JPS5925277B2 - ２線式伝送器 - Google Patents
２線式伝送器Info
- Publication number
- JPS5925277B2 JPS5925277B2 JP10282073A JP10282073A JPS5925277B2 JP S5925277 B2 JPS5925277 B2 JP S5925277B2 JP 10282073 A JP10282073 A JP 10282073A JP 10282073 A JP10282073 A JP 10282073A JP S5925277 B2 JPS5925277 B2 JP S5925277B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- voltage
- output
- reference voltage
- resistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は２線式伝送器に関し、たとえば現場に設備され
たプラントの検出端にて得られる検出信号を、遠隔位置
にある計装盤に伝送する様になされた自動制御系に適用
し得るものである。
たプラントの検出端にて得られる検出信号を、遠隔位置
にある計装盤に伝送する様になされた自動制御系に適用
し得るものである。
この種の自動制御系における伝送方法は一般に３線式又
は４線式伝送が用いられている。
は４線式伝送が用いられている。
この伝送系は、計装盤から現場への電源供給路と、検出
信号を電流信号（出力電流と称す）として計装盤へ送る
出力電流路とを具えている。たとえばバルブの開度を伝
送する場合には、第１図に示す如く、ポテンショメータ
１をその可動子をバルブに直結して設け、このポテンシ
ョメータ１の両端に、計装盤に設けた電源Ｅｓの電圧を
電源供給路２により与え、一方ポテンショメータ１にて
得られるバルブの開度に応じた分圧電圧を、バルブの近
傍位置に配設された変換器３にて出力電流に変換し、こ
の変換電流を出力電流路４を介して計装盤に設けられた
検出出力用抵抗ＲＬに与え、かくして抵抗ＲＬの両端に
得られる検出電圧を次段の計器５に与える様になされて
いる。ところで、最近になつて、主として、計測回路が
ＩＣ化されると共に消費電力の低減化が図られる様にな
つて来たこと、及び現場と計装盤との間の配線コストを
安くすることの要求を満足させるべく、第２図に示す如
く、電源電流を直接検出信号によつて可変する様な２線
式伝送器が採用される様になつて来た。
信号を電流信号（出力電流と称す）として計装盤へ送る
出力電流路とを具えている。たとえばバルブの開度を伝
送する場合には、第１図に示す如く、ポテンショメータ
１をその可動子をバルブに直結して設け、このポテンシ
ョメータ１の両端に、計装盤に設けた電源Ｅｓの電圧を
電源供給路２により与え、一方ポテンショメータ１にて
得られるバルブの開度に応じた分圧電圧を、バルブの近
傍位置に配設された変換器３にて出力電流に変換し、こ
の変換電流を出力電流路４を介して計装盤に設けられた
検出出力用抵抗ＲＬに与え、かくして抵抗ＲＬの両端に
得られる検出電圧を次段の計器５に与える様になされて
いる。ところで、最近になつて、主として、計測回路が
ＩＣ化されると共に消費電力の低減化が図られる様にな
つて来たこと、及び現場と計装盤との間の配線コストを
安くすることの要求を満足させるべく、第２図に示す如
く、電源電流を直接検出信号によつて可変する様な２線
式伝送器が採用される様になつて来た。
しかるに最近の工業計器は、電源電圧を直流２４Ｖ、出
力電流を４〜２０ｍＡ、信号受信電圧を１〜５Ｖに統一
標準化する動向にある。
力電流を４〜２０ｍＡ、信号受信電圧を１〜５Ｖに統一
標準化する動向にある。
そしてこの標準化に沿う２線式伝送器として第３図〜第
５図の構成のものが従来提案されている。第３図（又は
