JPS6234299A - 二線式伝送装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、測定すべき物理量を電気信号に変換して二線
式線路を介して遠隔の負荷に電流を伝送する二線式伝送
装置に係り、特に二線式線路を介して得られる電源エネ
ルギの有効利用に関する。

〈従来の技術〉 第４図Ｋ１２ｍ来の二線式伝送装置として特公昭５９−
６４３４　ｒ発明の名称：伝送器」（対応する米国特許
第４．０８４，１５５　）を掲げこれについて説明する
。

１０は渦流量計などのセンサであり、流量に対応した周
波数信号を出力する。この周波数信号は前記増幅器１１
で増幅され、シュミット回路１２に印加される。シュミ
ット回路１２は方形波パルスル１発生するが、この様り
返し率は流借信号の周波数に対応する。この周波数は周
波数／１１！圧変換器１３で流量に対応したアナログ電
圧■に変換され５このアナログ電圧■は変換回路１４で
１例えば４〜２０ｍＡなどの統一電流に変換される。

変換回路１４は指示計などの負荷１５、端子Ｔ１０とＴ
　端子Ｔ２ｏとＴ２１と全それぞれ結ぶ二線式線路１１
ゝ ■、１．Ｌ２を介して〔σ流電源１６より電流を供給す
ると致に変換回路１４は例えば流ｉＡ　Ｋ対応した電流
になる様に制御する。

端子Ｔ　とＴ２、との間にはダイオード１７、電流制御
トランジスター８、ツェナダイオード１９、抵抗２０が
直列に接続され、更にツェナ／ダイオード１９の両端に
はバッテリ２１が並列に接続されている。

ツェナダイオード１９と抵抗２０とが直列に接続された
両端に発生した電圧＋Ｖ、−Ｖは定１１Ｌ流ダイオード
２２とツェナダイオード２３の直列回路の両端に印加さ
れ、定電流ダイオード２２とツェナダイオード２３の接
続点には基準電圧■、が得られる。

この基準電圧■、は差動増幅器２４の正の入力端子に印
加され、その出力端に定電圧ｖ’６得る。この定電圧Ｖ
は電圧分割されて差動増幅器２５の正の入万端子に所定
のバイアス電圧として印加される。

その負の入力端子には周波数／１！圧変換器１３の出力
端からセンサ１０の出力信号に対応したアナログ電圧Ｖ
が印加され、その出力端に生じた対応する電圧で電流制
御トランジスタ１８を流れる伝送電流全制伺する。

２６はカウンタ回路であり、その電源＋Ｖ５．−Ｖｂは
変換回路の電源＋Ｖ、−Ｖとは独立されたバッテリ２１
よ抄供給され、シュミット回路１２の方形波パルスＰを
分周回路２７で分周したパルスを計数する。

負荷１６に流れる伝送？ｔｌ：＃Ｌは、例えば４−４−
２Ｏの統一電流とされるが、この場合にはセンサ１０か
らの出力がゼロのときカウンタ回路２６全除く回路の作
動Ｔ！ｉ流が４．　ｍＡ以下全消費するように選定され
、例えば３！晶で回路電源を維持する。従って、バッテ
リ２１ば１ｍＡ〜１７ｍＡで充電される。カウンタ２６
での消費電流はセンサ１０の出力が大きくなるにつれて
増大するが、同時に伝送電流も大きくなるのでバッテリ
２１での単位時間当りの放電率と充電率は平衡し、エネ
ルギ利用率は平均化され、カウンタ２６の作動により実
質的に伝送電流は影響を受けないことになる。

