(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号の発受信に応じて開閉される開閉部を設けた光結合リレーのその開閉部を介して機器の各チャネルとそのチャネルへ電流入力し得る電源とをそれぞれ接続することによりチャネル間を絶縁したチャネル間の絶縁構造であって、前記チャネルへの電流入力の導通状態を検知して出力信号を出力し得る検知モード及び通常の動作モードに切替可能な導通検知用オペアンプが設けられ、前記導通検知用オペアンプは検知モードと通常の動作モードとではオフセットを変えるよう成したことを特徴とするチャネル間の絶縁構造。
【請求項２】
光信号の発受信に応じて開閉される開閉部を設けた光結合リレーのその開閉部を介して機器の各チャネルとそのチャネルへ電流入力し得る電源とをそれぞれ接続することによりチャネル間を絶縁したチャネル間の絶縁構造であって、前記チャネルはその内部回路中に測温抵抗体が接続され、前記内部回路の配線抵抗を補正し得るよう設けられた配線抵抗補正用オペアンプが前記開閉部を介して前記チャネルに接続されたことを特徴とするチャネル間の絶縁構造。
【請求項３】
前記測温抵抗体の断線を検知して出力し得る検知モード及び通常の動作モードに切替可能な測温抵抗体断線検知用オペアンプが設けられたものであって、その測温抵抗体断線検知用オペアンプは検知モードと通常の動作モードとの出力ゲインを変えるよう成したことを特徴とする請求項２記載のチャネル間の絶縁構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チャネル間の絶縁が必要な計測機器のそのチャネル間の絶縁構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、チャネルA,B 間の絶縁が必要な計測機器の各チャネルA,B 間の絶縁構造は、図２に示すように、チャネルA,B に給電する電源C をチャネルA,B 毎に接続することにより構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のチャネル間の絶縁構造にあっては、電源C は、チャネルA,B 毎に接続されているために、チャネルA,B の数が増加するとともにその数が多くなってしまうという問題点があった。
【０００４】
本発明は、上記の点に着目してなされたもので、その目的とするところは、チャネルの数が増加しても電源数を増加させることのないチャネル間の絶縁構造を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、請求項１記載のものは、光信号の発受信に応じて開閉される開閉部を設けた光結合リレーのその開閉部を介して計測機器の各チャネルとそのチャネルに給電し得る電源とをそれぞれ接続することによりチャネル間を絶縁した構成にしている。従って、チャネル間が互いに絶縁されるよう、チャネル毎に電源を接続しなくてもよくなる。また、チャネルの電流入力の導通のオンオフ状態を検知して出力信号を出力し得る検知モード及び通常の動作モードに切替可能な導通検知用オペアンプが設けられたものであって、その導通検知用オペアンプは検知モードと通常の動作モードとではオフセットを変えるよう成した構成にしている。従って、導通検知用オペアンプから出力される検知信号は、オフセットを変えることにより、検知モードと通常の動作モードとでは信号レベルが変化する。
【０００６】
【０００７】
請求項２記載のものは、光信号の発受信に応じて開閉される開閉部を設けた光結合リレーのその開閉部を介して計測機器の各チャネルとそのチャネルに給電し得る電源とをそれぞれ接続することによりチャネル間を絶縁した構成にしている。従って、チャネル間が互いに絶縁されるよう、チャネル毎に電源を接続しなくてもよくなる。また、前記チャネルはその内部回路中に測温抵抗体が接続されたものであって、前記内部回路の配線抵抗を補正し得るよう設けられた配線抵抗補正用オペアンプが前記開閉部を介して前記チャネルに接続された構成にしている。従って、内部回路の配線抵抗を補正する際に、チャネル間の絶縁が確保される。
【０００８】
請求項３記載のものは、請求項２記載のものにおいて、前記測温抵抗体の断線を検知して出力し得る検知モード及び通常の動作モードに切替可能な測温抵抗体断線検知用オペアンプが設けられたものであって、その測温抵抗体断線検知用オペアンプは検知モードと通常の動作モードとの出力ゲインを変えるよう成した構成にしている。従って、測温抵抗体断線検知用オペアンプからの出力信号は、出力ゲインを変えることにより、検知モードと通常の動作モードとでは信号レベルが変化する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１に基づいて以下に説明する。このチャネル間の絶縁構造は、機器の第１のチャネル100 と第２のチャネル200 との間を絶縁するものであって、第１乃至第８の光結合リレー1,3,4,5,6,7,8 、第１乃至第３のオペアンプ9,10,11 、第１乃至第４の抵抗12,13,14,15 、第１及び第２のスイッチ16,17 、ＭＰＵ18、ＡＤ変換器19、ＰＷＭ20を備えて構成される。
