JPS63252035A - 信号伝送装置 - Google Patents

信号伝送装置

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JPS63252035A
JPS63252035A JP62087550A JP8755087A JPS63252035A JP S63252035 A JPS63252035 A JP S63252035A JP 62087550 A JP62087550 A JP 62087550A JP 8755087 A JP8755087 A JP 8755087A JP S63252035 A JPS63252035 A JP S63252035A
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JP
Japan
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signal
switch
transmission device
state
function
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JP62087550A
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English (en)
Inventor
Hisashi Tamura
田村 久
Terutaka Hirata
平田 輝孝
Atsushi Kimura
木村 惇
Toshio Sekiguchi
関口 敏夫
Tetsuo Ando
哲男 安藤
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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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、圧力或いは差圧などの物理量を電気信号に変
換して2線よりなる伝送線を介して負荷に伝送する信号
伝送装置に係り、特に伝送器の外部力日ろ設定値などの
データを通信器を用いて設定できる信号伝送装置に関す
る。
(従来技術〉・ 伝送器の外部からリモート設定などができる通信機能を
有する従来の信号伝送装置(特開昭58−85649弓
、名称[データ通信装置およびデジタルデー夕とアリロ
グデータを交ηに通信する方法])を第9図に示し、そ
の要点を説明する。
10はプロセス変数などを電気信すに変換して伝送する
送信器゛であり、直流電源11から抵抗12を介して電
ツノが供給される。電気信号は伝送線11.12により
電流信号として伝送され、抵抗12の両端に生り゛る電
圧を検出してプロセス変数を知る。電流f、f号は、例
えば配管中の圧力に対応するレンジに設定された送信器
10より4・−20m Aの統一電流に変換されて伝送
される。この場合に、例えば圧力レンジを変更したりモ
ニタしたいときには坏信器10の外部より操作できれば
便利である。このため、通4g器13を送信R10の外
部に接続線1+−,12”を介して設置し、送信器1o
にデータ通信機能を持たUるようにしたものである。
次に、このように栴成されたデータ通信の動作について
以下に説明する。
通信器13が送信器10との通信開始に当たっては、ま
づ、通信器13は伝送線lt 、12からただ1つのデ
ジタルビット時間だ()16mAだけ余分の電流を取り
、送信器10に通信のH’+1始を知らせる。送1ε器
10がこの電流変化を検出すると、1ビツト・時間だけ
持ち、その出力電流を4mAに固定づ−る。
この後、通信器13によりスタートビット、パリティビ
ットを含めた各デジタルビットに対して4mAから20
 rrl Aの変化を伝送線!+ 、12に送出する。
この電流変化は送信器10により検出され、各デジタル
ビットが検出される。指定時間tだ()持続する定常電
流4mAにより示される通信の終了を送信器10が検出
すると、送信器10はその伝送電流を4〜20mAの範
囲内の以前のプロセス変ffiルベルまで戻づ。
これに対して、送信610から通信器13へのデジタル
通信に当たっては、送信器10はその伝送電流をブ0セ
