JP2013541902A - オプトアイソレーション回路 - Google Patents

Abstract

未処理出力信号を光学的に伝達するように構成されるオプトカプラ（３０３）と、オプトカプラ出力部に接続され、未処理出力信号を予め定められた変換信号に変換するように構成される変換回路（３１７）と、オプトカプラ出力部と接続されている制御回路（３０６）とを備えたオプトアイソレーション回路（３００）が提供される。制御回路（３０６）は、未処理出力信号がオプトカプラ（３０３）を通過した後であって、未処理出力信号が予め定められた変換しきい値を超えた場合にのみ、未処理出力信号から自律制御信号を生成し、変換回路（３１７）を制御して、自律制御信号が制御回路（３０６）によって生成された場合に未処理出力信号を予め定められた変換信号に変換し、自律制御信号が制御回路（３０６）によって生成されない場合に未処理出力信号を出力ポートに出力するように構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、オプトアイソレーション回路(opto-isolation circuit)の技術分野に関するものであり、とくに少なくとも２つの異なる信号を自律的に出力することができるオプトアイソレーション回路に関する。

コリオリ質量流量計（Coriolis mass flow meter）は、パイプラインを流れる物質に関する質量流量および他の情報を測定するものである。通常、これらの流量計は流量計電子機器部、流量計センサ部とを備えている。流量計センサは、直線構造または曲線構造を有する１つ以上のフローチューブを備えている。各フローチューブ構造は、単純曲げタイプ、ねじれタイプ、放射状タイプまたは復号タイプでありうる一組の固有振動モードを有している。各フローチューブは、これらの固有振動モードのうちの１つで共振して振動するように駆動される。物質が満たされる振動システムの振動による固有振動モードは、フローチューブおよびフローチューブ内を流れる物質の合計質量により部分的に定義される。コリオリ流量計センサに物質が流れていない場合、フローチューブに沿った全ての部位は実質的に同一位相で振動する。物質がフローチューブを流れると、コリオリ加速度により、フローチューブに沿った部位は異なる位相を有するようになる。コリオリ流量計センサの流入口側の位相はドライバの位相よりも遅れており、コリオリ流量計センサの流出口側の位相はドライバの位相よりも進んでいる。

図１には、コリオリ流量計５が示されている。コリオリ流量計５はコリオリ流量計センサ１０およびコリオリ流量計電子機器２０を備えている。流量計電子機器２０は、経路１００を通じて流量計センサ１０に接続され、経路２６を通じて質量流量、密度、体積流量、総質量流量およびその他の情報を提供するように構成されている。ポート２６は、流量計５によって生成される測定結果のような情報を出力してもよい。

流量計センサ１０は、一対のフランジ１０１、１０１’と、一対の連結管１０２、１０２’と、１対のフローチューブ１０３Ａ、１０３Ｂとを有している。ドライバ１０４、ピックオフセンサ１０５、１０５’および温度センサ１０７がフローチューブ１０３Ａ、１０３Ｂに接続されている。ブレースバー１０６、１０６’は軸Ｗ、Ｗ’を定義する働きをし、各フローチューブ１０３Ａ、１０３Ｂはそれを中心として振動する。２重チューブ式の湾曲した流量計が示されているが、いうまでもなく、本明細書の説明は、単一チューブ式の流量計または１つ以上の直線状のチューブを有する流量計にも同様に当てはまる。

流量計センサ１０がパイプラインシステム（図示せず）の中に挿入されると、パイプラインにおける物質がフランジ１０１を通って流量計センサ１０の中に入り、連結管１０２を流れ、物質がフローチューブ１０３Ａ、１０３Ｂに入るように仕向けられ、フローチューブ１０３Ａ、１０３Ｂを通過し、再び連結管１０２に戻り、ここから流量計センサ１０の外へと流出する。

フローチューブ１０３Ａ、１０３Ｂは、それぞれ曲げ軸Ｗ−Ｗ、Ｗ’−Ｗ’に対して実質的に同じ質量分布、慣性モーメントおよび弾性モジュールを有するように、選択され、連結管１０２に適切に取り付けられる。フローチューブ１０３Ａ〜１０３Ｂは、連結管１０２から外側に向けてほぼ並列に延出している。

