TWI498686B - 定序器類比輸出單元 - Google Patents

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Description

定序器類比輸出單元
本發明關於一種定序器(sequencer)類比(analog)輸出單元(unit)，係藉由類比電流信號來控制閥(valve)等負荷。
就定序器類比輸出單元的負荷控制方式而言，係有藉由類比電流信號控制負荷之方式，以及藉由類比電壓信號控制負荷之方式，並有著如以下之優缺點。
由於類比電流信號係較能承受雜訊(noise)，且只要為在途中不會分歧之控制迴路(loop)內，則在任何位置電流值皆為相同，故即便對於遠距離之負荷亦能夠正確地進行控制。然而，由於為電流控制，故耗費電流較多。
相對於該方式，由於類比電壓信號係較易受雜訊影響，且會由於電線及端子的電阻成分而導致電壓下降，因此，故無法正確地控制遠距離的負荷。然而，由於為電壓控制，故耗費電流較少。
再者，就在要求高可靠性之定序器系統(Sequencer system)所使用之定序器類比輸出單元而言，必須能夠檢測發生輸出配線的斷線及輸出電路的短路等異常。關於此點，在藉由類比電壓信號來控制負荷之方式的定序器類比 輸出單元中，已知有檢測發生異常之技術(例如參照專利文獻1)。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2009-301418號公報
然而，就藉由類比電流信號來控制負荷之方式的定序器類比輸出單元而言，在電流輸出電路的構成上，尚未知悉有於單元自身中檢測由於輸出配線的斷線及電流輸出電路的短路而導致之過電流輸出等異常發生之技術，且在以往之技術中，一般而言係採用在輸出配線斷線時由屬於接收信號側之對象側機器(使用者(user))來檢測該斷線之發生並加以因應之方法。
因此，為了提高定序器系統的可靠性，係期望在以類比電流信號來控制屬於信號的傳送側之負荷之方式的定序器類比輸出單元本身中能夠檢測異常之發生。
本發明為有鑑於上述之情事所研創者，目的在於獲得一種定序器類比輸出單元，係能夠檢測在藉由類比電流信號來控制負荷之定序器類比輸出單元中發生之輸出配線的斷線及過電流輸出等異常之發生。
為了解決上述課題以達成目的，本發明之特徵係在藉由類比電流信號控制負荷之定序器類比輸出單元中，在輸 出前述類比電流信號之電流輸出電路的電流輸出端設置用以直接檢測對前述負荷輸出之類比電流之電流檢測電阻器，且具備：監視電路，係監視前述電流檢測電阻器的兩端電壓；以及異常檢測電路，係可依據前述監視電路的監視結果來判別是否發生斷線或過電流。
依據本發明，由於可檢測藉由類比電流信號控制負荷之定序器類比輸出單元的輸出配線的斷線及過電流等異常之發生，故可發揮使利用該定序器類比輸出單元之定序器系統的可靠性提升之功效。
1、30‧‧‧電流輸出電路
2、17、23、31‧‧‧電晶體
3‧‧‧電流檢測電阻器
4、33‧‧‧放大器
5‧‧‧電源
6、32‧‧‧表示負荷(控制對象)之負荷電阻器
7‧‧‧輸入端子
11‧‧‧差動電路(監視電路)
12‧‧‧斷線判別電路
13‧‧‧過電流判別電路
14‧‧‧基準電壓控制部
16、22‧‧‧比較電路
18、24‧‧‧基準電壓源
19、25‧‧‧電阻器
20、26‧‧‧輸出端子
第1圖係為顯示本發明一實施形態之定序器類比輸出單元之電流輸出電路的異常檢測系統的構成之電路圖。
第2圖係為對作為比較例而顯示之一般的電流輸出電路之異常檢測方法進行說明之電路圖。
第3圖係為對依複數個頻道份來設置第2圖所示之電流輸出電路之情形的問題點進行說明之圖。
第4圖係為在複數個頻道構成之定序器類比輸出單元所使用之電流輸出電路的電路圖。
以下，係依據圖式詳細說明本發明之定序器類比輸出單元的實施形態。另外，本發明並非由本實施形態所限定者。
(實施形態)
第1圖係為顯示本發明一實施形態之定序器類比輸出單元之電流輸出電路的異常檢測系統的構成之電路圖。
於第1圖中，本實施形態之定序器類比輸出單元的電流輸出電路1係具備：電晶體(transistor)2，係用以輸出給予負荷之電流IL ；電流檢測電阻器3，係用以檢測輸出電流IL ；以及放大器4，係控制電晶體2。
電晶體2之集極(collector)端子係連接於電源5，射極(emitter)端子係連接於電流檢測電阻3的一端，基極(base)端子係連接於放大器4的輸出端。電流檢測電阻器3的另一端係連接於表示閥等控制對象(負荷)之負荷電阻器6的一端，負荷電阻器6的另一端係連接於電路接地(ground)。再者，於放大器4的一方之輸入端(+)係自輸入端子7施加有控制電壓，而負荷電阻器6所形成之電壓係作為回授電壓而施加於另一方之輸入端(-)。
