JP2000304148A - バルブポジショナ及び電空変換器 - Google Patents
バルブポジショナ及び電空変換器Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B9/00—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member
- F15B9/02—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type
- F15B9/08—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type controlled by valves affecting the fluid feed or the fluid outlet of the servomotor
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Abstract
しつつ部品点数が少なく回路構成の簡単なバルブポジシ
ョナ及び電空変換器を提供することを目的とする。 【解決手段】 入力端子を介して設定値情報を含む電流
信号を入力し、この設定値と一致するように空気圧信号
の制御演算を行うデジタル演算回路と、このデジタル演
算回路の制御出力を空気圧信号に変換する電空変換モジ
ュールとを有するバルブポジショナにおいて、前記電流
信号から内部電源電圧を生成する電源電圧発生手段と、
前記電源電圧発生手段と直列接続された可変インピーダ
ンス回路と、前記可変インピーダンス回路のインピーダ
ンスを制御する可変インピーダンス制御回路と、前記可
変インピーダンス回路と並列接続された前記電空変換モ
ジュールとを備えた。
Description
う機能を有するマイクロプロセッサを搭載したバルブポ
ジショナに関わり、特に限られた電流でありながら電空
変換モジュールに割り当てる電流を増加できる改良に関
する。また、本発明は電気信号を空気信号に変換する電
空変換器にも適用される。
直接制御するもので、フィードバック信号はバルブ開度
信号やステムの位置信号となっている。電空変換器は、
例えば4−20mA等の電気信号を0.2−1.0[kg
f/cm2]等の空気圧信号に変換するものである。バルブ
ポジショナは、例えば本出願人の提案に掛かる特開平9
−144703号に開示されている。
成図である。同図において、入力端子T1、T2には、
バルブポジショナ100に対する、例えば4−20mA
等電流信号を用いた操作信号が入力される。
(Variable Impedance)3とシャントレギュレータ(S
hunt Regulator)4は入力端子T1、T2に接続され
ており、シャントレギュレータ4のプラス側にはバルブ
ポジショナの内部回路を駆動する内部電源電圧V2が発
生する。シャントレギュレータ4はツェナーダイオード
や集積回路及びその周辺素子によって実現するもの等が
用いられる。
e Control Circuit)1は、入力端子T1、T2に接
続され、可変インピーダンス回路3のインピーダンスを
調整して、入力端子T1、T2の端子間電圧を通常12
V以下のほぼ一定の電圧に制御する。この動作によっ
て、操作信号の直流領域では、入力端子T1、T2の端
子間は低インピーダンス状態に保持される。尚、一般的
に、可変インピーダンス回路3に用いる可変インピーダ
ンス素子は、npnやpnpトランジスタ、またはFET(電
解効果トランジスタ)が用いられる。
DC−DCコンバータ(DC-DC Converter)5は、シャ
ントレギュレータ4から供給される内部電源電圧V2を
降圧して電流容量を増加させるために用いるもので、消
費電流の大きい電空変換モジュール14やマイクロコン
トローラ9に動作用電圧V3を供給する。図9のような
バルブポジショナは、入力信号の電流の制限により、少
なくとも4mA以下、一般的に3.6mA以下で動作す
る必要があるため、DC−DCコンバータ5を用いて電
流容量を稼いでいる。尚、一般的に、このような用途に
用いるDC−DCコンバータは、チャージポンプ方式や
スイッチングレギュレータ方式の降圧型DC−DCコン
バータが用いられる。
流検出回路(Current Detector)7は、入力端子T
1、T2に入力された電流信号を検知するもので、この
検知した信号はA/D変換器(ADC)8に送られる。