フローチューブ１０３Ａ〜１０３Ｂは、それぞれ対応する曲げ軸ＷおよびＷ’に対して反対方向に、流量計５のいわゆる一次の逆位相曲げモードで、ドライバ１０４により駆動される。このドライバ１０４は、多くの周知の構成のうちのいずれか１つの構成を有してもよい。例えば、マグネットがフローチューブ１０３Ａに取り付けられ、反対側コイルがフローチューブ１０３Ｂに取り付けられ、交流が両方のフローチューブを振動させるために流れるような構成を有してもよい。適切なドライブ信号は、流量計電子機器２０によりリード線１１０を通じてドライバ１０４へ加えられる。

ピックオフセンサ１０５、１０５’は、フローチューブの振動を測定するために、フローチューブ１０３Ａ、１０３Ｂのうちの少なくとも１つのフローチューブの両端部において取り付けられている。フローチューブ１０３Ａ〜１０３Ｂが振動すると、ピックオフセンサ１０５〜１０５’は第一のピックオフ信号および第二のピックオフ信号を生成する。第一のピックオフ信号および第二のピックオフ信号はリード線１１１、１１１’に加えられる。

温度センサ１０７は、フローチューブ１０３Ａ、１０３Ｂのうちの少なくとも１つに取り付けられている。温度センサ１０７は、システムの温度に関する式を修正するためにフローチューブの温度を測定する。温度信号は、経路１１２を通じて、温度センサ１０７から流量計電子機器２０に伝えられる。

流量計電子機器２０は、リード線１１１、１１１’にそれぞれ伝わる第一のピックオフ信号および第二のピックオフ信号を受け取る。流量計電子機器２０は、第一のピックオフ信号および第二のピックオフ信号を処理して流量計センサ１０を流れる物質の質量流量、密度および／またはその他の特性を演算する。この演算された情報は、流量計電子機器２０によって、経路２６を通じてたとえば１つ以上の外部デバイスに伝えられる。

図２には、２つの通信フォーマットのうちの１つで流量計の出力を生成するのに用いられうる典型的な従来の出力回路が示されている。この図は２つのオプトカプラを含んでいる。これらのオプトカプラは、たとえば流量計電子機器２０と出力ポート２６との間を電気的に分離するように構成される。このことは、電力消費を制限することによってなされてもよい。たとえば、流量計電子機器２０（および／または流量計アセンブリ１０）が分離デバイスの容量を超えて電力を引き入れることができないようにする。このことにより、たとえば電気的なショートが生じた場合に、損傷を防止することができるようになる。このことは、流量計５が爆発性のある環境または危険な環境において用いられる場合になされてもよい。この分離は、流量計電子機器２０の本質的安全（ＩＳ）構造の一部であって、当該バリアによって過度の電力がバリアを越えて安全領域と危険領域との間で伝送されるのを防止することが可能となっていてもよい。

図面では、上側のオプトカプラが入力から出力まで信号を伝送するために用いられる。信号が少なくとも他の１つの通信フォーマットに変換されうるので、出力は変換回路を有しうる。その結果、上側のオプトカプラの出力は、制御信号に応じて、変換回路に選択的に供給されうる。

この制御信号は流量計電子機器２０によって提供される。したがって、制御信号は、流量計電子機器２０のメモリ内に格納される命令またはデータによるものであってもよい。得られた制御信号は、プロセッサまたは他の回路により下側のオプトカプラへと送られる。それに代えて、制御信号は、外部デバイスから受け取られ、下側のオプトカプラへ送られることとしてもよい。

従来の技術では、下側のオプトカプラが制御信号を送るようになっている。制御信号は変換回路を選択することにより出力フォーマットを選択するために用いられる。制御信号が変換回路を選択しない場合、信号はそのまま（すなわち、「未処理」の信号として）出力される。変換回路が選択される場合、変換回路は、信号を出力において利用可能な新たなフォーマットに変換する。

オプトアイソレーションは、流量計電子機器２０と１つ以上の外部デバイスとが通信状態にあるようなＩＳ用途に用いられてもよい。オプトアイソレーションは、流量計電子機器２０が安全領域と危険領域との間のバリアを越えて通信しなければならないようなＩＳ用途に用いられてもよい。残念なことに、好適なオプトカプラは高価でかつ大きい。さらに、各オプトカプラは電力を消費する。