ス変指レベル4−4−2Oから35 rn八へ増加する
。送信器10はその電流レベルを1ビツト・時間のあい
だ維持し、それから電流レベルを4mAまで低下させる
。この4mAの電流レベルも1ビツト時間だけ維持され
、その時間が経過してから「スタート」ビットにより情
報の伝送が開始される。送信器10から通信器13への
デジタル通信が維持され、その通信動作が終わるまで伝
送電流は各デジタルビットに対して4〜2Q m Aの
間で変化させられる。所定の時間tのあいだ伝送電流が
4mAに安定して保たれた後に通信動作が終了する。こ
の通信動作が終わった後で、送信器10は伝送電流を以
前のプロセス変mレベル4〜20mAへ戻すように伝送
電流を調整する。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、この様な従来の信号伝送装置では、2線
の伝送線に通信器からの接続線!+−112−をハード
的に接続しなければならず、このためにはハード的に接
続できる接続箱を伝送線の途中に設けなければならない
不便があり、接続時の誤配線あるいは接続箱の開放の煩
わしさ等の問題がある。
また、この様な従来の信号伝送装置が爆発性の雰囲気に
設置される場合にはこの接続箱の構造も複雑になる欠点
がある。
さらに、出力の伝送線にパルス信号を重畳させるので、
通信時の4〜20mAのモニタをすることができないな
ど多様な対応をすることができない欠点がある。
〈問題点を解決するための手段〉 この発明は、以上の問題点を解決するため、設定値など
のデータを光変調した変調光を介して遠隔通信するリモ
ート通信器と、リモート通信器と通信する光通信手段と
センサからの物理mに対応した信号をデータに関連して
処理して出力する信号処理手段と2線よりなる伝送線か
ら外部電源の供給を受け出ツノを伝送線に電流伝送する
出力手段とを持つ伝送器を具備することを主な構成とし
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いて説明する
。第1図は本発明の1実施例を示す構成図である。
最初に、伝送器14側について説明する。14はプロセ
ス変数などの物理量を電気信号に変換して伝送する伝送
器であり、直流電源15から抵抗16を介して電力が供
給される。電気18号は伝送器の出力端子T+ 、T2
に接続きれた伝送線11%L2により4〜20mAなど
の統一された電流信号として伝送され、抵抗16の両端
で物理量に対応した電圧として知ることができる。
伝送器10には受光素子17が設けられ、これは通信器
18に設(プられた発光素子19からの光変調信号を受
光する。伝送器14と通信器18とで信号伝送装置を構
成している。
第2図は第1図に示す信号伝送装置の構成を更に詳細に
示すブロック図である。
20は圧ツノ/差圧などを検出して電気信号に変換する
センサであり、変換されたアナログ信号はA10変換器
(アナログ/デジタル変換器)21でデジタル信号に変
換される。変換されたデジタル信号はCPU (プロセ
ッサ)22の制御の基にROM(リードオンリーメモリ
)23に格納された演算手順にしたがってバス24を介
してRAM(ランダムアクセスメモリ)25或いはEE
PROM <書き替え可能なROM)26の所定のエリ
アに格納される。
CPU22はRAM25などに格納されたデータを用い
てこれ等に対してROM23に格納された非直線補正な
どの所定の演算プログラムにしたがって演算を実行して
この演算結果をバス24を介してデジタル/アナログ変
換器を含む出力部27に出力する。
出力部27はこの演算結果に対応した4〜20mAの電
流信号に変換して出力端子TI、T2に出力する。この
出力部27の詳細については模述する。
一方、受光素子17は通信器18より送出された変調光
を受光し、これを増幅検波回路28へ送出する。この増
幅検波回路28は、増幅器29、フィルタ機能が付加さ
れた検波回路30および波形整形回路31で構成され、
受光素子17で受光された変調光から通信器18が送出
したデジタル信号を再現し、デコーダ32に送出する。
デコーダ32は再現されたシリアルなデジタル信号を解
読しパラレル信号とする。
CPLJ22は、通信器18からのデジタル信号をあら
かじめROM23に格納された手順にしたffi ツT