尚、一般的に、電流検出素子2は抵抗であり、電流検出
回路7は演算増幅器を用いた増幅器である。
rcuits)6は、相手機器(図示せず。)から送られたリ
クエスト信号を受信すると共に相手機器に対するレスポ
ンス信号をデジタル通信により送信する。ここで、相手
機器は、2線の送信路を介して入力端子T1、T2と接
続されている。
r)9は、デジタル通信とバルブ16の位置制御を行う
ものでマイクロプロセッサとメモリ等の周辺回路から構
成され、リクエスト信号やレスポンス信号等の通信処理
プログラム、並びにPID制御やファジー制御等の制御
プログラムが格納されている。D/A変換器(DAC)1
0は、マイクロコントローラ9の制御出力がデジタル信
号であるのをアナログ信号に変換する。駆動回路(Driv
er)13は、D/A変換器10から送られたアナログ信
号を増幅やインピーダンス変換して電空変換モジュール
(E/P Module)14に送る。センサーインタフェース
部(Sensor Interface)11は、位置センサ(Positio
n Sensor)12の信号を処理して、A/D変換器8に
送る。A/D変換器8は、電流検出回路7から送られる
入力電流信号と、センサーインタフェース部11から送
られるバルブ16の位置信号をデジタル信号化してマイ
クロコントローラ9に送る。
ジュール(E/P Module)14は、入力された駆動電流
を空気圧信号に変換するもので、例えばトルクモータに
よりノズルの空気圧を制御している。コントロールリレ
ー(Control Relay)15は、空気圧信号を増幅するも
ので、例えば0.2−1.0[kgf/cm2]の空気圧信号
によってバルブ16を開閉駆動する。バルブ16の弁開
度は、バルブ16のステムの位置変動と相関があるの
で、このステムの位置を位置センサ12で検出する。
−20mA等の操作信号を授受する2線式伝送路に、所
定のプロトコルに従ったデジタル信号を重畳させること
によって相手機器とバルブポジショナとの間でデジタル
通信が行える。また、相手機器とのデジタル通信を行う
ためには、相手機器から送られたデジタル通信信号の波
形を入力端子T1、T2の端子間に発生させるために、
通信周波数帯域内では入力端子T1、T2の端子間のイ
ンピーダンスを一定の高い値に保つ必要がある。従っ
て、インピーダンス制御回路1は、可変インピーダンス
回路3のインピーダンスを通信帯域内では例えば230
から1100Ωの高い値となるように制御する。
信号をセンサインターフェース部11とA/D変換器8
を介してマイクロコントローラ9に送り、マイクロコン
トローラ9で制御演算を行い、制御出力をD/A変換器
10を介して駆動回路13に送る。そして、駆動回路1
3→電空変換モジュール14→コントロールリレー15
→バルブ16の順路で、バルブ16を駆動して弁開度を
目標値に制御している。
能を備えたバルブポジショナの典型的な動作仕様は次の
ようになっている。 最小動作端子間電圧:12Vdc(入力端子T1、T
1) 最小動作電流:3.6mA
は、入力端子T1、T2に供給される4mAの範囲内で
機能させる必要がある。他方、マイクロコントローラ9
にマイクロプロセッサを用いる場合、省エネ技術の進歩
により電子デバイスの消費電力は年々減少しているもの
の、尚、マイクロプロセッサを用いない回路に比較する
と、電空変換モジュール14に対する電流は制限され
る。しかし、電空変換モジュール14の多くは電流で動
作するデバイスなので、電空変換モジュール14に対す
る電流配分を減らすとバルブの応答性が悪くなったり、
温度等の外乱に対する安定性のマージンがなくなるとい
う課題があった。
位置制御の安定性を得るためにできるだけクロック周波
数を上げて制御演算の制御周期を短くする必要がある
が、クロック周波数を上げるためにはマイクロプロセッ
サ自身の消費電流が増大してしまうという課題があっ
た。
て与えられた電力を有効に利用するために、図9に示し
たような電源電圧を降圧するDC−DCコンバータ5を
用いて、電空変換モジュール14を含む内部回路への供
給電流を稼ぐ手法が考えられる。このDC−DCコンバ
ータ5の実現方式としてコンデンサを用いたチャージポ
ンプ方式、またはインダクタンスを用いた降圧型スイッ
チングレギュレータが一般的であるが、これらの方式
は、実装面積や部品点数の増大を招くため製作コストが
増加するという課題があった。更に、降圧型スイッチン
