JPS5947697A - ２線式伝送回路 - 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】 この釦明は圧力、温度、変位等の物理量を検出する検出
器の出力信号を、対応する電流に変換し、２綜伝送路を
介して遠隔の受１６部へ伏込する２線式伝送回路に関す
る。

２軸式伝送回路は周知のように、検出器の出力信号を対
応するＲｔ流に入換した後、２線伝送路に供給するもの
であシ、伝送器が２本で済むことから工業計測の分野で
広く利用されている。

この２線式伝送回路としては、物理量を検出する検出棒
の電気的変化状態に応じて搬送波を振幅変調し、この信
号を検波、平滑して物理量に対応する直流信号を得るも
の（例えは米国特許ｊ６３．６４６，５８３等）、ある
いは、靜亀容郭形の検出器を用いて前記靜亀餐景の売声
時間を計測し、この計測時間に基づく重気信号を発生す
るもの（例えば米国特許鳥５１ｇ、５）６”ｆ）とが一
般に知られている。

しかし、前場においては、検波用ダイオードの温度特性
を補償する必要があシ、温度特性の均等なダイオードを
選別のうえ口」いねばならないと共に、筒精度の抵抗器
を用いた回路網により入出力間の平衡を得ているため、
学童性が怒く、生産コストの低減が峻しいという欠点を
有し、後者においては、重速かつ高精度のレベル比較器
を必要とし、これによって生産コストの低減が困難とな
る欠点を有している。

そこで本出願人は上述した欠点を解決するために、高鞘
度抵抗益や高精度レベル比較器を用いない信号伝送器（
％開明５６−１３２６９５公報、特開昭５６−１３２６
９６公報に各々示される「信号伝送器」）を開発した。

この信号伝送器はプロセスｉｔ（物理量）に応じて少な
くとも一方の周波数が変化する第１および第２の発掘信
号を発生し、さらにこの第１、第２の発振信号を交互に
カウントＴるカウンタを設け、このカウンタの所定ビッ
トの出力端子から出力されるパルス信号を他のビットの
出力端子から出力されるパルス信号により断続制御して
積分回路に供給し、かつ、前記所定ビットの出力端子か
ら出力されるパルス信号が断となった時に帰還信号を前
記積分回路に供給し、この積分回路の出力信号を伝送電
流を制御する出力部に供給するようにしたものであシ、
回路１整や部品選定の問題がなく、製造が容易となる利
点を有している。

しかしながら、この信号伝送器には以下に述べる欠点が
あった。

■　カウンタの所定ビットの出力端子から出力される信
号を区切って（断続１ｌｉｌ制御して）帰Ｒ＠号を挿入
する方式であるため、信号を区切るためのスイッチ素子
が多数波るとともに、これらのスイッチ素子の切挨タイ
ミング制御を正確にしなければならず回路が複雑になる
。■カウンタの出力信号波高値を正確に管理しないと測
定誤差を発生する。

■積分回路に入力される信号はプロセス象に対応する電
圧値を持つ信号（パルス信号）であシ、この信号に雑音
か混入すると測定誤差が発生するため、この部分をシー
ルドするか、あるいは、積分回路とセンサ回路（検出器
、カウンタ等から成る回路）の間を極力蝮＜シなければ
ならず、センサ回路を隔離して設けたい場合などは極め
て不都合である。

この発明は上述した事情に鑑み、センサ回路の出力信号
を区切るためのスイッチ素子が不要で、ざらにセンサ回
路の出力伯号波甚値を正確に１１３１ｊ御する必要がな
く、また、センサ回路を隔離して設けることができる２
線式伝送回路を提供するもので、入力に供給される４１
号に基づき伝送電流を制御する伝送ｔｉｔ流制御部と、
測定する物理量に対応して少なくとも一方のインピーダ
ンスが変化するインピーダンス素子対から成る検出器と
、周波数が前記インピーダンス素子対の一方のインピー
ダンスに対応する第１の発振信号と周波数が前記インピ
ーダンス素子対の他方のインピーダンスもしくは双方の
合成インピーダンスに対応する第２のグｅ振信号を発生
し、前記第１、第２の発振信号を交互に一定数ずつカウ
ントすることによシ前記第１、第２の発振信号の周波数
比に対応するデユーティ比を有する検出パルス信号を出
力する信号変殉都と、出力電圧が前記伝送電流制御部の
入力に供給される平滑回路と、前記伝送電流に対応する
帰還信号を前記検出パルス信号によシ断絖制御して前記
平滑回路へ供給するスイッチ手段とを具備したものであ
る。

以下図面を参照してこの発明の実施例について説明する
。

第１図はこの発明の第１の実施例の構成、を示すブロッ
ク図である。この図において１は可動正極１ａと固定Ｔ
’１ＨｉＨ１ｂ、１０とから成る単−回度式容量検出器
であり、回動可ｖＰ、１Ｂが外力に対応して移動するよ
う宿戊されているＵまた、可動正極１ａと固定電極１ｂ
とが構成する容量Ｃ１と固定電極１ｂとＩＣとが構成す
る料禁Ｃ２とは、可動電極１ａの変位をムＰとすれば各
々次式で示される。

次に、第１図において２は信号変換部であり、２＆、２
ｂはそのｔ源供給玲子、２Ｃは出力端子である。この信
号変換部２は第２図に示すようにスイッチ赤子ＳＷ１％
ＳＷ、発振部３および任意ビットの２進カウンタ５とか
ら成っている。図に示す回路において、カウンタ５のｎ
ビット目の出力端子ｑｎが高レベルにあるときは、Ｓ　
Ｖ／１がＯＮ。