図１の流量計電子機器２０の場合、図２に示されているように、所望の未処理信号および制御信号の両方を生成するために１０ミリメートルのオプトカプラが２つ用いられるようになっていてもよい。このようにすると、部品のコストおよび基板の利用性の両方の点から高価なものとなる。というのは、オプトカプラが大きくて高価な部品であるからである。

したがって、制御信号を別個に必要としない改善されたオプトアイソレーション回路が必要となる。

本発明の１つの態様において、オプトアイソレーション回路は、未処理出力信号を光学的に伝送するように構成されるオプトカプラと、オプトカプラの出力部に接続され、未処理出力信号を予め定められた変換信号に変換するように構成される変換回路と、オプトカプラの出力部に接続された制御回路とを備え、制御回路は、未処理出力信号がオプトカプラを通過した後であって、未処理出力信号が予め定められた変換しきい値を超えた場合にのみ、当該未処理出力信号から自律制御信号を生成し、変換回路を制御して、自律制御信号が制御回路によって生成された場合に未処理出力信号を予め定められた変換信号に変換し、自律制御信号が制御回路によって生成されない場合に未処理出力信号を出力ポートに出力するように構成される。

好ましくは、予め定められた変換しきい値は、予め定められたエネルギーしきい値である。

好ましくは、予め定められた変換しきい値は、予め定められた周波数しきい値である。

好ましくは、予め定められた変換しきい値は、予め定められた約２ｋＨｚ以上の周波数しきい値である。

好ましくは、未処理出力信号は方形波であり、未処理出力信号の周波数は情報を伝達する。

好ましくは、未処理出力信号は方形波であり、未処理出力信号の周波数は情報を伝達し、未処理出力信号はピックオフセンサによって生成される。

好ましくは、未処理出力信号は周波数変調された方形波信号であり、予め定められた変換信号は電流変調信号である。

好ましくは、未処理出力信号は、周波数変調された方形波信号を含むセンサ時間周期（ＳＴＰ）モード信号であり、予め定められた変換信号は、電流変調信号を含むミリアンペア出力（ＭＡＯ）モード信号である。

好ましくは、オプトアイソレーション回路は、オプトカプラの出力部に接続され、出力ポートと変換回路とを切り替えるスイッチをさらに備え、変換回路はスイッチおよび出力ポートに接続され、スイッチは制御回路によって制御される。

好ましくは、制御回路は、第一のノードＮ１に接続されているＵ１入力部および第二のノードＮ２に接続されているＵ１出力部とを有し、Ｕ１入力電圧が予め定められたＵ１しきい値を超えた場合に予め定められた正の出力電圧を生成する第一のアンプＵ１と、第一のノードＮ１に接続され、未処理出力信号を第一のノードＮ１に伝える第一のコンデンサＣ１と、第一のノードＮ１とグラウンドとの間に接続され、第一のアンプＵ１により生成される方形波のパルス幅を第一のコンデンサＣ１とともに定める第一の抵抗Ｒ１と、第二のノードＮ２と第三のノードＮ３との間に接続され、第一のアンプＵ１によって順方向にバイアスされるダイオードＤ１と、第三のノードＮ３と第四のノードＮ４との間に接続されている第二の抵抗Ｒ２と、第四のノードＮ４に接続されているＵ２入力部とＵ２入力電圧が予め定められたＵ２しきい値を超えた場合に自律制御信号を供給するＵ２出力部とを有している第二のアンプＵ２と、第四のノードＮ４とグラウンドとの間に接続されている第二のコンデンサＣ２と、第四のノードＮ４とグラウンドとの間に接続されている第三の抵抗Ｒ３とを備え、第一の抵抗Ｒ１、第一のコンデンサＣ１、第二の抵抗Ｒ２、第二のコンデンサＣ２および第三の抵抗Ｒ３は、未処理出力信号が予め定められた変換しきい値を超えた場合に第二のアンプＵ２が自律制御信号を生成するトリガとなるように選択される。