 RA M 25、EEPROM26に一格納し、ざら
にデコーダ32と変調回路33を介して発光素子34に
送出して通信器18の受光素子35に指示応答させ、或
いはLCDドライバ36を介して表示器37に表示させ
る。
また、スイッチ38は信号伝送装置14の簡単な機能の
選択、例えばゼロ点、スパン、識別番号の表示選択、或
いは通信の許可/禁止などのデータの変更を伴なわない
選択などをする。
スイッチ38のオン/オフ信号はカウンタ3つとスイッ
チインターフエイス40を介してCPLI22の制御の
基にバス24を経て例えばflAM25に取り込まれ、
ROM25に格納された演算手順にしたがいCPU 2
2によりあらかじめ設定された各種機能のいづれである
かの判定がなされる。
カウンタ39はスイッチ38のオン或いはオフの継続時
間を検出し、スイッチインターフェイス40はスイッチ
38のオン、オフを監視しバス24へのデコードとデー
タの取り込みのタイミングを取る。このスイッチ38の
機能の詳細については後述する。
次に、通信a18側について説明する。通信器18は、
スイッチ38で伝送器14側が通信可能の状態にその「
機能」の選択がなされた後、伝送i?!!14側と通信
を開始する。この場合の通信は、スイッチ38での「機
能」の変更と異なり、内部データの変更、例えばスパン
の変更などの数値を伴なう複雑な設定変更の場合にも使
用される。
この通信器18の構成について第3図に示すブロック図
を用いて詳細に説明する。
41は発振器であり、発振周波数は例えば455KHz
に設定されている。この発振周波数は分周器42で分周
され、タイミングパルス発生器43に供給される。タイ
ミングパルス発生器43は端子T3 、T4 、Tsに
所定のタイミングでタイミンクパルスを順次サイクリッ
クに送出している。
44はキーマトリクスであり、その縦線は端子Tコ、T
4 、Tsに接続されてタイミングパルスを受けている
。その横線はキー人力検出回路45に接続され、キーマ
トリクス44のいずれのキーが押されたかを検出する。
キーマトリクスのキーの位首の組み合わせにより、例え
ば伝送器14の設定値などを設定する。
キー人力検出回路45で検出されたデータはデータエン
コーダ46’t″シリアルデータとされ出力合成回路4
7に出力される。
出力合成回路47はタイミングパルス発生回路43から
ライン48を介して同期kl gを受1ノ、さらに分周
器42からライン49を介してクロック信号を受ける。
また、端子Ts 、 T7、−1−sからは「1」、「
0」の組み合わせからなるコードビットが付加される。
コードビットは複数の通信器或いは伝送器がある場合に
自己或いは相手の伝送器を識別する識別信号として機能
するものである。
出力合成回路47はデータエンコーダ46からのシリア
ルデータにスタートビット、コードビット、エンドビッ
トを付加したシリアルデジタル信号を構成し、これを変
調回路50に出力する。
変調回路50では、分周器42からの分周信号によりキ
レ9フ発生器51で発生した搬送波を受け、さらにキー
が押されたときに動作させる起動信号をキー人力検出回
路45と接続されたライン52から受けて、この搬送波
を出力合成回路47からのシリアルデジタル信号で変調
して出力回路53に出力する。
出力回路53は変調回路50からのパルス変調信号を発
光素子19により例えば第4図に示すようなビット配列
の光変調信号として送出する。54はモニタ用の発光素
子である。
一方、受光素子35は、伝送器14の発光素子34から
例えば第4図に示すような光変調信号を受けて電気信号
に変換して、増幅検波回路28に出力する。増幅検波回
路28は増幅器28でこの電気信号を増幅して出力し工
この出力はフィルタ機能が付加された検波回路30で検
波され、この検波電圧は波形整形回路31で波形整形さ
れて第4図に対応するデジタル信号が第6図に示ずごと
く再現される。その出力は表示回路55でデジタル表示
される。
以上のようにして通信器18は、そのキーマトリクス上
のキー操作に対応したデータを発光素子19より送出し
たり、伝送器14側から対応するデータを受信すること
ができる。
次に、出力部27について第6図を参照してさらに詳細
に説明する。
出力端子TI、T2間に流れる電流の一部は定電流回路
56、ツェナーダイオード57、帰還抵抗58の直列回