藉由該構成，類比電流信號(輸出電流IL )係以追隨於從輸入端子7輸入至電晶體2的基極端子之控制電壓之方式，而從電流輸出電路1供給至負荷(負荷電阻器6)。該電流輸出電路1之異常檢測系統係具備：差動電路11、斷線判別電路12、過電流判別電路13、以及基準電壓控制部14。
差動電路11係監視電流檢測電阻器3的兩端電壓之電路，並對電晶體2的射極端子與電流檢測電阻器3的一端之連接端a的電壓Va，和電流檢測電阻器3的另一端與負荷電阻器6的一端之連接端b的電壓Vb進行比較判別， 且將屬於該判別結果之差動電壓Vc輸出至並聯的斷電線判別電路12及過電流判別電路13。
斷線判別電路12係具備：比較電路16、電晶體17、以及基準電壓源18。於比較電路16的負(minus)輸入端(-)係輸入有差動電壓Vc。基準電壓源18係設置於比較電路16的正(plus)輸入端(+)與電路接地之間。電晶體17之基極端子係連接於比較電路16的輸出端，集極端子係經由電阻器19而連接於電源5，射極端子係連接於電路接地。斷線判別電路12的輸出端子20係從電晶體17的集極端子予以拉出。
過電流判別部13係與斷線判別部12相同之電路構成，且具備：比較電路22、電晶體23、以及基準電壓源24。於比較電路22的正輸入端(+)係輸入有差動電壓Vc。基準電壓源24係設置於比較電路22的負輸入端(一)與電路接地之間。電晶體23之基極端子係連接於比較電路22的輸出端，集極端子係經由電阻器25而連接於電源5，射極端子係連接於電路接地。過電流判別電路13的輸出端子26係從電晶體23的集極端子予以拉出。
基準電壓控制部14係個別控制斷線判別電路12之基準電壓源18的基準電壓Vref1，和過電流判別電路13之基準電壓源24的基準電壓Vref2。基準電壓控制部14係可藉由例如MPU(微電腦(microcomputer))來加以構成，使其可藉由程式(program)控制來變更設定基準電壓Vref1、Vref2。
接著，針對關於本實施形態之異常檢測動作進行說明。
<斷線檢測動作>
一般而言，在對負荷輸出類比電流時，於電流檢測電阻器3及負荷電阻器6係流動有負荷電阻IL 。在差動電路11中，係將流動於電流檢測電阻器3之負荷電流IL 以作為連接端a的電位Va與連接端b的電位Vb之差動電壓Vc的方式予以檢測出。差動電壓Vc係可藉由Vc=Va-Vb而加以計算。
在斷線判別電路12中，係對差動電壓Vc與基準電壓Vref1進行比較，且若為Vc<Vref1，則將輸出端子20設為“H”位階(level)，並判斷為發生斷線。例如，假設電流檢測電阻器3的電阻值為100Ω且基準電壓Vref為0.1V，並將連接於負荷電阻器6之正(+)側配線設為斷線狀態。此時，於電流檢測電阻器3不會流動有電流，而連接端a的電位Va與連接端b的電位Vb係成為同電位。因此，由於Vc=0、Vref1=0.1V，故成為Vc<Vref1而可判斷為發生斷線，並將輸出端子20設為“H”位階。
上述例雖為在配線為完全斷線之情形的動作，惟在例如使用者欲以2mA之負荷電流IL 來判斷為發生斷線時，係可藉由從基準電壓控制部14控制基準電壓Vref1並設定為0.2V來予以實現。如此，亦能夠藉由使用者所希望之判定值來判斷發生斷線。
<過電流檢測動作>
過電流檢測動作係與斷線檢測動作同樣地使用於差動電路11檢測出之差動電壓Vc。亦即，在過電流判別電路 13，係對差動電壓Vc與基準電壓Vref2進行比較，且若為Vc>Vref2，則將輸出端子26設為“H”位階，並判斷為發生過電流。
例如，假設電流輸出電路1的電晶體2發生短路(short)故障。此時，電流檢測電阻器3及負荷電阻器6係有可能流動有過電流。例如，假設電流輸出電路1之通常輸出為輸出20mA，卻流動有30mA(過電流)時，此時的連接端a與連接端b之間的差動電位Vc係成為產生有正10mA大小之過電壓。
再者，在使用者欲以任意的判斷值來判斷發生過電流時，藉由從基準電壓控制部14控制基準電壓Vref2，即可以使用者所希望之判定值來判斷發生過電流。
如以上所述，依據本實施形態，係能進行藉由類比電流信號來控制負荷之定序器類比輸出單元的輸出配線的斷線及過電流輸出等異常之發生的檢測，且亦可進行配合使用者的使用環境之異常檢測。
