JPH0458041B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この発明は、プロセス制御等に使用されるパル
ス空気圧変換器に関する。

(ロ) 従来技術 従来のパルス空気圧変換器としては、第１図に
示すように、計器室の電圧パルス変換器（図示せ
ず）より送られて来るアツプパルス信号あるいは
ダウンパルス信号をパルスモータ駆動回路１で増
幅してパルスモータ２に加えて、パルスモータ２
をステツプ移動させてギア３，４，５，６及びス
プリング７を介してノズルフラツパ８を変位さ
せ、ノズルフラツパ８とノズル９のギヤツプを制
御し、入力パルス信号に応じた出力空気圧をブー
スタリレー１０から導出するようにしたものがあ
る。またこのパルス空気圧変換器は、パルスモー
タ２の位置をギア４，１１を介して、ポテンシヨ
メータ１２で検出し、抵抗−電気信号変換器１３
を経て計器室側にアンサバツク信号をフイードバ
ツクするようにしている。この種のパルス空気圧
変換器は、停電時に、空気圧信号を停電前の状態
に保持できる利点があるが、パルスモータ、ポテ
ンシヨメータ、ギアなどの機械的な可動部を多く
使用しているため、その部分の損耗が激しく寿命
が短いという欠点があつた。

この欠点を解消するために、可動部としてバイ
モルフ等の圧電素子フラツパを用い、それ以外の
部分を電子回路で構成したパルス空気圧変換器が
提案されている。しかしバイモルフを用いたもの
は、停電時に出力を保持できないので、バツテ
リ、バツクアツプを行う必要がある。しかしなが
ら停電時に全ての回路部をバツテリでバツクアツ
プするとなると、消費電力が大となり、すぐにバ
ツテリを交換しなければならない。

(ハ) 目的 この発明の目的は、上記に鑑み、高寿命で停電
時でも出力空気圧が保持でき、しかも小型化さ
れ、バツクアツプ時間を長くし得るパルス空気圧
変換器を提供することである。

(ニ) 構成 上記目的を達成するために、この発明は電空変
換器に圧電素子フラツパを使用し、電源を２系統
に分け、停電時に保持を必要とする圧電素子フラ
ツパに関係する回路のみをバツクアツプするよう
にしている。すなわちこの発明のパルス空気圧変
換器は、印加電圧に応じて変位する圧電素子フラ
ツパとノズルからなる電空変換器と、供給空気圧
を受け前記ノズルに供給し出力空気圧を導出する
パイロツト弁と、このパイロツト弁よりの出力空
気圧を電気信号に変換する空電変換器と、入力パ
ルス信号を受けて積算するカウンタと、このカウ
ンタの積算出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ
コンバータ及びこのＤ／Ａコンバータ出力と前記
空電変換器出力を受けて比較し、前記圧電素子フ
ラツパにノズル背圧を制御する直流電圧を印加す
るコンパレータとからなる入力電気回路と、前記
空電変換器出力を導出するアンサバツク回路と、
このアンサバツク回路等、停電時に保持を必要と
しない回路に電源電圧を供給する第１の電源回路
と、前記入力電気回路及び空電変換器に電源電圧
を供給する第２の電源回路と、この第２の電源回
路をバツクアツプする電池とから構成されてい
る。

(ホ) 実施例 以下、実施例により、この発明をさらに詳細に
説明する。

第２図は、この発明の一実施例を示すパルス空
気圧変換器のブロツク図である。同図において、
２１はホトカプラであり、このホトカプラ２１に
よつて、計器室（図示せず）よりの入力電圧に応
じたアツプパルス信号、あるいはダウンパルス信
号の電気的絶縁と波形整形が行われる。２２はア
ツプパルス信号あるいはダウンパルス信号を受け
て積算するアツプダウンカウンタである。このア
ツプダウンカウンタ２２の出力は、Ｄ／Ａコンバ
ータ２３に加えられ、アナログ値に変換されて、
コンパレータ２４のプラス（＋）入力端に加えら
れるようになつている。コンパレータ２４の出力
は、トランジスタ２５で増幅され、例えば圧電素
子（バイモルフ）フラツパ２６に印加されるよう
になつている。圧電素子フラツパ２６は一端が固
定部２７に支持され、他端にはノズル２８が配設
されており、印加される電圧に応じて先端が変位
し、先端部とノズル２８のギヤツプを変化させ
て、ノズル背圧を変えるようになつている。