路に流され、ツェナーダイオード570両端の電圧で伝
送器14の動作に必要な回路電源を1与る。また、定電
流回路56とツェナーダイオード57との間にはツェナ
ーダイオード59、トランジスタ60、およびツェナー
ダイオード61が直列に接続され、トランジスタ60は
出力部27の前段に設けられたA/D変換回路でバス2
4を介して与えられるデジタル信号が変換されたアナロ
グ信号に対応した電流を負荷16に流す。さらに、ツェ
ナーダイオード61の両端にはダイオード62とバッテ
リ63が直列に接続され、バッテリ63の両端T9 、
T+ oに補助電圧を冑ている。
ところで、定電流回路56での消費電流1cを例えば3
.8mAとすれば、(負荷電流−3,8)なる電流が1
−ランジスタロ0に流れ、この電流でバッテリ63が充
電され、端子T*、Ttoに補助電圧を得る。バッテリ
63の充電が完了jるとトランジスタ60で制御される
信号電流はツェナーダイオード61で分流される。
ダイオード62は直流電源15が接続されていないとぎ
にバッテリ63からの放電を防止するためのらのである
端子T9、T、0間の補助電圧は、増幅検波回路30、
デコーダ32、LCDドライバ36、表示器37などの
常時は使用しない補助回路の電源電圧として使用し、プ
ロセス信号を4〜20mAに変換して伝送する主回路の
電源(ツェナーダイオード57による電源)とは分離し
ておく。
この様な構成にしておくことにより、2線式で伝送され
るわづかな電力を使用して回路を動作させる場合に61
伝送器の動作に最小限必要な電力はツェナーダイオード
57により確保し、間欠的に使用される遠隔通信や表示
器37へのデータの表示はバッテリー63による電源で
補充出来るようにしたしのである。
なお、バッテリ63が放電し尽してツェナーダイオード
61が短絡された状態になっても4〜20mAの電流伝
送には同等影響を与えない。
次に、スイッチ38の機能の詳細について、第2図をベ
ースとしてスイッチの演算手順を示づ第7図とスイッチ
の操作状態を示す第8図を用いて、説明する。
スイッチ38のオン或いはオフの状態がスイッチインタ
フェイス40を介して入力されたときこれらを判別する
判別手順、およびスイッチ38のオン期間或いはオフ期
間を計測するカウンタ39を介してその時間幅が入力さ
れ1cときその時間幅により例えばゼロ調機能あるいは
サプレッション機能などの「機能」を選択する選択手順
が、例えばROM23の中に格納されている。
CPU22はこれらの演算手順に従ってスイッチ38か
らのオン/オフ信号により必要な演算を実行する。
第7図はこれ等の演算手順を実行するフロー図であり、
このフロー図にしたがいCPU22の「機能」の選択、
実行、解除について説明する。
説明に先立ら、カウンタ39により計測されるスイッチ
38のオン或いはオフの継続時間の範囲を定義する。
toはスイッチ38がオンあるいはオフに変化したどき
外来雑音による誤動作を防ぐに必要な時間tTLの範囲
にある時間であり0≦to<t71である。通常、tT
L=100m5程度の値を選定する。
L、は時間t TLよりは大きいが機能選択に必要な時
間tsよりは短い範囲にある時間であり、t1≦j+<
Tsである。通常、1s=1〜2秒程度の値を選定する
し2は時間TsJ:りは大きいスイッチ38のオン期間
であり、t s≦t2である。この期間t2の間に汁I
測された時間Tがあると、選択された「機能」が実iテ
される。
t3は時間Tsよりは大きいスイッチ38のオフ用間で
あり、ts≦t3である。この期間t3の間、スイッチ
38がオフとして時間Tが計測されると初期の「機能」
が例えば「1」と設定されていれば、たとえどの「機能
」の状態であっても全て解除され初111の「機能1」
に設定される。
第7図において、初期の「IN能」は機能0と設定され
ており、これはスイッチ38がノーマルオフの状態であ
る。従って、ステップ■の初In設定では機能Oになっ
ている。
次に、ステップ■でスイッチインクフェイス40からの
信号によりスイッチ38がオンがオフの状態がCPU2
2により判別される。オンであればステップ■に移行し
、カウンタ39で計測されたスイッチ38のオンの時間
Tが雑音除去に必要な時間し。(0≦j6<1TL)の
中にあるか否かがCPU22により別語され、時間Tが