グレギュレータを用いた場合、スイッチングノイズによ
る他の回路への悪影響が問題となる場合がある。
与えられた電力を有効に利用するための他の手法として
米国特許5431182号に開示されたものがある。こ
れによると、2個の電源回路と上下に直列に接続し、一
方の電源をデジタル回路への電力供給用とし、他方の電
源をその他の回路への電力供給用とするものである。し
かし、二つの電源回路に接続された回路間の信号のやり
とりには、電源系の違いを吸収するレベルシフト回路が
必要となり、回路が複雑化するという課題があった。上
述の各種の事情は、電空変換器についても同様である。
電空変換モジュールに対する電流配分を大きくしつつ、
部品点数が少なく回路構成の簡単なバルブポジショナ及
び電空変換器を提供することを目的とする。
るために請求項1に記載の発明では、入力端子を介して
設定値情報を含む電流信号を入力し、この設定値と一致
するように弁開度を制御する制御演算を行うデジタル演
算回路と、このデジタル演算回路の制御出力を空気圧信
号に変換する電空変換モジュールとを有するバルブポジ
ショナにおいて、前記入力端子と回路コモン電位間に直
列接続された、前記電流信号から内部電源電圧を生成す
る電源電圧発生手段と、直流領域でのインピーダンスが
低く、デジタル通信の周波数帯域でのインピーダンスが
高い可変インピーダンス回路と、前記可変インピーダン
ス回路と並列接続された電空変換モジュールと、前記可
変インピーダンスを制御するインピーダンス制御回路を
備えたことを特徴とするものである。
ーダンス回路に流れる電流を制御することが可能とな
り、前記電空変換モジュールを駆動するために必要な電
流を優先的に配分することが可能となる。
ス制御回路を用いて、入力端子から入力される電流信号
の電流値から電空変換モジュールを駆動するために必要
な大きさの電流を減算した大きさの電流が流れるように
前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを制御す
ることによって実現できる。
御回路に起動時の入力端子間電圧の増加を抑止するタイ
ミング回路を備えることによって、バルブポジショナの
起動を円滑に行うことが可能となる。
して設定値情報を含む電流信号を入力し、この設定値と
一致するように弁開度を制御する制御演算を行うデジタ
ル演算回路と、このデジタル演算回路の制御出力を空気
圧信号に変換する電空変換モジュールとを有すると共
に、前記電流信号の送られる伝送路を用いてデジタル通
信を行うデジタル通信回路を有するバルブポジショナに
おいて、前記電流信号から内部電源電圧を生成する電源
電圧発生手段と、前記電源電圧発生手段と直列接続され
た直流領域でのインピーダンスが低く、デジタル通信の
周波数帯域でのインピーダンスが高い可変インピーダン
ス回路と、前記可変インピーダンス回路のインピーダン
スを制御する可変インピーダンス制御回路と、前記可変
インピーダンス回路と並列接続された前記電空変換モジ
ュールと、を備えることを特徴とするものである。
送られる伝送路に接続された相手機器とのデジタル通信
が可能となると共に前記可変インピーダンス回路に流れ
る電流を制御することが可能となり、前記電空変換モジ
ュールを駆動するために必要な電流を優先的に配分する
ことが可能となる。
ス制御回路を用いて、入力端子から入力される電流信号
の電流値から電空変換モジュールを駆動するために必要
な大きさの電流を減算した大きさの電流が流れるように
前記可変インピーダンス回路を制御することによって実
現できる。
御回路に起動時の入力端子間電圧の増加を抑止するタイ
ミング回路を備えることによって、バルブポジショナの
起動を円滑の行うことが可能となる。
に記載の発明では、入力端子を介して設定値情報を含む
電流信号を入力し、この設定値と一致するように空気圧
信号の制御演算を行うデジタル演算回路と、このデジタ
ル演算回路の制御出力を空気圧信号に変換する電空変換
モジュールとを有する電空変換器において、前記入力端
子と回路コモン電位間に直列接続された、前記電流信号
から内部電源電圧を生成する電源電圧発生手段と、直流
領域でのインピーダンスが低く、デジタル通信の周波数
帯域でのインピーダンスが高い可変インピーダンス回路
と、前記可変インピーダンス回路と並列接続された電空
変換モジュールと、前記可変インピーダンスを制御する
