JPH0661813A - アナログ計測回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の機械式リレースイッチ部を用いた各コ
ンデンサのアナログ信号の取込みより性能及び信頼性を
飛躍的に向上した半導体スイッチ構成の新規なフライン
グ・キャパシター方式のアナログ計測回路を提供する。 【構成】 非駆動時に信号蓄積用の各コンデンサ２ａ，
２ｂを監視対象の各センサ１ａ，１ｂそれぞれに接続し
て各センサ１ａ，１ｂのアナログ信号により充電する双
方向性の複数の半導体スイッチ部７ａ，７ｂと、各スイ
ッチ部７ａ，７ｂから電気的に絶縁され，各コンデンサ
２ａ，２ｂの信号読取走査に同期してスイッチ部７ａ，
７ｂを順次に駆動し，各コンデンサ２ａ，２ｂを順次に
それぞれの走査期間だけ各センサ１ａ，１ｂから切離し
て信号読取用の入力回路部に接続するスイッチ部７ａ，
７ｂ毎のスイッチ駆動部８ａ，８ｂとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、遠方監視制御装置のフ
ライング・キャパシター方式のアナログ計測回路に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種アナログ計測回路は、各チ
ャンネルの信号蓄積用のコンデンサの接続切換えに水銀
リレースイッチ部等の機械式リレースイッチ部を用いて
図２に示すように構成されている。同図において、１
ａ，１ｂ，…は設備内各所に設けられた圧力センサ等の
アナログ信号（電圧信号）出力の各種センサ、２ａ，２
ｂ，…はセンサ１ａ，１ｂ，…毎に設けられた各チャン
ネルの信号蓄積用のコンデンサである。

【０００３】３ａ，３ｂ，…はコンデンサ２ａ，２ｂ，
…毎に設けられた水銀リレースイッチ部であり、それぞ
れ連動して切換わる２個の水銀リレースイッチＳａ，Ｓ
ｂからなる。４ａ，４ｂ，…はスイッチ部３ａ，３ｂ，
…毎に設けられたリレー駆動部、５は入力バッファ用の
絶縁アンプ、６はアナログ信号をデジタルデータに変換
するＡ／Ｄ変換器である。

【０００４】そして、水銀リレースイッチＳａは固定接
点ａ，ｂがセンサ１ａ，１ｂ，…の一端，絶縁アンプ５
の非反転入力端子（＋）に接続され、トランスファ接点
ｃがコンデンサ２ａ，２ｂ，…の一端に接続されてい
る。また、水銀リレースイッチＳｂは固定接点ａ，ｂが
センサ１ａ，１ｂ，…の他端，絶縁アンプ５の反転入力
端子（−）に接続され、トランスファ接点ｃがコンデン
サ２ａ，２ｂ，…の他端に接続されている。

【０００５】そして、水銀リレースイッチＳａ，Ｓｂは
リレー駆動部４ａ，４ｂ，…により駆動されない非駆動
時、トランスファ接点ｃがセンサ側の固定接点ａに接続
される。このとき、図２からも明らかなように、コンデ
ンサ２ａ，２ｂ，…はセンサ１ａ，１ｂ，…に接続さ
れ、該各センサ１ａ，１ｂ，…のアナログ信号により充
電されてそのレベルを蓄積保持する。

【０００６】一方、リレー駆動部４ａ，４ｂ，…は各チ
ャンネルの信号取込みの走査に同期して順次にそれぞれ
の走査期間だけ動作する。この動作により、各スイッチ
部３ａ，３ｂ，…が例えばスイッチ部３ａから順に駆動
され、それぞれの水銀リレースイッチＳａ，Ｓｂのトラ
ンスファ接点ｃが連動してアンプ側の固定接点ｂに切換
わる。

【０００７】そのため、各チャンネルのコンデンサ２
ａ，２ｂ，…は、順次にそれぞれの走査期間だけセンサ
１ａ，１ｂ，…から切離されて絶縁アンプ５に接続さ
れ、その充電電圧が絶縁アンプ５に取込まれる。さら
に、コンデンサ２ａ，２ｂ，…の充電電圧に基づく絶縁
アンプ５の出力電圧は、後段回路部での計測処理を容易
にするため、Ａ／Ｄ変換器６によりそれぞれデジタルデ
ータに変換される。

【０００８】また、各チャンネルの走査期間が終了する
と、スイッチ部３ａ，３ｂ，…の駆動が停止し、それぞ
れの水銀リレースイッチＳａ，Ｓｂはトランスファ接点
ｃが再びセンサ側の固定接点ａに切換わる。