toの範囲にあれば、雑音によるスイッチの動作と判断
しステップ■に戻り、時間Tがtoの範囲の外であれば
次のステップ■に移行する。
ステップ■では、計測されたスイッチ38のオンの時間
下が機能選択の時間t、(tTL≦1.<Ts)の中に
あるか否かが判断され、時間Tがt電の範囲にあれば機
能Oに+1をして機能1としてステップ■に戻る。ステ
ップ■ではスイッチ38が今度は必ずオフの状態にある
のでステップ■に移行しtoの中に時間Tかあるか否か
がステップ■と同様にして判断され、時間Tがtoの中
になければステップ■に移行する。
ステップ■では、機能選択の時間1.の中に時間Tがあ
るか否かが判断され、tlの中にあればステップ■に戻
る。ステップ■ではスイッチ38が今度は必ずオンであ
るので、このオン状態が雑音によるものでないものとす
ればステップ■に移行し、時間Tが時間1+ と比較さ
れ時間Tが時間t、の中にあれば+1の機能が付される
が、時間t、を越えた時間t2の状態であればステップ
■に至り選択された「機能1」が実行され、この実一方
、ステップ■で「機能」に+1が付された侵、ステップ
■に戻りステップ■を経由してステップ■に至り、時間
TIfit+の範囲を越えた時間t3の状態であれば、
今までに設定された「機能」は全て解除されステップ■
の初期状態に戻る。
次に、以上のスイッチのオン/オフ状態の各種の例を第
8図に示す。
第8図(a)の例は機能選択の後に選択された「機能」
を実行する場合を示し、第8図(b)の例はrw能」は
選択されたが機能解除をする場合を示し、第8図(C)
の例は機能選択の過程で雑音が混入した場合をそれぞれ
示している。
なお、本機能選択方式ではスイッチ38のオン/オフの
時間を機能選択とその実行解除の判定の!!準としてい
るので、オペレータの個人差により誤操作を生む可能性
がある。これに対しては、スインy″38の判定時間に
対応して表示器37を点滅させてオペレータはこの点滅
信号を見てスイッチ38のオン/オフを行うか、或いは
選択されている「R能」の名称/番号を表示するなどの
対策を講じると有効である。
また、今までの説明において、オン状態とオフ状態とを
逆に設定しても同じ結果を得ることができる。
この様な機能選択方式を採用すると、単一のスイッチの
操作により各種の「Ia能」の選択と実行解除をするこ
とができるので、実装面積の低減、コス[−の低減、或
いは信頼性の向上を図ることができる。
なお、第2図においては伝送器14と通信器18とは双
方向の通信が可能なものとして説明、したが、これは片
方向のみの通信としても構成することができる。
〈発明の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明したように本発明によ
れば、伝送器に接続線を接続することなく、通信器によ
る遠隔操作により任意にスパンなどの設定をすることが
でき、あるいはモニタすることができるので、伝送器の
端子箱を間ける必要らなくしかも手もとにある通信器で
スパンなどの読取りもできる。
さらに、スイッチを併用することにより伝送器と通信器
との間の通信に当たってその通信の開始、終了を確実に
確保することができるので、通信しないときに混入する
光雑音による誤動作をすることがない。
また、スイッチの機能を多機能化することができるので
、伝送器のような小形の計器で大きなスペースを取るこ
とができなくてもスパンあるいは出力電流など簡単な表
示を任意に選定することができる。
その上、出力部にバッテリを搭載する場合には、間欠的
に例えば表示器で多聞のパワーを使用しても外部の直流
m源から一時的に大ぎな電流を取る必要がないので物理
量に対応した電流伝送に同等影響を与えない。
表示器を持っている場合には、伝送器と通信器とが通信
しているときでも4〜20mAのアナログ信号をモニタ
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本構成を示すブロック図、第2図は
第1図の基本構成をさらに詳細に説明するブロック図、
第3図は第2図における通信器の部分の詳細を示すブロ
ック図、第4図は第3図における光変調信号の構成を示
す構成図、第5図は第3図における光変調信号をtfi
llシた復調信号の構成を示寸構成図、第6図は第2図