インピーダンス制御回路を備えたことを特徴とするもの
である。
ーダンス回路に流れる電流を制御することが可能とな
り、前記電空変換モジュールを駆動するために必要な電
流を優先的に配分することが可能となる。
ス制御回路を用いて、入力端子から入力される電流信号
の電流値から電空変換モジュールを駆動するために必要
な大きさの電流を減算した大きさの電流が流れるように
前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを制御す
ることによって実現できる。
御回路に起動時の入力端子間電圧の増加を抑止するタイ
ミング回路を備えることによって、電空変換器の起動を
円滑に行うことが可能となる。
介して設定値情報を含む電流信号を入力し、この設定値
と一致するように空気圧信号の制御演算を行うデジタル
演算回路と、このデジタル演算回路の制御出力を空気圧
信号に変換する電空変換モジュールとを有すると共に、
前記電流信号の送られる伝送路を用いてデジタル通信を
行うデジタル通信回路を有する電空変換器において、前
記電流信号から内部電源電圧を生成する電源電圧発生手
段と、前記電源電圧発生手段と直列接続された直流領域
でのインピーダンスが低く、デジタル通信の周波数帯域
でのインピーダンスが高い可変インピーダンス回路と、
前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを制御す
る可変インピーダンス制御回路と、前記可変インピーダ
ンス回路と並列接続された前記電空変換モジュールと、
を備えることを特徴とするものである。
送られる伝送路に接続された相手機器とのデジタル通信
が可能となると共に前記可変インピーダンス回路に流れ
る電流を制御することが可能となり、前記電空変換モジ
ュールを駆動するために必要な電流を優先的に配分する
ことが可能となる。
ンス制御回路を用いて、入力端子から入力される電流信
号の電流値から電空変換モジュールを駆動するために必
要な大きさの電流を減算した大きさの電流が流れるよう
に前記可変インピーダンス回路を制御することによって
実現できる。
制御回路に起動時の入力端子間電圧の増加を抑止するタ
イミング回路を備えることによって、電空変換器の起動
を円滑の行うことが可能となる。
説明する。図1は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。同図において、従来例として説明した図9と同一作
用をするものには同一符号を付し、特に必要なもの以外
はその説明を省略する。
ーダンス回路3とシャントレギュレータ4は従来例と同
様に入力端子T1、T2に接続されており、インピーダ
ンス制御回路1は、入力端子T1、T2の端子間電圧を
通常12V以下のほぼ一定の電圧に制御する。また、操
作信号の直流領域では入力端子T1、T2の端子間を低
インピーダンス状態に保持し、通信周波数帯域内では入
力端子T1、T2の端子間のインピーダンスを一定の高
い値に保持している。シャントレギュレータ4は、内部
回路を駆動する内部電源電圧V2を発生している。
ントレギュレータ4及びインピーダンス制御回路1を実
現する回路例である。入力端子T1は、並列接続された
抵抗R2とコンデンサC1を介して差動増幅器U1のプ
ラス端子に接続されると共に、可変インピーダンス回路
3として用いられたnチャンネルJFETQ1のドレイ
ンに接続される。入力端子T2は、直列接続されたコン
デンサC2と抵抗R3を介して差動増幅器U1のプラス
端子に接続されると共に、電流検出素子2として用いら
れた抵抗Rinの一端に接続される。抵抗Rinの他の
一端は抵抗R1を介して差動増幅器U1のプラス端子に
接続されると共に、回路コモン電位に接続されている。
nチャンネルJFETQ1のソースは、一端を回路コモ
ン電位に接続されたシャントレギュレータ4の他の一端
に接続され、ゲートはレベルシフト用ダイオードD1、
D2、D3を介して差動増幅器U1の出力に接続されて
いる。直列接続された抵抗R5とR6は、シャントレギ
ュレータ4に並列接続され、抵抗R5とR6の接続点は
差動増幅器U1のマイナス端子に接続される。また、n
チャンネルJFETQ1のゲートとソースは、ダイオー
ドバイアス用抵抗R7によって接続され、コンデンサC
4は、シャントレギュレータ4に並列接続されている。
更に、送受信回路6の出力Txsignalは、直列接
