【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の計測装置から出力される計測信号を所定形式の変換信号に変換する信号変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
例えばエンジンやボイラ等の産業機器（被測定物）の試験では、被測定物は専用の試験室に設置され、各部温度や振動等の測定対象量が各々専用の計測装置で計測される。そして、各計測装置で計測された測定対象量は、計測信号として各計測装置から出力され、信号ケーブルを介して上記試験室から離間した計測室に伝送されてコンピュータによって所定の処理が施される。
【０００３】
ここで、環境的な配慮から計測室は試験室から離間している場合が多く、したがって信号ケーブルは数十メートルも引き回される。また、産業機器の試験では測定量としての温度だけでも複数ポイントを計測する必要があり、さらに温度だけではなく振動や電圧、あるいは周波数等の複数種類に亘る物理量を計測する必要がある関係で、信号ケーブルの本数が数百〜千本程度にまでなる。すなわち、従来では、多数の信号ケーブルを計測室と試験室との間に比較的長距離に亘って敷設する必要があるため、当該信号ケーブルの敷設に時間とコストを要するという問題点がある。なお、このような計測における計測信号の伝送技術については、例えば以下の公知文献に記載されている。
【０００４】
【非特許文献１】
機械工学便覧合本ＡＢ編（日本機械学会編）
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、信号ケーブルの敷設に要する時間とコストを軽減することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の手段として、複数並行して入力される各計測信号を択一的に選択し、さらにＬＡＮフレームに信号変換して出力するという構成を採用する。
【０００７】
第２の手段として、上記第１の手段において、所定の通信ポートを介して相互接続された複数台から計測信号を取得し、ＬＡＮフレームに信号変換して出力するという構成を採用する。
【０００８】
第３の手段として、上記第１または第２の手段において、自らが信号変換する計測信号の計測量に応じた信号処理機能を有するという構成を採用する。
【０００９】
第４の手段として、上記第１〜第３いずれかの手段において、計測量が温度である温度計測信号をＬＡＮフレームに信号変換するという構成を採用する。
【００１０】
第５の手段として、上記第４の手段において、周囲温度に起因して生じる誤差を補正する補正手段（６，８，９）を備えるという構成を採用する。
【００１１】
第６の手段として、上記第１または第２の手段において、計測量が電圧である電圧計測信号を電流値を示す電流信号に変換した後にＬＡＮフレームに信号変換するという構成を採用する。
【００１２】
第７の手段として、上記第１または第２の手段において、計測量が周波数である周波数計測信号を電圧値を示す電圧信号に変換した後にＬＡＮフレームに信号変換するという構成を採用する。
【００１３】
第８の手段として、上記第１または第２の手段において、計測量が回転位相であるシンクロ計測信号をＬＡＮフレームに信号変換するという構成を採用する。
【００１４】
第９の手段として、上記第１または第２の手段において、計測量がＰｔ１００白金測温抵抗体の抵抗値である信号をＬＡＮフレームに信号変換するという構成を採用する。
【００１５】
第１０の手段として、上記第１〜第９いずれかの手段において、耐環境性構造を備えているという構成を採用する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係わる信号変換装置の一実施形態について説明する。なお、本実施形態は、温度計測信号を処理する温度信号変換装置に関するものである。
【００１７】
図１は、本温度信号変換装置の概要構成を示す概略図である。この図に示すように、本温度信号変換装置Ｃは、合計１６チャンネルの入力ポートを備えており、各計測装置Ｓ１〜Ｓ１６から並列入力される合計１６個の計測信号＃１〜＃１６をシリアル信号に変換し、このシリアル信号をさらにＬＡＮフレームに変換して外部の管理コンピュータに出力する。このような本温度信号変換装置Ｃは、各計測装置Ｓ１〜Ｓ１６及び被測定物と共に試験室内に設置される関係で、防湿・防滴構造等の耐環境性構造を備えており、試験室から離間した計測室内の上記管理コンピュータにＬＡＮケーブルを介して接続されている。