８ｗ２がＯＦＦとなり、出力端子Ｑｎが低レベルにある
ときはｓ　ｗ、がＯＦＦ、ＳＷ２がＯＮとがる７発掘部
３はスイッチ素子Ｓ　Ｗ、がＯＮのとき容量ＣＩに対応
する周波ｆｔｔ！の信号Ｓ１を出力し、スイッチ素子）
がＯＮのとき容１Ａｏｊｃ対応する周波数宛の信号Ｓ２
を出力する。このような構成によれはカウンタ５は信号
Ｓ１とＳ２を交互にカウントし、出力端子Ｑ、　ｎは信
号Ｓ、のカウント時に高レベル、信号Ｓ２のカウント時
に低レベルとなる。

ここで、出力端子Ｑ、ｎから出力されるパルスＰｓ（以
下検出パルス信号と称す）を第３図に示す。この図に示
すように検出パルス信号Ｐｓは、カウンタ５が信号Ｓ１
をカウントしている期間Ｔ１と信号８Ｊカウントしてい
る期間Ｔ２とを交互にくシ返す。この場合、期間Ｔ８と
Ｔ２の比が測定する物理ｂ１．（プロセスｆｉｔ　）に
対応する。この検出パルス信号Ｐ８は第１図に示すスイ
ッチ手段８に０Ｎ−ＯＦ　Ｆ　ＩＩ３御信号として供給
され、検出パルス信号Ｐ８が高レベルのときスイッチ手
段８がＯＮ状態、低レベルのときスイッチ手段８がＯＩ
Ｆ　Ｂ’状陣となる。一方、１０はトランジスタＱ１、
Ｑ、抵抗ＲａｓＲ１ｏｓダイオードＤ、ｓ　Ｄｚおよび
ツェナダイオードＺＤから構成され定￥ＩＬ圧Ｅ６を出
力する定電圧回路である。１１は演算増幅器であシ、伝
送電流制御用のトランジスタＱ３を制御する。このトラ
ンジスタ、ＱのエミッタはダイオードＤ３、抵抗Ｒ工、
を介してコモンラインＯＯＭに接続され、コモンライン
ＯＯＭと負１１１ｊ出力嬬子２１との間に帰還抵抗Ｒｆ
が介挿されている。抵抗Ｂ３、Ｒ４は定−圧Ｆ、ＩＩを
分圧し、この結果得られるｍ圧■２を演′Ｒ，増幅器１
１の反転入力端子に供給し、抵抗Ｒ１、′Ｒ２は定電圧
Ｔｌ４ｇと帰還抵抗Ｒｆの両端ｔｔ圧Ｅ　’ｆとの差電
圧を分圧し、電圧■、としてスイッチ手段８の一方の端
子に供給する。１ｔ１圧■１はスイッチ手段８がＯＮに
なる財弘抗町とコンデンサＣ５とから成る平滑回路３０
に供給され、この平滑回路３０の出力ｔｌＬ圧ｖｔ演算
増幅器１１の非反転入力端子に供給されれる。また、上
述した回路において、抵抗Ｒ□とＲ２は十分大きな値に
設定されておシ、この抵抗Ｒ８、Ｒ２を渡れる電流は帰
還抵抗Ｒｆを流れる電流に比べて十分に無祝し得るよう
構成されている。なお、第１図において１５．１６は各
々遠隔の受信部に設けられているｌ毬源および抵抗であ
υ、これらは、正側出力端子２０と負ｔ１１１出力端子
２１との間に介すホされている。

次に、上述した回路の動作について説明する。

まず、平滑回路３０の出力ｍ圧ｖ３は化工Ｘとスイッチ
手段８のＯＮ時間によって決まるから、１ ｖ３＝　ｖ１°ＴＩ＋Ｔ２ となシ、また、ｖ２は図から解るように４ “・＝８°Ｒ＋Ｒ４°−−−−−（Ｉｌｌ）となる。

ここで、Ｒ１，圧ｖ３がｖ２よシ大となると、演算増幅
器１１の出力ｍ圧が上昇し、トランジスタへを（！吃れ
る電流が増す。この結果、帰還抵抗Ｒｆを流れる電流が
増して１ｕ圧Ｉｆが大となる。電圧Ｅｆが大となれば電
圧ｖ１が下降し、これによシ、平滑回路３０の出力■圧
ｖ３が下降する１、そして、ｖ３＝　ｖ。

となるようにトランジスタＱ３を流れる電流が制御され
る。また、化工１がｖ２より小となった場合も、上述し
た場合と同様に、■３＝■２となるようにトランジスタ
Ｑ、を流れる電流が制御される。

このように、この回路におい・ではＴシ圧ｖ３が常に耐
圧Ｘ、と等しくなる。

したがって、前記（２）式と（３）式を静しいとおき、
を得る。この（４）式を順次変形してゆくと、とすると
、前記（５）１式は ２ ｖ　ｔ　＝ｙｃ　ｓ　ＣＡ　−Ｂ（１＋　−）　）Ｔ里 ２ ：に！１（（Ａ−Ｂ）−Ｂ　−）　　　　　　　−＝−
（’り１゛１ となる。そして、抵抗Ｒ１、Ｒ２を流れる電流は前述し
たようＱ二無視することができるから、伝送酊流工。は 工。＝Ｉ７　　　　　　　　　　　　・・・・・・（８
）となシ、この（８）式に（７）式を代入してを得る。