続されたコンデンサC3と抵抗R4を介して差動増幅器
U1のマイナス端子に接続される。従って、同図におい
て、可変インピーダンス回路23として用いられたnチ
ャンネルJFETQ1と電流検出素子2として用いられ
た抵抗Rinとシャントレギュレータ4を除く部分が図
1におけるインピーダンス制御回路1である。
の入力端子T1、T2の端子間電圧Vtは、入力端子T
1より流れ込む電流をIin、差動増幅器U1のマイナ
ス端子に印加される電圧をVr、可変インピーダンス3
によって生成される電圧をV1とすると、 Vt=V1+Iin×Rin=(1+R2/R1)×V
r+Iin×Rin と、表され、この領域では低インピーダンスとなる。
タル通信帯域内での入力端子T1、T2の端子間インピ
ーダンス|Z|及び周波数帯域flz〜fhzは、 |Z|=R2/R3×Rin flz=1/(2π×R3×C2) fhz=1/(2π×R2×C1) と、表され、この領域では高インピーダンスとなる。但
し、差動増幅器U1は、上記の制御を行うために充分な
周波数帯域をもつものを使用する。
送信振幅Tx周波数帯域fltx〜fhtxは、 Tx=R2/R4×(Txsignal) fltx=1/(2π×R4×C3) fhtx=1/(2π×R2×C1) である。尚、送受信回路6の出力Txsignalは、
不要な高調波を送信しないように一次遅れ回路等によっ
て予め高調波を除去することが望ましい。
ギュレータ回路33と電空変換モジュール14が上記の
ように構成された可変インピーダンス回路3と並列接続
されている。電流レギュレータ回路33は、D/A変換
器10から出力されるアナログ信号を電流信号に変換し
て電空変換モジュール14に入力するものである。
る回路例である。電流可変素子として用いられるnチャ
ンネルJFETQ10はドレインが電空変換モジュール
14に接続され、ソースが抵抗Rfを介して内部電源電
圧V2に接続されている。分圧抵抗R10とR11は内
部電源電圧V2とD/A変換器10が出力するアナログ
信号DACsignalの差電圧を分圧して差動増幅器
U10のプラス端子に入力している。分圧抵抗R13と
R12はJFETQ10のソース電圧と回路コモン電位
の差電圧を分圧して差動増幅器U10のマイナス端子に
入力している。差動増幅器U10はJFETQ10のゲ
ートにレベルシフト用ダイオードD10、D11、D1
2を介して制御信号を送り、JFETQ10を可変抵抗
として動作させて電空変換モジュール14の供給電流I
14を定めている。また、JFETQ10のゲートとソ
ースに接続された抵抗R14とレベルシフト用ダイオー
ドD10、D11、D12はJFETQ10のゲートを
駆動するためのものである。抵抗Rfは、電空変換モジ
ュール14の供給電流I14を検出するための抵抗で、
ここで電空変換モジュール14に流れる供給電流I14
は、R11=R13、R10=R12の関係がある時、 I14=DAsignal×(R11/R10)/Rf である。
6の位置は入力端子T1、T2から入力された操作信号
に従ってマイクロコントローラ9によって制御される。
その間、電空変換モジュール14に流れる供給電流I1
4はダイナミックに変化するが、インピーダンス制御回
路1は、可変インピーダンス回路3に流れる電流をI3
とすると、 I3=Iin−I14 となるように可変インピーダンス回路3を調整して、入
力端子T1、T2の端子間電圧を一定の電圧に制御する
ため、電空変換モジュール14と可変インピーダンス回
路3は並列に共存することが可能である。
電流消費量の大きい電空変換モジュール14と可変イン
ピーダンス回路3を並列に共存させることによって、電
空変換モジュール14が必要とする電流を優先的に電空
変換モジュール14に配分することが可能である。
施例の全体構成図である。図1と異なる点は、位置セン
サ12に代えて圧力センサ(Pressure Sensor)37を
備えた点である。圧力センサ37はコントロールリレー
15の出力空気圧信号を入力とする。このように構成す
ると、制御対象がバルブ16の入力空気圧なので、電空
変換器にそのまま適用できる。この場合、電空変換器に
おいてもバルブポジショナで得られたと同様の効果が得
られる。
的としたバルブポジショナだけでなく、米国特許568
4451号や米国特許5451923号に開示されたよ
うなフィールドコントローラ機能付きのバルブポジショ
ナにも適用することが可能である。