カウンタ２６全除く回路の電源は電圧＋ｖ、−ｖＫより
供給される。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、この様な従来の二線式伝送装置では、バ
ッテリ２１が放電してしまうとツェナダイオード１９の
両端が短絡され、例えば差動増幅器２４゜２５などに電
源電圧が印加されず、４〜２０ｍＡの伝送電流が発信さ
れないという問題が生ずる。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は、以上の問題点を解決するため、負荷と二線式
線路と第１定電圧素子と負荷に流れる伝送電流を制御す
るｔ流制御手段とバッテリとが直流電源に直列に接続さ
れて伝送路を形成し、電流制量手段とｔｇ１定電圧とが
少くとも直列に接続されたＩ直列回路に並列に定電流回
路を介して第２定電圧素子を接続し、測定すべき物理液
をこれと対応する電気信号に変換する信号変換回路の回
路電源として第２定電圧素子の両端の定電圧を印加し、
バッテリと並列にこのバッテリが充電を完了したときに
′ｒ！１．流を流す第３定電圧素子を接続し、定電流回
路の定電流特性を損わない最低電圧と第２定電圧素子の
定電圧との和より大となるように第１定電圧素子の両端
の電圧を選定し、バッテリの電源を回路電源とは独立し
た他の補助回路の電源として接続し、信号変換回路の出
力で電流制（至）手段を制御する構成としたものである
。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例について図面に基づき説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。尚
、第４図に示す二線式伝送装置と同一の機能を有する部
分には同一の符号を付し適宜に説明を省略する。

端子Ｔ１１とＴ２１との間には、ツェナダイオード２８
、電流制御トランジスタ１８．ツェナダイオード１９、
帰還抵抗２９が直列に接続されている。

更に、ツェナダイオード２８、電流制御トランジスタ、
ツェナダイオード１９の直列接続された回路の両端には
定電流回路３０とツェナダイオード３１との直列回路が
並列に接続されている。

ツェナ／ダイオード３１の両端の電圧＋Ｖ　、　−Ｖ　
ばセンサ回路３２、デジタル処理回路３３、アナログ回
路３４などの電源電圧として使用される。

ツェナーダイオード１９の１ｉ１ｉｉ端には、ダイオー
ド３５とバッテリ２１との直列回路が並列に接続されて
いる。バッテリ２１の１ｉｆｉｉ端の電圧子％＋−Ｖｂ
は補助回路３６の電源として使用される。補助回路３６
はデジタル処理回路３３との間でライン３７を介して情
報の交換がなされ、制御される。補助回路３６には、例
えば液晶指示計１発声装置が含まれる。

また、抵抗２９０両端の電圧はライン３８を介して伝送
電流■、に比例した電圧をアナログ回路３４に帰還する
。

センナ回路３２は、例えば流量あるいは圧力などの物理
清音アナログ電圧に変換する。変換されたアナログ電圧
はデジタル処理回路３３に入力される。

デジタル処理回路３３は、例えばアナログ／デジタル変
換器、マイクロプロセッサ、メモリ、デジタル／アナロ
グ変換器を含み、入力されたアナログ電圧全デジタル化
し必要なデジタル演算を実行してアナログ電圧に変換し
てアナログ回路３４に出力する。デジタル処理回路３３
は、また必要に応じて補助回路３６中の例えば液晶指示
計を作動する指令を補助回路３６に指示する。

アナログ回路３４は、デジタル処理回路３３の出力の電
圧を受は抵抗２９の両端に発生した帰還１と圧との差電
圧がゼロになる様に電流制御トランジスタ１８を制御す
る。

この様にして制御された伝送電流■５が負荷１５に伝送
され、負荷１５の両端に発生する電圧によってセンサ回
路３２で検出された物理量に対応した値を知ることがで
きる。

ところで、定電流回路３０での消費Ｔ！ｉ流Ｉ。を例え
ば３．８ｍ人とすれば、（ＩＬ　−３，８、）なる電流
がａｍ制御トランジスタ１８に流れ、この電流でバッテ
リ２１が充電され、さらにこのエネルギで補助回路３６
を駆動する。バッチ１Ｊ２１の充電が完了すると電流制
御トランジスタ１８で制御される信号電流はツェナダイ
オード１９で分流される。

からの放′ｇｉを防止するためのものである。

ツェナダイオード２８は、定電流回路３０が定電流特性
を示す最低限度の電圧を保証するためのものであり、バ
ッテリ２１が放電してしまっていても定電流回路３０Ｋ
例えばＩ　ｃ　＝３−８　ｍＡ　Ｏｉ２Ｅ流が流れる様
にツェナダイオード２８の定電圧値を選定する。例えば
、ツェナダイオード３１の定電圧値を６．４（Ｖ）。

定電流回路３０が１ｖ以上で定電流特性を示すとすれば
、ツェナダイオード２８の定電圧値として７．４（Ｖ）
以上の値とする。なお、ツェナダイオード３１は定電流
回路３０での消費電流４ｍＡ以下の例えば３．８ｍＡで
正常な電圧＋Ｖ、−ＶＫなるように選定される。