【００１８】
図２は、このような温度信号変換装置Ｃの機能構成を示すブロック図である。この図において、符号１はマルチプレクサ、２は増幅器、３はＬＰＦ、４はＡ／Ｄコンバータ、５，１０，１１はフォトカプラ、６は制御変換部、７は通信部、８は温度センサ、９は基準点補正回路である。なお、これら構成要件のうち、制御変換部６、温度センサ８及び基準点補正回路９は、本実施形態における補正手段を構成している。
【００１９】
マルチプレクサ１は、上記各計測装置Ｓ１〜Ｓ１６から並列入力される計測信号＃１〜＃１６の何れかを、フォトカプラ１０を介して制御変換部６から入力される切替信号に基づいて択一的に選択し増幅器２に出力する。増幅器２は、マルチプレクサ１から順次入力される計測信号を増幅してＬＰＦ３に出力する。ＬＰＦ３は、いわゆるアンチ・エイリアシング・フィルタであり、上記増幅器２から入力される計測信号のうち、高域成分を除去してＡ／Ｄコンバータ４に出力する。Ａ／Ｄコンバータ４は、ＬＰＦ３から入力される計測信号をデジタル信号（温度計測データ）に変換してフォトカプラ５に出力する。
【００２０】
フォトカプラ５は、アナログ信号としての計測信号＃１〜＃１６を処理するＡ／Ｄコンバータ４とデジタル信号としての温度計測データや補正電圧データを処理する制御変換部６とを電気的に絶縁するためのものであり、Ａ／Ｄコンバータ４から入力された温度計測データを光信号に一旦変換した後に電気信号に再変換して制御変換部６に出力する。
【００２１】
制御変換部６は、通信部７を介して外部から入力される指示情報に基づいて、上記切替信号をフォトカプラ１１に出力すると共に温度計測データに基準点補正回路９から入力された補正電圧データに基づく補正演算を施して通信部７に出力する。通信部７は、上記制御変換部６から入力された補正後の温度計測データ（補正温度計測データ）をＬＡＮポートを介してＬＡＮフレームとして外部に出力すると共に、上記ＬＡＮポートを介してＬＡＮフレームとして外部から受信した上記指示情報を制御変換部６に出力する。また、この通信部７は、上記ＬＡＮポートに加えて、ＲＳ−４８５に準拠した通信ポート（ＲＳ−４８５ポート）を備えている。このＲＳ−４８５ポートは、本温度信号変換装置Ｃが他の温度信号変換装置Ｃと通信を行うためのものである。
【００２２】
温度センサ８は、本温度信号変換装置Ｃの周囲温度を検出して基準点補正回路９に出力する。基準点補正回路９は、温度センサ８の検出値に基づく補正電圧データを生成してフォトカプラ１０に出力する。フォトカプラ１０は、アナログ信号としての温度センサ８の検出値を処理する基準点補正回路９とデジタル信号としての温度計測データや補正電圧データを処理する制御変換部６とを電気的に絶縁するためのものであり、補正電圧データを光信号に一旦変換した後に電気信号に再変換して制御変換部６に出力する。
【００２３】
フォトカプラ１１は、アナログ信号としての計測信号＃１〜＃１６を処理するマルチプレクサ１とデジタル信号としての温度計測データや補正電圧データを処理する制御変換部６とを電気的に絶縁するためのものであり、制御変換部６から入力された切替信号を光信号に一旦変換した後に電気信号に再変換してマルチプレクサ１に出力する。
【００２４】
次に、このように構成された本温度信号変換装置Ｃの動作について詳しく説明する。
【００２５】
本温度信号変換装置Ｃは、管理コンピュータからＬＡＮゲーブルを介して指示情報を受信すると、当該指示情報に応じて合計１６チャンネルの計測信号＃１〜＃１６のうち何れか（例えば計測信号＃１）を選択し、この計測信号＃１をＬＡＮフレームに変換して管理コンピュータに送信する。すなわち、制御変換部６は、通信部７から指示情報が入力されると、計測信号＃１の選択を指示する切替信号をフォトカプラ１１に出力する。当該切替信号は、フォトカプラ１１によってアイソレーションされた後、マルチプレクサ１に入力される。
【００２６】
この結果、マルチプレクサ１は、計測装置Ｓ１から入力された計測信号＃１を増幅器２に出力する。そして、この計測信号＃１は、増幅器２において増幅された後、ＬＰＦ３において高域成分が除去されて、さらにＡ／Ｄコンバータ４に入力されて温度計測データに変換される。そして、この温度計測データは、フォトカプラ５によってアイソレーションされた状態で制御変換部６に入力される。
