JPS60181802A

JPS60181802A - 光応動装置

Info

Publication number: JPS60181802A
Application number: JP3698084A
Authority: JP
Inventors: Koji Akiyama; 浩二秋山; Akira Ote; 明大手
Original assignee: Yokogawa Hokushin Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1984-02-28
Filing date: 1984-02-28
Publication date: 1985-09-17
Also published as: JPH0332801B2

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】〔発明の属する技術分野〕本発明は伝送された光信号を受光し、この光信号のもつ
エネルギーによって作動するとともに、これに含まれる
信号に対応した空気圧信号を出力する光応動装置に関す
るものである。

〔従来技術〕

従来より光信号を光ファイバを介して伝送し、受信端側
で電気信号に変換し、信号処理するシステムは公知であ
るが、伝送された光信号のもつエネルギーによって受信
端が動作し、光信号に含まれる操作信号に応じた空気圧
信号を出力するような装置は、これまでなかった。

この様々装置を実現するためには、受信端側での消費電
力をできるだけ少なくする必要があり、また、応答時間
を短かくする必要がある。　？〔本発明の目的〕本発明は、伝送された光信号のもつエネルギーによって
動作するように消費電力が小さく、応答時間の速い光応
動装置を実現しようとするものである。

〔本発明の概要〕

本発明に係る装置は、送信端側から光ファイバを介して
送られる光信号を受光する光電変換手段−と、この光電
変換手段から得られる電力によって作動し、光信号に含
まれるパルス状の信号を入力しこの信号を処理して操作
信号に対応したパルス幅信号を出力するパルス幅信号変
換器と、一端が空気圧供給源に接続され他端がタンクに
接続された第１の空気スイッチと、一端が開放し他端が
タンクに接続された第２の空気スイッチとで構成され、第１．第２の空気スイッチはパルス幅信号変換器からの
パルス幅信号に対応してオン、オフ時間が制御される点
に構成上の特徴がある。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る装置の一例を示す構成ブロック図
である。この図において、ＴＲは送信端、ＡＣは操作端
、ＯＦは送信端ＴＲと操作端ＡＣとを結ぶ光ファイバで
ある。

送信端ＴＲ［おいて、１は光ファイバＯＦの一端に結合
している例えばレーザダイオ−）’　（ＬＤ　）のよう
な光源、２はこの光源を断続するスイッチで、後述する
ようなパルス信号によって駆動される０第２図は、送信
端ＴＲから光ファイバＯＦを介して伝送される光信号の
形態の一例を示す波形図である。送信端ＴＲからは、こ
の図に示すように、連続する光信号（パワー光）と、こ
の光信号を断続することによって生ずるパルス状の信号
とが伝送される。

ここで、パルス状の信号は、３個のパルスｐ１゜Ｐ２．
　Ｐ５で操作信号を構成しており、パルスｐ１とｐ５の
相互間の時間Ｔ８が基準パルス幅の情報を、パルスｐ１
とｐ２の相互間の時間ｔＸがパルス幅、すなわち操作量
の情報を含むようにしである。従って、受信端側では、
Ｔｓ、ｔｘを計測し、ｔＸ／’ｒｓｔ；演算することに
よって、操作信号を得ることができるようになっている
。

なお、この例では、各パルスｐ１〜ｐ３はノくツー光を
断にすることによって発生させるもので、これらのパル
スのパルス幅はできるだけ細いパルス幅であることが望
ましい。また、各パルスは、パワー光の強さく振幅）を
小さくすることによって発生させてもよいし、また、パ
ワー光とは異々りた波長としてもよい。

第１図に戻り、操作端（受信端）ＡＣにおいて。

３は光電変換部で、光ファイバＯＦの他端から出射する
光を受光する光電池３０、この光電池３０から得られる
電力を蓄電するとともに平滑させる抵抗３１゜コンデン
サ３２及びレギュレータ３５とで構成されている。４は
光電変換部３から得られる電力が供給されて作動するパ
ルス幅信号変換器で、コンデンサ４０を介して光信号に
含まれているパルス状の信号が印加され、この信号を処
理して操作量に対応したパルス幅信号を出力する。、な
お、ここでは、パルス幅信号変換器４は、入力されるパ
ルス状信号のパルス相互間の時間ｔｘとＴｓを計測し、
ｔＸ／Ｔｓを演算してこれに対応した信号ｅＩを出力す
る信号処理回路４１と、ここからの信号ｅ１と後述する
帰還信号・ｆとの偏差Ｓをめる加算回路４２と、偏差信
号６に対応したパルス幅信号を出力するパルス幅信号発
生回路４３とで構成されている。

