる電
流が許容できる上限電流はＩＡＨであり、下限電流はＩ
ＡＬで示されている。つまり、斜線で示した範囲の駆動
電流ＩＡ の場合には装置全体が正常に動作する範囲と
なる。 【００２６】例えば、４ｍＡの電流信号Ｉｉ （４）に
対応する入力電圧Ｖｉ ´（４）の場合には、標準電流
ＩＡＣは１．５ｍＡであり、このときの上限電流ＩＡＨ
（４）は２．５ｍＡ、下限電流ＩＡＬ（４）は０．５ｍ
Ａである。 また、２０ｍＡの電流信号Ｉｉ （２０）に対応する入
力電圧Ｖｉ ´（２０）の場合には、標準電流ＩＡＣは
３．５ｍＡであり、このときの上限電流ＩＡＨ（２０）
は４．５ｍＡ、下限電流ＩＡＬ（２０）は２．５ｍＡと
なる。 【００２７】従って、入力電圧Ｖｉ ´に対する駆動電
流ＩＡ の許容幅の比率Ｋは、 Ｋ＝Ｒ６ ［ＩＡＨ（２０）−ＩＡＬ（２０）］／［Ｖ
ｉ ´（２０）−Ｖｉ ´（４）］＝Ｒ６ ［ＩＡＨ（
４）−ＩＡＬ（４）］／［Ｖｉ ´（２０）−Ｖｉ ´
（４）］となり、この比率Ｋになるように可変増幅器Ｑ
７ の増幅度を選定する。このため、可変増幅器Ｑ７
の出力端に生じる比率信号ＶＰ は、 ＶＰ ＝Ｋ・Ｖｉ ´ となる。 【００２８】加算器２０、２１には、比率信号ＶＰ 、
基準電圧ＶＨ１、ＶＬ１とが入力され、これ等は加算さ
れて加算器２０の出力端には加算信号ＶＡ１、加算器２
１の出力端には加算信号ＶＡ２が次式で示される形で出
力される。 ＶＡ１＝ＶＨ１＋ＶＰ ＶＡ２＝ＶＬ１＋ＶＰ 【００２９】これ等の関係は、図３に示す特性図で示さ
れる。横軸には入力電圧Ｖｉ ´が縦軸には加算信号Ｖ
Ａ１、ＶＡ２などがそれぞれとられている。入力電圧Ｖ
ｉ ´に対する比率信号ＶＰ の関係は点線で示されて
いる。 この傾斜は可変増幅器Ｑ７ で設定した比率Ｋに等しい
。 実線はそれぞれ入力電圧Ｖｉ ´に対する加算信号ＶＡ
１、ＶＡ２との関係を示している。これ等の加算信号Ｖ
Ａ１、ＶＡ２は、各入力電流Ｉｉ に対して許容できる
駆動電圧ＶＤ の上下限値を示している。 【００３０】比較器Ｑ８ 、Ｑ９ は、これ等の加算信
号ＶＡ１、ＶＡ２に対する駆動電圧ＶＤ の大きさを比
較し、駆動電圧ＶＤ が加算信号ＶＡ１より大きくなり
、或いは加算信号ＶＡ２より小さくなると、これ等の出
力端にハイレベルの比較信号ＶＣ１とＶＣ２を出力する
。したがって、オアゲ−トＱ１０の出力端をハイレベル
にしてトランジスタＱ１１をオンとして警報信号ＡＬを
出力する。 【００３１】この警報信号ＡＬを例えばＬＥＤなどの表
示素子により確認すると、スイッチＳＷを基準電圧ＶＲ
１側に切り換えて電磁駆動回路１４のトランジスタＱ３
のベ−スに基準電圧ＶＲ１を印加してノズル／フラッ
パ機構１５を構成するノズル／フラッパを調整して基準
電圧ＶＲ１に対応する基準の空気圧信号Ｐ０ を、例え
ば０．６Ｋｇ／ｃｍ２ になるように調整する。 【００３２】以上のようにして、格別の標準電流発生器
などの標準器を現場に用意することなく正常動作を確保
することができる。なお、図１に示す実施例は、空気圧
信号Ｐ０ を用いてバルブを駆動しその開度を変位／電
気変換手段を介して電気信号に変換して帰還信号Ｖｆ
´として帰還することによりポジショナにも適用するこ
とができる。 【００３３】 【発明の効果】以上、実施例により具体的に説明したよ
うに本発明によれば、動作中に電磁駆動回路に変動があ
っても各電流信号に対する許容幅が設定されるので、任
意の電流信号で異常動作を容易に検知することができ、
異常が検知されたときには、標準電流発生器を現場に持
ち込まずに、随時スイッチ切換手段により内蔵する基準
信号を用いて正常な動作状態に維持できる。
【図１】本発明の１実施例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】図１において入力電圧に対する駆動電流の許容
範囲を説明する特性図である。
範囲を説明する特性図である。
【図３】図１における加算器の動作を説明する特性図で
ある。
ある。
【図４】従来の電流／圧力変換装置の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
１０、１９ 電流／圧力変換装置
１１ 調節計
１２ 定電圧回路
１３ 入力抵抗
１４ 電磁駆動回路
１５ ノズル／フラッパ機構
１６ パイロットリレ−
１７ 圧力センサ
１９ 偏差増幅器
２０、２１ 加算器
Ｑ９ 可変増幅器
Ｑ８ 、Ｑ９ 比較器
Claims (2)
- 【請求項１】電流信号が２本の伝送線を介して入力端に
伝送されこの電流信号を用いて変換回路の定電圧を作る
定電圧回路と、この定電圧回路に直列に接続され前記電
流信号を電圧信号に変換する入力抵抗と、前記電圧信号
と帰還信号との偏差信号で駆動され前記電圧信号に対応
する変位信号に変換する電磁駆動回路と、空気圧が供給
され前記変位信号に対応する空気圧信号にノズル／フラ
ッパ機構を用いて変換する変位／空気圧変換手段と、前
記空気圧信号が入力されこの空気圧信号に対応する前記
帰還信号を出力する帰還回路と、前記電流信号に対する
前記電磁駆動回路で許容される許容電流の比率が設定さ
れこの比率を前記電圧信号に乗算して比率信号として出
力する電流比率演算手段と、この比率信号を用いて前記
電流信号に対する前記電磁駆動回路の許容電流の上下限
値を演算する演算手段と、この上下限値と前記電磁駆動
回路に流れる駆動電流に対応する駆動信号とを比較して
前記駆動電流が前記上下限値を越えたときに警報信号を
出力する警報手段とを具備することを特徴とする電流／
圧力変換装置。 - 【請求項２】前記空気圧信号によりバルブを駆動しその
開度を変位／電気変換手段を介して前記帰還信号とする
特許請求の範囲第１項に記載された電流／圧力変換装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5735391A JP2841899B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 電流／圧力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5735391A JP2841899B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 電流／圧力変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04290601A true JPH04290601A (ja) | 1992-10-15 |
| JP2841899B2 JP2841899B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=13053216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5735391A Expired - Fee Related JP2841899B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 電流／圧力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2841899B2 (ja) |
-
1991
- 1991-03-20 JP JP5735391A patent/JP2841899B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2841899B2 (ja) | 1998-12-24 |
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