JPS6355679A - センサ識別情報発生装置 - 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】 （ａ）　　技術分野 本発明は、センサ識別情報発生装置に関し、より詳細に
は、物理量を電気量に変換するセンサの出力を受けこれ
を計測処理する機能を持ったアナログ回路を含む個別機
能回路を個別機能回路母体に複数個集合せしめて１つの
ユニットを構成したときの、上記個別機能回路の入力の
種類すなわちセンサの＠類を識別するセンサ識別情報を
発生するセンサ誹別情報発生装置に関するものである。

（ｂ）　　従来技術 近年の技術の進歩は目ざましいものがあり、計測の分野
も複雑化の一途をたどり、計測器にも高性能化、多機能
化が要求されている。例えば多点計測の場合、一般に複
数種のセンサ、これらセンサに対応して設けられる複数
種の物理量測定器、データ記録装置あるいはデータ処理
装置等から成るシステムを組んで計測を行なうが、この
ような計測を行なう場合、種々の測定条件を予め何らか
の形で記録しておかなければ。

上記データ記録装置として多チャンネルの磁気記録再生
装置、いわゆるマルチチャンネルデータレコーダ等でデ
ータを再生した時、その再生したデータの内容の特定が
不可能になる。そこで、従来、計測に先立って測定条件
の１つとして、各センサと各増幅器との接続作業、また
は各増幅器とマルチチャンネルデータレコーダの各記録
チャンネルとの接続作業に′おいて、あるいは作業後に
、上記それぞれの接続関係（対応関係）をメモ書きある
いは音声メモ等の手段で記録しなければならなかった。

つまり、人を経由した記録手段であるため、勘違い、誤
記録。

記録忘れなどの人為的ミスが発生して記録データの信頼
性を低下させ、また上記ミスが発生しなくとも上記記録
手段では記録作業にかなりの時間を要し、測定の省力化
、迅速化が図れない現状にある。また一方、データレコ
ーダに記録された測定データを再生して現象の分析を行
なう場合、上記データ処理装置として大型コンピュータ
を用いたとしても、上記記録手段では測定条件をその度
毎に手動で入力しなければならず、コンピュータの高速
性を妨害する要因となっていた。

（ｃ）　　目的 本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、測定条件
の一部であるセンサ識別情報を測定データであるアナロ
グ出力と１対１に対応して自動的に出力し得るようにし
、測定の省力化、迅速化を図り得ると共に、測定データ
の信頼性向上を図り得るセンサ識別情報発生装置を提供
することにある。

（ｄ）　　構成 本発明は、上記の目的を達成させるため、物理量を電気
量に変換するセンサの出力を受けこれを計測処理する機
能を持ったアナログ回路を含む個別機能回路を個別機能
回路母体に複数個集合せしめて１つのユニットを構成す
る測定回路システムにおいて、上記個別機能回路とそれ
ぞれ１対１に対応するように接続される上記センサの種
類を識別するための複数ビットのデジタル信号を出力す
る外部操作可能なセンサ識別信号設定回路と、このセン
サ識別信号設定回路の出力を有効もしくは無効に切換え
る出力回路と、上記個別機能回路母体内に設けられ複数
の上記出力回路が並列接続可能な複数ビットからなる共
通信号線と、外部からの指令信号によってその指令信号
に応じた特定の上記センサ識別信号設定回路の出力のみ
を有効として上記共通信号線に接続するよう上記出力回
路を制御する信号制御回路とから成り、上記ユニット内
の各個別機能回路のアナログ出力に対して当該個別機能
回路に接続されたセンサのセンサ識別信号が上記指令信
号によって時分割で上記アナログ出力と１対１に対応し
て自動的に出力されるように構成したものである。

以下、本発明の要旨を実施例に基づき詳述する。

第１図は、本発明に係るセンサ識別情ｆａ、発生装置の
概略の構成を示すブロック図であり、第２図は、ユニッ
トの一実施例を示す概念図であり、第３図は、本発明装
置の要部であるセンサ識別情報発生回路の具体的な構成
を示す回路図である。