【００１０】
初めに、第１及び第２のチャネル100,200 について説明する。第１のチャネル100 は、第１の光結合リレー1 の後述する開閉部1aを介して、定電流電源300 からの定電流が第１の端子100aを通じて給電されるものであって、その内部回路中に測温抵抗体100bが接続されている。この測温抵抗体100bは、内部回路を介して、一端が第１の端子100aに接続されるとともに、他端が第２及び第３の端子100c,100d にそれぞれ接続されている。第２のチャネル200 は、第５の光結合リレー5 の後述する開閉部5aを介して、定電流電源300 からの定電流が第１の端子200aを通じて給電され得るものであって、その内部回路中に定電流回路200bが接続されている。この定電流回路200bは、内部回路を介して、第２及び第３の端子200c,200d にそれぞれ接続されている。
【００１１】
次に、第１及び第２のチャネル100,200 間の絶縁構造について説明する。第１乃至第８の光結合リレー1,2,3,4,5,6,7,8 は、光信号の発受信に応じて開閉される開閉部1a,2a,3a,4a,5a,6a,7a,8a がそれぞれ設けられている。
【００１２】
第１のオペアンプ9 は、第２のオペアンプ10の出力端子が接続されることにより、オフセットが可変となっている。この第１のオペアンプ9 は、その非反転入力端子が第２及び第３の光結合リレー2,3 の開閉部2a,3a を介して第１のチャネル100 の第１及び第２の端子100a,100c に接続され、その反転入力端子が第４の光結合リレー4 の開閉部4aを介して第１のチャネル100 の第３の端子100dに接続されている。また、この第１のオペアンプ9 は、その非反転入力端子が第７の光結合リレー7 の開閉部7aを介して第２のチャネル200 の第２の端子200cに接続され、その反転入力端子が第８の光結合リレー8 の開閉部8aを介して第２のチャネル200 の第３の端子200dに接続されている。さらに、この第１のオペアンプ9 は、第１の抵抗12及び第１のスイッチ16を介して、非反転入力端子と反転入力端子とが接続されている。
【００１３】
第３のオペアンプ11は、その非反転入力端子が第１のオペアンプ9 の出力端子に接続されている。この第３のオペアンプ11は、反転入力端子が第２の抵抗13を介して出力端子に接続されて負帰還がかけられており、第３の抵抗14を介して接地されるとともに、抵抗値が第３の抵抗14と異なる第４の抵抗15及び第２のスイッチ17を介して接地されることによって、出力端子からの出力ゲインの２段階の切替えが可能となっている。
【００１４】
ＭＰＵ18は、ＡＤ変換器19を介して第３のオペアンプ11に接続されるとともに、ＰＷＭ20を介して第２のオペアンプ9 に接続されている。
【００１５】
次に、第１のチャネル100 の測温抵抗体100bへ電流入力する場合の手順を説明する。まず、第５乃至第８の光結合リレー5,6,7,8 の開閉部5a,6a,7a,8a をオフにし、第１及び第４の光結合リレー1,4 の開閉部1a,4a をオンにすると、定電流電源300 からの定電流が第１のチャネル100 の測温抵抗体100bへ入力され得る状態となる。
【００１６】
次に、第１のチャネル100 への電流入力のオンオフ状態、つまり第１のチャネル100 の導通のオンオフ状態を検知する手順について説明する。第１のチャネル100 への電流入力のオンオフ状態を検知する場合には、第３の光結合リレー3 の開閉部3aをオンにするとともに、第１のオペアンプ9 を導通検知用オペアンプ9aとして動作させる。
【００１７】
まず、第２のスイッチ17をオフにするとともに、電流入力をデジタルに変換する通常の動作モードから電流入力のオンオフ状態を検知する検知モードへと切り換える。この検知モードへと切り換えられたときの第１のオペアンプ9 のオフセットを例えば０．５Ｖとすると、第１のチャネル100 への電流入力がオフ状態のときには、第１のオペアンプ9 からの出力信号は０．５Ｖとなり、第１のチャネルへの電流入力がオン状態のときには、下限の電流が流れていることにより発生した電圧が例えば１Ｖとすると、第１のチャネル100 への電流入力がオフ状態のときの０．５Ｖに加えて、第１のオペアンプ9 からの出力信号が１．５Ｖとなる。よって、出力信号が０．５Ｖ前後であるときには第１のチャネル100 への電流入力がオフ状態であり、出力信号が１．５Ｖ以上であるときには第１のチャネルへ100 の電流入力がオン状態であると判定できる。