５．６はパルス幅信号変換器４からのパルス幅信号に応
じてオン、オフ動作する第１．第２の空気圧スイッチで
、ここでは、空気圧によって変位するダイアフラム５１
．　ＩＮを含んで構成されるものが用すである。７は空
気圧供給源、８はタンク、８０は出力端子、９は空気圧
電気変換手段で、タンク８の出力空気圧に対応し六電気
信号＠ｆを、パルス幅信号変換器４に負帰還している。

第１の空気圧スイッチ５において、スイッチの入力端側
に相当する管５２は、空気圧供給源７に接続され、ま゛
た出力端に相当する管５３は、タン°り８に接続されて
おυ、ダイアフラム５１が変位することにより、管５２
と５３の間がオン、オフする。ダイアフラム５１を変位
させるためのスイッチ制御用空気圧が導びかれる管５４
の一端は、ノズル５５が接続され、また、このノズル５
５はパルス幅信号変換器４からのパルス幅信号Ｔｄ１に
対応して変位するフラッパ５６に対抗している。

第２の空気圧スイ、チロにおいて、スイッチの入力端側
に相当する管６２は開放し、また出力端に相当する管６
３は、タンク８に接続されている。また、スイッチ制御
用空気圧が導ひかれる管６４の一端は、ノズル６５が接
続され、また、このノズル６５は、パルス幅信号変換器
４からのパルス幅信号Ｔｄ２に対応して変位するフラッ
パ６６に対抗している。

なお、ノズル５５．６’ｉには、空気圧供給源７からの
空気圧が絞り５７．６７を介して供給されている。

まり、フラッパ５６’、６６は、例えばパルスモータで
構成され、パルス幅に対応した時間だけ、矢印方向に変
位する。

このように構成した装置Ω動作は次の通りである。

送信端ＴＲからは、操作端ＡＣ側に光ファイバＯＦを介
して、第２図に示されるように、パルス相互間の間隔に
情報をもつパルスを含む光信号が伝送される。操作端Ａ
Ｃの光電変換部５は、伝送された光信号を電気信号に変
換し、パルス幅信号変換器４の作動電力として供給する
とともに、パルス信号はコンデンサ４０を介してパルス
幅信号変換器４に印加される。このパルス幅信号変・換
器４において、信号処理回路４１は、例えばロジ、り回
路、カウンタ、サンプルホールド回路を含んで構成され
ており、各パルスの相互間の間隔ｔｘ、Ｔ８を計測する
とともに、ｔＸ／Ｔｓを演算し、この演算結果に対応し
た信号ｅＩを出力する。また、パルス幅発生回路４３は
、信号処理回路４１からの信号ｅｒａ、帰還信号ｅ。

との偏差εを入力し、これに対応したパルス間隔Ｔｄの
正負逆方向のパルス間隔信号を偏差６の符号に応じて切
換え、２つの出力端子から例えば第３（イ）に示すパル
ス間隔Ｔｄ１のパルス間隔信号は、パルスＰＨで第１の
空気圧スイッチ５のフラツノラ６を矢印方向に変位させ
、パルスＰＬで元に戻す。したがって７ラツパ５６はＴ
ｄｌの間、矢印方向に変位している′また、同様に（ロ
）に示すパルス間隔Ｔｄ２のパルス間隔信号は、第２の
空気圧スイッチ６のフラッパ６６をＴａ２の間矢印方向
に変位させる０フラッパ５６．６６が矢印方向に変位す
ると、対抗するノズル背圧は低くなり、各パルス間隔Ｔ
ｄ、　、’ｒａ２の時間、第１．第２の空気圧スイッチ
５，６がオンとなる。

第４図は、゛第１．第２の空気圧スイッチ、空気圧供給
源７及びタンク８の接続図を簡略化して示した図であり
、第５図は、第４図を電気回路で等価させた等価回路図
である。

これらの図において、Ｐｓを空気圧供給源７の出力圧、
Ｒ１，Ｒ２を管５２．５５．６２．６３の抵抗、Ｃをタ
ンク８の容量とすると、タンク日の出力空気圧ＰＯは、
次式で表わされる。

加圧のとき減圧のときよって、出力空気圧Ｐｏは、パルス間隔信号’ｒａ、　
。

Ｔａ２、すなわち、入力電気信号ｅ、に正確に対応した
ものと°なる。

出力空気圧Ｐｏは、空気圧電気変換手段９によって電気
信号ｅ（に変換され、・し夫ス幅信号発生回路４３は、
Ｊ”＠１となるようにパルス幅信号を出力する。これに
より、タンク８からの出力空気圧ｐ□は、電気信号ｅ１
１すなわち、操作量に正確に対応するように迅速に追従
し、維持される。