【００２７】
この一方、温度センサ８は、本温度信号変換装置Ｃの周囲温度を常時検出して基準点補正回路９に出力している。基準点補正回路９は、温度センサ８の検出値、つまり本温度信号変換装置Ｃの周囲温度に応じた補正電圧データを生成してフォトカプラ１０に出力する。この補正電圧データは、フォトカプラ１０によってアイソレーションされた状態で制御変換部６に入力される。
【００２８】
すなわち、制御変換部６には、本温度信号変換装置Ｃの周囲温度に応じた補正電圧データが常時入力されており、このような補正電圧データに対してフォトカプラ５から温度計測データが入力されると、温度計測データを補正電圧データによって、つまり本温度信号変換装置Ｃの周囲温度に応じて補正することにより補正温度計測データを生成して通信部７に出力する。このような温度計測データの補正を行う趣旨は、周囲温度の変化に起因して熱起電力が発生して温度計測データに誤差が含まれるためである。このようにして生成された補正温度計測データは、ＬＡＮフレームのデータ部に格納され、ＬＡＮゲーブルを介して管理コンピュータに送信される。
【００２９】
また、本温度信号変換装置Ｃが試験室内に複数台設置される場合には、装置アドレスが「０」に設定されたものがマスタ装置として機能し、他のものはスレーブ装置として機能する。すなわち、マスタ装置は、ＲＳ−４８５ポートを介してスレーブ装置から補正温度計測データを取得し、ＬＡＮフレームのデータ部に格納して管理コンピュータに送信する。ＲＳ−４８５では、マスタ装置は合計１５台のスレーブ装置を制御することができるので、マスタ装置を含めて合計１６台の温度信号変換装置Ｃを試験室に設置することができる。
【００３０】
本実施形態によれば、温度信号変換装置Ｃを試験室に合計１６台設置し、各温度信号変換装置Ｃに入力される合計１６チャンネルの計測信号＃１〜＃１６のうち何れかを択一的に選択して１本のＬＡＮゲーブルを介して管理コンピュータに送信するので、信号ケーブルの敷設に要する時間とコストを大幅に軽減することができる。
【００３１】
なお、上記実施形態は温度計測信号を処理する温度信号変換装置Ｃに関するものであるが、被測定物の試験では、温度だけではなく各種の計測量を計測する必要がある。本発明は、上記温度信号変換装置Ｃに限定されることなく、例えば以下のような計測量をＬＡＮフレームに変換するものであっても良い。すなわち、本発明は、計測量が電圧である電圧計測信号を電流値を示す電流信号に変換した後に処理する電圧／電流変換ユニット、計測量が周波数である周波数計測信号を電圧値を示す電圧信号に変換した後に処理するＦ／Ｖ変換ユニット、計測量が回転位相であるシンクロ計測信号を処理するシンクロ変換ユニット、あるいは計測量がＰｔ１００白金測温抵抗体の抵抗値であるＰｔ１００変換ユニット、等に適用することが考えられる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数並行して入力される各計測信号を択一的に選択し、さらにＬＡＮフレームに信号変換して出力するので、従来のように多数本の信号ケーブルを敷設する必要がないので、信号ケーブルの敷設に要する時間とコストを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の概要構成を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態における温度信号変換装置の機能構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
Ｓ１〜Ｓ１６……計測装置
＃１〜＃１６……計測信号
Ｃ……温度信号変換装置
１……マルチプレクサ
２……増幅器
３……ＬＰＦ
４……Ａ／Ｄコンバータ
５，１０，１１……フォトカプラ
６……制御変換部（補正手段）
７……通信部
８……温度センサ（補正手段）
９……基準点補正回路（補正手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a signal conversion device that converts a measurement signal output from various measurement devices into a conversion signal of a predetermined format.