第１図において、１は少なくとも一辺にひずみゲージを
含んでホイートストンブリッジ構成とされた測定ブリッ
ジである。ここで、このような測定ブリッジ１あるいは
感温素子、感湿素子等、物理量を電気量に変換する素子
を総称して、「センサＳ」と称することとする。２はこ
の測定ブリッジ１に搬送波電源を供給するブリッジ電源
回路、３は測定ブリッジ１の測定出力を受けて増幅およ
びインピーダンス変換を行なう入力回路、４は測定ブリ
ッジ１とブリッジ電源２および入力回路３とを接続する
接続ケーブル、５は入力回路３の出力を受け、この信号
レベルを増幅する搬送波増幅回路、６は搬送波増幅回路
５の出力を検波し、搬送波成分を除去すると共に外乱と
なる雑音成分を除去して測定信号のみを取出す検波・フ
ィルタ回路、７は検波・フィルタ回路６で得られた測定
信号を増幅する直流増幅回路、８は直流ＲＩ幅回路７の
出力を外部へ取出すためのアナログ出力端子である。こ
れらブリッジ電源回路２、入力回路３、搬送波増幅回路
５、検波・フィルタ回路６、直流増幅回路７およびアナ
ログ出力端子８をもってアナログ回路９を構成している
。

１０は一端が接地されたモニタ選択スイッチ、１１は４
ビツトの２進数出力を持つ外部操作可能な１桁のデジタ
ルスイッチから成るセンサ識別信号設定回路、１２はセ
ンサ識別信号設定回路１１からの４ビツトのデジタル出
力信号を受け、このデジタル出力信号を有効もしくは無
効に切換えるバッファゲートから成る出力回路である。

上記アナログ回路９．モニタ選択スイッチ１０、センサ
識別信号設定回路１１および出力回路１２をもって個５
１１ｆｉ能回路１３を構成している。尚、図中の個別機
能回路１３は、複数種ある個別機能回路のうちの１つを
その代表として示しである。

一方、図中破線で包囲した部分１４は個別機能回路母体
としてのユニットモニタ部である。

そして、このユニットモニタ部１４に複数個の個別機能
回路１３を集合（すなわち装着）させ得る構成となって
いるが、本実施例においては、第１図示の個別機能回路
１３と同一種の個別機能回路が１６個装着されており、
且つまた１６個のうちの１つの個別機能回路１３をその
代表として図示しである。以下、上記１６個の個別機能
回路をチャンネルと呼ぶことがあり、図示されている個
別機能回路１３を第１チヤンネルと呼ぶことがある。１
５はモニタ選択スイッチ１０の接地されていない側の端
子が接続されるモニタ選択回路であり、１６はこのモニ
タ選択回路１５によって切換えられる表示切換スイッチ
で、１６ａは第１チヤンネルのアナログ出力端子８に接
線された第１チヤンネル接点、以下同様に１６ｂ〜１６
ｐは、それぞれ第２チヤンネル〜第１６チヤンネルのア
ナログ出力端子に接続された（図示はしていない）接点
で、それぞれ第２チヤンネル接点〜第１６チヤンネル接
点、１６ｅは共通接点である。１７はＡ／Ｄ変換器、４
桁の発光ダイオード表示器等を備えたモニタ表示部で上
記共通接点１６ｅが接続されている。１８はデコーダか
ら成る信号制御回路であり、１９は外部と接続する４ビ
ツトから成る指令信号としての制御入力信号を伝達する
制御入力信号線で信号制御回路１８の入力端子に接続さ
れている。２０ａ〜２０ｐは各々信号制御回路１８の出
力端子に接続された制御信号線で、制御信号線２０ａは
第１チヤンネルの出力回路１２の制御入力端子に接続さ
れ、以下同様に２０ｂ〜２０ｐは、図示は省略したが、
それぞれ第２チヤンネル〜第１６チヤンネルの出力回路
１２の制御入力端子に接続されている。