２９は、供給空気圧を受け、これをノズル２８
に与え、その背圧に応じた出力空気圧を導出する
パイロツト弁である。このパイロツト弁２９より
導出される出力空気圧は、圧力センサ３０と信号
増幅器３１よりなる空電変換器３２で信号電圧に
変換され、コンパレータ２４のマイナス（−）入
力端に加えられるようになつている。また空電変
換器３２の出力信号電圧は、IC３３とトランジ
スタ３４からなる電圧／電流変換回路３５（アン
サバツク信号回路）で電流信号Ioに変換されてア
ンサバツク信号としてフイードバツクされてい
る。

３６は、外部に設けられる直流電圧源であり、
この直流電圧源３６よりDC24Vが供給される。
この直流電圧源３６は、通常交流電圧が整流され
て形成される。直流電圧源３６は、計器（パルス
空気圧変換器）内にバツテリにより内蔵してもよ
いが、DC24Vを得るには、バツテリを数個直列
で用いなければならないので、小型のものでは内
蔵に無理があるので、上記のように外部に設けて
いる。

直流電圧源３６よりのDC24Vは、第１のDC−
DCコンバータ３７でバツテリ電圧と同程度の低
電圧に変換され、ダイオードｄ１，ｄ２を介して
バツテリ（電池）３８と接続されている。第１の
DC−DCコンバータ３７の出力の低電圧、あるい
はバツテリ３８の電圧は、第２のDC−DCコンバ
ータ３９に入力され、DC24V程度に変換される
ようになつている。この第２のDC−DCコンバー
タ３９の出力電圧Ｖ２（高電圧）は、アツプダウ
ンカウンタ２２、Ｄ／Ａコンバータ２３及びコン
パレータ２４等からなる入力電気回路や空電変換
器３２等、出力空気圧を保持するために最小限必
要とする回路要素にのみ供給されるようになつて
いる。一方、第１のDC−DCコンバータ３７の出
力電圧Ｖ１（低電圧）は、ホトカプラ２１や電
圧／電流変換器３５のIC３３等、出力空気圧を
保持するのに特に必要でない回路に供給されるよ
うになつている。なお、トランジスタ３４の電源
電圧は、出力負荷抵抗（通常０〜800Ω）の関係
で、高Ｖレベルの電圧を必要とするので、第２の
DC−DCコンバータ３９の出力電圧Ｖ２を与える
ようにしている。

以上のように構成されるパルス空気圧変換器に
おいて、直流電圧源３６よりDC24Vが供給され
ている状態では、各回路部に所定の電源電圧が供
給されるので、ホトカプラ２１を通してアツプパ
ルス信号あるいはダウンパルス信号が加えられる
と、アツプダウンカウンタ２２はこれらのパルス
信号を積算する。この積算結果は、Ｄ／Ａコンバ
ータ２３でアナログ値に変換されて、コンパレー
タ２４に入力される。したがつて入力電圧が大
で、アツプパルスが多く伝送されて来る場合は、
アツプダウンカウンタ２２の積算値も大となり、
Ｄ／Ａコンバータ２３のアナログ出力値が大とな
り、逆に入力信号が小なる時は、Ｄ／Ａコンバー
タ２３のアナログ出力値も小となる。

Ｄ／Ａコンバータ２３のアナログ出力値は、コ
ンパレータ２４で空電変換器３２よりの出力空気
圧に対応する信号電圧と比較される。その時点の
出力空気圧が小で入力電圧が大なるほど、コンパ
レータ２４の出力信号が大となり、トランジスタ
２５を経て圧電素子フラツパ２６に大なる直流電
圧が印加され、圧電素子フラツパ２６の先端を大
きく変位させ、ノズル２８とのギヤツプを狭く
し、ノズル背圧を増加させ、出力空気圧を増加さ
せる。出力空気圧が増加すると、空電変換器３２
の出力信号電圧が大となるので、コンパレータ２
４の出力は小さくなり、圧電素子フラツパ２６を
変位させる度合が小さくなり、やがて入力電圧に
対応した出力空気圧を導出する圧電素子フラツパ
２６とノズル２８のギヤツプでバランスする。