[0002]
Problems to be solved by the prior art and the invention
For example, in a test of an industrial device (measured object) such as an engine or a boiler, the measured object is installed in a dedicated test room, and the measurement target amount such as temperature or vibration of each part is measured by a dedicated measuring device. The measurement target amount measured by each measurement device is output as a measurement signal from each measurement device, transmitted to a measurement room separated from the test room via a signal cable, and subjected to predetermined processing by a computer. .
[0003]
Here, the measurement room is often separated from the test room due to environmental considerations, and therefore, the signal cable is routed for several tens of meters. In addition, in the test of industrial equipment, it is necessary to measure a plurality of points only with the temperature as a measured quantity, and furthermore, it is necessary to measure not only the temperature but also a plurality of physical quantities such as vibration, voltage, or frequency, The number of signal cables is reduced to several hundred to 1,000. That is, conventionally, since a large number of signal cables need to be laid over a relatively long distance between the measurement room and the test room, there is a problem that it takes time and cost to lay the signal cables. The technique of transmitting the measurement signal in such measurement is described in, for example, the following known documents.
[0004]
[Non-patent document 1]
AB Handbook of Mechanical Engineering (Edited by the Japan Society of Mechanical Engineers)
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to reduce the time and cost required for laying a signal cable.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs, as a first means, a configuration in which a plurality of measurement signals input in parallel are alternatively selected, further converted to a LAN frame and output. I do.
[0007]
As a second means, in the first means, a configuration is adopted in which measurement signals are acquired from a plurality of units interconnected via a predetermined communication port, converted into a LAN frame, and output.
[0008]
As a third means, a configuration is adopted in which the first or second means has a signal processing function corresponding to the measured amount of a measurement signal to be converted by itself.
[0009]
As a fourth means, in any one of the first to third means, a configuration is employed in which a temperature measurement signal whose measured amount is temperature is converted into a LAN frame.
[0010]
As a fifth means, a configuration is employed in which the fourth means includes a correction means (6, 8, 9) for correcting an error caused by an ambient temperature.
[0011]
As a sixth means, in the first or second means, a configuration is adopted in which a voltage measurement signal whose measured amount is a voltage is converted into a current signal indicating a current value and then converted into a LAN frame.
[0012]
As a seventh means, in the first or second means, a configuration is adopted in which a frequency measurement signal whose measurement amount is a frequency is converted into a voltage signal indicating a voltage value and then converted into a LAN frame.
[0013]
As an eighth means, in the first or second means, a configuration is adopted in which a synchro measurement signal whose measurement amount is a rotation phase is converted into a LAN frame.
[0014]
As a ninth means, in the first or second means, a configuration is employed in which a signal whose measured value is the resistance value of a Pt100 platinum resistance temperature detector is converted into a LAN frame.
[0015]
As a tenth means, in any one of the first to ninth means, a configuration in which an environment-resistant structure is provided is employed.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a signal conversion device according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present embodiment relates to a temperature signal conversion device that processes a temperature measurement signal.
[0017]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the present temperature signal converter. As shown in this figure, the present temperature signal converter C is provided with a total of 16 channels of input ports, and serially outputs a total of 16 measurement signals # 1 to # 16 input in parallel from the respective measurement devices S1 to S16. The serial signal is further converted into a LAN frame and output to an external management computer. Such a temperature signal conversion device C is provided with an environment-resistant structure such as a moisture-proof and drip-proof structure in relation to being installed in the test room together with the measuring devices S1 to S16 and the object to be measured. It is connected via a LAN cable to the management computer in the remote measurement room.