【００１８】
そして、通常の動作モードへ切り換えられた場合の第１のオペアンプ9 のオフセットを例えば（−１）Ｖとすると、下限の電流が流れているときには、第１のオペアンプ9 からの出力信号が０Ｖとなるから、電流が流れたときの出力信号は、０Ｖという信号レベルから始まることとなって、ＡＤ変換器19がそのフルスケールでもって出力信号をＡＤ変換することができ、分解能を高めることができ、ひいては、出力信号の精度を高めることができる。
【００１９】
次に、第１のチャネル100 の内部回路の配線抵抗の抵抗値ｒによる影響を補正する手順について説明する。まず、第２のスイッチ17をオンとするとともに、電流入力のオンオフ状態を検知する検知モードから電流入力をデジタルに変換する通常の動作モードへと切り換える。第１のチャネル100 への電流入力のオンオフ状態を検知する場合には、第２の光結合リレー2 の開閉部2aをオンにした状態で、第１のオペアンプ9 を配線抵抗補正用オペアンプ9bとして動作させる。この状態で、第１のオペアンプ9 を介して、第１の端子100aと第３の端子100dとの間の電圧、すなわち内部回路の配線抵抗の抵抗値ｒの２倍の抵抗値（２×ｒ）及び測温抵抗体100bの抵抗値Ｒに基づいて発生する電圧Ｖ1 を検知する。
【００２０】
それから、第２の光結合リレー2 の開閉部2aをオフにするとともに、第３の光結合リレー3 の開閉部3aをオンにした状態で、第１のオペアンプ9 を介して、第２の端子100cと第３の端子100dとの間の電圧、すなわち内部回路の配線抵抗の抵抗値ｒに基づいて発生する電圧Ｖ2 を検知する。
【００２１】
こうして検知された電圧Ｖ1 及び電圧Ｖ2 を用いて、下記の式により計算すると、測温抵抗体100bの抵抗値Ｒのみに基づいて発生する電圧Ｖを算出して、内部回路の配線抵抗の抵抗値ｒによる影響を補正することができる。
【００２２】
電圧Ｖ＝電圧Ｖ1 −２×電圧Ｖ2
次に、第１のチャネル100 の測温抵抗体100bの断線を検知する手順について説明する。第１のチャネル100 の測温抵抗体100bの断線を検知する検知モードの場合には、第２のスイッチ17をオフにした状態で、第３のオペアンプ11を測温抵抗体断線検知用オペアンプ11a として動作させる。ここで、第２及び第３の抵抗の抵抗値を、例えば共にｒ1 としておくと、第３のオペアンプ11の出力ゲインが２倍となる。従って、例えば、ＡＤ変換器19のフルスケールが５Ｖであるときに、第３のオペアンプ11の作動入力が、測温抵抗体100bの断線状態では、２．５Ｖとなるように定電流電源300 を構成しておくと、第３のオペアンプ11からの出力信号がフルスケールである５Ｖとなるときに、測温抵抗体100bの断線を検知することができる。
【００２３】
それから、通常の動作モードにした場合に、第２のスイッチ17をオンにする。ここで、第１の抵抗の抵抗値を、例えば（ｒ1 ×１／１０）としておくと、第３のオペアンプ11の出力ゲインが約１０倍となる。従って、第３のオペアンプ11の作動入力が、測温抵抗体100bが断線していない状態では、測温抵抗体100bの上限温度となって最大値でもって入力されるときでも、例えば０．５Ｖ以下となるようにしておくと、第３のオペアンプ11からの出力信号がフルスケールである５Ｖまでの信号レベルとなり、ＡＤ変換器19は、検知モードの場合と同一のフルスケールでもって、出力信号をＡＤ変換することができるから、分解能を高めることができ、ひいては、出力信号の精度を高めることができる。
【００２４】
次に、第２のチャネル200 を通電させる場合の手順を説明する。まず、第１乃至第４の光結合リレー1,2,3,4 の開閉部1a,2a,3a,4a をオフにするとともに、第１のスイッチ16をオンにして第２のチャネル200 からの電流信号を第１の抵抗12でもって電圧信号へ変換するようにし、第７及び第８の光結合リレー7,8 の開閉部7a,8a をオンにすると、定電流回路200bからの定電流が第２のチャネル200 内に導通し得る状態になる。
【００２５】
なお、この第２のチャネル200 内の導通のオンオフ状態は、第１のチャネル100 への電流入力のオンオフ状態を検知する場合と同様に、第１のオペアンプ9 を導通検知用オペアンプ9aとして動作させるとともに、第１のオペアンプ9 のオフセットを適宜変化させることにより検知することができる。
【００２６】
かかるチャネル間の絶縁構造にあっては、機器の各チャネル100,200 は、光信号の発受信に応じて開閉される開閉部1a,5a を設けた光結合リレー1,5 のその開閉部1a,5a を介して定電流電源300 と接続されることにより、チャネル100,200間が互いに絶縁されているから、従来例のように、チャネル間が互いに絶縁されるよう、チャネル毎に電源を接続しなくてもよくなり、チャネルの数が増加しても電源数を増加させなくてもよくなる。
【００２７】