ざて、時間Ｔ１、Ｔ２は各々容量０１、〜に比例するか
ら、比例定数をに２とすれば、Ｔ１＝　ｋ２０□、Ｔ２
＝に２Ｑ　２となシ、このｌ＃、ｌ係に前記（１）式を
代入すると、 となる。ここで、司動酊檎１ａ（第１図参照）が付勢さ
れておらずムｐ＝ｏの場合はＱｏ）式から解るようにＴ
Ｉ＝Ｔ２となる。ところで、４〜２０ｍＡの伝送蹴流を
出力する２一式伝送器においては％　”ｐ＝０の場合に
伝送尼流工。を４ｆｎＡに調整（以下〇肖整と称す）す
るから、（９）式においてＴ１＝１として得られる次式 ％式％（） の右辺は４ｍｘに対応している。そして、（９）、　（
１０）（Ｕ）式から伝送Ｔｕ流工。を示す次式が求めら
れる。

（Ａ−２Ｂ）Ｂｅ　　　　ＢＲＢ ＩＱ　−−−＋−Ｒｆｋ、・Δｐ ｆ ＝４ｍＡ＋］■−鴫・Ｒ叫・・輸） コ（Ｄ　（１−り式ニオイテ、（Ｂ−ｍｓ−に、／Ｒｆ
）は定数であるから、結局、伝送ｔｌｆ流工。は可動ｕ
ｔ極１ａの変位ΔＰに比例する。

次に、この実施例における単−可変式容量検出器１に代
えて、第４図に示すような差動容刈°検出器１′を用い
た場合について説明する。周知のように、差動容量ｌ検
出益１′は中央の電極１ｂが可動ｍ極となυ、この可動
ｙｔｌｔｂの変位ムＰに応じてＩｆｆ　０１　ｓ　Ｏｓ
が相補的に変化するものである。この場き、容ｊｌｃＯ
１ｓ　０１は次式で示される。

となる。この０１式をｌＩＪ記（９）式に代入すると、
とな・る。この式に示すように伝送酊流Ｉ。はΔＰに対
し一次関数とならす、すなわち、工◎は箔５図に実線で
示すように非Ｍ＋νビとなる。この揚重は、惰１図に示
す演算増巾１．４器１１の反転入力端子とコモンジイン
ＣＯＭとの間に補償抵抗Ｒ８を介挿すれば、−をΔＰに
対しリニアに貧化させることができる（第５図破線参照
）。

第６図はこの発明の第２の実施例の構成を示すブロック
図である。、なお、この図において第１図の各部と対応
する部分には同一の符号を付しその説明を省略する。

この図において２′は信号変換部であり、その構成は第
７図に示すようになっている。第７図に示す信号変換部
２′が１１￥２図に示す信号変換部２と異っている点は
磁極１ｏがスイッチ素子を介さずに直接発振部３の入力
端子に接続されている点である。このような構成によれ
は、発振部３はスイッチ素子５ＶＩＩＩが０１１１の場
合、（０，＋０２）に対応する周波数ｆ１の信号Ｓ１を
出力し、スイッチ素子Ｓ　Ｗ、がＯＢ′Ｆの場合、、答
＊ａｆ対応する周波数ｆ２の信号Ｓ２を出力する。した
かって、この場合のパルスＰ８の＾レベルの期間Ｔ、と
低レベルのＪ９ＪｒｌＵ　！、　（第ｊ　ｕ参照）とは
各々次式で示される。

そして、このパルスＰｓは第６１ｉ４に示すようにスイ
ッチ手段２６に０Ｎ−ＯＦＦ制御（８号として抵抗２５
を介して供給される。スイッチ手段２６はパルスＰ８が
高レベルのとき端子２６ａと２６゜を接続し、パルスＰ
ｓが低レベルのとき端子２６ｂと２６ｏを接続する。次
に、抵抗３０．３１は各々吟しい抵抗値を有する抵抗で
あシ、定電圧Ｅａと可変抵抗Ｒ８の摺動端子に得られる
磁圧Ｖｆの汝を％に分圧しくなお、必ずしも局に分圧す
る必値はない）、ｔｌｆｆ圧■５として演算瑠幅指２５
の非反転入力端子に供給する。したがって、ｔＬ圧Ｖ、
は次式で示される。

篤＝Σ（１ｃｓ−ｖｆ）　　　　　　・・・・・・（１
７）１だ、演算増幅器２５はボルテージホロアを構成し
ておシ、前記電圧ｖ５をそのまま出力端子へ出力する。

スイッチ手段２６の端子２６ｃは抵１７ＵＲ。

を介してコモンラインＯＯＭに接続されるとともに、平
滑回路３０に接続されている。この場合、平滑回路３０
の出力ｔａ圧ｖ３は次式で示される。

ｌ ７３＝緊　Ｔ、＋Ｔ２　　　　　　　　“−°−°（１
Ｂ）一方、式は伝送ｍ流工。の基ｉ？３餉（４ｍム）を
調整するときに用いる＝ｔ°ｖ抵抗器であシ、その摺動
９１１）子の電圧がＶ。となっている。抵（η：　Ｒ２
ＯとＲ２□はＮＩＩ記亀圧電圧■、の差を分圧して演算
増幅器１１の非反転入力端子に供給する。この実施例の
場合、抵抗Ｒ２０＝Ｒ２ｇ　”　Ｒ３−Ｒ４となってお
シ、削ｎ増幅器１１の非反転、反転入力１ｔ１４子の也
位Ｖ２、ｖ２は各々次式で示される。

