JPS63500831A - 測定装置における信号伝送装置 - Google Patents
測定装置における信号伝送装置Info
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- JPS63500831A JPS63500831A JP50290087A JP50290087A JPS63500831A JP S63500831 A JPS63500831 A JP S63500831A JP 50290087 A JP50290087 A JP 50290087A JP 50290087 A JP50290087 A JP 50290087A JP S63500831 A JPS63500831 A JP S63500831A
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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】
測定装置における信号伝送装置
本発明は、測定変換装置を備λた測定装置における信号伝送装置であって、上記
測定変換装置はそれとは遠隔に配設されている評価装置に2式線線路を介して接
続されており、該2線式線路を介して一方において測定変換装置の作動に必要な
直流電流エネルギが評価装置から上記測定変換装置に伝送され、他方において測
定量を表示する測定値信号が上記測定変換装置から上記評価装置に伝送され、そ
の際上記測定変換装置は上記測定変換装置インターフェースを介して上記2線式
線路に接続されておシ、上記測定変換装置インターフェースは上記測定変換装置
が必要とする直流電流エネルギを上記2線式線路から取り出しかつ測定値信号さ
れる測定値信号を受信するように構成されており、かつ上記測定装置は通信イン
ターフェースを介して測定変換装置に並列に上記2線式線路に接続可能である少
なくとも1つの通信ユニットを具備しており、その際上記測定変換装置インター
フェース、上記評価インターフェースおよびそれぞれの通信インターフェースに
それぞれ1つの通信インターフェース回路が設けられており、該通信インターフ
ェース回路は測定値信号と区別可能な通信信号を2線式線路を介して送信するた
めの信号発生器および別の通信インターフェース回路から到来する通信信号を受
信するための信号受信器とを含んでいる形式のものに関する。
測定変換装置および評価装置が空間的に相互に分離されておりかつ2線式線路に
よってのみ相互接続されている測定装置は非常に広範に使用されている。2線式
線路に付刀口的に接続可能であシかつ通信信号を2線式線路を介して送信および
受信することができる通信ユニットによって例えば、測定変換装置の設置場所に
おいてまたは別の場所からも評価装置を利用して調整操作、設定操作、試験作業
または保守作業を実施することができる。通信ユニットは例えばキーボード装置
および数字または英数字表示部を偏見、たポケット計算機に類似した装置である
。キーボード装置の操作によって操作員は必要な情報を評価装置から呼び出し、
かつこの呼び出しに基く応答として評価装置から伝送される情報が通信ユニット
の表示部にて可視表示される。
このような情報交換のために伝送される通信信号は、2線式線路を介して伝送さ
れかつ伝送すべき情報に応じて変調されるパルス列である。その際、測定値信号
が通信信号によって妨害されるかまたは障害を受けるという問題がある。このこ
とは殊に、通信信号に対するエネルギーが、評価装置に含まれている同じエネル
ギー源から取り出されるときに当てはまる。このエネルギー源は、測定値信号が
、測定変換装置に対する給電直流電流も含んでいる、4mAと23mAとの間で
変化する直流電流によって形成されている、一般に通例の測定装置においてそう
であるように、測定変換装置に対する直流電流エネルギーと測定値信号に対する
エネルギーとを提供する。この形式の公邸の装置のには更に、通信能力が制限さ
れているという制約がある。
即ち通信二ニットは1つの他の装置、例えば評価装置としか情報交換することが
できない。
本発明の課題は、2線式線路に接続されている、測定変換装置および評価装置も
配属している任意の複数の加入者が、それにより同じ2線式線路を介した測定値
信号の同時伝送に障害を及ぼすかまたは妨害することなく、相互に通信信号を交
換すること、ができるようにした、冒頭に述べた形式の装置を提供することであ
る。
本発明によればこの課題は、それぞれの通信インターフェース回路の信号発生器
が、通信信号を表示するパルス変調に従って2線式線路において給電直流電圧を
パルス状に低減するように構成されており、かつそれぞれの通信インターフェー
ス回路の信号受信器が2線式線路におけるパルス状の電圧変化に応答するように
したことによって解決される。