本発明の一つの態様において、未処理出力信号をオプトカプラを通じて伝送する方法は、オプトカプラを通じて未処理出力信号を伝送することと、未処理出力信号がオプトカプラを通過した後であって当該未処理出力信号が予め定められた変換しきい値を超えた場合にのみ未処理出力信号から自律制御信号を生成することと、自律制御信号が生成された場合に未処理出力信号を予め定められた変換信号に変換し、自律制御信号が生成されない場合に未処理出力信号を出力ポートに出力することとを含んでいる。

好ましくは、予め定められた変換しきい値は、予め定められたエネルギーしきい値である。

好ましくは、予め定められた変換しきい値は、予め定められた周波数しきい値である。

好ましくは、予め定められた変換しきい値は、予め定められた約２ｋＨｚ以上の周波数しきい値である。

好ましくは、未処理出力信号は方形波であり、未処理出力信号の周波数は情報を伝達する。

好ましくは、未処理出力信号は方形波であり、未処理出力信号の周波数は情報を伝達し、未処理出力信号はピックオフセンサによって生成される。

好ましくは、未処理出力信号は周波数変調された方形波信号であり、予め定められた変換信号は電流変調信号である。

好ましくは、未処理出力信号は、周波数変調された方形波信号を含むセンサ時間周期（ＳＴＰ）モード信号であり、予め定められた変換信号は、電流変調信号を含むミリアンペア出力（ＭＡＯ）モード信号である。

好ましくは、上記方法は、出力ポートと変換回路とを切り替えることをさらに含み、変換回路はスイッチおよび出力ポートに接続され、変換回路は予め定められた変換信号を生成する。

同一の参照番号はすべての図面上において同一の部品を表わしている。
コリオリ流量計を示す図である。 ２つの通信フォーマットのうちの１つで流量計出力を生成するために用いることができる典型的な従来の出力回路を示す図である。 本発明のある実施形態にかかるオプトアイソレーション回路を示す図である。 一実施形態における変換回路が低域通過フィルタ（ＬＰＦ）と電流源とを有しているオプトアイソレーション回路を示す図である。 本発明のある実施形態における制御回路を示す図である。

図１〜図５および以下の記載には、本発明の最良のモードを形成し、利用する方法を当業者に教示するための具体的な実施形態が示されている。本発明の原理を教示するために、従来技術の一部が単純化または省略されている。当業者にとって明らかなように、これらの実施形態の変形例もまた本発明の技術範囲内に含まれる。また当業者にとって明らかなように、以下の記載の構成要素をさまざまな方法で組み合わせて本発明の複数の変形例を形成することもできる。したがって、本発明は、以下の記載の特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定される。

図３には、本発明のある実施形態にかかるオプトアイソレーション回路３００が示されている。オプトアイソレーション回路３００は、未処理出力信号を受け取り、伝送する。実施形態によっては、未処理出力信号は、コリオリ流量計５の測定結果の出力を含んでいる場合もある。オプトアイソレーション回路３００は、入力ポートおよび出力ポートを有する単一オプトカプラ３０３と、オプトカプラの出力部に接続される制御回路３０６と、オプトカプラの出力部および制御回路３０６に接続されるスイッチ３１１と、スイッチ３１１に接続される変換回路３１７とを備えている。

実施形態によっては、未処理出力信号は周波数変調された方形波信号であり、予め定められた変換信号は電流変調信号である。実施形態によっては、未処理出力信号は、周波数変調された方形波信号を含むセンサ時間周期（ＳＴＰ）モード信号であり、予め定められた変換信号は、電流変調された信号を含むミリアンペア出力（ＭＡＯ）モード信号である。しかしながら、他の通信フォーマットまたは他の通信構成も考慮され、それらもまた本明細書の記載および特許請求の範囲に含まれることは言うまでもない。

未処理出力信号は周波数変調された方形波信号であってもよい。しかしながら、流量計電子機器２０は、当該流量計電子機器２０の設定／動作に応じて異なる未処理出力信号を生成してもよい。流量計電子機器２０がＳＴＰモードで動作している場合、未処理出力信号は、通常５０パーセントのデューティサイクルで５０〜７００Ｈｚの範囲にある方形波信号である。流量計電子機器２０がＭＡＯモードで動作している場合、実際の出力信号（すなわち、変換信号）は、１〜２４ｍＡの範囲にある電流変調信号である。一方、未処理出力信号は、通常１０ｋＨｚのキャリアであり、デューティサイクルが４パーセント〜９６パーセントまで変化しうるパルス幅変調された（ＰＷＭ）方形波である。その結果、オプトアイソレーション回路３００は、未処理出力信号に基づいて所望の出力を自律的に生成するように構成されうる。