２１は４ビツトから成る共通信号線としてのパスライン
で、各チャンネルの出力回路１２と並列接続されている
。

第２図において、２２はモニタ表示部１７を構成してい
る上記発光ダイオード表示器の表示窓であり、２３は第
１チヤンネル、２４は第２チヤンネル、２５は第３チヤ
ンネル（以下同様なので図中省略しである）、そして２
６は最後の第１６チヤンネルである。モして２７はユニ
ットである。尚、厳密には、１つのチャンネルは、測定
ブリッジ１．接続ケーブル４および個別機能回路１３を
もって構成されるが、説明上支障がない限り個別機能回
路１３をその代表として取扱うことにする。また、本実
施例では第１チヤンネル〜第１６チヤンネルの個別機能
回路１３とユニットモニタ部１４とをもってユニット２
７を構成している。

第３図において、２８〜３１は制御入力信号線１９の各
ビットに対応した制御入力端子で、２８が最下位ビット
（ＬＳＢ）、３１は最上位ビット（ＭＳＢ）に対応して
いる。３２は信号制御回路１８としての２進−１６進デ
コーダであり、その正論理２進の入力端子Ａ−Ｄはそれ
ぞれ制御入力端子２８〜３１と接続されている。

尚、Ｙｏ”Ｙｔｓはそれぞれ２進−１６進デコーダ３２
の正論理の出力端子で、入力端子Ａ−Ｄに加えられる２
進コードに対応した１つの出力端子がＨレベルになる。

例えば、上記２進コードを１６進表現して、ＯＨのとき
はＹｏが、ＩＨのときはＹｌが、以下同様にしてＦ　Ｈ
のときはＹｌｓがＨレベルになるよう構成されている。

また、出力端子Ｙｏ”Ｙｔｒ＋は、それぞれ制御信号線
２０ａ〜２０ｄの一端に接続されている。

３３〜３６はパスライン２１の各ビットに対応した識別
信号出力端子で、３３がＬＳＢ、３６がＭＳＢに対応し
ている。３７〜４０は高インピーダンス状態を有する、
いわゆる３　−Ｓ　ｔ、ａｔｃ出力を持ったバッファゲ
ートであり、制御入力端子がＬレベルになると出力が高
インピーダンス状態になり、逆にＨレベルになるとゲー
トが動作状態になる。バッファゲート３７〜４０の出力
端子は、それぞれパスライン２１を介して識別信号出力
端子３３〜３６に１対１に接続されている。また、バッ
ファゲート３７〜４０のそれぞれの制御入力端子は並列
接続されて制御信号線２０ａの他端に接続されている。

４１はセンサ識別信号設定回路１１としてのデジタルス
イッチであり、４１ａは１６進数の０Ｈ−ＦＨまでを設
定するための回転子、４１ｂは設定値を確認するための
目盛である。ｂ　ｏ　”　ｂ　＊は回転子４１ａで設定
された値に対応する２進コードが出力される出力端子で
、ｂｅがＬＳＢ、ｂ３がＭＳＢであり、このうち、出力
端子す。

〜ｂ３は、それぞれバッファゲート３７〜４０の入力端
子と１対１に接続されている。ただし、本実施例では、
上記０Ｈ−ＦＨまでの設定値のうち６Ｈ−ＦＨまでをセ
ンサ識別情報として使用し、ＯＨ−５Ｈまでは他の定義
に使われているので使用しない。尚、Ｐは、ロジック信
号を生成するためのｆ！ｌＦ（端子でこの例の場合＋５
ｖの電源に接続され、ＣＯＭは共通端子で接地されてい
る。そして、４２は制御信号線２０ａ、バッファゲート
３７〜４０、パスライン２１およびデジタルスイッチ４
１から構成された第１チヤンネルのセンサ識別情報発生
回路である。

