JP2712625B2

JP2712625B2 - 信号伝送器

Info

Publication number: JP2712625B2
Application number: JP24253389A
Authority: JP
Inventors: 幹夫大浦
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1989-09-19
Filing date: 1989-09-19
Publication date: 1998-02-16
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JPH03104000A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は、マイクロプロセッサを搭載し、プロセスに
おいて検出した各種のプロセス量（物理量）を電気信号
で伝送する信号伝送器に関し、更に詳しくは、マイクロ
プロセッサの動作が異常になった場合でも、所定の精度
の信号を引き続いて出力し、安全性及び信頼性を確保す
ることの可能な信号伝送器に関する。

＜従来の技術＞温度や圧力、流量等のプロセス量は、各種のセンサに
よって検出され、その後信号伝送器によりゼロ点やスパ
ン調整等が行われ、例えば４〜20mAのように規格化され
た信号に変換されて、計器室に伝送される。

この様な信号伝送器の最近のものは、内部にマイクロ
プロセッサを搭載しており、そのインテリリジェンス機
能を利用して、ゼロ点やスパン調整、さらには必要な演
算等を行うように構成されている。

＜発明が解決しようとする課題＞従来のマイクロプロセッサを搭載したこの種の信号伝
送器は、マイクロプロセッサが動作異常になると、出力
信号が得られなくなったり、上下限のリミット値になっ
たりする不具合があった。

本発明は、この様な点に鑑みてなされたもので、マイ
クロプロセッサが動作異常になっても、所定の精度を有
する出力信号を引き続いて出力できる信号伝送器を提供
することを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞前記した課題を解決する本発明は、伝送すべき信号を出力するセンサ部と、このセンサ部からの電気信号を増幅するプリアンプ
と、このプリアンプからの信号を受け、ゼロ点、スパン値
の調整を行う変換増幅器と、前記プリアンプからの信号を受け、これをディジタル
信号に変換するA/D変換器と、このA/D変換器からの信号を入力するマイクロプロセ
ッサと、このマイクロプロセッサからの演算出力をアナログ信
号に変換するD/A変換器と、前記マイクロプロセッサの動作異常を監視する監視手
段と、前記変換増幅器からの信号と、前記D/A変換器からの
信号のいずれかを、前記監視手段からの信号に従って切
換えて出力するスイッチと、このスイッチで選択された信号を電流信号に変換する
電圧／電流変換部とを備えて構成される。

＜作用＞マイクロプロセッサの動作が正常のとき、スイッチは
このマイクロプロセッサからの出力を選択している。こ
の状態で、変換増幅器はプリアンプからの信号を入力
し、ゼロ点、スパン値の調整を行い常時その信号をスイ
ッチに向けて出力している。この時ゼロ点、スパン値の
調整はマイクロプロセッサの出力に基づいて制御されて
いる。

監視手段がマイクロプロセッサの動作異常を検出する
と、スイッチは変換増幅器の出力信号を選択し、ここか
らの信号をスイッチを経て電圧／電流変換部に出力す
る。

＜実施例＞以下図面を用いて、本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例を示す構成ブロック図で
ある。図において、１はセンサ部で、ここでは例えば圧
力信号を受け、電極間の距離を変えて容量変化とし、こ
れを電気信号に変換することで圧力を検出するようなセ
ンサを例示している。

２はセンサ部１からの電気信号を増幅するプリアン
プ、３はプリアンプ２からの信号を受け、ゼロ点、スパ
ン値の調整を行う変換増幅器である。

４はプリアンプ２からの信号を受け、これをディジタ
ル信号に変換するA/D変換器、５はA/D変換器４からの信
号を入力するマイクロプロセッサ、６はマイクロプロセ
ッサ５からの演算出力をアナログ信号に変換するD/A変
換器である。

71,72はマイクロプロセッサ５にバスを介して接続さ
れるメモリで、ROM及びRAMが用いられている。

８はマイクロプロセッサ５の動作異常を監視する監視
手段で、例えばウォッチドックタイマーが用いられてい
る。９は変換増幅器３からの信号と、D/A変換器６から
の信号のいずれかを、監視手段８からの信号に従って切
換えて出力するスイッチである。