ｖ、＝　、　−（ｖ、−ｖ、）　十ｖ３−−−−−−　
（１９）％＝、　　−１１ｉ　ｇ　　　　　　　　　　
　−・−・・（初抵抗Ｒ２，の一端には足ｖＩＬ圧Ｅ８
が供給され、この体抗Ｒ２７の他端は抵抗Ｒおを介して
負側ｊ出力端子２１に接続されている。この抵抗Ｒ２１
・Ｒｏの各々の抵抗値は、伝送ｍ流工。が４ｍＡの基準
イηＩに調整されている場合、帰還抵抗Ｒｆの両端Ｆｉ
ｔ圧Ｅｆと抵抗Ｒ２Ｉ、の両端出、圧Ｅ□とが等しくな
るように設定される。したがって、伝送１７．流んが４
＋ｕＡのとき可変抵抗Ｒｓの両固定端子間旨圧差けＯと
なり、このＥＴ’＆多（わＬｌｌＢには１１℃流がｆＡ
ｒ、れない。ゆえに、伝送ｉｆｆ、流工。が４ｍＡのと
きは、可変抵抗Ｒｓの摺Ｉ！ＩＩＪ帽子の位ｉｎは伝送
Ｔ＋Ｌ流工。に何ら彫物を与えない。

一方、伝送ｌＥ流が４ｍＡを越すと電圧ＩｆとＥｌとが
異ってくるので、可変抵抗Ｒｅに伝送師がｘ、ｒｏに対
応するＷｌ流が流れる。この結果、電圧Ｖｔが伝送厖流
工。に対応する値となる。したがって、工。＝４ｍＡの
ときの電圧Ｅ１を１．とすれば、この実施９１ｊにおけ
るｈａ送■１流工。は次式で示される。

Ｉ、＝　４　ｍ　Ａ＋αＶｆ Ｆ＋。

＝工＋ａｖｔ　　　　　　　叫°°（明（但し、αは可
変抵抗’ｌｉｔ　Ｒ！ｌの摺動端子の位置で決まる定数
） ここで、可変抵抗Ｒ＠の摺動端子の位ＩＹｔを変えると
、電圧Ｖｔの値が変わると同時に、伝送電流工。に対す
る［（圧Ｖｔの比率が変わる。すなわち、可変抵抗Ｒｓ
を調整することにより、帰還量であるＩｆ圧Ｖｆの比率
を変えることができ、（４）式における定数αの１び１
を変えることができる（以下スパン調整と称す）。なお
、この実施例においては正１１ＩＩ出力端子２０とトラ
ンジスタＱ３のコレクタ間にダイオードへか順方向に介
挿されている。

次に、この実施例の動作を説明する。

笥６図に示す回路において、馬〉馬となると、演算増幅
器１１の出力ｉ１．を圧がＴ値卒（、ンジスタＱ３を流
れる電流が増し、伝送ｉ１イ流−が増加する。この結果
、電圧Ｖｆがｉｊ、ｇ加してＴ＋ｉ圧■、が下降しく　
（１７）式参照）、Ｆｌｉ圧ｖ３が下降する。この結果
、電圧Ｖ。

が下降し、そして、■７＝＝＝ｖ２となるように伝送酊
流工。の（ｉ＆が制御される。このように、演ｎ、ｍ幅
器１１は前述した実施例と同様に両入力端子間ｉＬ圧差
を０とするように動作し、常にル圧入＝ηとなる。した
がって、（１９）式−（２Ｄ〕式とおき弐質形するとく ２　　・（ｖ＋−％）＋Ｖａ＝ｙ・Ｅｓ　　　　　＋＋
＋ｍ　（２２）Ｖ、＋ｖ、＝＝１ｃｓ　　　　　　　　
　　　　　・・・・・・（２２）’となる。そして、前
述した（口）、（ホ）、一式からｖ３、■、を消去して
Ｖｆを求めると、 となり、この（２３）式に（１６）式を代入してＴ１・
）を消去すると、 となる。次に、この（２４）式に（１３）式を代入して
々とＶｔとの関係を求めると、 ＝ＩＣａ−（３Ｍ！ｅ−Ｅｓｋ、ａＰ−ｊ’Ｖ、＋Ｖｏ
ｋＸΔ、ｐ）＝３　Ｖｏ　−２Ｅ　ｓ　十（ＩＩＣ５−
７ｖＯ）ｋ１ΔＰ　　・・・・・・（わ）ここで、Ｉｆ
圧罵は可変抵抗器Ｒ８の摺動端子の位）ぺを震えること
によシ任意に決められるから、０３　　　　　　　　　
　　　　　・・・・・・（２６）とすれば、（２５）式
は Ｖ　ｆ　＝（Ｔｒ、ｓ　−Ｖｏ）　・ｋｌ・Ａ　Ｐ　　
　”・・”　（２７）となる。この（２６）　、　（２
？）式を（２１）式に代入すると、ｌＩ！１０ ＝−＋−・Ｆ８・ｋｌ・ΔＰ　　　・・１−・（２日）
Ｒｆ　　　　　　３ となυ、この（２８）式から解るように、伝送Ｗｉ、流
工。