第４図）の伝送器は検出端がポテンショメータ構成のも
のである場合で、電流帰還型（又は電圧帰還型）の変換
器３を具えている。又第５図の伝送器は検出端が測温抵
抗体である場合で、電圧帰還型の変換器を具えている。
いずれの伝送器においても、検出端の検出出力は演算増
幅器１１の非反転入力端に与えられ、その出力によつて
変換用トランジスタ１２を制御することによつて４〜２
０ｍＡの定電流に変換し、この変換電流を出力電流とし
て計装盤に伝送する。この２線式伝送器には、第１に検
出端すなわちポテンシヨメータ、測温抵抗体に予定の基
準電圧を与えること、第２に回路を定電流駆動する為に
定電流素子１３を設けることとが不欠可要素である。
５図の構成のものが従来提案されている。第３図（又は
第４図）の伝送器は検出端がポテンショメータ構成のも
のである場合で、電流帰還型（又は電圧帰還型）の変換
器３を具えている。又第５図の伝送器は検出端が測温抵
抗体である場合で、電圧帰還型の変換器を具えている。
いずれの伝送器においても、検出端の検出出力は演算増
幅器１１の非反転入力端に与えられ、その出力によつて
変換用トランジスタ１２を制御することによつて４〜２
０ｍＡの定電流に変換し、この変換電流を出力電流とし
て計装盤に伝送する。この２線式伝送器には、第１に検
出端すなわちポテンシヨメータ、測温抵抗体に予定の基
準電圧を与えること、第２に回路を定電流駆動する為に
定電流素子１３を設けることとが不欠可要素である。
そこで従来は、第１の条件を満足せしめるべき基準電圧
素子として定電圧ダイオードＤＺが使用されて来た。
素子として定電圧ダイオードＤＺが使用されて来た。
しかし定電圧ダイオードには温度ドリノトの問題があり
、一般にこれを補償すべく２つのダイオードのジヤンク
シヨンの温度ドリフトを相殺する方法が採用されており
、その為に定電圧ダイオードＤＺに対して比較的大電流
を流す必要があつた。たとえば通常のダイオードのツエ
ナ一電流は１０ｍＡ程度であり、特にネエナ一電流の小
さいものを製造したとしても２ｍＡ程度の電流は少くと
も流す必要がある。従つて出力電流についての標準値で
ある４〜２０ｍＡの制限に沿うためには高価な定電圧ダ
イオードを使用せざるを得ず、この点２線式伝送器の目
的の１つであるコストの低廉化に沿わない結果となり、
実際的ではなかつた。更には変換器３として、たとえば
リニアライザ付き温度変換器の様に多数の定電圧（基準
電圧）回路が必要なものが使用されている場合は、これ
らの定電圧回路の定電圧ダイオードに対してもそれぞれ
上述の定電圧ダイオードに対すると同程度の供給電流が
必要であるから、その総和としての供給電流を４ｍＡ以
下に制限することができず、従つてかかる制限の下に２
線伝送を行うことは原理的に不可能であつた。一方２線
式伝送器は前述の如く配線コストの低廉化を１つの目的
として採用される様になつたところから、伝送距離が長
い場合に使用されることが多く、この場合は第６図に示
す如く伝送路に、落雷による事故を防止するための避雷
器１５を設けること等の必要がある。
、一般にこれを補償すべく２つのダイオードのジヤンク
シヨンの温度ドリフトを相殺する方法が採用されており
、その為に定電圧ダイオードＤＺに対して比較的大電流
を流す必要があつた。たとえば通常のダイオードのツエ
ナ一電流は１０ｍＡ程度であり、特にネエナ一電流の小
さいものを製造したとしても２ｍＡ程度の電流は少くと
も流す必要がある。従つて出力電流についての標準値で
ある４〜２０ｍＡの制限に沿うためには高価な定電圧ダ
イオードを使用せざるを得ず、この点２線式伝送器の目
的の１つであるコストの低廉化に沿わない結果となり、
実際的ではなかつた。更には変換器３として、たとえば
リニアライザ付き温度変換器の様に多数の定電圧（基準
電圧）回路が必要なものが使用されている場合は、これ
らの定電圧回路の定電圧ダイオードに対してもそれぞれ
上述の定電圧ダイオードに対すると同程度の供給電流が