10はスイッチ９で選択された信号を電流信号に変換す
る電圧／電流変換部（V/I変換部）で、ここからの電流
信号は、例えば４〜20mAの規格化された電流信号となっ
て、計器室等に伝送される。11は電源部で、停電，復電
の管理や、内部で使用する電力を各部分に供給する。な
お、この電源部は、電池を内部に持つものでもよいし、
例えば伝送路が２線式で構成される場合は、受信端側か
ら２線伝送路を介して送られる電力を利用するものでよ
い。

第２図は、第１図における変換増幅器３の具体的な構
成を示すブロック図である。

31はOPアンプ、32はゼロ調整用の抵抗で、ここで分圧
された電圧はOPアンプ31の一方の入力端に印加されてい
る。33はOPアンプの出力端に接続されたスパン調整用の
抵抗で、ここで分圧された電圧は、OPアンプ31の他方の
入力端に帰還されている。

ここで、ゼロ調整用の抵抗32及びスパン調整用の抵抗
33は、いずれも例えばEEPROMと抵抗で構成される電子ボ
リュームが用いられており、マイクロプロセッサ５から
の信号によって、制御が可能のように構成されている。

このように構成した装置の動作を説明すれば以下の通
りである。

第３図は、動作の一例を示すタイムチャートである。
ここでは、装置の電源が投入された時点からの動作を例
示してある。

（イ）に示すように電源がオンされると、電源部11がこ
れを検出し、伝送器の最少駆動電圧以上になった時点
で、（ロ）に示すように復電管理信号ａを監視手段８に
出力する。監視手段８は、この復電管理信号ａを受ける
と、CPUリセット信号ｄを（ホ）に示すように出力（ロ
ーレベルからハイレベル）し、マイクロプロセッサ５を
スタートさせる。マイクロプロセッサ５は、所定の初期
処理を実行後、通常の入出力演算を開始した時、監視手
段８に一定周期T1で、（ニ）に示すようにリセット信号
ｃを出力する。このリセット信号（ローレベル信号）ｃ
はマイクロプロセッサ５が正常な動作を続けている間
は、定周期T1で出力される。

監視手段８は、マイクロプロセッサ５から一定周期で
リセット信号ｃが出力されている間は、出力制御信号ｂ
を（ハ）に示すようにローレベルにする。この出力制御
信号ｂは、変換増幅器３、マイクロプロセッサ５および
スイッチ９に与えられており、スイッチ９は、出力制御
信号ｂがローレベルの間は、（ヘ）に示すように、接点
9A側に接続され、D/A変換器６を介してマイクロプロセ
ッサ５からの信号を選択し、V/I変換部10を経て出力す
る。

この様なマイクロプロセッサ５の動作が正常に行われ
ている間は、マイクロプロセッサ５は、プリアンプ２の
出力をA/D変換器４を介して入力し、ゼロ点，スパン調
整，リニア演算，温度補正演算等を行い、その演算結果
をD/A変換器６およびスイッチ９を経て、V/I変換部10出
力する動作をしている。また、変換増幅器３に対して
は、ゼロ点調整用抵抗32やスパン値調整用抵抗33の制御
信号を出力している。

ここで、プリアンプ２の出力は、例えばセンサ部１が
０〜20Kgf/cmの圧力を検出するの対して、1V〜5Vの電圧
を出力するものとする。

そして、マイクロプロセッサ５は、０〜10Kgf/cmの測
定レンジが設定された時点で、変換増幅器３に対して、
そのゲインを２倍、プリアンプ２の出力１〜3Vに対して
は、１〜5Vの電圧を出力するように、各抵抗の値を制御
する。

マイクロプロセッサ５が正常動作を行っている状態か
ら、動作異常になると、（ニ）の破線部分に示すよう
に、マイクロプロセッサ５からリセット信号ｃが監視手
段８に出力されなくなる。