接著，參照第2圖至第4圖針對本實施形態之意義進行說明。另外，第2圖係為對作為比較例而顯示之一般的電流輸出電路之異常檢測方法進行說明之電路圖。第3圖係為對依複數個頻道份來設置第2圖所示之電流輸出電路之情形的問題點進行說明之圖。第4圖係為在複數個頻道構成之定序器類比輸出單元所使用之電流輸出電路的電路圖。
如第2圖所示，一般的電流輸出電路30係具備：電晶 體31，其集極端子係連接於電源5；負荷電阻器32，其一端係連接於電晶體31的射極端子；以及放大器33。放大器33之一方的輸入端(+)係輸入有施加於輸入端子34之控制電壓，且另一方之輸入端(-)係輸入有由負荷電阻器32所產生之回授電壓，其輸出端係連接於電晶體31的基極端子。
在該電流輸出端子30中，只要將電流檢測電阻器35設置於負荷電阻器32的另一端與電路接地之間，並將異常檢測電路36連接於負荷電阻器32的另一端與電流檢測電阻器35之連接端，即可進行斷線及過電流輸出之檢測。
然而，定序器類比輸出單元由於通常會具備複數個頻道份之電流輸出電路，故例如第3圖所示，定序器類比輸出單元係具有二個電流輸出電路30a、30b，當將連接於該等輸出配線之負荷電阻器32a、32b予以配置於一個對象側機器33時，會有於該對象側機器33中負荷電阻器32a、32b的負側共通地接地(earth grounding)之情形。
如此，例如由於給予頻道#1的電流輸出電路30a之回授電流係接地為共通，故在與給予頻道#2的電流輸出電路30b之回授電流產生干涉之後，成為流動於電流檢測電阻器35a，而在電流輸出電路30a、30b中會產生無法分別正確地輸出電流。
因此，在以往，對於複數個頻道構成之定序器類比輸出單元的電流輸出電路係無法採用第2圖所示之一般的構成，而為了做成讓負荷電阻器即便於對象側機器中接地亦 不會產生障礙，於第2圖中，係採用將負荷電阻器32及電流檢測電阻器35予以互相替換之第4圖所示之電路構成。亦即，採用第1圖所示之電流輸出電路1。
然而，在第1圖所示之電流輸出電路1之構成中，在進行斷線及過電流輸出之檢測時，由於電流檢測電阻器3的其中一側係未連接於接地，故兩端的電位係會由於負荷電阻器6的值的大小及輸出電流IL 的大小產生變動，而難以檢測發生斷線及發生過電流輸出。因此，在以往，由於係在對象側機器進行檢測斷線之發生，故要求加以改善。
在本實施形態中，電流檢測電阻器3的兩端電位係即便在由於負荷電阻器6及輸出電流IL 的值而產生變動時，亦注目於顯示對應於斷線之發生及過電流輸出之發生之電位之觀點，並將異常檢測系統以第1圖所示之方式構成，而能夠在輸出單元本身中進行異常檢測。
(產業上之可利用性)
如以上所述，本發明之定序器類比輸出單元係由於可檢測藉由類比電流信號來控制負荷之定序器類比輸出單元的輸出配線的斷線之發生及過電流輸出等異常之發生，故就可使所使用之定序器系統的可靠性提升之定序器類比輸出單元而言係為有用。
1‧‧‧電流輸出電路
2、17、23‧‧‧電晶體
3‧‧‧電流檢測電阻器
4‧‧‧放大器
5‧‧‧電源
6‧‧‧表示負荷(控制對象)之負荷電阻器
7‧‧‧輸入端子
11‧‧‧差動電路(監視電路)
12‧‧‧斷線判別電路
13‧‧‧過電流判別電路
14‧‧‧基準電壓控制部
16、22‧‧‧比較電路
18、24‧‧‧基準電壓源
19、25‧‧‧電阻器
20、26‧‧‧輸出端子

Claims (4)

  1. 一種定序器類比輸出單元，係藉由類比電流信號控制負荷者，係在輸出前述類比電流信號之電流輸出電路的電流輸出端設置用以直接檢測對前述負荷輸出之類比電流之電流檢測電阻器，且具備：監視電路，係監視前述電流檢測電阻器的兩端電壓；以及異常檢測電路，係可依據前述監視電路的監視結果來判別是否發生斷線或過電流；其中前述監視電路係可輸出前述電流檢測電阻器的兩端電壓的差動電壓之差動電路。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之定序器類比輸出單元，其中，前述異常檢測電路係藉由以前述差動電壓是否為判定值以下來判別是否有發生斷線之比較電路所構成之斷線判別電路。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之定序器類比輸出單元，其中，前述異常檢測電路係藉由以前述差動電壓是否為判定值以上來判別是否有發生過電流輸出之比較電路所構成之過電流判別電路。
  4. 如申請專利範圍第2項或第3項所述之定序器類比輸出單元，復具備：控制部，係藉由程式控制而可對在 前述比較電路中與前述差動電壓進行比較之前述判定值任意地進行變更設定。
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