必要であるから、その総和としての供給電流を４ｍＡ以
下に制限することができず、従つてかかる制限の下に２
線伝送を行うことは原理的に不可能であつた。一方２線
式伝送器は前述の如く配線コストの低廉化を１つの目的
として採用される様になつたところから、伝送距離が長
い場合に使用されることが多く、この場合は第６図に示
す如く伝送路に、落雷による事故を防止するための避雷
器１５を設けること等の必要がある。
従つて一般的にみて伝送器としては大きな負荷抵抗がと
れることが望ましい。しかし従来の２線式伝送器には定
電圧ダイオードＤＺがあるため、供給電源電圧としては
少くともこのダイオードＤＺを安定に定電圧作動せしめ
得る程度の大きな値とせざるを得ず（通常６〜７Ｖ程度
）、故に負荷変動率を小さくする必要性からとり得る負
荷抵抗はかなり小さくなる（３００Ｑ程度）を避け得な
かつた。因みに実際上定電圧ダイオードＤＺには直列抵
抗Ｒが接続されているから、負荷抵抗が大きくなればダ
イオードＤＺに対してツエナ一電圧以上の電圧を与え得
なくなるからである。以上の諸点を考慮して本発明にお
いては、出力電流についての制限を十分満足する様な低
電流の消費で済むと共に、従来に比し一段と大きな負荷
抵抗をとり得、しかも力）かる効果を得るにつき変換器
３の構成としてこれを従来のものに比し複雑大型にしな
いで済み且温度特性及び電源変動特性の良い２線式伝送
器を提案するものである。
れることが望ましい。しかし従来の２線式伝送器には定
電圧ダイオードＤＺがあるため、供給電源電圧としては
少くともこのダイオードＤＺを安定に定電圧作動せしめ
得る程度の大きな値とせざるを得ず（通常６〜７Ｖ程度
）、故に負荷変動率を小さくする必要性からとり得る負
荷抵抗はかなり小さくなる（３００Ｑ程度）を避け得な
かつた。因みに実際上定電圧ダイオードＤＺには直列抵
抗Ｒが接続されているから、負荷抵抗が大きくなればダ
イオードＤＺに対してツエナ一電圧以上の電圧を与え得
なくなるからである。以上の諸点を考慮して本発明にお
いては、出力電流についての制限を十分満足する様な低
電流の消費で済むと共に、従来に比し一段と大きな負荷
抵抗をとり得、しかも力）かる効果を得るにつき変換器
３の構成としてこれを従来のものに比し複雑大型にしな
いで済み且温度特性及び電源変動特性の良い２線式伝送
器を提案するものである。
以下図面について本発明の一例について述べるに、第Ｔ
図及び第８図は本発明を第３図及び第４図に示す如き電
流帰還型及び電圧帰還型の２線伝送器にそれぞれ適用し
た場合の実施例を示したものである。すなわち本発明に
おいては、検出端としてのポテンシヨメータ１に対する
基準電圧回路２１は、電界効果トランジスタ２２及び演
算増幅器２３を有する。
図及び第８図は本発明を第３図及び第４図に示す如き電
流帰還型及び電圧帰還型の２線伝送器にそれぞれ適用し
た場合の実施例を示したものである。すなわち本発明に
おいては、検出端としてのポテンシヨメータ１に対する
基準電圧回路２１は、電界効果トランジスタ２２及び演
算増幅器２３を有する。
電界効果トランジスタ２２のノースＳ及びゲートＧ間に
はドレイン電流設定用抵抗２４が接続され、ドレインが
定電流素子１３の出力側に接続され、抵抗２４のゲート
接続側端が基準電圧出力用抵抗２５を通じて伝送器のコ
モンライン２６に接続されている。抵抗２５の両端電圧
はたとえば増幅度が１の演算増幅器２３の非反転入力端
に入力され、かくして増幅器２３の出力端に電界効果ト
ランジスタ２２のドレイン−ソース間及び抵抗３５を通
じて流れる電流１ｃに基づき、ＥＯ＝Ｖ７．−１ｃＸＲ
ｃの出力電力が出力される。ここでＲｃは抵抗２５の抵
抗値である。上述の構成において、電界効果トランジス
タ２２は、そのチヤネル部のシリコンの電気伝導度の温
度変化と、ゲート接合部の接合接触電位の温度変化とが
逆符号であり、温度がＴ，〜Ｔ，に変化した場合第９図