監視手段８は、一定周期でリセット信号ｃが出力され
ないのを受け、マイクロプロセッサの動作異常を検出
し、（ハ）に示すように、出力制御信号ｂをハイレベル
にすると共に、（ホ）に示すようにマイクロプロセッサ
５に対して、一定周期T2でCPUリセ４ット信号ｄを出力
し、マイクロプロセッサ５の動作回復を待つ。

出力制御信号ｂがハイレベルになると、スイッチ９
は、接点9B側に接続され、変換増幅器３からの出力を選
択し、V/I変換部10に出力する。

ここで、変換増幅器３は、既に０〜10Kgf/cmの測定レ
ンジが設定された時点で、マイクロプロセッサ５からの
制御信号により、プリアンプ２の出力１〜3Vに対して、
１〜5Vの電圧を出力するように、各抵抗の値が設定され
ているので、マイクロプロセッサ５からの演算結果に近
い値（演算精度は落ちる）を引き続き出力することとな
る。

以上の動作により、マイクロプロセッサ５の動作が異
常になっても、V/I変換部10からは、変換増幅器３によ
り一定の精度の出力信号を引き続いて出力させることが
できる。しかも、マイクロプロセッサ５による出力信号
と、変換増幅器３による出力信号とは、ほぼ同じ値にな
るものであるから、この切り換えは、出力信号に大きな
バンプを引き起こすこと無く、スムーズに行える。

マイクロプロセッサ５の動作が正常に回復すると、マ
イクロプロセッサ５は監視手段８に対して、（ニ）に示
すようにリセット信号ｃが再び出力されるようになり、
これを受けた監視手段８は、出力制御信号ｂを（ハ）に
示すようにローレベルにし、スイッチ９は（ヘ）に示す
ように接点9A側に接続され、マイクロプロセッサ５から
の出力をD/A変換器６、スイッチ９を経て再び出力す
る。

なお、上記の実施例では、センサ部１は圧力信号を容
量変化により検出するものを例示したが、測定プロセス
量に従って、各種のセンサが使用可能である。

＜発明の効果＞以上詳細に説明したように、本発明によれば、マイク
ロプロセッサが何等かの原因で動作異常になったとして
も、変換増幅器の動作により引き続き一定精度の出力信
号を出力できるもので、信頼性の高い信号伝送器が提供
できる。

本発明は、比較的安価に高い信頼性が要求される原子
力プラントや、重要なプラントに用いられる信号伝送器
に適用して、効果が極めて高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第２
図は第１図における変換増幅器の具体的な構成を示すブ
ロック図、第３図は動作の一例を示すタイムチャートで
ある。１……センサ部、２……プリアンプ３……変換増幅器、４……A/D変換器５……マイクロプロセッサ、６……D/A変換器 71,72……ROM,RAM ８……監視手段、９……スイッチ 10……電圧／電流変換部（V/I変換部） 11……電源部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】伝送すべき信号を出力するセンサ部と、このセンサ部からの電気信号を増幅するプリアンプと、このプリアンプからの信号を受け、ゼロ点、スパン値の
調整を行う変換増幅器と、前記プリアンプからの信号を受け、これをディジタル信
号に変換するA/D変換器と、このA/D変換器からの信号を入力するマイクロプロセッ
サと、このマイクロプロセッサからの演算出力をアナログ信号
に変換するD/A変換器と、前記マイクロプロセッサの動作異常を監視する監視手段
と、前記変換増幅器からの信号と、前記D/A変換器からの信
号のいずれかを、前記監視手段からの信号に従って切換
えて出力するスイッチと、このスイッチで選択された信号を電流信号に変換する電
圧／電流変換部とを備え、前記変換増幅器はゼロ点、スパン値の調整が前記マイク
ロプロセッサの出力に基づいて制御され、前記監視手段
がマイクロプロセッサの動作異常を検出すると、前記変
換増幅器の出力がスイッチを経て電圧／電流変換部に出
力されるようにした信号伝送器。