はΔＰに比例する。

なお、この実施例において、容ｉｔ　ａｉ七へを入わ換
えた場合、すなわち、第７図において電極ｉ。

を直接釦振部３の入力端子へ接続し、電極１０をスイッ
チ素子Ｓ　Ｗ、を介して発振部３の入力端子に接続した
場合は、例えば、第８図に示す回路構成にする。この図
に訃いて、演算増幅器２５は抵抗Ｒ３２〜Ｒ３ｓとで利
得ｌの反転増幅器を暢成し、また、抵抗Ｒ３□＝Ｒ３３
に設定されており、演算増幅器２５の非反転入力端子に
Ｅｓｉ／２（Ｖ）が供給されている。すなわち、演算増
幅器２５の出力端子のｌｉｔ位が（］Ｉｃ　ｅ　−Ｔｏ
）となるように構成されている。

一方、演算増幅器１１の反転入力端子に電圧■７が供給
され、非反転入力端子に酊、圧ｖ２が供給されている。

なお、他の部分は第６図に示す回路と同様となっている
。

このように、容ｆｉｔ−ｑとりを入れ換えると期間Ｔ、
、Ｔ２（第３図参照）は各々 となシ、また、図に示すようにｍ圧■３はＴ！ ７・−け°　−７・”　　Ｔ、十Ｔ２−−　（３０）と
なる。次に、この図に示す回路におけるΔＰとＩｏとの
関係を導く。この図に示す回路においては、期間Ｔ１、
Ｔ２が　（２９）式に示すように変っただけで、他の動
作は前記実施例と変わらないから、（１７）、（２２）
　’、（３０）式から ２ Ｖｆ＝ｍｓ　−２Ｖｏ＋２　（ＩＩ′ｅ　−ＶＯ）　耳
”゛（３１）となる。この（３１）式に前ｉ１ｄ　（２
９）式を代入して、となシ、このＣ３２）式に前記（１
３）式を代入して＝＝Ｅ　ｅ　−２％＋２　（Ｅｓ　−
’％）　−Ｔ（ｈ−Ｈｃ、　　＾Ｐ）＝２　Ｅ　ｓ　−
３ｖｏ＋　（Ｅ　ｓ　−′Ｖｏ）　ｋｇ　ΔＦ　　　　
　・・・・・・（３４となる。ここで％　＝ｓ　　Ｉｓ
とすると、Ｖ　ｆ　＝−１！ｔ　ｓ　ｌｃ、ΔＰ　　　
　　　　　・・・・・・（３４）となシ、この（３４）
式を前記＜２１．）式に代入して次式を得る。

この（３５）式から伝送魁流工。がΔＰに比例している
のが解る。

ここで、前述した（２３）式を変形すると、となｐｌ　
この（３６）式においてＦｊ　Ｂ　％　Ｔｏは定数で゛
あるから、期間Ｔ２の変化分が大きいほど、帰還信号成
分である電圧Ｖｆの変化分が大きくなり、信号処理上有
利になるものが解る。、また、このことは前記（３１）
式についても同様に言える。

そこで、ｍ圧Ｖｆの変化分を大きくする場合は々）７図
に示す信号変換部２′内の発振部３の出力端子とカウン
タ５の入力端子ＯＬとの間に第９図に示すカウントダウ
ン回路４０を介挿する。この場合、入力端子４０ａを発
振部３の出力端子へ、出力端子４０ｂをカウンタ５の入
力端子ＯＬへ、制御端子４０ｃをカウンタ５の出力端子
Ｑｎへ各々接続する。このカウントダウン回路４ｏは第
９図に示すようにナントゲート４１〜４４とＴ型フリッ
グ７０ツノＰＦ、とから成っておシ、制御端子４０ｏが
高レベルにあるとき（期間−のとき］は入力端子４０ａ
に供給されるパルス信号をナンドゲー）４３．４２を順
次介して出力端子４’Ｏｂに出力し、制御端子４０ａが
低レベルにあるとき（期間Ｔρとき）は入力端子４０ａ
に供給されるパルス信号を１ＦＦ、で％分周した後、ナ
ントゲート４１．４２を介して出力端子４０ｂに出力す
る。

このような構成によればル１間Ｔ２の時間幅が２倍にな
シ、前記（３６）式からが（るようにｍ圧Ｖｆの変化分
を大きくすることができ、信号処理上極めて有利になる
。また、上述した回路ではＦＦ’、を１個だけ用いたが
、これを２個、３個・・・・・・と直列接続すれば期間
Ｔ２の時間幅を４倍、８倍・・・・・・と大きくするこ
とができる。

ここで、信号賀換部２′の具体的回路の一例を第１０図
に示す。この図において５１〜５４は各々ナントゲート
、５６は定電流源、５７はローパスフィルタ、５８は演
算増幅器％　　’１０　”　１１はコンデンサである。

この図に示す回路において、期間Ｔ２の時間幅を大きく
しない場合は図に示す０点と０点を直接接続し、期ＩＪ
、ｏ　Ｔ２の時間幅を２倍にする場合は第９図に示す入
力端子４０ａ１出力端子４０ｂ、制御端子４０ｏを各々
０点、０点、０点に接続ｆる。そして、期間Ｔ２の時間
幅を２倍にした場合の０点、０点、０点における波形を
１）＞ｚ１図（イ）〜（ハ）に各々示す。なお、０点に
おける波形は検出パルス信号Ｐｅである。

なお、ｆｆｆ　６図、第８図に示す回路で用いた平滑回
路３０に代えて第１２図に示す積分回路６０を用いても
よい。この積分回路６０は図に示すように抵抗Ｒ４゜、
コンデンサ０□６、バイアスｒｔｔ源Ｖａおよび演３’
１．　ｊｙ１幅器５９とからｔｉ・、成されている。