に示す如く温度ドリフトが零となるドレイン電流の点工
ｄが必らず存在し、その値は、として求め得る。
はドレイン電流設定用抵抗２４が接続され、ドレインが
定電流素子１３の出力側に接続され、抵抗２４のゲート
接続側端が基準電圧出力用抵抗２５を通じて伝送器のコ
モンライン２６に接続されている。抵抗２５の両端電圧
はたとえば増幅度が１の演算増幅器２３の非反転入力端
に入力され、かくして増幅器２３の出力端に電界効果ト
ランジスタ２２のドレイン−ソース間及び抵抗３５を通
じて流れる電流１ｃに基づき、ＥＯ＝Ｖ７．−１ｃＸＲ
ｃの出力電力が出力される。ここでＲｃは抵抗２５の抵
抗値である。上述の構成において、電界効果トランジス
タ２２は、そのチヤネル部のシリコンの電気伝導度の温
度変化と、ゲート接合部の接合接触電位の温度変化とが
逆符号であり、温度がＴ，〜Ｔ，に変化した場合第９図
に示す如く温度ドリフトが零となるドレイン電流の点工
ｄが必らず存在し、その値は、として求め得る。
ここにＩＤＳＳは飽和ドレイン電流、Ｖ，はピンチオフ
電圧である。そこでこの実施例においては、ドレイン電
流設定用抵抗２４の値を、ドレイン電流がＩｄとなる様
に予め選定しておくものである。尚１ｄの点は、ＩＤＳ
Ｓ及び をカーブトレーサ等の測定器で測定し、そｐの
測定結果を（１）式に代入して決めれば良い。
電圧である。そこでこの実施例においては、ドレイン電
流設定用抵抗２４の値を、ドレイン電流がＩｄとなる様
に予め選定しておくものである。尚１ｄの点は、ＩＤＳ
Ｓ及び をカーブトレーサ等の測定器で測定し、そｐの
測定結果を（１）式に代入して決めれば良い。
又電界効果トランジスタ２２のドレイン電流ＩＤは第１
０図に示す如く定電流特性を呈し、従つて抵抗２５の両
端電圧ｚ（＝ＩｃＸＲＯ）もまた定電圧特性を呈する。
一方演算増幅器２３はポテンシヨメータ１への定電圧出
力に対するバツフアとしての機能を果し、その出力イン
ピーダンスはほぼＯΩである。
０図に示す如く定電流特性を呈し、従つて抵抗２５の両
端電圧ｚ（＝ＩｃＸＲＯ）もまた定電圧特性を呈する。
一方演算増幅器２３はポテンシヨメータ１への定電圧出
力に対するバツフアとしての機能を果し、その出力イン
ピーダンスはほぼＯΩである。
この様に、電界効果トランジスタ２２は、電源変動に対
する定電圧機能と、温度変化に対する温度特性改善機能
とを分担し、一方演算増幅器２３は出力インピーダンス
をほぼＯΩとする機能を分担し、かくして全体として基
準電圧回路２１は温度特性及び電源変動特性の良い定電
圧動作を呈することになる。しかるに電界効果トランジ
スタ２２として、普通の電界効果トランジスタ（たとえ
ばＮチヤネル、Ｖｍ−，２ｍ０、ＩＤｓｓ−２〜３ｍＡ
のもの）を適用しても、値１ｄはほぼ２００〜３００ｔ
ｔＡ程度で十分小さく、一方演算増幅器２３としてリニ
アＩＣを適用すれば動作電流がほぼ１０μＡ程度のもの
が得られる。
する定電圧機能と、温度変化に対する温度特性改善機能
とを分担し、一方演算増幅器２３は出力インピーダンス
をほぼＯΩとする機能を分担し、かくして全体として基
準電圧回路２１は温度特性及び電源変動特性の良い定電
圧動作を呈することになる。しかるに電界効果トランジ
スタ２２として、普通の電界効果トランジスタ（たとえ
ばＮチヤネル、Ｖｍ−，２ｍ０、ＩＤｓｓ−２〜３ｍＡ
のもの）を適用しても、値１ｄはほぼ２００〜３００ｔ
ｔＡ程度で十分小さく、一方演算増幅器２３としてリニ
アＩＣを適用すれば動作電流がほぼ１０μＡ程度のもの
が得られる。
従つて基準電圧回路２１の消費電流は、主として電界効
果トランジスタ２２のドレイン電流と、増幅器２３の動
作電流との和となるから、全体として数百μＡ程度の十
分小さい値となる。上述せる如く本発明によれば、現場
に配設される変換器に必要な基準電圧回路２１として、
従来の定電圧ダイオード構成のものに比し、消費電流が
格段的に小さくしかも動作電圧の低いものを得ることが