本発明の信号伝送装置では、それぞれの通信インターフェース回路の信号発生器
が、評価装置から2籾弐線路に印加される電圧にパルス状に影響を及ぼし、かつ
これによシ2緋弐線路に発生するパルス状の電圧変化を、すべての通信インター
フェース回路の信号受信器によって受信することができる。従って2線弐緋路に
接続されている加入者の数および形式には何の制限もない。殊に通信ユニットは
、測定変換装置または評価装置のみならず、同じ2線式線路に接続されている別
の通信ユニットにも接続することができる。測定変換装置および評価装置も、通
信ユニットの存在に無関係に、測定値信号の伝送に対して付加的に通信信号も駅
伝送方向に交換することができる。これによシ測定変換装置は評価装置に、測定
値信号の評価および測定変換装置の作動の監視に対して使用することができる付
加情報を送信することができ、かつ評価装置は測定変換装置の作動に制御信号に
よって影響を及ぼすことができる。
すべての通信信号はパルス状の電圧変化であるので、測定値信号が、殊に規定の
測定値信号では4mAと20mAとの間で変化する直流電流である場合のような
電流信号によって形成されているとき、通信信号は測定値信号とは一義的に区別
することができる。それ故に測定値信号の伝送は、障害または妨害の発生なく常
に簡単かつ確実に作動する回路によって発生および受信される。パルス状の電圧
変化の振幅は非常に大きいものとすることができ、それにょシ信号伝送は極めて
障害を受けにくくなる。極端な場合には2線式線路における電圧は、その都度の
電圧パルスにおいて完全な短絡によって零にすることができる。
本発明の有利な実施例および改良例は請求の範囲の実施態様環に示されている。
本発明のその他の特徴および利点は図面に基いた以下の実施例の説明から明らか
である。図面について、第1図は、本発明が使用可能な測定装置の原理を示す図
であり、
第2図は、第1図の測定装置の3つのインターフェースを比較的詳細に示す回路
略図であシ、第6図は、信号の時間経過を示す波形図である。
第1図は、測定量S10を有する測定装置を示す。
この測定変換装置は2線式線路11を介して測定変換゛装置とは遠隔に配設され
ている評価装置12に接続されている。測定変換装置10は測定すべき物理量(
例えば温度、圧力、湿度、充填状態)を検出するためのセンサ13と、このセン
サ13に接続されている電子的な測定変換器14とを含んでいる。この測定変換
器は測定量の瞬時値を表示する電気信号を送出する。測定変換装置10は独自の
エネルギー源を含んでおらず、その作動に必要な直流エネルギーを2線式線路1
1を介して評価装置12に含まれている電圧源15がら受取る。同じ2線式線路
を介して、測定量の瞬時値を表示する測定値信号が測定変換装置10から評価装
置12に伝送される。測定変換装置10は、一方において測定変換装置10の、
2線式線路11からのエネルギー供給を保証しかつ他方において測定変換器14
の出力信号を2線式線路11を介して伝送するのに適した測定信号に変換する測
定変換装置インターフェース16を介して2線式線路11に接続されている。通
例の技術に相応して測定値信号は、給電直流電流工。と補正電流揃とから組み合
わされて成る、2線式線路11を介して流れる直流電流工、である。補正電流工
えは同様に電圧源15から取り出されかつ給電直流電流Ioのその都度の量を考
慮して測定変換装置10によって、全電流−が電流値4mAと2 []mAとの
間で伝送すべき測定値を表示するように設定調整される。最後に測定変換装置1
0はその他に、同様測定変換装置インターフェース16を介して2線式線路11
に接続されている通信電子装置17を含んでいる。
評価装置12を2線式線路11に接続するために、評価インターフェース18が
用いられる。このインターフェースは、一方において測定変換装置10が必要と
する直流電流エネルギの、電圧源15から2線式線路11への伝送を保証し、他
方において2線式線路11を介して流れる全電流エヮから測定値の指示または引
き続く処理に適した信号を導出する。評価装置12は更に、評価インターフェー
ス18を介して2線式線路11に接続されている通信電子装置19を含んでいる
。
第1図には更に、通信ユニット20が図示されている。この通信ユニットは測定
変換装置10に並列に2線式線路11に接続されておりかつ、それにより測定装
置の正常な作動を妨げることなく、測定変換装置10または評価装置12との情
報交換を実現することができるように構成されている。通信ユニット20はキー
ボード装置21とデジタル表示部22並びに信号処理に対して必要な電子装置を
備えたポケット計算機のような装置である。2勝式線路11との接続は、通信イ
ンターフェース23および、接続端子25.26を用いて必要に応じて2籾弐線
路11に接続形成することができる2心線線路24を介して行われる。