[0018]
FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of such a temperature signal conversion device C. In this figure, reference numeral 1 is a multiplexer, 2 is an amplifier, 3 is an LPF, 4 is an A / D converter, 5, 10, and 11 are photocouplers, 6 is a control conversion unit, 7 is a communication unit, 8 is a temperature sensor, 9 Is a reference point correction circuit. In addition, among these constituent elements, the control conversion unit 6, the temperature sensor 8, and the reference point correction circuit 9 constitute a correction unit in the present embodiment.
[0019]
The multiplexer 1 selects one of the measurement signals # 1 to # 16 input in parallel from the respective measurement devices S1 to S16 based on a switching signal input from the control conversion unit 6 via the photocoupler 10. And outputs it to the amplifier 2. The amplifier 2 amplifies the measurement signals sequentially input from the multiplexer 1 and outputs the measurement signals to the LPF 3. The LPF 3 is a so-called anti-aliasing filter, and removes high-frequency components from the measurement signal input from the amplifier 2 and outputs the measurement signal to the A / D converter 4. The A / D converter 4 converts the measurement signal input from the LPF 3 into a digital signal (temperature measurement data) and outputs the digital signal to the photocoupler 5.
[0020]
The photocoupler 5 electrically insulates the A / D converter 4 that processes the measurement signals # 1 to # 16 as analog signals and the control converter 6 that processes temperature measurement data and correction voltage data as digital signals. It converts the temperature measurement data input from the A / D converter 4 into an optical signal once, converts it again into an electric signal, and outputs it to the control converter 6.
[0021]
The control conversion unit 6 outputs the switching signal to the photocoupler 11 based on the instruction information input from the outside via the communication unit 7 and corrects the correction voltage data input from the reference point correction circuit 9 to the temperature measurement data. And outputs the result to the communication unit 7. The communication section 7 outputs the corrected temperature measurement data (corrected temperature measurement data) input from the control conversion section 6 to the outside as a LAN frame via a LAN port, and outputs the corrected temperature measurement data as a LAN frame via the LAN port. The instruction information received from the outside is output to the control conversion unit 6. The communication unit 7 has a communication port (RS-485 port) compliant with RS-485 in addition to the LAN port. This RS-485 port is for the present temperature signal converter C to communicate with another temperature signal converter C.
[0022]
The temperature sensor 8 detects the ambient temperature of the present temperature signal conversion device C and outputs it to the reference point correction circuit 9. The reference point correction circuit 9 generates correction voltage data based on the detection value of the temperature sensor 8 and outputs the generated correction voltage data to the photocoupler 10. The photocoupler 10 electrically insulates a reference point correction circuit 9 that processes a detection value of the temperature sensor 8 as an analog signal and a control conversion unit 6 that processes temperature measurement data and correction voltage data as a digital signal. The correction voltage data is once converted into an optical signal, then converted again into an electric signal, and output to the control conversion unit 6.
[0023]
The photocoupler 11 electrically insulates the multiplexer 1 that processes the measurement signals # 1 to # 16 as analog signals from the control converter 6 that processes temperature measurement data and correction voltage data as digital signals. In this case, the switching signal input from the control conversion unit 6 is once converted into an optical signal, then converted again into an electric signal, and output to the multiplexer 1.
[0024]
Next, the operation of the present temperature signal converter C configured as described above will be described in detail.
[0025]
Upon receiving the instruction information from the management computer via the LAN gable, the temperature signal conversion device C receives any one of the measurement signals # 1 to # 16 of a total of 16 channels (for example, the measurement signal # 1) according to the instruction information. Is selected, and the measurement signal # 1 is converted into a LAN frame and transmitted to the management computer. That is, when the instruction information is input from the communication unit 7, the control conversion unit 6 outputs a switching signal instructing selection of the measurement signal # 1 to the photocoupler 11. The switching signal is input to the multiplexer 1 after being isolated by the photocoupler 11.