でき、これにより出力電流についての制限条件を十分満
足し得ると共に、定電圧ダイオードを使用する場合に制
限されていたとり得る負荷抵抗値を拡大できるから、長
距離伝送への使用にも十分応じ得る２線伝送器を得るこ
とができる。
果トランジスタ２２のドレイン電流と、増幅器２３の動
作電流との和となるから、全体として数百μＡ程度の十
分小さい値となる。上述せる如く本発明によれば、現場
に配設される変換器に必要な基準電圧回路２１として、
従来の定電圧ダイオード構成のものに比し、消費電流が
格段的に小さくしかも動作電圧の低いものを得ることが
でき、これにより出力電流についての制限条件を十分満
足し得ると共に、定電圧ダイオードを使用する場合に制
限されていたとり得る負荷抵抗値を拡大できるから、長
距離伝送への使用にも十分応じ得る２線伝送器を得るこ
とができる。
尚第７図及び第８図の基準電圧回路２１においては、電
界効果トランジスタ２２を温度ドリフトが零となるドレ
イン電流で動作せしめるにつき、ドレイン電流設定用抵
抗２４を設けたが、電界効果トランジスタ２２の製造過
程においてこの抵抗２４と等価な抵抗を内部に形成せし
めることもでき（この場合温度ドリフトのない電界効果
トランジスタを得ることができる）、かくする場合は、
抵抗２４を省略しても良い。この場合増幅器２３Ｒ１＋
Ｒ２の出力端には、ＥＯ＝ＤＸＲｓ×？の出力Ｒ１ 電圧が得られる。
界効果トランジスタ２２を温度ドリフトが零となるドレ
イン電流で動作せしめるにつき、ドレイン電流設定用抵
抗２４を設けたが、電界効果トランジスタ２２の製造過
程においてこの抵抗２４と等価な抵抗を内部に形成せし
めることもでき（この場合温度ドリフトのない電界効果
トランジスタを得ることができる）、かくする場合は、
抵抗２４を省略しても良い。この場合増幅器２３Ｒ１＋
Ｒ２の出力端には、ＥＯ＝ＤＸＲｓ×？の出力Ｒ１ 電圧が得られる。
ここでＲ１は入力抵抗３０の抵抗値、Ｒ２はフイードバ
ツク抵抗３１の抵抗値である。また第７図及び第８図の
基準電圧回路２１において出力用抵抗２５を可変抵抗器
をもつて構成し又は増幅器２３の増幅度を可変にすれば
、検出端への基準電圧の値を必要に応じて任意に可変し
得る。
ツク抵抗３１の抵抗値である。また第７図及び第８図の
基準電圧回路２１において出力用抵抗２５を可変抵抗器
をもつて構成し又は増幅器２３の増幅度を可変にすれば
、検出端への基準電圧の値を必要に応じて任意に可変し
得る。
更に上述においては基準電圧回路２１の演算増幅器２３
として非反転型のものを適用した例を述べたが、これに
代え、第１１図に示す如く、反転型のものを適用しても
、上述の場合と同様の効果を得ることができる。
として非反転型のものを適用した例を述べたが、これに
代え、第１１図に示す如く、反転型のものを適用しても
、上述の場合と同様の効果を得ることができる。
この場合増幅器２３の出力端には、−ＥＯ−１Ｄ＞＜Ｒ
ｆの出力電圧が得られる。ここで、Ｒｆはフイードバツ
ク抵抗３５の抵抗値である。
ｆの出力電圧が得られる。ここで、Ｒｆはフイードバツ
ク抵抗３５の抵抗値である。
第１図は３線式伝送器を示す系統図、第２図は本発明を
適用し得る２線式伝送器を示す系統図、第３図〜第５図
は従来の２線式伝送器を示す接続図、第６図は２線式伝
送器の応用例を示す系統図、第７図及び第８図はそれぞ
れ本発明に依る２線式伝送器の一例を示す系統的接続図
、第９図及び第１０図はその説明に供する特性曲線図、
第１１図は本発明の他の例の要部を示す接続図である。 １・・・・・・検出端（ポテンシヨメータ、測温抵抗体
）、３・・・・・・変換器、５・・・・・・計器、１１
・・・・・・演算増幅器、１２・・・・・・定電流変換
用トランジスタ、１３・・・・・・定電流素子、１５・
・・・・・避雷器、２１・・・・・・基準電圧回路、２
２・・・・・・電界効果トランジスタ、２３・・・・・