また、第６図に示す回路において用いたＯＭ整用の可変
抵抗器へに代えて第１３図に示すように、演算増幅器１
１の反転入力端子にｒわ５圧Ｅ８を適宜分圧して供給す
る可変抵抗Ｒ８を設けてもよい。

このような構成によれは、可変抵抗Ｒ６の摺動端子の位
置によシ演詩、増幅器１１の反転入力端子電圧を変える
ことができるので伝送電流んの基準値を６１．１整する
ことができる。また、第６図に示すスパン調整用の可変
抵抗Ｒ８に代えて第１３図に示す可変抵抗Ｒ′　を＃１
」いてもよい。この可変抵抗Ｒｄは一方の固定端子が演
算増幅器２５の出力端子に接続され、他方の固定端子が
コモンライン００Ｍに接続されている。このような構成
によれば、可変抵抗Ｒ’ｓの摺動端子の位置を調整する
ことによシ、Ｉ゛ｌｉｌｉ圧■＋、３ｅ−ｈ１幅器２５
の出力Ｔｌｔ　ＩｆＥｖｏＵＴの比例定数を駕えること
ができ、伝送酊。

流へに対する帰ｔｆ！：の割合、すなわちスパンを友え
ることができる。

第１４図はこの発明の第３の実施例の要部の構成を示す
ブロック図である。なお、この実施例の他の部分は前述
した第２の実施例（第６図参照）と同様である。

この図において６５はスイッチ手段２６と同４）′にの
構成となっているスイッチ手段であシ、Ｔ桟用Ｖ２とコ
モン１ｔ１位を交互に切シ換え、抵抗Ｒ４ｏとコンデン
サＣ，とで構成される平滑回路７０に供給する。このス
イッチ手段６５には検出パルス信号Ｐｓ（第３図参照）
がインバータ６６により反転されて供給されている。こ
のような構成によれば、平滑回路３０の出力電圧■３は Ｔ。

ｖ、＝　（Ｆ′“−“）’　　Ｔ、＋Ｔ、　　　”””
　”’”）となシ、平滑回路７０の出力電圧ｖ玉　はと
なる。そして、６匂γ増幅器１１は？（ｊ圧Ｖ；＝＝ｖ
３となるように動作するから（３７）式＝　（３８）式
とおいて仄式をイ（優る。

ごの（３９）式を笈゛形すると、 ′ｒ２ Ｖｆ＝Ｉｓ・（１−−）　　　　　　　・・団・（４０
）１ＴＩ となシ、この（４０）式に前記（１３）、（１６）式を
代入して、 し−にΔＰ Ｖｆ＝ガ・（１−ｍ−■−７−） ｋＩΔＰ ＝Ｅｓ・（−ｖ＋　４　　） 呵８ ＝了（３−Ｆ−に１ΔＰ）　　　　・・・・・・（４１
）となる。この（４１）式から電圧ＶｆがムＰに対応す
る（ΔＰの一次ＩＪＪＩＹとなっている）のが解る。す
なわち、伝送酢流工１．がΔＰに対応する。

第１５図はこの発明の第４の実施例の構成を示すブロッ
ク図である。

この図において７０はカレントトランスであり、２次１
ｉｌｊ　＠線の両端に１１（抗Ｒ４５が介挿されている
。

この抵抗Ｒ４５の−ｆｌｉＩはコモンラインｃＯＭに接
続され、他ｙ！はダイオードＤ、を介して抵わ１．Ｒ５
の一端に接続されている。カレントトランス７ｏの１次
個巻厨はセンタータップがコモンラインＧＯＭに」し続
され、一端がスイッチ素子Ｓ　Ｗ、を介して、他端がス
イッチ素子Ｓ％を介して各々負側出力端子２１に接続さ
れている。スイッチ素子８％、８ｗ６は各々←出パルス
（Ｍ号Ｐ８により、一方がＯＮのとき他方がＯＦＦとな
るよう制御される。また、６９は定７ｕ流源である。

上述した構成によれば、カレントトランス７゜の−次側
回路に設けられたスイッチ素子Ｓ　Ｗ、、Ｓ　Ｗ、が相
補的にかつ交互にＯＮ　−ＯＢ’　Ｆすることによシ、
二次餉ｌｌｉ′１１路には波高値が伝送電流工。と検出
パルス信号Ｐｓのデユーティ比に対応する正負のパルス
状の信号が得られる。そして、ダイオード鴇によシ正の
イば号のみが平滑回路３０に伝達される。この結果、平
滑回路３０の出力）７ｊ　／Ｅ　ｖ３は伝送町、流工。

とセンサパルスＰ１１のデユーティ比によって決まシ、
また、演算増幅器１１は前述した各実施例同様Ｖ５＝　
Ｖ３となるように伝送を珪流工。を制御するから、伝送
電流ちはセンサパル１２日のチューティ比に’Ｉ＝Ｉ応
する。すなわち、伝送１１丁、流工。が前述した変位Δ
Ｐに対応する。

第１６図はこの発明の第５の実施例の要部の構成を示す
ブロック図である。

この図においてＳＷ７は検出パルス信号Ｐ８によって０
Ｎ−ＯＦＦ制御されるスイッチ素子であシ、抵抗Ｒｓｏ
とＲ３１との間に介挿されている。また、コンデンサ’
２０が抵抗Ｒａｓと並列に接続され、抵抗Ｒ３の一端（
スイッチ素子Ｓ　Ｗ、ｆｌｌ　）とコモンラインＯＯＭ
との間にコンデンサ０□１が介挿されている。このよう
な構成によればスイッチ素子Ｓ　Ｗ。