オプトアイソレーション回路３００は、自律的であり、外部の制御信号を必要とすることなく未処理出力信号を伝送するようになっている。オプトアイソレーション回路３００は、自律的であり、未処理出力信号と並列に、たとえば従来技術において行われているように第二のオプトカプラを介して制御信号を伝送する必要なく未処理出力信号を伝送する。オプトアイソレーション回路３００は、未処理出力信号を受け取り、この未処理出力信号の変換を制御するためにこの未処理出力信号を用いて、自律的に未処理出力信号を変換する。オプトアイソレーション回路３００は、出力ポートで少なくとも２つの異なる信号を自律的に出力する。

オプトカプラ３０３は、入力ポートで未処理出力信号を受け取り、オプトカプラの出力ポートに未処理出力信号を伝送する。この伝送は光学的に実現される。すなわち、オプトカプラは、入力ポートに接続されている回路と、出力ポートに接続されている回路との間を電気的に分離している。電気的に分離することにより、過度の電流消費を防止することができる。電気的に分離することにより、回路への損傷を防止することができる。電気的に分離することにより、爆発物への点火または危険な環境下での発火が生じるレベルでの電力の伝送を防止することができる。

オプトカプラ３０３は、本質的安全（ＩＳ）デバイスの構成部品であってもよい。ＩＳスキームは、電力消費を制限するための回路を含むことができる。ＩＳスキームは、安全領域と危険領域とを分離する１つ以上の物理的バリアを含むことができる。実施形態によっては、オプトカプラ３０３は、バリアを越えてデータを送るがバリアを越えて電流を流さないバリアを越えて電流を流さないように構成されているデバイスであってもよい。

未処理出力信号はオプトカプラの出力ポートで利用可能である。しかしながら、異なる通信フォーマットが望ましい場合もある。この目的のために、変換回路３１７は、スイッチ３１１を介してオプトカプラの出力ポートに接続されている。スイッチ３１１を用いることにより、通信フォーマットを、変換回路３１７によって出力される予め定められた変換信号に選択的に変更することができる。

制御回路３０６は、未処理出力信号がオプトカプラ３０３を通過した後、この未処理出力信号から自律制御信号を生成するように構成されている。自立制御信号は、未処理出力信号が予め定められた変換しきい値を超えた場合にのみ生成される。制御回路３０６は、変換回路３１７を制御し、自律制御信号が制御回路３０６によって生成された場合に未処理出力信号を予め定められた変換信号に変換し、自律制御信号が制御回路３０６によって生成されない場合には未処理出力信号を出力するように構成されている。

制御回路３０６は、スイッチ３１１を動作させることにより変換回路３１７を制御する。実施形態によっては、制御回路３０６は、自律制御信号を生成するか否かによりスイッチ３１１の動作を制御する。したがって、制御回路３０６は、未処理出力信号または予め定められた変換信号のいずれかを出力させる。自律制御信号はスイッチ３１１に供給されてスイッチ３１１を動作させる。

実施形態によっては、予め定められた変換しきい値は予め定められたエネルギーしきい値である。それに代えて、予め定められた変換しきい値は予め定められた周波数しきい値であってもよい。たとえば、予め定められた変換しきい値は、約２ｋＨｚ以上の予め定められた周波数しきい値であってもよい。

実施形態によっては、自律制御信号は、未処理出力信号の周波数の関数として生成される。予め定められた変換しきい値は、予め定められた周波数に対応する予め定められた時間周期にわたって蓄積される予め定められた電圧レベルであってもよい。未処理出力信号が予め定められた最小周波数値未満である場合、制御回路３０６は自律制御信号を生成する。そうでない場合、制御回路３０６は自律制御信号を生成しない。実施形態によっては、未処理出力信号が、ＳＴＰ信号について通常２ｋＨｚ未満であり、ＭＡＯ信号について通常１０ｋＨｚ以上であるので、予め定められた周波数しきい値は約２ｋＨｚ〜約１０ｋＨｚの範囲にある周波数である場合もある。