逆に、入力電圧が空電変換器３２の出力信号電
圧よりも小なる時は、圧電素子フラツパ２６とノ
ズル２８のギヤツプが開く方向に圧電素子フラツ
パ２６が変位してノズル背圧が小となり、空電変
換器３２の出力信号電圧が小さくなつてバランス
する。

また空電変換器３２の出力信号電圧はIC３３
に入力され、トランジスタ３４を駆動する。これ
により出力信号電圧は電流Ioに変換され、出力空
気圧に応じたアンサバツク信号が計器室側にフイ
ードバツクされる。

AC電源に停電が生じ、直流電圧源３６より直
流電圧が第１のDC−DCコンバータに入力されな
くなると、その出力電圧Ｖ１が０になり、ホトカ
プラ２１、IC３３等には電源電圧が供給されな
くなる。したがつてIC３３によつてトランジス
タ３４は駆動されなくなり、トランジスタ３４に
第２のDC−DCコンバータ３９の出力電圧Ｖ２が
印加されていても電流Ioが流れず、この部分での
電力消費は０となる。

一方、停電によつて、第１のDC−DCコンバー
タ３７より第２のDC−DCコンバータ３９には電
圧が入力されないが、バツテリ３８の電圧がこれ
に代わり入力されてバツクアツプされるので、停
電でも第２のDC−DCコンバータ３９は出力電圧
Ｖ２を導出する。したがつて、アツプダウンカウ
ンタ２２、Ｄ／Ａコンバータ２３や比較回路２
４、さらに空電変換器３２には電源電圧が供給さ
れ、回路機能を維持する。したがつて圧電素子フ
ラツパ２６は、停電時の入力電圧に対応した変位
を維持し、出力空気圧も停電時の値を保持する。

(ヘ) 効果 この発明のパルス空気圧変換器によれば、可動
部が圧電素子フラツパのみであるから、機械的損
耗が生じるところがほとんどないので、高寿命の
ものを得ることができる。その上、出力空気圧を
保持する必要のある回路を電池でバツクアツプし
ているので、停電時でもその時点の出力空気圧を
保持でき、しかも出力空気圧の保持に必要でない
回路は電池でバツクアツプしないので、停電時の
消費電力を最低限とし、バツクアツプ時間を長持
ちさせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のパルス空気圧変換器を示す概略
図、第２図はこの発明の一実施例を示すパルス空
気圧変換器のブロツク図である。 ２２……アツプダウンカウンタ、２３……Ｄ／
Ａコンバータ、２４……コンパレータ、２６……
圧電素子フラツパ、２８……ノズル、２９……パ
イロツト弁、３２……空電変換器、３５……電
圧／電流変換回路、３７……第１のDC−DCコン
バータ、３８……バツテリ、３９……第２のDC
−DCコンバータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 印加電圧に応じて変位する圧電素子フラツパ
   とノズルからなる電空変換器と、供給空気圧を受
   け前記ノズルに供給し出力空気圧を導出するパイ
   ロツト弁と、このパイロツト弁よりの出力空気圧
   を電気信号に変換する空電変換器と、入力パルス
   信号を受けて積算するカウンタと、このカウンタ
   の積算出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａコン
   バータ及びこのＤ／Ａコンバータ出力と前記空電
   変換器出力を受けて比較し、前記圧電素子フラツ
   パにノズル背圧を制御する直流電圧を印加するコ
   ンパレータとからなる入力電気回路と、前記空電
   変換器出力を導出するアンサバツク回路と、この
   アンサバツク回路等、停電時に保持を必要としな
   い回路に電源電圧を供給する第１の電源回路と、
   前記入力電気回路及び空電変換器に電源電圧を供
   給する第２の電源回路と、この第２の電源回路を
   バツクアツプする電池とからなるパルス空気圧変
   換器。