Ｃ また、補助回路３６へのデジタル信号処理回路３３から
の制御信号がゼロのときバッテリ２１からの消費電流は
ゼロになる様に選定される。

この様な構成によれば、たとえバッテリ２１が完全に放
電され、ツェナダイオード１９が短絡された状態となっ
ても、センサ回路３２の出力に対応した４〜２０ｍＡの
伝送電流■Ｌを負荷１５に供給することができる。

第２図は本発明の池の実施例全示す部分ブロック図であ
る。この場合は、ツェナダイオード１９ヲ電流制御トラ
ンジスタ１８のコレクタ側に挿入し、バッテリ２１が放
電しつくしたときの回路電圧を維持するためのツェナダ
イオード２８全電流制御トランジスタ１８のエミッタ側
に配置し、これに伴ない補助回路３６の動作レベルを変
更するためのレベルシフト回路３９を補助回路３６０制
御入力側に挿入したものである。この様な構成にしても
たとえバッテリ２１が完全に放電されても二線式伝送装
置としての基本機能である４〜２０ｍＡの電流伝送は確
保される。

第３図に示す実施例は第１図に示す基本構成に加えて定
電流回路３０とツェナダイオード２８との接続点と端子
Ｔ１１との間にツェナダイオード４ｏを挿入し、この両
端にダイオード４１とバッテリ４２を直列に接続し、補
助回路３６の電源電圧＋Ｖｂ、−Ｖｂとしたものである
。この場合にも第２図の実施例と同じくレベルシフト回
路４３を補助回路３６の制御入力側に挿入する。

この様な構成にしても、本発明の目的を達成することが
できる。

各実施例において１１！流制御トランジスタ１８として
はバイポーラトランジスタだけでなくＭＯ８ＦＥＴＫし
ても良い。

また、この二線式伝送装置が危険場所に設置される場合
には、エネルギ放出制限のためバッテリ２１に直列に抵
抗を接続する。

〈発明の効果〉 以上、実施例とともに具体的に説明したように本発明に
よれば、二線式伝送装置という電気エネルギ的に限られ
た装置においても統一電流である例えば４〜２０　ｍＡ
以上の消費電流を必要とする補助回路での動作が可能に
なるとともに、たとえバッテリ（２１）が放電して眠気
エネルギがなくなってもセンサ回路での物理量に対応す
る４〜２０ｍＡの１！流を伝送するという基本機能を確
保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明の第１の変形実施例を示す部分ブロック図、第３
図は本発明の第２の変形実施例を示す部分ブロック図、
第４図は従来の二線式伝送装置の構成を示すブロック図
である。 １ｏ・・・センサ、１２・・・シェミット回路、１３・
・・周波数ン′電圧変換器、１４・・・変換回路、１５
・・・負荷、１６・・・直流電源、１８・・・電流制御
トランジスタ、１９．２８．３１゜４０・・・ツェナダ
イオード、２１．４２・・・バッテリ、２６・・・カウ
ンタ回路、３ｏ・・・定電流回路、３２・・・センサ回
路。 ３３・・・デジタル処理回路、３４・・・アナログ回路
、３６・・・補助回路、３９．４３・・・レベルシフト
回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 負荷と二線式線路と第１定電圧素子と前記負荷に流れる
   伝送電流を制御する電流制御手段とバッテリとが直流電
   源に直列に接続されて伝送路を形成し、前記電流制御手
   段と前記第１定電圧とが少くとも直列に接続された直列
   回路に並列に定電流回路を介して第２定電圧素子を接続
   し、測定すべき物理量をこれと対応する電気信号に変換
   する信号変換回路の回路電源として前記第２定電圧素子
   の両端の定電圧を印加し、前記バッテリと並列にこのバ
   ッテリが充電を完了したときに電流を流す第３定電圧素
   子を接続し、前記定電流回路の定電流特性を損わない最
   低電圧と前記第２定電圧素子の定電圧との和より大とな
   るように前記第１定電圧素子の両端の電圧を選定し、前
   記バッテリの電源を前記回路電源とは独立した他の補助
   回路の電源として接続し、前記信号変換回路の出力で前
   記電流制御手段を制御することを特徴とした二線式伝送
   装置。