また、導通検知用オペアンプ9aである第１のオペアンプ9 から出力される出力信号は、検知モードと通常の動作モードとでは信号レベルが変化するので、前述したように、その信号レベルを適宜変化させることによって、出力信号の精度を高めることができる。
【００２８】
また、配線抵抗補正用オペアンプ9bである第１のオペアンプ9 が光結合リレー2,3,4 の開閉部2a,3a,4aを介して第１のチャネル100 に接続されることによって、第１のチャネル100 と第２のチャネル200 との間の絶縁を確保した状態で、内部回路の配線抵抗を補正することができる。
【００２９】
また、測温抵抗体断線検知用オペアンプ11a である第３のオペアンプ11からの出力信号は、出力ゲインを変えることにより、検知モードと通常の動作モードとでは信号レベルが変化するので、前述したように、その信号レベルを適宜変化させることによって、出力信号の精度を高めることができる。
【００３０】
また、第３のオペアンプ11からの出力ゲインは、第１のオペアンプ9 のみの出力ゲイン及び第３のオペアンプ11のみの出力ゲインの積となるから、出力信号のレベルがより高いものとなっている。
【００３１】
なお、本実施形態では、導通検知用オペアンプ9aである第１のオペアンプ9 は、検知モードと通常の動作モードとではオフセットを変えるようにしているが、例えば、ＡＤ変換器の分解能が十分に高いようなときは、検知モードと通常の動作モードとでオフセットを変えるようにしなくてもよく、そのときは、第２のオペアンプ10等が設けられなくてもよくなって、部品点数を少なくすることができる。
【００３２】
また、本実施形態では、配線抵抗補正用オペアンプ9bである第１のオペアンプ9 が、光結合リレー2,3,4 の開閉部2a,3a,4aを介して第１のチャネル100 に接続されているが、例えば、いずれのチャネルにも測温抵抗体100bが内部回路中に接続されていないときは、配線抵抗補正用オペアンプ9bとなるオペアンプが接続されなくてもよい。
【００３３】
また、本実施形態では、測温抵抗体断線検知用オペアンプ11a である第３のオペアンプ11は、検知モードと通常の動作モードとでは出力ゲインを変えるようにしているが、例えば、ＡＤ変換器の分解能が十分に高いようなときは、検知モードと通常の動作モードとで出力ゲインを変えるようにしなくてもよく、そのときは、第２のスイッチ１７等が設けられなくてもよくなって、部品点数を少なくすることができる。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明は、機器の各チャネルは、光信号の発受信に応じて開閉される開閉部を設けた光結合リレーのその開閉部を介して電源と接続されることにより、チャネル間が互いに絶縁されているから、従来例のように、チャネル間が互いに絶縁されるよう、チャネル毎に電源を接続しなくてもよくなり、チャネルの数が増加しても電源数を増加させなくてもよくなる。また、導通検知用オペアンプから出力される出力信号は、オフセットを変えることにより、検知モードと通常の動作モードとでは信号レベルが変化するので、その信号レベルを適宜変化させることによって、出力信号の精度を高めることができる。
【００３５】
【００３６】
請求項２記載の発明は、配線抵抗補正用オペアンプが開閉部を介してチャネルに接続されることによって、チャネル間の絶縁を確保した状態で、内部回路の配線抵抗を補正することができる。
【００３７】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の効果に加えて、測温抵抗体断線検知用オペアンプからの出力信号は、出力ゲインを変えることにより、検知モードと通常の動作モードとでは信号レベルが変化するので、その信号レベルを適宜変化させることによって、出力信号の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態の回路図である。
【図２】  従来例の回路図である。
【符号の説明】
1,2,3,4,5,6,7,8           光結合リレー
1a,2a,3a,4a,5a,6a,7a,8a   開閉部
9a                        導通検知用オペアンプ
9b                        配線抵抗補正用オペアンプ
11a                       測温抵抗体断線検知用オペアンプ
100                       第１のチャネル
100b                      測温抵抗体
200                       第２のチャネル
300                       定電流電源
【図１】
0003713829.tif 000002
【図２】
0003713829.tif 000003