・演算増幅器、２５・・・・・・基準電圧出力用抵抗、
２６・・・・・・コモンライン、ＤＺ・・・・・・定電
圧ダイオード、Ｅｓ・・・・・・電源、ＲＬ・・・・・
・検出出力用抵抗。
適用し得る２線式伝送器を示す系統図、第３図〜第５図
は従来の２線式伝送器を示す接続図、第６図は２線式伝
送器の応用例を示す系統図、第７図及び第８図はそれぞ
れ本発明に依る２線式伝送器の一例を示す系統的接続図
、第９図及び第１０図はその説明に供する特性曲線図、
第１１図は本発明の他の例の要部を示す接続図である。 １・・・・・・検出端（ポテンシヨメータ、測温抵抗体
）、３・・・・・・変換器、５・・・・・・計器、１１
・・・・・・演算増幅器、１２・・・・・・定電流変換
用トランジスタ、１３・・・・・・定電流素子、１５・
・・・・・避雷器、２１・・・・・・基準電圧回路、２
２・・・・・・電界効果トランジスタ、２３・・・・・
・演算増幅器、２５・・・・・・基準電圧出力用抵抗、
２６・・・・・・コモンライン、ＤＺ・・・・・・定電
圧ダイオード、Ｅｓ・・・・・・電源、ＲＬ・・・・・
・検出出力用抵抗。
Claims (1)
- １ 検出端からの検出信号を、当該検出端の近傍に配設
される変換器によつて電流に変換し、この電流を出力電
流として遠隔地へ伝送する様になされた２線式伝送器に
おいて、上記変換器は、ソース及びゲート間に温度補償
のための抵抗を具える電界効果トランジスタを有し、こ
の電界効果トランジスタのソース、ドレインを通じて流
れる電流を基準電圧出力用抵抗に流すことによつてこの
基準電圧出力用抵抗の両端に生ずる電圧を演算増幅器に
供給し、この演算増幅器から得られる高安定度の電圧を
出力する基準電圧回路を具え、この出力電圧を上記検出
端にその基準電圧として与える様にしたことを特徴とす
る２線式伝送器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10282073A JPS5925277B2 (ja) | 1973-09-12 | 1973-09-12 | ２線式伝送器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10282073A JPS5925277B2 (ja) | 1973-09-12 | 1973-09-12 | ２線式伝送器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5055351A JPS5055351A (ja) | 1975-05-15 |
| JPS5925277B2 true JPS5925277B2 (ja) | 1984-06-15 |
Family
ID=14337647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10282073A Expired JPS5925277B2 (ja) | 1973-09-12 | 1973-09-12 | ２線式伝送器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5925277B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5561897A (en) * | 1978-10-31 | 1980-05-09 | Nagano Keiki Seisakusho Kk | Two wire type dc transmission unit |
-
1973
- 1973-09-12 JP JP10282073A patent/JPS5925277B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5055351A (ja) | 1975-05-15 |
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