第６図は第１図におけるパルス幅信号発生回路４３の一
例を示す構成ブロック図である。ここでは、ｅｉとｅｆ
の備差εを入力する比較器ＣＯ，、偏差εをスイッチＳ
１を介して積分する積分器ＩＮＴ、この積分器ＩＮＴの
出力を入力する比較器Ｃ０２、この出力をスイッチＳ５
を介して入力するモノマルチＭＭ１゜Ｍ２．比較器ＣＯ
４の出力を入力し、各スイッチ８１〜Ｓ５を制御するロ
ジック回路、帰還信号６ｆを入力し、スイッチＳ２．Ｓ
３を介して非線形出力１！　ｙ　＋　−１ｊ　ｒを積分
器ＩＮＴの入力端に出力する非線形回路ＮＬ、　。

Ｎｂ２で構成したものである。

第７図はこの回路の各部分の動作波形の一例を示す波形
図である。

各スイッチ８１〜Ｓ５は第７図（ロ）〜に）に示すよう
にロジック回路ＬＧによって駆動され、モノマルチＭＭ
１．　ＭＭ２の出力端からｆｌＶ３　Ｋ示すように偏差
信号ａＶｃ関連したパルス間隔Ｔｄｉ　、　’ｒｄ２　
を有するパルス幅信号を出力する。なお、ここで、各非
線形回路ＮＬ１．　Ｎｂ２は、偏差６と、出力空気圧Ｐ
ｏの圧力変化量とが直線関係でなく、圧力変化方向とそ
の時の出力圧によって変化するので、これを補償するた
めに設けたものである。

なお、上記の実施例では、空気圧電気変換手段９を設け
、出力空気圧Ｐ。に対応した電気信号ｅｆをパルス幅信
号変換器に負帰還させるようにしたが、この負帰還ルー
プはなくてもよい。また、パルス幅信号変換器としては
、第６図に示す回路を含むものに限定されず、例えばマ
イクロコンピュータ等を用いたものでもよい。また、空
気圧スイッチとしては、ノズルフラッパからの背圧によ
って変位するダイアプラムを含む構成のものに一定され
ず、例えば電磁弁を用いてもよい。

また、上記の実施例において、送信端ＴＲがら伝送させ
る光信号の形態としては、パルス相互間の間隔釦情報を
も九ぜたもの以外、パルス周波数やパルス幅信号等、他
の信号形態とｌ−てもよい。また、光信号の形態によっ
ては、２本の光ファイバを介して送信端と、操作端とを
結合させてもよい。

〔本発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば消費電力が少なく
、伝送された光信号によってのみ作動し、従って電気信
号を伝送する必要のない、光応動装置が実現できる。ま
た、空気圧電気変換手段を含む負帰還ループを設けるこ
とによって、応答性を高くすることができるとともに、
操作量に正確に対応した空気圧信号を得るととができ石
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の一例を示す構成ブロック図
、第２図は第１図装置において送信端から伝送する光信
号の形態の一例を示す波４．形図、第３図は第１図装置
におけるパルス幅信号変換器から得られるパルス幅信号
の波形図、第４図は第１図における要部の簡略図、第５
図はその等何回路、第６図はパルス幅信号発生回路の一
例を示す構成ブロック図、第７図は第６図各部分の動作
波形の一例を示す波形図である。ＴＲ・・・送信端、ＡＣ・・・操作端、ＯＦ・・・光フ
ァイバ、３・・・光電変換部、４・・・パルス幅信号変
換器、Ｓ、６・・・空気圧スイッチ、７・・・空気圧供
給源、８・・・タンク、９・・・空気圧電気変換手段。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　送信端側から光ファイバを介して送られる光信
号を受光する光電変換手段と、この光電変換手段から得
られる電力によって作動し前記光信号に含まれるパルス
状の信号を入力しこの信号を処理して操作量に対応した
パルス幅信号を出力するパルス幅信号変換器と、一端が
空気圧供給源に接続され他端がタンクに接続された第１
の空気スイッチと、一端が開放し他端がタンクに接続さ
れた第２の空気スイッチとを備え、前記第１．第２の空気スイッチのオン、オフ時間を前記
パルス幅信号変換器からのパルス幅信号によって制御す
るようにしたことを特徴とする光応動装置。
（２）光信号に含まれるパルス状の信号はパルス相互間
の時間に操作量に関連する情報を有しており、パルス幅
信号変換器はパルス相互間の時間を計測する手段を含ん
で構成されている特許請求の範囲第１項記載の光応動装
置。
（３）　パルス幅信号変換器は、出力空気圧信号に対応
した電気信号をも入力し、この電気信号と、操作量に関
連した信号との差信号が零になるように前記第１．第２
の空気スイッチをオン、オフするパルス幅信号を出力す
る特許請求の範囲第１項記載の光応動装置。