以下同様に、４３〜４６は第２チヤンネルの出力回路１
２としてのバッファゲート、４７は第２チヤンネルのセ
ンサ識別信号設定回路１１としてのデジタルスイッチ、
４７ａはデジタルスイッチ４７の回転子、４７ｂはデジ
タルスイッチ４７の目盛であり、Ｐはデジタルスイッチ
４７の＋５ｖに接続された電源端子、ＣＯＭは接地され
ている共通端子であり、バッファゲート４３〜４６の制
御入力端子がそれぞれ第２チヤンネルの制御信号線２０
ｂの他端に接続され、そして、このことを除くとこの第
２チヤンネルのセンサ識別情報発生回路４８におけるそ
の他の接続関係は第１チヤンネルのセンサ識別情報発生
回路４２と全く同一である（以下図面上では第３チヤン
ネル〜第１５チヤンネルまでは省略しである）。最後の
チャンネルである第１６チヤンネルも同様で、４９〜５
２はバッファゲート、５３はデジタルスイッチ、５３ａ
は回転子、５３ｂは目盛であり、５４は第１６チヤンネ
ルのセンサ識別情報発生回路である。尚、バッファゲー
ト４９〜５２の制御入力端子は、第１６チヤンネルの制
御信号線２０ｄに接続され、このこ　、とを除いて他の
接続関係は第１チヤンネルのセンサ識別情報発生回路４
２と同一である。また、第１チヤンネルのセンサ識別情
報発生回路４２〜第１６チヤンネルのセンサ識別情報発
生回路５４までをもって本実施例のセンサ識別情報発生
回路５５を構成している。

上述のように構成された本実施例の動作について説明す
る。

先ず、アナログ回路９とモニタ選択回路１５の動作につ
いてＭ甲、に説明する。物理量を電気量に変換するセン
サＳとしての測定ブリッジ１にブリッジ電源回路２から
接続ケーブル４を介して搬送波電源が供給され、また測
定ブリッジ１からの測定信号は、接続ケーブル４を介し
て入力回路３に入力される。入力回路３は、測定ブリッ
ジ１に外乱を与えないためのインピーダンス変換を行な
い、＊小な測定信号は次段の搬送波増幅回路５で所定量
増幅される。そして、次段の検波・フィルタ回路６では
、物理的な外力に対応する測定出力信号によって変調を
受けた搬送波を検波して測定信号のみを取出し、有害な
雑音成分を除去する。直流増幅回路７では、自動もしく
は手動による利得ａｌｌｖｉ（図示していない）が行な
われ、！＆終的に測定信号は、アナログ出力端子８に出
力されると共に表示切換スイッチ１６の当該チャンネル
の接点に印加される１次に、モニタ選択回路１５は、当
該チャンネルのモニタ選択スイッチ１０がＯＮになると
、表示切換スイッチ１６の共通接点１６ｅを当該チャン
ネルの接点（第１図の場合は第１チヤンネル接点１６ａ
）に接続するように表示切換スイッチ１６を制御し、そ
の結果、モニタ表示部１７には当該チャンネルの測定デ
ータが表示される。

さて、次に本発明の要部であるセンサ識別情報発生回路
５５の動作を詳しく説明する。

今、第１チヤンネルの測定ブリッジ１が荷重変換器であ
るとして、その定格容量が８００ｋｇ、第２チヤンネル
の測定ブリッジ１も荷重変換器であるとして、その定格
容量が１４００ｋｇ、同様に第１６チヤンネルの荷重変
換器の定格容量が１０ｔであるとする。そこで、オペレ
ータはセンサ識別情報として第１チヤンネルのデジタル
スイッチ４１〜第１６チヤンネルのデジタルスイッチ５
３を設定する（図示の都合上、説明は第１、第２、第１
６チヤンネルについてのみ行なうが、省略した第３〜第
１５チヤンネルについてもその動作は同様である）。セ
ンサ識別情報の設定の仕方、っまりセンサとの対応のさ
せ方はまったく任意であるが、オペレータ（人間）の理
解しやすい方法が望ましい。ここでは、各チャンネルの
上記荷重変換器の定格容量と対応させ、第１チヤンネル
のデジタルスイッチ４１は８Ｈに、第２チヤンネルのデ
ジタルスイッチ４７はＥＨ（１０進数で１４）に、第１
６チヤンネルのデジタルスイッチ５３はＡＨ（１０進数
で１０）に設定する。従って、第１チヤンネルのデジタ
ルスイッチ４１の出力端子ｂｅ〜ｂ２はＬレベル、出力
端子ｂ３のみＨレベルとなり、第２チヤンネルのデジタ
ルスイッチ４７の出力端子ｂｅはＬレベル、出力端子ｂ
１〜ｂ３はＨレベルとなり、第１６チヤンネルのデジタ
ルスイッチ５３の出力端子ｂｏ、ｂ２はＬレベル、出力
端子ｂ！、ｂｓはＨレベルとなる。