がＯ′Ｎ状妙のときにｔｉｔ圧ＶｆとＥ８とが加算され
るので、演算増幅器１１の非反転入力端子に印加演算増
幅器１１は両入力端子間正圧差をＯとするように動作す
るから、伝送１１を流工。は検出パルス信号Ｐ８のデユ
ーティ比に対応する。

なお、前述した各実施例におけるセンサパルスＰ８は、
スイッチ手段８．２６あるいはスイッチ素子ＳＷ、〜Ｓ
Ｗ、を切り換えるためのスイッチング信号であるから、
ノイズ蝉が混入してその波高値が多少変動しても測定結
果には影響を及ｔＹさない。

したがって、信号変換部２．２′を隔勲１て設けること
ができ、これによシ、第１７図に示すように複数の１６
号変換部２（２’）を切換えて使用することかできる。

この図においてｌ　ｆＬ）　ｌ６％・・・・・・および
６ｂ％７？ｂ・・・・・・は各々信号′Ｌ換部２．２、
・・・・・・の電源供給う’（ン”Ｃ”ｈＦ）％　　１
０％　ｌＱ、・・・・・・はセンサパルスＰｓが出力さ
れる信号ラインである。８１は前記各実施例において示
した演３１増幅ｂ１１、平滑回路３０、スイッチ手段８
．２６およびフィードバック回路的から（・１・ｊ成さ
れる出力段回路であシ、ｄ　ａｔがセンサパルスＰａの
人力ライン、１Ｊ４ｂ’が各々イＦ３号変換部２へＲ源
を供給するｎ↑１臨出カラインである。８０は切換部で
あυ信号変換部２．２・・・・・・のいずれか一つを禦
択し、選択した信号変換部２のＴＵ、源供給ラインｌ　
ａ　、（？　ｂを出力段回路８１のｂλ源ｔＩ！！カラ
インｌ　ｔＬｆ、ｌ　ｂ／に各々接続し、また、信号ラ
イン４ｃを入力ラインｌａ／に接続する。

以上説明したようにこの発明によれば、入力に供給され
る信号に基づき伝送電流を制御する伝送ｆｌｕｌ側流部
と、測定する物理■に対応して少なくとも一方のインピ
ーダンスが変化するインピーダンス素子対から成る検出
器と、周波数が前記インピーダンス素子対の一方のイン
ピーダンスに対応する第１の発振信号と周波数が前記イ
ンピーダンス素子対の他方のインピーダンスもしくは双
方の合成インピーダンスに対応する第２の発振信号を発
生し、前記η）ｌ、第２の発振信号を又互に一定数ずつ
カウントすることによシ前記第１、第２の発振信号の周
波数比に対応するデユーティ比を有する検出パルス信号
を出力する信号変換部と、出力電圧が前記伝送磁流制御
部の入力に供給される平滑回路と、前記伝送電流に対応
する帰還信号を前記検出パルス信号により断続制御して
前記平滑回路へ供給するスイッチ手段とを具備したので
、検出パルス信号の波高値が多少変動しても極めて７ｇ
４；い測定精度を保持することができる。また、検出パ
ルス信号の波高値を正確に制御する必要がなく、しかも
雑音の影響を受けにくいので、検出器および信号変換部
を隔離して設けることができる。