【０００９】そして、前記の各動作のくり返しにより、
各センサ１ａ，１ｂ，…のアナログ信号が走査方式で周
期的にアナログ計測回路に取込まれる。ところで、図２
のｌは電気的な絶縁（アイソレーション）ラインを示
し、従来は絶縁アンプ５を用いて、ラインｌよりセンサ
側のスイッチ部３ａ，３ｂ，…等と回路側のＡ／Ｄ変換
器６等との電気的絶縁が図られている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のアナログ計
測回路の場合、コンデンサ２ａ，２ｂ，…に蓄積された
各チャンネルのアナログ信号の取込みに水銀リレースイ
ッチ部３ａ，３ｂ，…等の機械式リレースイッチ部を用
いるため、それらのリレー動作の復帰に３〜５ｍｓｅｃ
程度の時間を要し、この復帰時間により走査周期が制約
を受けて各チャンネルのアナログ信号の取込み間隔に限
界が生じ、Ａ／Ｄ変換器６のチャンネル毎のデータ変換
周期が６〜１０ｍｓｅｃ程度に長くなり、いわゆる入力
の時間分解能の向上が図れない問題点がある。

【００１１】また、スイッチ部３ａ，３ｂ，…の水銀リ
レースイッチＳａ，Ｓｂ等の機械式リレースイッチは、
機械的な動作をくり返すため、その動作寿命が短く、長
寿命化が図れないとともに煩雑な保守等を要する問題点
がある。さらに、高価な水銀リレースイッチＳａ，Ｓｂ
等の機械式スイッチを要し、回路全体が高価になる問題
点もある。

【００１２】その上、水銀リレースイッチ部３ａ，３
ｂ，…を用いた場合は信号極性を考慮する必要があり、
しかも、水銀の融点（−３８℃）以下では使用できない
問題点もある。本発明は、入力の時間分解能の向上，長
寿命化，低価格化を図るとともに、低温環境下での使用
を可能にし、従来より安価な構成で性能及び信頼性を向
上することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明のアナログ計測回路においては、非駆動時
に信号蓄積用の各コンデンサを監視対象の各センサそれ
ぞれに接続し，各コンデンサを前記各センサのアナログ
信号により充電する双方向性の複数の半導体スイッチ部
と、各半導体スイッチ部から電気的に絶縁され，各コン
デンサの信号読取走査に同期して各半導体スイッチ部を
順次に駆動し，各コンデンサを順次にそれぞれの走査期
間だけ各センサから切離して信号読取用の入力回路部に
接続する前記半導体スイッチ部毎のスイッチ駆動部とを
備える。

【００１４】

【作用】前記のように構成された本発明のアナログ計測
回路の場合、従来の水銀リレースイッチ部等の機械式リ
レースイッチ部の代わりに半導体スイッチ部を用いて各
チャンネルのコンデンサの接続切換えが行われる。この
とき、半導体スイッチ部は機械的動作部分がないため、
機械式リレースイッチ部より著しく高速に動作し、しか
も、半永久的であり、各チャンネルのアナログ信号の取
込みの走査周期が著しく短くなるとともに長寿命化が図
れる。

【００１５】また、機械的動作が困難な低温条件下でも
使用できるようになる。さらに、半導体スイッチ部を双
方向性としたため、水銀リレースイッチ部を用いた場合
のような信号極性を考慮することなく、容易に形成でき
る。

【００１６】その上、半導体スイッチ部は水銀リレース
イッチ部等の機械式リレースイッチ部より安価であり、
しかも、各半導体スイッチ部とスイッチ駆動部とが電気
的に絶縁されているため、特別な絶縁回路を必要とせ
ず、安価に形成できる。そのため、従来より安価な構成
で性能及び信頼性が飛躍的に向上する。

【００１７】

【実施例】１実施例について、図１を参照して説明す
る。図１において、図２と同一記号は同一のものを示
し、７ａ，７ｂ，…は図１のスイッチ部３ａ，３ｂ，…
の代わりに設けられた半導体スイッチ部であり、アナロ
グ信号を歪みなく伝送する双方向性を備えるとともにス
イッチ駆動部８ａ，８ｂ，…との絶縁を図るため、例え
ばフォトＭＯＳ−ＦＥＴ構成の連動する２個の半導体ス
イッチＳＡ，ＳＢが図２のスイッチＳａ，Ｓｂの代わり
に設けられている。