既述の実施例において、通信ユニット20には独自のエネルギー源(例えばバッ
テリー)を装備しているものと仮定している。しかし、通信ユニットのエネルギ
ー供給のために必要な直流電流を同じく評価装置12における電圧源15から2
線式線路を介して取シ出すこともできる。
第2図には第1図の6つのインターフェース16゜18および23の回路が比較
的詳しく図示されている。
測定変換装置インターフェース16において、2線式線路11の電圧がダイオー
ド27および定電流発生器28を介してコンデンサ29の電極に印加される。
このコンデンサにはツェナーダイオ−IS30が並列接続されている。ツェナー
ダイオード3oは測定変換装置の電子装置に対する作動電圧UBを規定する。コ
ンデンサ29は、電圧低下または2線式線路11における短絡の際にエネルギー
供給を行うエネルギー蓄積器として用いられる。ダイオード27によシ、この場
合コンデンサ29が2線式線路11を介して放電するのが妨げられる。
測定値を表示する測定電流工Mを発生するために、測定変換装置インターフェー
ス16は、制御可能な定電流源32を含んでいる分岐路31を含んでいる。この
分岐路31を介して、同様電圧源15から取り出されかつ2線式線路11におい
て給電直流電流工。に重畳される連続直流電流が流れる。定電流発生器32は測
定変換器14の徐々に変化する出力信号によって、分岐路31を介して流れる直
流電流が、給電直流電流工。
とともに4mAと23mAとの間で変化する測定電流IMを形成する補正電流贈
を形成するように、制御される。
定電流発生器28は、測定変換装置の電子装置に対する一定の給電直流電流工。
全発生する。定電流発生器28によって規定される電流は、定電流発生器32に
よって監視されるかまたは電流値■。に固定設定されている。定電流発生器28
および32は、1つのユニットにまとめることができる。定電流発生器28に代
わって、電圧調整器を使用することもできる。
評価インターフェース18において2線式線路11の一方の導体に、測定電流I
、=I。+1えが流れる抵抗33が介挿されている。従って抵抗33において測
定電流−に比例しかつ測定値情報を含んでいる電圧を取り出すことができる。こ
の電圧は測定値の指示のために使用するかまたは測定値情報の評価のために任意
の方法で処理することができる。最も簡単な場合、抵抗33に代わって、2線式
線路に、相応に較正された電流測定器を介挿することかでき、そうすればこの電
流測定器が測定値を直接指示することになる。
ここまで説明してきた、測定変換装置インターフェース16および評価インター
フェース18の部分ハ、測定値情報が4mAおよび23mAの間で変化する直流
電流によって伝送される、2線式線路を有する測定装置の従来の構成に相応する
。
通信ユニット20の通信インターフェース23は実質的に、通信ユニットの電子
装置34に接続されている通信インターフェース回路40から成っている。完全
に同形式の通信インターフェース回路50が既述の従来の構成部分に対して付刃
I的に測定変換装置インク−フェース16に設けられており、かつ評価インター
フェース18は同形式の別の通信インターフェース回路60を含んでいる。6つ
の通信インターフェース回路40.50および60は同形式の構成および同じ機
能を有しているので、通信インターフェース回路40の以下の説明が2つの他の
通信インターフェース回路50および60にも当てはまる。
通信インターフェース回路40は、接続線路24を介して2線式線路11に接続
されている信号発生器41おiび信号受信器42を含んでいる。相応の仕方にお
いて測定器♂J10の通信インターフェース回路50は信号発生器51および信
号受信器52を含んでおり、評価装置12の通信−インターフェース回路60は
信号発生器61および信号受信器62を含んでいる。
信号発生器41は実質的に、接続線路24および従って2線式線路11も橋絡す
る制御される分岐路43から成っている。分岐路43には図示の実施例ではスイ
ッチングトランジスタ44であるスイッチが設けられている。このスイッチング
トランジスタ44のベースには電子装置34から、送信すべき情報に相応してパ
ルス変調されている制御信号が印刀口される。
信号発生器41のスイッチングトランジスタ44が電流を通す状態にあるとき、
2勝式線路11は実際には短絡されており、かつ分岐路43を介して、電圧源1
5から取シ出された電流が流れる。この短絡電流が許容値に制限されるように、
評価−インターフェース18において電圧源15に直列に電流制限器35が2線
式線路11に介挿されている。電流制限器35は最も簡単な場合十分に高抵抗の
抵抗により形成することができるが、後に説明する理由から図示の実施例では制
御される定電流発生器が電流制限器として使用される。