機能付きのバルブポジショナに適用する実施例の全体構
成図である。図1と異なる点は、マイクロコントローラ
9にフィールドコントローラ用演算プログラムを具備す
ると共にプロセス入力端子T3、T4及び電流検出素子
(Current Sens)40及び電流検出回路(CurrentDete
ctor)41を備えた点である。プロセス入力端子T3、
T4から入力されたプロセス信号は電流検出素子40及
び電流検出回路41で電流信号を検出され、この電流信
号はA/D変換器8を介してマイクロコントローラ9の
フィールドコントローラ用演算プログラムに取得され
る。このように構成された装置において、フィールドコ
ントローラへの設定値信号を入力端子T1、T2に入力
し、例えば流量計から出力される4−20mAのプロセ
ス信号を入力端子T3、T4に入力することによって、
流量計を流れる流量をバルブ16によって入力端子T
1、T2に入力された設定値に保つことが可能である。
尚、ここで得られた効果はフィールドコントローラ付電
空変換器に適用できることは言うまでもない。
におけるインピーダンス制御回路1にタイミング回路5
0を付加して起動特性を改善した実施例である。本発明
のバルブポジショナは、例えばコンピュータシステムを
利用した中央監視システムや分散制御システム(以下、
DCSという。)から出力される操作信号を入力端子T
1、T2に入力してバルブの制御を行うが、一般的にD
CSでは、DCS自身が出力した操作信号を常に監視
し、例えば、DCS自身が出力した操作信号の電流に対
する端子間電圧が一定値を超えた場合、DCSでは操作
信号を送る信号線が断線したと判断し、断線警報を発す
る場合がある。
子T1に入力された操作信号がゼロの状態からステップ
的に立ち上がった場合、内部回路が立ち上がる際に、過
渡的にインピーダンス制御回路1の制御出力信号IU1
がカットオフし、入力端子T1、T2の端子間電圧が定
常値を大きく超える場合が有り得る。この時、DCS
は、断線警報を出力する場合がある。
がタイミング回路50である。具体的な回路例を図7に
示す。同図は、図2で説明した可変インピーダンス回路
3とシャントレギュレータ4及びインピーダンス制御回
路1を実現する回路例にタイミング回路50を付加した
場合の回路例である。
は、差動増幅器U1のマイナス端子に抵抗R6と並列接
続されたコンデンサC50を付加し、抵抗R6と共に遅
れ回路を形成することで、回路が立ち上がる際に差動増
幅器U1をプラス電源側に振り切らせるようにした点で
ある。
端子T1、T2の端子間電圧の波形図である。同図にお
いて61はステップ状に入力された操作信号Iinであ
り、62はタイミング回路50を用いない場合のバルブ
ポジショナの端子間電圧であり、63はタイミング回路
50を用た場合のバルブポジショナの端子間電圧であ
る。同図より明らかなように、本発明のバルブポジショ
ナにタイミング回路50を付加することによって、操作
信号がステップ状に入力された場合であっても円滑にバ
ルブポジショナを起動することが可能となる。尚、ここ
で得られた効果は、上述の電空変換器やフィールドコン
トローラ付バルブポジショナ及び電空変換器においても
適用できることは言うまでもない。
例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明は、上記実施例に限定されること
なく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、
変形をも含むものである。つまり本発明は、電流を外部
からの入力信号とし、それを内部回路への動力源として
使用する電空変換要素を具備するすべての装置に適用す
ることが可能である。
は、nチャンネルJFETに限らず例えば、npn及びpnp
トランジスタ、MOS−FET、またはこれらを組み合
わせて構成された電子回路等、電流値を変化させること
が可能なものであれば置きかえることが可能である。こ
のことは、図3で用いられたnチャンネルJFETQ1
0においても同様である。
て可変インピーダンス回路3、シャントレギュレータ
4、電流検出素子2の順で接続されているが、この順序
は変更しても差し支えない。つまり、本発明の趣旨は、
電流検出素子2によって入力端子T1から入力されるほ
ぼすべての電流値が検出可能であり、且つ、可変インピ
ーダンス回路2と電空変換モジュール14が並列接続さ