実施形態によっては、自律制御信号は、未処理出力信号の電気エネルギーの関数として生成される。予め定められた変換しきい値は、予め定められた時間周期にわたって蓄積されるエネルギー量であってもよい。たとえば、未処理出力信号が、エネルギー蓄積回路またはエネルギー積分回路により決定されるような予め定められた変換しきい値未満である場合、制御回路３０６は自律制御信号を生成する。そうでない場合、制御回路３０６は自律制御信号を生成しない。

未処理出力信号の周波数は定量化が困難なことを理解すべきである。この理由により、従来技術では、一般的に外部からの命令を受け取る。というのは、デューティサイクルが変化しうる方形波パルス列の周波数は正確かつ確実に確認するのが難しいからである。周波数が頻繁にかつ急速に変化する場合に周波数を決定することはより困難である。これらの理由およびデューティサイクルが変化しうることから、信号内のピークを検出することは許容可能な周波数を決定することにはならないかもしれない。その結果、従来技術は、制御信号を別個に生成してＩＳバリアを光学的に通過させるようにしていた。

実施形態によっては、未処理出力信号は方形波であり、未処理出力信号の周波数は情報を伝達する。たとえば、未処理出力信号は、コリオリ流量計５または振動式デンシトメータ５のピックオフセンサ１０５または１０５’によって生成されてもよい。

図４には、一実施形態において、変換回路３１７が低域通過フィルタ（ＬＰＦ）３２３と電流源３２７とを有しているオプトアイソレーション回路３００が示されている。ＬＰＦ３２３は予め定められた変換しきい値未満の周波数を有する信号を通過させるように構成されている。ＬＰＦカットオフ周波数は、予め定められた変換しきい値と実質的に一致する必要はなく、ノイズが信号内に保持されるのを防止するために含まれている点を理解すべきである。電流源３２７は、未処理出力信号のパルス幅変調（ＰＷＭ）方形波をミリアンペア電流バージョンに変換するように構成されている。変換後のミリアンペア電流信号は電流変調信号である。実施形態によっては、変換後のミリアンペア電流信号はその特性が実質的にアナログである。たとえば、ＬＰＦ３２３および電流源３２７は、標準の４〜２０ミリアンペア出力通信フォーマットを作成してもよい。このとき、未処理出力信号のデューティサイクルは、４ミリアンペアと２０ミリアンペアとの間のミリアンペアレベルの電流に変換されている。しかしながら、他の電流変調信号も考慮され、それらもまた明細書の記載および特許請求の範囲に含まれる。

図５には、本発明のある実施形態にかかる制御回路３０６が示されている。この実施形態における制御回路３０６は、第一のノードＮ１に接続されているＵ１入力部と第二のノードＮ２に接続されているＵｌ出力部とを有している第一のアンプＵ１を備えている。Ｕ１入力電圧が予め定められたＵ１しきい値を超えた場合、第一のアンプＵ１は予め定められた正の出力電圧を生成する。第一のコンデンサＣ１は、第一のノードＮ１に接続され、未処理出力信号を第一のノードＮ１に伝える。第一の抵抗Ｒ１は第一のノードＮ１とグラウンドとの間に接続されている。第一のコンデンサＣ１および第一の抵抗Ｒ１は、第一のアンプＵ１によって生成される方形波のパルス幅を決定する。ダイオードＤ１は、第二のノードＮ２と第三のノードＮ３との間に接続され、第一のアンプＵ１によって順方向にバイアスされている。ダイオードＤ１は、第一のアンプＵ１により第三のノードＮ３において逆バイアス電圧が生じるのを防止している。第二の抵抗Ｒ２は、第三のノードＮ３と第四のノードＮ４との間に接続されている。第二のアンプＵ２は、第四のノードＮ４に接続されているＵ２入力部と、自律制御信号を供給するＵ２出力部とを有している。第二のコンデンサＣ２は、第四のノードＮ４とグラウンドとの間に接続されている。第三の抵抗Ｒ３は、第四のノードＮ４とグラウンドとの間に接続されている。

動作時、第一のコンデンサＣ１および第一の抵抗Ｒ１の組み合わせにより、第一のアンプＵ１がオンとなるパルス幅が設定される。第二のコンデンサＣ２、第二の抵抗Ｒ２および第三の抵抗Ｒ３の組み合わせにより、第二のアンプＵ２がオンとなる電圧レベルが設定される。したがって、第一のアンプＵｌの入力部に存在する未処理出力信号が予め定められた変換しきい値を超えた場合、第二のアンプＵ２は自律制御信号を生成する。