【００１８】９は図２の絶縁アンプ５の代わりに設けら
れた入力バッファ用の通常のバッファアンプ、１０は図
２のＡ／Ｄ変換器６と同等のＡ／Ｄ変換器、１１はＡ／
Ｄ変換器１０の出力側に設けられた絶縁用のフォトカプ
ラであり、バッファアンプ９，Ａ／Ｄ変換器１０ととも
に信号取込用の入力回路部を形成する。１２は絶縁ライ
ンＬより回路側（内側）のスイッチ駆動部８ａ，８ｂ，
…，フォトカプラ１１等に＋５Ｖの内部駆動電源を供給
する電源端子、１３は外部給電用のＤＣ−ＤＣコンバー
タであり、電源端子１２の内部駆動電源に基づき、この
電源から絶縁された＋５Ｖ，±１５Ｖの外部駆動電源を
形成してアンプ９，変換器１０等の絶縁ラインＬよりセ
ンサ側（外側）の回路に給電する。

【００１９】そして、半導体スイッチＳＡ，ＳＢは図２
の固定接点ａ，ｂ及びトランスファ接点ｃと同等の固定
端子α，β及び切換端子γを有し、従来の水銀リレース
イッチＳａ，Ｓｂ等の機械式スイッチより優れたつぎの
〜の特徴を備える。 動作寿命が半永久的であり、信頼性が向上するととも
に保守が容易である。 水銀リレースイッチに比して動作速度が２桁以上速
く、入力取込みの走査速度を高速化できる。 双方向性であるため、使用に際しての方向性を考慮す
る必要がない。 水銀の融点（−３８℃）以下の低温環境でも使用でき
る。 水銀リレースイッチより安価である。

【００２０】さらに、前記の特徴を活かし、駆動部８
ａ，８ｂ，…により各スイッチ部７ａ，７ｂ，…を順次
に駆動し、各コンデンサ２ａ，２ｂ，…に蓄積保持され
た各チャンネルのアナログ信号を取込む際、その走査周
期を図２の場合より十分に短くして入力の時間分解能を
大幅に向上する。また、各スイッチ部７ａ，７ｂ，…と
駆動部８ａ，８ｂ，…とは電気的に絶縁され、特別な絶
縁回路を要しない。

【００２１】そして、この実施例ではセンサ側と入力側
との電気的絶縁を従来の高価な絶縁アンプ５を備える代
わりに、Ａ／Ｄ変換器１０の後段に安価なフォトカプラ
１１を設けて実現する。そのため、水銀リレースイッチ
部等の機械式リレースイッチ部を用いた従来回路の不都
合が一掃され、従来より安価な構成で，性能が著しく向
上するとともに長寿命で信頼性が高く、保守が容易なア
ナログ計測回路を提供できる。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下に記載する効果を奏する。従来の水銀
リレースイッチ部等の機械式リレースイッチ部の代わり
に双方向性を有する半導体スイッチ部７ａ，７ｂ，…を
用いるとともに、各半導体スイッチ部７ａ，７ｂ，…を
電気的に絶縁されたスイッチ駆動部８ａ，８ｂ，…によ
り駆動したため、コンデンサ２ａ，２ｂ，…に蓄積され
た各チャンネルのアナログ信号の取込みの走査周期を従
来より著しく短くして入力の時間分解能を著しく向上す
ることができる。

【００２３】また、各半導体スイッチ部７ａ，７ｂ，…
が半永久的であるため、長寿命化が図れて保守等が容易
に行える。さらに、各半導体スイッチ部７ａ，７ｂ，…
は機械式リレースイッチ部より安価であり、従来より安
価に形成できる。

【００２４】しかも、各半導体スイッチ部７ａ，７ｂ，
…が双方向性を有するため、信号極性を考慮することな
く形成することができる。その上、従来装置より低温環
境下で使用することができる。したがって、従来より性
能及び信頼性が飛躍的に向上した半導体スイッチ構成の
新規なフライング・キャパシター方式のアナログ計測回
路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアナログ計測回路の１実施例の結線図
である。

【図２】従来回路の結線図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ センサ ２ａ，２ｂ 信号蓄積用のコンデンサ ７ａ，７ｂ 半導体スイッチ部 ８ａ，８ｂ スイッチ駆動部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 遠方監視制御装置のフライング・キャパ
   シター方式のアナログ計測回路において、 非駆動時に信号蓄積用の各コンデンサを監視対象の各セ
   ンサそれぞれに接続し，前記各コンデンサを前記各セン
   サのアナログ信号により充電する双方向性の複数の半導
   体スイッチ部と、 前記各半導体スイッチ部から電気的に絶縁され，前記各
   コンデンサの信号読取走査に同期して前記各半導体スイ
   ッチ部を順次に駆動し，前記各コンデンサを順次にそれ
   ぞれの走査期間だけ前記各センサから切離して信号読取
   用の入力回路部に接続する前記半導体スイッチ部毎のス
   イッチ駆動部とを備えたことを特徴とするアナログ計測
   回路。