における出力部の後段を詳細に示すブロック図、第7図
は第2図におけるスイッチの機能を説明するフローチャ
ート図、第8図は第2図におけるスイッチの各種の機能
を説明する説明図、第9図は従来の信号伝送装置の構成
を示すブロック図である。 10・・・送信器、11・・・直流電源、12.16・
・・抵抗、13.18・・・通信器、14・・・伝送器
、20・・・センサ、22・・・プロセッサ、23・・
・リードオンリメモリ、24・・・バス、25・・・ラ
ンダムアクセスメモリ、26・・・書き替え可能なRO
M、27・・・出力部、28・・・増幅検波回路、32
・・・デコーダ、33・・・変調回路、34・・・発光
素子、35・・・受光素子、36・・・LCDドライバ
、37・・・表示器、38・・・スイッチ、39・・・
カウンタ、40・−・スイッチインターフェイス、41
・・・発振器、42・・・分周器、43・・・タイミン
グ発生器、44・・・キーマトリクス、45・・・キー
人力検出回路、46・・・データエンコーダ、47・・
・出力合成回路、5o・・・変調回路、53・・・出力
回路、55・・・表示回路63・・・バッテリ。 第1図 L 郊 4 図 第 5 図

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)設定値などのデータを光変調した変調光を介して
    遠隔通信するリモート通信器と、前記リモート通信器と
    通信する光通信手段とセンサからの物理量に対応した信
    号を前記データに関連して処理して出力する信号処理手
    段と2線よりなる伝送線から外部電源の供給を受け前記
    出力を前記伝送線に電流伝送する出力手段とを持つ伝送
    器を具備することを特徴とする信号伝送装置。
  2. (2)前記光通信手段の機能を選定するスイッチ手段を
    具備することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    信号伝送装置。
  3. (3)前記光通信手段による通信に先立って前記信号処
    理手段を通信可能な状態とし通信が終了したときは通信
    不能の状態とするスイッチ手段を具備することを特徴と
    する特許請求の範囲第2項記載の信号伝送装置。
  4. (4)前記スイッチ手段は、2つの状態に切り替えるス
    イッチと、このスイッチの各状態の継続時間を測定する
    時間継続手段と、前記各状態を判別する判別手段とを有
    し、外来雑音で前記スイッチの状態が変化してもこれを
    無視する雑音除去期間より長い期間であり所定時間より
    短い機能選択期間に前記スイッチの第1状態が当るとき
    はその第1状態の変化回数に対応した機能を選択し、引
    き続く前記スイッチの第1状態が前記所定期間より長く
    続くときは前記変化回数に対応した機能の実行をし前記
    スイッチの第2状態が前記所定期間より長く続くときは
    所定状態の機能にすることを特徴とする特許請求の範囲
    第2項記載の信号伝送装置。
  5. (5)前記出力手段は、第1ツェナーダイオードと前記
    信号処理手段からの出力で制御されるトランジスタと第
    2ツェナーダイオードとが前記伝送線に直列に接続され
    た第1直列回路と、この第1直列回路に並列に接続され
    定電流源と内部電圧を作るツェナーダイオードとの直列
    接続よりなる第2直列回路と、前記第2ツェナーダイオ
    ードにダイオードを介して並列に接続されたバッテリと
    を具備することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の信号伝送装置。
  6. (6)前記変調光として赤外線を用いることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の信号伝送装置。
  7. (7)前記信号処理手段の結果を表示する表示手段を具
    備することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の信
    号伝送装置。
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