そこで、次に、制御入力端子２８〜３１に、例えば、い
わゆるマイクロコンピュータ等によって制御入力信号を
印加する。今、この制御信号としてＯＨつまり制御入力
端子２８〜３１がすべてＬレベルである制御入力信号を
加えると２進−１６進デコーダ３２の出力端子Ｙｏのみ
がＨレベルになり、第１チヤンネルの制御線２゜ａを介
してパンファゲート３７〜４０の制御入力端子がすべて
Ｈレベルとなってバッファゲート３７〜４０が動作状態
になる。他のバッファゲート４３〜４６および４９〜５
２は、出力が高インピーダンス状態なので、電気的には
パスライン２１と分離されている。従って、第１チヤン
ネルのデジタルスイッチ４１の出力がバッファゲート３
７〜４０を介してパスライン２１上に現われる。つまり
、識別信号出力ｇ１シ子３３〜３５がすべてＬレベル、
そして識別イぎ号出力端子３６のみがＨレベルとなり、
第１チヤンネルのセンサ識別情報である８Ｈの信号が識
別信号出力端子３３〜３６から送出されることになる。

次に、制御入力信号としてＩＨ５すなわち制御入力端子
２８のみがＨレベルで他がすべてＬレベルである制御入
力信号を制御入力ｙ１５子２８〜３１に加えると２進−
１６進デコーダ３２の出力端子Ｙ１のみがＨレベルとな
り、バッファゲート４３〜４６のみが動作状態になり、
第２チヤンネルのセンサ識別情報であるＥ　Ｈの信号が
識別信号出力端子３３〜３６に出力される。

以下、同様にして、制御入力信号として２Ｈ〜ＥＨを制
御入力端子２８〜３１に順次印加して行くと、識別信号
出力端子３３〜３６には第３チヤンネル〜第１５チヤン
ネルのセンサ識別情報として設定された信号が出力され
る。そして、ｉｋ後に制御入力信号としてＦＨｌすなわ
ち全ビットがＨレベルである制御入力信号を制御入力端
子２８〜３１に加えると、２進−１６進デコーダ３２の
出力端子Ｙ！５のみがＨレベルとなり、第１６チヤンネ
ルのセンサ識別情報であるＡＨの信号、すなわち識別信
号出力端子３３．３５がＬレベル、識別信号出力端子３
４．３６がＨレベルとなる信号が識別信号出力端子３３
〜３６に出力される。つまり制御入力信号としてｎＨを
与えると第（ｎ＋１）チャンネルのセンサ識別情報がそ
の設定された信号として識別信号出力端子３３〜３６に
出力され、各チャンネルのアナログ出力と１対１に対応
したセンサ識別情報が得られるのである。

従って、例えば第２図に示すユニット２７を計画現場に
設置して遠隔計測を行なう場合でも、１度設定すれば現
場まで出向くことなく、手元で任意のチャンネルのアナ
ログ出力に対するセンサの定格容量を容易に特定できる
。すなわち。

上記センサとセンサ識別情報として設定した設定値との
対応関係の規則のみを記録しておくだけで全チャンネル
の入力の特定が可能であり、従来のように各チャンネル
毎の対応関係を記録する必要がないのである。さらに、
マルチチャンネルデータレコーダ、あるいはデータ処理
装置等を本発明装置に接続して、システムを組んで計測
を行なう場合、制御入力信号としてＯＨ〜ＦＨを順次与
えることによって、各チャンネルのセンサ識別情報が順
次自動送出されるので、ユニット２７以後の接続関係は
一切記録する必要がなく、各チャンネルのアナログ出力
と同時にセンサ識別信号を上記マルチチャンネルデータ
レコーダに記録しておけば、再生時の入力の特定が容易
に行なえる利点がある。

また、大型コンピュータを用いたデータ処理装置におい
ても上述したセンサと設定値との対応関係の規則を予め
上記大型コンピュータに入力しておくだけで、自動的に
入力を特定することができる。

尚、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく
、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる
ものである。

例えば、上述のセンサは、荷重変換器に限ることなくひ
ずみゲージまたは圧力変換器、加速度変換器、感温セン
サ、感湿センサ等物Ｊｌ量を電気量に変換する任意のセ
ンサでもよく、従って個別機能回路も上記各々のセンサ
に対応したものを用いればよい。