れていれば達成される。
源電圧V2はシャントレギュレータ4のみによって発生
しているが、従来例と同様に内部電源電圧V2からDC
−DCコンバータを用いて更に電流容量を稼ぐことも可
能である。これによって更に大きな内部回路への供給電
流が確保できる。
た電流信号を空気圧信号に変換するものについて説明し
たが、その他の原理、例えば電圧から力を発生させる圧
電素子の原理を利用したものを用いても良い。この場
合、図1の電空変換モジュールにはD/A変換器10か
ら電流信号でなく電圧信号が入力され、電流レギュレー
タ33は不要となるが、可変インピーダンス回路2と電
空変換モジュール14が並列接続された構成となってい
れば、本発明の範囲である。
本発明によれば次のような効果がある。請求項1から3
に記載の発明では、電流消費量の大きな電空変換モジュ
ールに対する電流配分を大きくしつつ、部品点数が少な
く回路構成の簡単なバルブポジショナを提供することが
可能となる。また、本発明によれば、電源電圧を降圧す
るDC−DCコンバータや特別な電源回路を用いず、内
部回路の電流配分を変化させて電流消費量の大きな電空
変換モジュールに必要な電流を供給するため、電流の利
用効率がよく、結果的にマイクロコントローラに、より
多くの電流を与えることが可能となる。
費量の大きな電空変換モジュールに対する電流配分を大
きくしつつ、部品点数が少なく回路構成の簡単な相手機
器とのデジタル通信が可能なバルブポジショナを提供す
ることが可能となる。また、本発明によれば、電源電圧
を降圧するDC−DCコンバータや特別な電源回路を用
いず、内部回路の電流配分を変化させて電流消費量の大
きな電空変換モジュールに必要な電流を供給するため、
電流の利用効率がよく、結果的にマイクロコントローラ
に、より多くの電流を与えることが可能となる。
費量の大きな電空変換モジュールに対する電流配分を大
きくしつつ、部品点数が少なく回路構成の簡単な電空変
換器を提供することが可能となる。また、本発明によれ
ば、電源電圧を降圧するDC−DCコンバータや特別な
電源回路を用いず、内部回路の電流配分を変化させて電
流消費量の大きな電空変換モジュールに必要な電流を供
給するため、電流の利用効率がよく、結果的にマイクロ
コントローラに、より多くの電流を与えることが可能と
なる。
流消費量の大きな電空変換モジュールに対する電流配分
を大きくしつつ、部品点数が少なく回路構成の簡単な相
手機器とのデジタル通信が可能な電空変換器を提供する
ことが可能となる。また、本発明によれば、電源電圧を
降圧するDC−DCコンバータや特別な電源回路を用い
ず、内部回路の電流配分を変化させて電流消費量の大き
な電空変換モジュールに必要な電流を供給するため、電
流の利用効率がよく、結果的にマイクロコントローラ
に、より多くの電流を与えることが可能となる。
す構成図である。
ある。
ある。
である。
ブポジショナに適用する実施例の構成図である。
示す構成図である。
示す回路図である。
ある。
Claims (12)
- 【請求項1】入力端子を介して設定値情報を含む電流信
号を入力し、この設定値と一致するように弁開度を制御
する制御演算を行うデジタル演算回路と、このデジタル
演算回路の制御出力を空気圧信号に変換する電空変換モ
ジュールとを有するバルブポジショナにおいて、 前記電流信号から内部電源電圧を生成する電源電圧発生
手段と、 前記電源電圧発生手段と直列接続された可変インピーダ
ンス回路と、 前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを制御す
る可変インピーダンス制御回路と、 前記可変インピーダンス回路と並列接続された前記電空
変換モジュールと、 を備えることを特徴とするバルブポジショナ。 - 【請求項2】前記インピーダンス制御回路は、前記入力
端子から入力される電流信号の電流値から前記電空変換
モジュールを駆動するために必要な大きさの電流を減算
した大きさの電流が流れるように前記可変インピーダン
ス回路のインピーダンスを制御し、前記入力端子間の電
圧を一定に保持するように構成されたことを特徴とする
請求項1に記載のバルブポジショナ。 - 【請求項3】前記インピーダンス制御回路は、起動時の
入力端子間電圧の増加を抑止するタイミング回路を備え
たことを特徴とする請求項1に記載のバルブポジショ
ナ。 - 【請求項4】入力端子を介して設定値情報を含む電流信