実施形態によっては、第一の抵抗Ｒ１、第一のコンデンサＣ１、第二の抵抗Ｒ２、第二のコンデンサＣ２および第三の抵抗Ｒ３は、未処理出力信号が予め定められた変換しきい値を超えた場合に第二のアンプＵ２が自律制御信号を生成するトリガとなるように選択される。実施形態によっては、第一の抵抗Ｒ１、第一のコンデンサＣ１、第二の抵抗Ｒ２、第二のコンデンサＣ２および第三の抵抗Ｒ３は、第一のアンプＵｌからのパルスによって伝えられる電荷が、予め定められた変換しきい値を超える未処理出力信号周波数で第二のアンプＵ２に自律制御信号を生成させるトリガとなるＣ２チャージ電圧を生成するように、選択される。

第二のアンプＵ２は、第二のアンプＵ２をオンするしきい値とオフにするしきい値とが異なるような、ヒステリシスを含んでいてもよい。これにより、第二のアンプＵ２がオン状態とオフ状態との間で振動して不安定な自律制御信号が作成される状況を回避することができる。

上記実施形態の詳細な記載は、本発明の技術範囲内に含まれるものとして本発明者が考えているすべての実施形態を完全に網羅するものではない。実際、当業者にとって明らかなように、上記実施形態のうちの一部の構成要素をさまざまに組み合わせてまたは除去してさらなる実施形態としてもよいが、このようなさらなる実施形態も本発明の技術範囲および教示範囲に含まれる。また、当業者にとって明らかなように、本発明の技術範囲および教示範囲に含まれるさらなる実施形態とするために、上記実施形態を全体的にまたは部分的に組み合わせてもよい。したがって、本発明の技術範囲は添付の特許請求の範囲によって定めれる。

Claims (19)