また、検出パルス信号を単なるスイッチング（Ｍ号とし
て利用しているので、この検出パルス信号を区切る回路
、スイッチ素子等は一切不要であシ、回路構成を簡単に
し得る利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の構成を示すフロック
図、第２図は第１図に示す信号賀換部２の構成を示すブ
ロック図、第３図は検出パルス信号Ｐｓの鼓形を示す波
形図、第４図は差動容量検小器１′の徊戊を示す概略構
成図、第５図は同実施例において差動答お一検小器１′
を用いた場合の変位ΔＰと伝送ＦＩＣ流工８との関係を
示す図、第６図はこのづ０明の第２の実施例の構成を示
すフロック図、Ｅｐ’＜　７図は第６図に示す信号変換
部２′のセｑ成を示すフロック図、第８図は同実施例に
おいて各員Ｃ□とＣ，＝を入れ伸えた場合の回路の変形
例を示すフロック図、第９図はカウントダウン団結４０
の構成を示すフロック図、第１０図は信号変換部２′の
具体的構成例を示すブロック、第１１図（イ）、（ロ）
、９９は各々第１０図に示す回路の０点、０点、Ｑ）点
における波形を示す波形図、第一１２図は第１図、第６
図、第８図において示した平滑回路３０の代りにハ（い
ることができる４ｔｔ分回路６０の構成を示すフロック
図、第１３図は第６図に示す回路において用いた０調整
方法およびスパン調整方法の他の実施例を示すブロック
図、第１４図はこの発明の飴３の実施例の構成を示すブ
ロック図、第１５図はこの発明の第４の実施例の構成を
示すブロック図、第１６図はこの発明の第５の実施例の
構成を示すブロック図、第１７図はこの発明の各実施例
において（１１号変換部２（もしくは２′）を複数設け
た場合の栴或例を示すブロック図である。 １・・・・・単−可変式容ｋ（検出器（検出器）、１′
・・・・・差動答弁検出器（検出器）、２．２′・・・
・・信号友換剖、８．２６・・・・・スイッチ手段、１
１・・・・・＠算３９１幅器（伝送電流制御部）、３０
・・・・・平滑回路、４０・・・・・カウントダウン回
路、６０・・・・・積分１−１１路（平滑回路）、７０
・・・・・′カレントトランス（帰還ＴＩ）圧鈍生部）
、ＳＶ／、、ｓ　ｗ、、ＳＷｆ・・・・スイッチ紮子（
スイッチ手段）、Ｃ１、Ｃ２・・・・・容１ｆ）（イン
ピーダンス素子対）、ＲｆｑＲ４，・・・・・抵抗（帰
還ｔ（ｉ）Ｅ発生部）、Ｒｅ・・・・・可変抵抗（帰還
重圧発生部）。 出願人　株式会社　北辰電機製作所 手続補正書（自発） 昭和５７　年特ｄ１縞Ｊ第１８９８５７号２、考案の名
称 ２ＲＭ式伝送回路 ３、　補正をする者 特肝出１人 Ｃ！；３０＞株式会社　北辰鼠機製作所４、代理人 明細逼り「特許請求の範囲」の瘤。 訂正する。 特ｉｒＦ　ａＮ求の範囲 人７７に供給ぎｎ、るＩＪ号に基づさ伝送）ＩＪ、　ｂ
ｉｔをｉｉ＋（ｌ　（Ｊｔｌを具備したことを抽徴とす
る２堤式伝送（す（路。 千　　Ｎｔ　　　補　　正　　凹 昭和５８年１月ｚｂ日 １、小１′１の表示 昭和５７年　特シ′Ｆ願　ＰＰ５１３９３５７号２、発
）す１の名称 ２緯式１云送回路 ３　、　Ｎ１３正をする岩 事件との関係　廿許出願人 住所〒１４６東京都大田区下丸子３丁目３０番１号？Ｉ
ＩＵ話東京７５９局４１４１番 自　　　発 ５、補正の対象 ６、補正の内容 （１）明ｍ円の「↑ＹＪ１希求の範囲」を別ｉ１ｔの通
り補正する。 （２）同第１９頁中（２１）民を以下のように補正する
。 α　・　Ｒｆ （３）同第２２百中（２８）式を以下のように補正する
。 （４）同第２４頁中（３５）式を以゛Ｆのように補正す
る。 以　　」。 特許請求の範囲 入力に供給される１７３号に基づき伝送ＴＬ流を制御を
具備したことを特徴とする２線式伝送回路。 ５２７−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力に供給される信号に基づき伝送化流を制御する
   伝送■ｔ、流制御部と、測定する物理量に対応して少な
   くとも一方のインピーダンスが変化するインピーダンス
   素子対から成る検出器と、周波数がｎＵ記インピーダン
   ス素子対の一方のインピーダンスに対応する第１の発振
   信号と周波数が前記インピーダンス素子対の他方のイン
   ピーダンスもしくは双方の合成インピーダンスに対応す
   る第２の発振信号を発生し、前記第１、第２の発振信号
   を交互に一定数づつカウントすることにょシ前記第１、
   第２の発振信号の周波数比に対応するデユーティ比をイ
   ｊする検出パルス信号を出力する化分変換部と、出力Ｎ
   Ｌ圧が前記伝送）Ｕ流制御部の入力に供給される平滑回
   路と、前記伝送廓流に対応する帰還信号を前記検出パル
   ス４Ｕ号により断続制卸して前記平滑回路へ供給するス
   イッチ手段とを具備したことを將徴とする２　１．Ｈ式
   伝送回路。 ２、前記検出器は前記インピーダンス素子対として第１
   、第２の静酊容ｙを具備し測定する物理量に対応して前
   記第１の靜ｍ容景のみが変化する単−可変弐答量検出器
   であることを特徴とする喝ビｆ請求の範囲第１項記載の
   ２線式伝送Ｈ路０？、前記後出器は前記インピーダンス
   弊、子対として第１、第２の静Ｂ７．容ｆｉ５を具備し
   、測定する物理量に対応して前記第１および第２の靜亀
   容短が各々イ（」補的に変化する差１）８　＊ｉ：検出
   器であることを特徴とする特【「請求の範囲第１項記載
   の２線式伝送回路。 ４、前記帰還化分は、前記伝送１１ｆ、流に係るｍ６１
   シが供給されこの電流に基づいて前記伝送１１３．流に
   対応する帰還７１７．圧を発生ずる帰Ｍ）ｌ！圧発生部
   の出力ｉＬ圧であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の２腺式伝送回路。 ５、前記帰還１６号は、前記伝込尻流に係る電流が供給
   されこの電流に晶づいて前記伝送１１ｉ流に対応する帰
   還ｔＬ圧を発生する帰還を圧発生部の出力電圧と所定の
   定電圧との合成電圧であることを特徴とする特許ａＮ求
   の範囲第１項記載の２線式伝送回路０６、前記信号変換
   部は、周波数が前記インピーダンス紮子対の一方のイン
   ピーダンスに対応する第１の発掘信号と周波数が前記イ
   ンピーダンス集子対の双方の合成インピーダンスに対応
   する第２の発振信号を発生し、かつ、前記第１０兄振信
   号を分周しこの分周された第１の発揚信号と前記第２の
   発振信号とを交互に一定数づつカウントすることによシ
   、前記分周された第１の発振信号と前記第２の発振信号
   との周波数比に対応するデユーティ比を有する検出パル
   スを出力することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の２龜式伝送回路。