また、デジタルスイッチの設定範囲はＯＨ〜ＦＨまでと
してもよく１本実施例のように６Ｈ〜ＦＨまで限定して
使用する場合、６Ｈ，ＦＨまでしか設定できないように
デジタルスイッチの構造によって機械的に限定してもよ
い。また。

このデジタルスイッチは、１桁に限ることなく、複数桁
にわたって配設してもよい。この場合、より詳細なセン
サ識別情報が設定できることはゴうまでもない。

さらに、制御入力信号は、スイッチ等により手動で与え
ることも可能であり、また１６進カウンタ等のハードロ
ジック回路を組込むことにより外部から制御入力信号を
与えることなくセンサ識別信号を自動送出させることも
可能である。

（ｅ）　　効果 以上、詳述したように１本発明によれば、物理量を電気
量に変換するセンサの出力を受けこれを計測処理する機
能をもったアナログ回路の出力と１対ｌに対応した任意
に外部設定できるセンサ識別情報を自動的に送出し得る
ように構成したから、物理量の測定作業の省力化、迅速
化を図り得ると共に人為的ミスの介入の余地が極めて少
なく測定データの信頼性を向上させ得るセンサ識別情報
発生装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るセンサ識別情報発生装置の概略
の回路構成を示すブロック図、第２図は、ユニットの一
実施例を示す概念図、第３図は５本発明装置の要部であ
るセンサ識別情報発生回路の具体的な構成を示す回路図
である。 ■・・・・・・測定ブリッジ、　　　Ｓ・・・・・・セ
ンサ、２・・・・・・ブリッジ電源回路、　　３・・・
・・・入力回路、４・・・・・・接続ケーブル、 ５・・・・・・搬送波増幅回路、 ６・・・・・・検波・フィルタ回路、 ７・・・・・・直流増幅回路。 ８・・・・・・アナログ出力端子。 ９・・・・・・アナログ回路、 ｌＯ・・・・・・モニタ選択スイッチ、１１・・・・・
・センサ識別信号設定回路、１２・・・・・・出力回路
、 １３・・・・・・個別機能回路、 １４・・・・・・ユニットモニタ部。 １５・・・・・・モニタ選択回路、 １６・・・・・・表示切換スイッチ、 １７・・・・・・モニタ表示部、 １８・・・・・・信号制御回路。 １９・・・・・・制御入力信号線、 ２０ａ〜２０ｐ・・・・・・制御信号線、２１・・・・
・・パスライン、 ２８〜３１・・・・・・制御入力端子、３２・・・・・
・２進−１６進デコーダ、３３〜３６・・・・・・識別
信号出力端子、３７〜４０．４３〜４６．４９〜５２・
・・・・・バッファゲート。 ４１．４７．５３・・・・・・デジタルスイッチ、４２
．４８，５４，５５・・・・・・センサ識別情報発生回
路。 °１．ハ゛・−１゜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）物理量を電気量に変換するセンサの出力を受けこ
   れを計測処理する機能を持ったアナログ回路を含む個別
   機能回路を個別機能回路母体に複数個集合せしめて１つ
   のユニットを構成する測定回路システムにおいて、上記
   個別機能回路とそれぞれ１対１に対応するように接続さ
   れる上記センサの種類を識別するための複数ビットのデ
   ジタル信号を出力する外部操作可能なセンサ識別信号設
   定回路と、このセンサ識別信号設定回路の出力を有効も
   しくは無効に切換える出力回路と、上記個別機能回路母
   体内に設けられ複数の上記出力回路が並列接続可能な複
   数ビットからなる共通信号線と、外部からの指令信号に
   よってその指令信号に応じた特定の上記センサ識別信号
   設定回路の出力のみを有効として上記共通信号線に接続
   するよう上記出力回路を制御する信号制御回路とから成
   り、上記ユニット内の各個別機能回路のアナログ出力に
   対して当該個別機能回路に接続されたセンサのセンサ識
   別信号が上記指令信号によって時分割で上記アナログ出
   力と１対１に対応して自動的に出力されるように構成し
   たことを特徴とするセンサ識別情報発生装置。