短絡のため、2線式線路11における電圧Uは消失するので、その結果この電圧
は定常値U0から値0に移行する。従って信号発生器41によって発生されるそ
れぞれの電流パルスには第6図Aに図示されているように2線式線路11におけ
る負方向に向かう′ば圧パルスが相応し、かつこれら電圧パルスの列はスイッチ
ングトランジスタ44に供給される制御信号によって形成されている。
11を完全に短絡する代わりに、スイッチングトランジスタ44に直列に、第2
図に破線で図示されているように抵抗45を設けることもできる。その場合2勝
弐緋路11における電圧は電流パルスの都度定常値U。
から、第6図Bに図示されているように、0とは異なった前身て決められた電圧
値U1に降下する。
通信インターフェース回路40の信号受信器42は、それが、第6図のAおよび
Bに図示されているような負方向パルス状の電圧変化に応答するように構成され
ている。信号受信器は図示の実施例では、コンデンサ47および抵抗48から成
るRCC壬子介して2線式線路11の電圧が供給されるシュミットトリガ46を
有する。従ってシュミットトリガ46は2線式線路におけるパルス状の電圧変化
にのみ応答しかつ、それを電子装置34に供給されるデジタル信号に変換する。
同様に、測定変換装置10の通信インターフェース回路50における信号発生器
51は、通信電子装置11による制御に基いて、2線式線路11に負方向パルス
状の電圧変化を発生し、通信ユニツ)20における信号受信器42および評価装
置12における信号受信器62が上記電圧変化に応答し、かつ評価装置12の通
信インターフェース回路60における信号発生器61は、通信電子装置19によ
る制御に基いて2線式線路11に負方向パルス状の電圧変化を発生し、それに2
つの別の通信インターフェース回路40,50の信号受信器42,52が応答す
る。
従って2m、式線路11に接続されているすべてのユニットは任意に相互接続さ
れて、2線式線路を介して情報を交換することができる。すべての通信インター
フェース回路は同一に構成されておシ、かつそれぞれのインターフェースはそれ
ぞれ別のインターフェースから送信される通信信号を受信することができる。そ
れ自体公知の技術によシ適当にコード化されたアドレス信号によって、それぞれ
の加入者が当該加入者に定められた情報のみを評価するように実現される。すべ
てのインターフェースは通信信号の発生に対して同じエネルギー源、即ち評価装
置における電圧源15を使用し、かつすべてのインターフェースは通信信号を同
じように、即ち2線式線路における電圧のパルス形状の低下という形で発生する
。電圧パルスを通信信号として使用することで、電流値によって表される測定値
情報との明確で一義的な区別が可能になる。通信信号によって伝送すべき情報(
データ)を例えば電圧パルスの繰り返し周波数(パルス周波数変調)、コード化
されたパルス列(パルスコード変調)またはこれら2つの変調形式の組み合わせ
において含むようにすることができる。
このようにして相互に接続することができる刀口大者の数は制限されていない。
複数の通信ユニットを通信ユニット20の形式に従って同時に2線式線路11に
接続することも勿論可能である。その場合すべての通信ユニットは測定変換装置
10.評価装置12および相互に情報を交換することができる。通信ユニットは
殊に、それによシ測定装置の正常な作動を妨害することなく、その都度任意の加
入者によって調整、設定または試験操作を行うことができる。付加的に、測定変
換装置の作動を、評価装置から通信信号の形で到来する制御信号によって影響を
及ぼすことができ、かつ測定変換装置は評価装置に、評価装置が測定変換装置の
作動を監視することができるようにするデータ信号を送出する。これら制御およ
びデータ信号は、2線式線路11に接続されるそれぞれの通信ユニットによって
も受信することができる。
測定変換装置インターフェース16に存在する、エネルギー蓄積器として作用す
るコンデンサ29は、ダイオード27との関連において、2線式線路11におけ
る短い、パルス状の電圧変化が測定変換装置10の作動を妨害することがないよ
うにする。
多くの場合、2源式線路11を介して伝送される測定電流IMが通信信号のその
都度の負の電圧パルスの期間中中断されることが不都合であると認められている
。
この事態を避けるために、第2図の評価インターフェース18に、通信信号が存
在しないときに2線式線路11を介して流れる測定電流−の瞬時値を連続的に記
憶する瞬時値メモリ(“サンプル・アンド・ホールド”)36が設けられている
。測定電流IMの値を検出するために線路に抵抗37が介挿されておシ、かつこ
の抵抗37にて取り出される電圧が瞬時値メモリ36に供給される。瞬時値メモ
リ36の出力側は、通信インターフェース回路60の信号受信器62の出力側に