号を入力し、この設定値と一致するように弁開度を制御
する制御演算を行うデジタル演算回路と、このデジタル
演算回路の制御出力を空気圧信号に変換する電空変換モ
ジュールとを有すると共に、前記電流信号の送られる伝
送路を用いてデジタル通信を行うデジタル通信回路を有
するバルブポジショナにおいて、 前記電流信号から内部電源電圧を生成する電源電圧発生
手段と、 前記電源電圧発生手段と直列接続された直流領域でのイ
ンピーダンスが低く、デジタル通信の周波数帯域でのイ
ンピーダンスが高い可変インピーダンス回路と、 前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを制御す
る可変インピーダンス制御回路と、 前記可変インピーダンス回路と並列接続された前記電空
変換モジュールと、 を備えることを特徴とするバルブポジショナ。 - 【請求項5】前記インピーダンス制御回路は、前記入力
端子から入力される電流信号の電流値から前記電空変換
モジュールを駆動するために必要な大きさの電流を減算
した大きさの電流が流れるように前記可変インピーダン
ス回路のインピーダンスを制御し、前記入力端子間の電
圧を一定に保持するように構成されたことを特徴とする
請求項4に記載のバルブポジショナ。 - 【請求項6】前記インピーダンス制御回路は、起動時の
入力端子間電圧の増加を抑止するタイミング回路を備え
たことを特徴とする請求項4に記載のバルブポジショ
ナ。 - 【請求項7】入力端子を介して設定値情報を含む電流信
号を入力し、この設定値と一致するように空気圧信号の
制御演算を行うデジタル演算回路と、このデジタル演算
回路の制御出力を空気圧信号に変換する電空変換モジュ
ールとを有する電空変換器において、 前記電流信号から内部電源電圧を生成する電源電圧発生
手段と、 前記電源電圧発生手段と直列接続された可変インピーダ
ンス回路と、 前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを制御す
る可変インピーダンス制御回路と、 前記可変インピーダンス回路と並列接続された前記電空
変換モジュールと、 を備えることを特徴とする電空変換器。 - 【請求項8】前記インピーダンス制御回路は、前記入力
端子から入力される電流信号の電流値から前記電空変換
モジュールを駆動するために必要な大きさの電流を減算
した大きさの電流が流れるように前記可変インピーダン
ス回路のインピーダンスを制御し、前記入力端子間の電
圧を一定に保持するように構成されたことを特徴とする
請求項7に記載の電空変換器。 - 【請求項9】前記インピーダンス制御回路は、起動時の
入力端子間電圧の増加を抑止するタイミング回路を備え
たことを特徴とする請求項7に記載の電空変換器。 - 【請求項10】入力端子を介して設定値情報を含む電流
信号を入力し、この設定値と一致するように空気圧信号
の制御演算を行うデジタル演算回路と、このデジタル演
算回路の制御出力を空気圧信号に変換する電空変換モジ
ュールとを有すると共に、前記電流信号の送られる伝送
路を用いてデジタル通信を行うデジタル通信回路を有す
る電空変換器において、 前記電流信号から内部電源電圧を生成する電源電圧発生
手段と、 前記電源電圧発生手段と直列接続された直流領域でのイ
ンピーダンスが低く、デジタル通信の周波数帯域でのイ
ンピーダンスが高い可変インピーダンス回路と、 前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを制御す
る可変インピーダンス制御回路と、 前記可変インピーダンス回路と並列接続された前記電空
変換モジュールと、 を備えることを特徴とする電空変換器。 - 【請求項11】前記インピーダンス制御回路は、前記入
力端子から入力される電流信号の電流値から前記電空変
換モジュールを駆動するために必要な大きさの電流を減
算した大きさの電流が流れるように前記可変インピーダ
ンス回路のインピーダンスを制御し、前記入力端子間の
電圧を一定に保持するように構成されたことを特徴とす
る請求項10に記載の電空変換器。 - 【請求項12】前記インピーダンス制御回路は、起動時
の入力端子間電圧の増加を抑止するタイミング回路を備
えたことを特徴とする請求項10に記載の電空変換器。
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