[0026]
As a result, the multiplexer 1 outputs the measurement signal # 1 input from the measurement device S1 to the amplifier 2. Then, after the measurement signal # 1 is amplified by the amplifier 2, the high frequency component is removed by the LPF 3 and further input to the A / D converter 4 to be converted into temperature measurement data. Then, the temperature measurement data is input to the control conversion unit 6 in a state where the temperature measurement data is isolated by the photocoupler 5.
[0027]
On the other hand, the temperature sensor 8 constantly detects the ambient temperature of the present temperature signal converter C and outputs it to the reference point correction circuit 9. The reference point correction circuit 9 generates correction voltage data according to the detection value of the temperature sensor 8, that is, the ambient temperature of the present temperature signal conversion device C, and outputs the correction voltage data to the photocoupler 10. The correction voltage data is input to the control conversion unit 6 in a state where the correction voltage data is isolated by the photocoupler 10.
[0028]
That is, correction voltage data corresponding to the ambient temperature of the present temperature signal conversion device C is always input to the control converter 6, and temperature measurement data is input from the photocoupler 5 to such correction voltage data. Then, the temperature measurement data is corrected according to the correction voltage data, that is, according to the ambient temperature of the present temperature signal conversion device C, thereby generating corrected temperature measurement data and outputting it to the communication unit 7. The purpose of such correction of the temperature measurement data is that a thermoelectromotive force is generated due to a change in the ambient temperature, and the temperature measurement data includes an error. The corrected temperature measurement data generated in this manner is stored in the data section of the LAN frame, and transmitted to the management computer via the LAN gable.
[0029]
When a plurality of the present temperature signal converters C are installed in the test room, the one with the device address set to “0” functions as a master device, and the other devices function as slave devices. That is, the master device acquires the corrected temperature measurement data from the slave device via the RS-485 port, stores it in the data portion of the LAN frame, and transmits it to the management computer. In the RS-485, since the master device can control a total of 15 slave devices, a total of 16 temperature signal conversion devices C including the master device can be installed in the test room.
[0030]
According to the present embodiment, a total of 16 temperature signal converters C are installed in the test room, and one of the measurement signals # 1 to # 16 of 16 channels input to each temperature signal converter C is selected. Since it is selected and transmitted to the management computer via one LAN gable, the time and cost required for laying the signal cable can be greatly reduced.
[0031]
The above embodiment relates to the temperature signal conversion device C that processes the temperature measurement signal. However, in the test of the object to be measured, it is necessary to measure not only the temperature but also various measurement amounts. The present invention is not limited to the above-mentioned temperature signal converter C, and may convert the following measured quantities into LAN frames, for example. That is, the present invention provides a voltage / current conversion unit for processing after converting a voltage measurement signal whose measurement amount is a voltage into a current signal indicating a current value, and a voltage signal indicating a frequency measurement signal whose measurement amount is a frequency. To a F / V conversion unit that processes after the conversion, a synchro conversion unit that processes a synchro measurement signal whose measurement amount is a rotation phase, or a Pt100 conversion unit whose measurement amount is the resistance value of a Pt100 platinum resistance thermometer. It is conceivable to apply.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plurality of measurement signals input in parallel are alternatively selected, and further converted into a LAN frame and output. Since there is no need to lay cables, the time and cost required for laying signal cables can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of a temperature signal conversion device according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
S1 to S16 Measurement devices # 1 to # 16 Measurement signal C Temperature signal converter 1 Multiplexer 2 Amplifier 3 LPF
4 A / D converters 5, 10, 11 Photocoupler 6 Control converter (correction means)
7 Communication unit 8 Temperature sensor (correction unit)
9 Reference point correction circuit (correction means)