よって制御されるスイッチ38を介して、電流制限器35を形成する定電流発生
器の設定調整をすΣ調整素子39に接続されている。スイッチ38は電圧パルス
の受信の都度閉成され、かつ調整素子39はその場合電流制限器35によって規
定される電流値を瞬時値メモリ36に記憶されている電流値に設定調整する。
従ってそれぞれの電圧パルスの間、抵抗33を介して電圧パルスの到来前と同じ
電流が流れる。測定電流エヮは通例緩慢にしか変化しないので、短時間の橋絡に
より顕著になるほど誤って指示されることはない。
第2図に基いて説明した信号伝送は信号発生および信号受信に対する素子を極め
て僅かしか必要としない。
更に信号レベルが高いため比較的価かな障害しか予測されない。最後に通常の電
圧を低下する信号伝送は、パルス状の電圧上昇による信号伝送では問題が惹起さ
れるおそれがある、爆発の危険をはらんでいる環境に対して特に有利である。
FIG 、 3
田FQ1審報牛
ANNEX To rHX INTERNATZONAL 5EAFtC!(P
X?ORT ON
Claims (7)
- 1.測定変換装置を備えた測定装置における信号伝送装置であつて、上記測定変 換装置はそれとは遠隔に配設されている評価装置に2線式線路によつて接続され ており、該2線式線路を介して一方において測定変換装置の作動に必要な直流電 流エネルギーが評価装置から上記測定変換装置に伝送され、他方において測定量 を表示する測定値信号が上記測定変換装置から上記評価装置に伝送され、その際 上記測定変換装置は上記測定変換装置インターフエースを介して上記2線式線路 に接続されており、上記測定変換装置インターフエースは上記測定変換装置が必 要とする直流電流エネルギーを上記2線式線路から取り出しかつ測定値信号を上 記2線式線路に印加し、かつ上記評価装置は評価インターフエースを介して上記 2線式線路に接続されており、上記評価インターフエースは給電直流電圧を上記 2線式線路に印加しかつ上記2線式線路を介して伝送される測定値信号を受信す るように構成されており、かつ上記評価装置は通信インターフエースを介して測 定変換装置に並列に上記2線式線路に接続可能である少なくとも1つの通信ユニ ツトに接続されており、かつ上記測定変換装置インターフエース,上記評価イン ターフエースおよびそれぞれの通信インターフエースにそれぞれ1つの通信イン ターフエース回路が設けられており、該通信インターフエース回路は測定値信号 と区別可能な通信信号を送信するための信号発生器および別の通信インターフエ ース回路から到来する通信信号を受信するための信号受信器とを含んでいる測定 装置における信号伝送装置において、 上記それぞれの通信インターフエース回路の信号発生器が、通信信号を表示する パルス変調に従つて2線式線路において給電直流電圧をパルス状に低減するよう に構成されており、かつそれぞれの通信インターフエース回路の信号受信器が2 線式線路におけるパルス状の電圧変化に応答することを特徴とする装置。
- 2.それぞれの通信インターフエースの信号発生器は2線式線路を橋絡する分岐 路を含んでおり、該分岐路には送信すべき通信信号のパルス変調に相応して操作 されるスイツチが設けられている請求の範囲第1項に記載の装置。
- 3.信号発生器の分岐路はスイツチの閉成時には実質的に抵抗零をとり、その結 果2線式線路はスイツチの閉成によつて短絡されておりかつ2線式線路における 電圧は実質的に零に移行するようになつている請求の範囲第2項に記載の装置。
- 4.信号発生器の分岐路はスイツチの閉成時には零とは異なつた抵抗値を有し、 その結果2線式線路における電圧がスイツチの開成により前以て決められた一定 の値に低減される請求の範囲第2項に記載の装置。
- 5.評価インターフエースにおいて給電直流電圧源に直列に電流制限器が設けら れている請求の範囲第1項から第4項までのいずれか1項に記載の装置。
- 6.測定変換装置が伝送すべき測定値を2つの限界値の間で変化する測定直流電 流に変換し、該測定値直流電流が2線式線路において給電直流電流を含んでいて 、その際評価インターフエースにおいて、2線式線路に通信信号がない場合に流 れる全電流の瞬時値を連続的に記憶する瞬時値メモリが設けられており、かつ電 流制限器は、設定調整可能でありかつ信号発生器によつて2線式線路に発生され る電圧パルスの受信の都度、2線式線路を介して流れる電流を瞬時値メモリに固 定された電流値に制限するように設定調整される請求の範囲第5項に記載の装置 。
- 7.測定変換装置インターフエースは、2線式線路における電圧変化の、エネル ギー供給に及ぼす作用を抑圧する電圧調整器またはエネルギー蓄積器を含んでい る請求の範囲第1項から第6項までのいずれか1項に記載の装置。
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