1. 未処理出力信号を光学的に伝送するように構成されているオプトカプラ（３０３）と、
   オプトカプラの出力部に接続され、前記未処理出力信号を予め定められた変換信号に変換するように構成される変換回路（３１７）と、
   前記オプトカプラ出力部に接続されている制御回路（３０６）とを備え、
   前記制御回路（３０６）は、前記未処理出力信号が前記オプトカプラ（３０３）を通過した後であって、前記未処理出力信号が予め定められた変換しきい値を超えた場合にのみ、前記未処理出力信号から自律制御信号を生成し、前記変換回路（３１７）を制御して、前記自律制御信号が前記制御回路（３０６）によって生成された場合に前記未処理出力信号を予め定められた変換信号に変換し、前記自律制御信号が前記制御回路（３０６）によって生成されない場合には前記未処理出力信号を出力ポートに出力するように構成される、オプトアイソレーション回路（３００）。
2. 前記予め定められた変換しきい値は、予め定められたエネルギーしきい値である、請求項１に記載のオプトアイソレーション回路（３００）。
3. 前記予め定められた変換しきい値は、予め定められた周波数しきい値である、請求項１に記載のオプトアイソレーション回路（３００）。
4. 前記予め定められた変換しきい値は、予め定められた約２ｋＨｚ以上の周波数しきい値である、請求項１に記載のオプトアイソレーション回路（３００）。
5. 前記未処理出力信号は方形波であり、前記未処理出力信号の周波数は情報を伝達するように構成される、請求項１に記載のオプトアイソレーション回路（３００）。
6. 前記未処理出力信号は方形波であり、前記未処理出力信号の周波数ば情報を伝達し、前記未処理出力信号はピックオフセンサによって生成されるように構成される、請求項１に記載のオプトアイソレーション回路（３００）。
7. 前記未処理出力信号は周波数変調された方形波信号であり、予め定められた変換信号は電流変調された信号である、請求項１に記載のオプトアイソレーション回路（３００）。
8. 前記未処理出力信号は、周波数変調された方形波信号を含むセンサ時間周期（ＳＴＰ）モード信号であり、前記予め定められた変換信号は、電流変調された信号を含むミリアンペア出力（ＭＡＯ）モード信号である、請求項１に記載のオプトアイソレーション回路（３００）。
9. 前記オプトカプラ出力部に接続され、前記出力ポートと前記変換回路（３１７）とを切り替えるスイッチ（３１１）をさらに備えており、前記変換回路（３１７）は前記スイッチ（３１１）および前記出力ポートに接続され、前記スイッチ（３１１）は前記制御回路（３０６）によって制御されるように構成される、請求項１に記載のオプトアイソレーション回路（３００）。
10. 前記制御回路（３０６）は、
    第一のノードＮ１に接続されているＵ１入力部および第二のノードＮ２に接続されているＵ１出力部とを有し、Ｕ１入力電圧が予め定められたＵ１しきい値を超えた場合に予め定められた正の出力電圧を生成する第一のアンプＵ１と、
    前記第一のノードＮ１に接続され、前記未処理出力信号を前記第一のノードＮ１に伝える第一のコンデンサＣ１と、
    前記第一のノードＮ１とグラウンドとの間に接続され、前記第一のアンプＵ１により生成される方形波のパルス幅を前記第一のコンデンサＣ１とともに定める第一の抵抗Ｒ１と、
    前記第二のノードＮ２と第三のノードＮ３との間に接続され、前記第一のアンプＵ１によって順方向にバイアスされるダイオードＤ１と、
    前記第三のノードＮ３と第四のノードＮ４との間に接続されている第二の抵抗Ｒ２と、
    前記第四のノードＮ４と接続されているＵ２入力部とＵ２入力電圧が予め定められたＵ２しきい値を超えた場合に前記自律制御信号を供給するＵ２出力部とを有している第二のアンプＵ２と、
    前記第四のノードＮ４と前記グラウンドとの間に接続されている第二のコンデンサＣ２と、
    前記第四のノードＮ４と前記グラウンドとの間に接続されている第三の抵抗Ｒ３とを備え、
    前記第一の抵抗Ｒ１、前記第一のコンデンサＣ１、前記第二の抵抗Ｒ２、前記第二のコンデンサＣ２および前記第三の抵抗Ｒ３は、前記未処理出力信号が予め定められた変換しきい値を超えた場合に前記第二のアンプＵ２が前記自律制御信号を生成するトリガとなるように、選択される、請求項１に記載のオプトアイソレーション回路（３００）。
11. オプトカプラを用いて未処理出力信号を伝送する方法であって、
    前記オプトカプラを通じて前記未処理出力信号を伝送することと、
    前記未処理出力信号が前記オプトカプラを通過した後であって、前記未処理出力信号が予め定められた変換しきい値を超えた場合にのみ、前記未処理出力信号から自律制御信号を生成することと、
    前記自律制御信号が生成された場合に前記未処理出力信号を予め定められた変換信号に変換し、前記自律制御信号が生成されない場合に前記未処理出力信号を出力ポートに出力することと
    を含む、方法。
12. 前記予め定められた変換しきい値は予め定められたエネルギーしきい値である、請求項１１に記載の方法。
13. 前記予め定められた変換しきい値は予め定められた周波数しきい値である、請求項１１に記載の方法。
14. 前記予め定められた変換しきい値は予め定められた約２ｋＨｚ以上の周波数しきい値である、請求項１１に記載の方法。
15. 前記未処理出力信号は方形波であり、前記未処理出力信号の周波数は情報を伝達する、請求項１１に記載の方法。
16. 前記未処理出力信号は方形波であり、前記未処理出力信号の周波数は情報を伝達し、前記未処理出力信号はピックオフセンサによって生成される、請求項１１に記載の方法。
17. 前記未処理出力信号は周波数変調された方形波信号であり、前記予め定められた変換信号は電流変調信号である、請求項１１に記載の方法。
18. 前記未処理出力信号は、周波数変調された方形波信号を含むセンサ時間周期（ＳＴＰ）モード信号であり、前記予め定められた変換信号は、電流変調信号を含むミリアンペア出力（ＭＡＯ）モード信号である、請求項１１に記載の方法。
19. 前記方法は、出力ポートと変換回路とを切り替えることをさらに含み、前記変換回路はスイッチおよび前記出力ポートに接続されており、前記変換回路は前記予め定められた変換信号を生成する、請求項１１に記載の方法。

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